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Chaos Phoenix 完整指南(上集) —何谓动态仿真


加入 Phoenix 专家 Cory Holm 的课程,了解 Chaos 的液体、火焰和烟雾仿真指南(上集),并懂得如何充分利用其功能。

欢迎进入 Phoenix 的世界! 通过 Chaos 的动态仿真器(可用于 3ds Max 和 Maya),您可创建各种逼真的液体和气体模拟,模拟与环境和物体的互动如同真实世界一般。例如,您可创建水、咖啡和蜂蜜等液体,以及喷泉、广阔的海洋,甚至岩浆。对于火焰和烟雾,您可创造出爆炸、燃料燃烧和大尺度烟雾等效果,如火山,灰尘、龙卷风、云朵、银河星云…等,所有都可用 Chaos Phoenix 完成。

Phoenix 还可使船只、冰块或其他物体漂浮在水上,甚至可利用其内建的 Active Bodies 刚体动态运算,模拟出刚体漂浮或被海浪冲走的效果。

在本指南中,我们将向你介绍 Chaos Phoenix 的基本观念,以及您如何使用 Phoenix 在 3ds Max 和 Maya 中创建并调控模拟。想直接了解 Phoenix 的更多进阶功能吗?请看本指南的下集

通往逼真模拟的快捷方式

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Phoenix 有方便的工具栏,为常见的设置提供了预设,如大规模的海洋模拟或汽油爆炸,以及小规模的设置,包括咖啡、沁凉啤酒、蜡烛等等。预设提供了基本的模拟设置,可开箱即用,让您分析其运作原理,而且可进一步客制化修改,以满足您的需求

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模拟

使用 Phoenix 流体和 Active Bodies 的工作流程分为两个主要部分:模拟与渲染。

Phoenix 模拟器是三维 Box,里面进行流体的模拟。这个 Box 划分出许多小单位,称为 Voxel,这就是为什么这个 Box 被称为模拟网格。网格内的 Voxel 可被填入几乎任何类型的气体或液体。

当你按下模拟按钮时,Phoenix 会查看每个 Voxel,并根据你给 Phoenix 模拟的设置,计算其中是否有任何液体。模拟器还将考虑到障碍物,如几何体,以及场景中的力场等等。

模拟器在一序列被称为快取的文件中输出信息。快取包含原始模拟数据,由网格和粒子组成,描述流体在每帧上的行为。

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火焰/烟雾 vs 液体模拟器

Phoenix 模拟器分为两种类型:火焰/烟雾,或液体。

Fire/Smoke 模拟器可产生火焰、烟雾和爆炸等气态效果,也可产生火花或余烬。这种类型的模拟是基于网格的,这表示资料是由包含流体在某个位置和给定时间的属性的 Voxel 组成,如流体的温度、速度、颜色等等。

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液体模拟的情况则有些不同,液体模拟可创建倾泻或流动的液体,或任何需要泡沫或雾气的模拟。液体模拟在背后运作原理是使用混合的解决方案,液体模拟将基于网格的模拟与粒子结合起来,以便利用两者的优势。Phoenix 为液体生成粒子,因为粒子对表现液体的特性和行为很有用,因此在渲染液体时看起来更自然,特别是在生成海量的液体时。

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发射器与流体来源

发射器是在模拟网格内实际发射流体的东西,可以是几何体或粒子。除了少数例外情况,一般来说,你总是需要发射器来使模拟器充满液体。这是为了让模拟器知道流体应该在三维空间的何处诞生。

你还需要流体来源来告诉模拟器哪些几何体或粒子将成为发射器。

发射源也可决定多少流体被发射出来,以及发射的内容为何。发射源有自己的参数来影响流体的发射,参数与模拟器本身的设置是分开的。

例如,使用 Fire/Smoke Source,您可发射高温或燃料来点燃火焰,发射烟雾,或发射 Drag 粒子,可模拟余烬、飘渺的香烟烟雾、灰尘或沙子等效果。同时,还有 Liquid Source,可用来发射液体粒子,以及其他粒子类型,如水花、泡沫和雾气。

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视口预览

Chaos Phoenix 还提供了视口预览功能,在你决定开始渲染之前,可让你清楚知道流体正在做什么。原始模拟快取数据的显示方式可帮助您了解模拟是否按照设想的方式进行,或者需要调整。

例如,如果你执行液体模拟时,预设情况下,你会在视口中看到粒子预览,您可在时间轴中播放,看看液体在模拟中表现如何。你也可变更设置,把液体仿真以网格显示,控制模拟中显示或是不显示不同粒子的类型,比如 Splash 和 Foam,甚至可改变粒子的颜色以方便识别。

请注意,由于视口预览也几乎完全独立于渲染,您可自定义预览,而不影响渲染设置。

还有 Voxel 预览,使用 2D 三角形来模拟体积的形状,通常用于显示火焰/烟雾的仿真。Phoenix 还让你预览仿真的特定属性,例如只显示温度或烟雾。

最后,Phoenix GPU 预览模式是带有细节的实时视埠预览,用于火焰/烟雾模拟,直接在视口内对模拟器着色。启用 GPU 预览后,您可对体积渲染设置进行修改,并快速预览其对模拟外观的影响,而不必进行渲染。

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渲染

当你对模拟感到满意时,你就可专注于渲染和着色了。由于模拟和渲染的设置是完全独立的,所以模拟缓存文件只包含模拟数据,而没有渲染设置。

模拟快取数据可使用模拟器的渲染卷展栏以几种渲染模式进行渲染。模式包括网格和体积渲染,以及使用 Phoenix Particle Shader 将粒子渲染成点或气泡的选项。

火焰/烟雾模拟通常以 volumetrics 方式渲染,而液体模拟通常以 mesh 渲染,或使用 Particle Shader 设定着色。Phoenix还在你选择渲染快取的方式方面提供了灵活性,这表示您可使用 volumetrics 将液体渲染为火焰,或者使用网格模式将火焰渲染为液体。

Phoenix 还提供了火焰和烟雾的体积着色控制,使您可对各种不同类型的火焰、烟雾和其他体积场景进行着色。这包括从蜡烛火焰和壁炉到龙卷风和大规模爆炸的效果,以及诸如星云等科幻效果。

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Phoenix 将模拟变得简单

免费试用 Chaos Phoenix 30 天


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About the author

Cory Holm

Cory Holm has a broad variety of professional experience at the intersection of visual arts and technology. He graduated from Virginia Commonwealth University with dual Bachelor of Arts degrees in English and Film, and his interest in 3D design inspired him to pursue freelancing. After joining Chaos, he worked as a 3D generalist assisting with video production for Chaos product releases, tutorial content and webinars. He now specializes in creating tutorial content for Chaos Phoenix, helping artists learn how they can use dynamic visual effects to enhance their scenes.

Originally published: October 25, 2022.
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