MAYA頭發(fā)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)曲線

1、制作技藝#省設(shè)置使在生成 OutpiPosition曲線，位置幾乎F重合,Maya頭發(fā)系統(tǒng)(Hair System)動(dòng)力學(xué)曲線具有一般動(dòng)力學(xué) 曲線所沒有的頭發(fā)參數(shù)獨(dú)特屬性，這能使得它在一些需要強(qiáng) 調(diào)動(dòng)力學(xué)特征的影視制作場(chǎng)合有著十分重要的作用；尤其是它與骨骼、筆刷特效的完美結(jié)合，能夠輕松解決一些原本解 決起來較為復(fù)雜繁瑣的技術(shù)問題。本文對(duì)此進(jìn)行了全面探討。Maya是廣泛應(yīng)用于電影電視和動(dòng)畫等領(lǐng)域的創(chuàng)作工具,從當(dāng)今好萊塢大片到電視片頭、影視廣告的制作，無時(shí)不見 它帶來的非凡視覺奇觀。伴隨著影視業(yè)的快速發(fā)展，其功能 不斷擴(kuò)充，版本也逐步升級(jí)。Maya 6.0以后的版本，更新添了許多令人稱奇的功能，其

2、中頗為值得一提的是它威力強(qiáng) 大的 Hair System。在Maya中,借助柔體來生成動(dòng)力學(xué)曲線的方法大家并不 陌生，但用過的人會(huì)感到這種方法有一定的局限性，原因是這種曲線的動(dòng)態(tài)特性并不容易控制。然而，基于Maya頭發(fā)系統(tǒng)(Hair System)生成的動(dòng)力學(xué)曲線則大為不同。由于它是由頭發(fā)系統(tǒng)生成的，故此具備頭發(fā)應(yīng)有的全部屬性，如包含HairSystemShape和FolliclesShape等屬性節(jié)點(diǎn)，因而使得這種 曲線控制的靈活性及方便性大大增加。換言之，完全可以按照處理頭發(fā)的方式來處理它。如果結(jié)合骨骼、IksplineHandle Tool、Paint Effect Brush等處理，可

3、以有效地解決一些制作上 比較棘手和麻煩的技術(shù)問題。OutputCurve與表面建模如圖1,生成一條曲線 Curve1并選擇它，接著在Dynamics 模式下點(diǎn)取 Hair>Make Selected Curves Dynamic,將 Curve1 轉(zhuǎn) 化為 OutputCurve(hairSystem1OutputCuve)。選擇它，并點(diǎn)取Hair>Display>Current Position ，僅顯示出 OutputCurve即HairSystemOutputCurve。之所以這樣做是因?yàn)槿钡耐瑫r(shí)*生Y-條A11不利于選擇。再生成一條圓形 曲線，縮放至適當(dāng)大小。將Out

4、putCurve作擠壓路徑，圓形曲 線作輪廓線，運(yùn)用表面擠壓成型工具， 擠壓參數(shù)設(shè)置如圖2， 擠壓出如圖3的管狀NURBS表面由于該表面是由OutputCurve這種具有頭發(fā)屬性的動(dòng)力學(xué) 曲線擠壓而成的，因此其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也與 OutputCurve 致。在 Outline 中選擇 Hairsystem1follicles>Follicle1,按Alt+a 打開其屬 性編輯窗口，選擇Follicle1Shape，適當(dāng)調(diào)大Sample Density參 數(shù)，增加管狀表面軸向的段數(shù)，提高表面精度。同時(shí)將PointLock設(shè)置成Base,對(duì)OutputCurve的根部予以鎖定。最后選取 HairS

5、ystem1，給它施加一個(gè)擾動(dòng)動(dòng)力場(chǎng) Turbuleunce，并對(duì)其強(qiáng) 度Magnitude值略加調(diào)整(取值3 )。按PlayBlack鍵播放可見圖4所示的仿真求解結(jié)果。 管形 物體像一根膠管，在當(dāng)前設(shè)置參數(shù)和外力擾動(dòng)場(chǎng)的作用下自 由地?cái)[動(dòng)！OutputCurve與路徑動(dòng)畫動(dòng)畫制作中常常有這樣的要求：物體沿具備動(dòng)力學(xué)特性 的路徑移動(dòng)。例如一只金色的小瓢蟲沿植物搖動(dòng)的藤蔓爬 行；又如一海事救生員沿著直升飛機(jī)的軟梯攀援；再如一條毛毛蟲在來回?cái)[動(dòng)的繩索上蠕動(dòng)等等。比較柔體曲線而言， 這種要求利用OutputCurve更為容易實(shí)現(xiàn)。借助上面的例子制作一個(gè)沿橡膠管道爬行的昆蟲。先制 作一個(gè)半球體代替瓢蟲

