Введение в физику в Blender

В средах трехмерной графики и анимации часто моделируются физические явления реального мира. Это может быть идущий дождь, развивающаяся на ветру ткань, льющаяся жидкость, огонь, туман и др.

Создавать такое вручную было бы трудоемко. Представьте, сколько потребуется ключевых кадров, чтобы имитировать колебание флажка, или сколько надо капель-объектов, чтобы в вашем фильме пошел дождь.

Для моделирования физики реального мира Blender содержит физический движок и ряд других инструментов, которые существенно упрощают жизнь. При их использовании открывается доступ ко множеству настроек, с помощью которых можно получить желаемый эффект.

В Blender настройка частиц и остальная физика разделены по разным вкладкам редактора Properties. Для частиц это предпоследняя вкладка, для остального – последняя.

particle_properties.png

К частицам относится не только то, что имеет малый размер, многочисленность и в норме падает сверху вниз. Также здесь моделируются волосы, в том числе трава, мех и т. п.

В Blender частицы порождаются излучателем (источником, эмиттером – Emitter), которым может выступать любой mesh-объект. Часто выбирают плоскость.

Одному мешу может быть назначено несколько систем частиц. Например, если моделируется дождь с градом, то имеет смысл к одному излучателю подключить две системы частиц. Элементарные единицы одной будут похожи на капли, другой – на белые шары. Также у каждой системы может быть свое поведение, т. к. град должен падать быстрее и отскакивать от поверхности.

Системы частиц добавляются в слоты подобно тому, как это делается при добавлении объекту нескольких материалов или материалу нескольких текстур. Хотя обычно бывает достаточно одной системы частиц.

particle_system.png

В выпадающем списке Type выбирают, будет ли это эмиттер частиц или источник, из которого будут "расти" волосы.

В одном уроке невозможно описать все настройки. Часть из них интуитивно понятна, другие можно понять, только неплохо зная физику. Отметим основные моменты.

После добавления объекту системы частиц вы можете не увидеть их в 3D. Частицы надо сгенерировать, для этого следует запустить анимацию (Alt+A). Частицы начнут сыпаться вниз из объекта-излучателя. После одного цикла анимации ее можно остановить, перейти к нужному кадру и выполнить рендер (F12), чтобы увидеть, как выглядят частицы на картинке. Понятно, что можно создать видеофайл с анимацией.

particles1.png

Если потом вы вносите какие-либо изменения, то анимацию лучше снова переиграть.

На панели Emission (Излучение) поле Number определяет количество излучаемых частиц. Это влияет на их плотность на единицу пространства. Start и End определяют промежуток шкалы времени, когда эмиттер излучает частицы. Lifetime – время жизни одной частицы. Так если конкретная частица родилась в 60-м кадре, а время ее жизни 50 кадров, то она исчезнет в 110-м кадре.

emission.png

По умолчанию настройки таковы, что к 250-му кадру все частицы исчезают, так как последние были рождены в 200-м.

На панели Render можно выбрать материал для частиц. Доступны только те, которые находятся в слотах материала объекта-эмиттера.

render_halo.png

По умолчанию выбран тип частиц Halo. Его основные настройки находятся не здесь, а на вкладке материала.

halo_rings.png

На изображении выше на панели Halo вкладки Material включены флажки Rings, Lines и Star Tips. В результате частицы будут выглядеть так:

particles2.png

Если требуется в качестве частицы установить собственный объект (например, вы смоделировали каплю дождя), то надо на панели Render вкладки частиц переключиться с Halo на тип Оbject. В появившемся поле указать необходимый объект.

rain.png

На изображении выше была создана капля из сферы. К ней был применен материал с настройкой прозрачности и др. Далее сфера была указана в качестве объекта, который должен прорисовываться на месте частиц.

Когда частицы падают, то на их пути могут встречаться другие объекты. По умолчанию эти другие объекты никак не реагируют на частицы. Последние проходят сквозь них, как-будто нет никаких препятствий. Чтобы объект реагировал на другой объект, ему добавляется "физика столкновения".

Делается это уже на вкладке Physics редактора свойств. У объектов, которые должны взаимодействовать с другими физическими объектам, должна быть включена коллизия.

collision.png

На изображении выше коллизия включена для объекта, который находится на пути у падающих частиц. В настройках увеличен параметр клейкости (Stickiness). Так частицы не будут отскакивать от объекта вверх, а будут задерживаться на нем.

Для одного объекта может быть включено несколько "физик". При включении того или иного типа на соответствующей кнопке появляется крестик.

Рассмотрим моделирование ткани. Мы оставим куб стартового файла и добавим на сцену плоскость, которую увеличим и поднимем над кубом. Подразделим ее множество раз. После этого включим для плоскости кнопку Cloth на вкладке Physics редактора свойств.

cloth.png

Если теперь запустить анимацию, то плоскость, игнорируя наличие куба под ней, просто упадет вниз под действием виртуальной силы тяжести Земли.

Если для куба включить Collision, то плоскость столкнется с ним и обернет его подобно ткани. На рисунке ниже у плоскости также было включено сглаживание (на полке инструментов 3D View).

cloth_cube.png

Теперь представим, что ткань к чему-то прикреплена. Создадим группу вершин и назначим ей несколько вершин плоскости (см. практическую работу урока 10). На панели Cloth вкладки Physics включим флажок Pinning и укажем созданную группу. Ткань повиснет на вершинах.

cloth_vertex.png

Отметим напоследок, что при работе с физикой ее следует "выпекать". При этом генерируются кадры анимации, что в последствии ускоряет прорисовку. Можно создать множество слотов с разными выпечками, каждая из которых сохраняет отличные от других настройки физики:

cloth_cache.png

Практическая работа

Одним из типов "физик" Blender'а являются силовые поля (force fields) – ветер, вихрь, магнитное поле и др. Соответствующая кнопка включения и последующий выбор типа силового поля находятся на вкладке Physics редактора свойств. При этом силовое поле добавляется выделенному объекту.

С другой стороны, силовые поля доступны через меню Add (Shift+A). На самом деле здесь происходит примерно то же самое, но автоматически: на сцену добавляется объект-пустышка и ему включается физика выбранного силового поля. Так что для последующей настройки надо перейти на вкладку Physics.

Добавьте на сцену ветер (Wind) через объект-пустышку. Стрелка будет указывать его направление, которое можно изменить, поворачивая объект. Исследуйте влияние ветра и его силы (strength) на частицы или ткань.

Создано

Обновлено