6、移動(dòng)到運(yùn)動(dòng)管道表面的適當(dāng)位置，再 用Insert鍵調(diào)整它的軸心位置至OutputCurve上。選取半球體并 用OutputCurve做它的運(yùn)動(dòng)路徑，生成它的路徑動(dòng)畫。在Attach to Motion Path Options 中，正確設(shè)置 Front Axis 和 Up Axis。圖4結(jié)果如圖5，播放仿真時(shí)，膠管仿佛在風(fēng)自由飄擺,而小 瓢蟲則沿飄動(dòng)的膠管緩緩爬行。如果要做一條沿運(yùn)動(dòng)管道爬行的蛇，方法與此類似，不過最后還需對(duì)蛇形物體用 Flow Path Object施加晶格影響，并 適當(dāng)設(shè)置相關(guān)參數(shù)。OutputCurve 與特效筆刷(Pai nt Effect Bursh )在頭發(fā)系統(tǒng)中，

7、利用Paint Effect Bursh to Hair,可將各種 筆刷賦予OutputCurve，這是一個(gè)令人驚嘆的、極為強(qiáng)大的功 能oOutputCurve與筆刷結(jié)合可以輕松地解決一些復(fù)雜的問題。 以制作一條兩端固定隨風(fēng)擺動(dòng)的繩索為例，以往采用得較多的方法是先用曲線創(chuàng)建柔體，然后對(duì)柔體曲線相應(yīng)的CV點(diǎn)的 權(quán)重值進(jìn)行不同的設(shè)置?？偟膩碚f，與對(duì)OutputCurve的控制 比較，對(duì)柔體曲線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制手段很有限，而且不太直觀。以下我們來看看用OutputCurve解決這類問題的優(yōu)勢(shì)。首先生成一條曲線 Curve1，選取它，并用 Hair>Make Selected Curves Dyn

8、ami(轉(zhuǎn)化為 OutputCurve。點(diǎn) Hair>Display> Current Position 使僅顯示 OutputCurve。展開 Outline,選取毛孔 Follicle1,按 Alt+a 打開它的屬性。設(shè)置 Point Lock 為 BothEnds， 鎖定曲線的兩個(gè)端點(diǎn)。將Sample Density值設(shè)為5以便使曲線顯得更為柔軟。另外，結(jié)合調(diào)整HairSystem1shape節(jié)點(diǎn)下的 Dynamics參數(shù)，可以對(duì)曲線的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行更細(xì)致地控制。 再給曲線加上擾動(dòng)場(chǎng) Turbulence作用：選取HairSystemShape1, 點(diǎn)取Fields>Tu

9、rbulence，按PlayBack鍵播放仿真，曲線在擺動(dòng) 中自由地下垂。這里的OutputCurve已經(jīng)具備了繩索的動(dòng)力學(xué)特征，但僅 是一條曲線，沒有面，一般用Maya的渲染器無法渲染出來。 為了能夠渲染出來，除了像前面討論中提到的，先利用同一 條曲線構(gòu)造一個(gè)NURBS表面，成型所需外觀的繩索，再把繩 索的材質(zhì)賦予該表面的方法之外，利用Maya頭發(fā)系統(tǒng)提供的 將 Paint Effect Bursh 賦予頭發(fā)的功能(Assgin Paint Effects Brush to Hair)，實(shí)現(xiàn)起來無疑要更加靈活和方便。點(diǎn)取 Window>General Editors>Visor

10、展開 Visor，如圖 6。 點(diǎn)Visor列表欄的Fibers項(xiàng)搜尋需要的繩索式樣。 先選前面生 成的曲線OutputCurve，再按Shift鍵加選中意的繩索式樣圖標(biāo)(如 rape.mel),執(zhí)行 Hair>Assgin Paint Effects Brush to Hair。分別將 HairsystemShape1 下的 Sub Segments 值設(shè)為 12； FollicleShape1 下的 Sample Density值設(shè)為 5, rope1下的Global Scale值設(shè)成3.5。渲染結(jié)果如圖 7所示。另外，通過調(diào)整繩索筆刷 rope1的參數(shù)，可以改 善繩索的外觀。還可充分

11、發(fā)揮想象力，利用各種不同 的筆刷及筆刷屬性，與Outputcurve的動(dòng)力學(xué)屬性完美 地結(jié)合，精心構(gòu)建岀復(fù)雜而奇妙的視覺效果。OutputCurve與反向控制手柄曲線(IKSpI in eHa ndle)制作技藝用OutputCurve作為骨骼的反向控制手柄曲線 (IKSpline Handle)是一種非常靈活而有效的控制骨骼的方法， 尤其是在 一些需要模仿自然力作用的場(chǎng)合。 例如奔跑的狗的尾巴、 飛 舞的蜜蜂的腿，以及荷塘里隨風(fēng)搖曳的荷葉等等。 下面以荷 葉制作為例予以討論。先建構(gòu)一個(gè)荷葉形的NURBS表面。從荷葉莖的根部開始， 沿莖生長(zhǎng)方向構(gòu)建一條莖骨骼，接著用曲線工具沿莖骨骼走 向生成一

12、條曲線。再順葉脈方向，從荷葉根部開始向葉邊呈 輻射狀描岀所有的一條條主葉脈骨骼，并把全部主葉脈骨骼 的根節(jié)點(diǎn)都作為子關(guān)節(jié)賦化到上述作為莖骨骼的適當(dāng)關(guān)節(jié)上。39制作技藝分別沿這些骨骼生成對(duì)應(yīng)的曲線，依此選擇它們并利用頭發(fā)生成 菜單中的 Hair>Mak e Selected Curves Dy namic 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的 Outputcurve (即卩 HairsystemOutputCurve )。點(diǎn) Hair>Display>Current Position僅顯示每條當(dāng)前位置曲線即Outputcurve。再借助反向控制 手柄曲線工具將每一條Outputcurve轉(zhuǎn)化為骨骼的反向

13、控制手柄曲 線。方法是在 Animation 模式下，點(diǎn)開 Skeleton>IK Spline Handle Tool的可選參數(shù)設(shè)置框，去掉Auto Creat Curve勾選項(xiàng)后，分別順序點(diǎn)取骨骼的開始關(guān)節(jié)、結(jié)束關(guān)節(jié)、Outputcurve曲線。注意Outline中，原處于HairSystemOutputCurves下的Curve現(xiàn)已獨(dú)立出來 (查看Outline可知)。打開屬性窗口，點(diǎn)取FollicleShape，將PointLock項(xiàng)選擇設(shè)置成Base以此來間接鎖定骨骼的根關(guān)節(jié)位置。適當(dāng) 調(diào)節(jié) Sample Density值及 HairsystemShape>Dynamic

14、s 下的 Stiffness 參數(shù)。如此為荷葉的所有主葉脈骨骼及莖骨骼構(gòu)建由 Outputcurve構(gòu) 成的Ikspline Handle，并為每根Outputcurve調(diào)整好參數(shù)，最后綁 定表面。見圖8圖9。根據(jù)需要加動(dòng)力場(chǎng)上。 播放仿真，可以看 到荷葉(或骨骼)在具有頭發(fā)屬性的曲線控制下所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)效果。OutputCurve 與粒子系統(tǒng)(Particles)Outputcurve與粒子結(jié)合也可以模擬一些有趣的現(xiàn)象， 比如揮 舞蘸水的飄帶或旋轉(zhuǎn)浸泡已久的繩子而造成的水花四濺 ；又如風(fēng) 中擺動(dòng)的著火燃燒的電線等等。廣告中常見的甩動(dòng)濕頭發(fā)灑落水 珠的效果也有用它來完成，只不過為了使它與頭發(fā)聯(lián)動(dòng)

15、，在生成 頭發(fā)時(shí)，輸出形式要選擇 Paint Effects and NURBS Curves而已。實(shí)際上這些都是利用動(dòng)態(tài)OutputCurve做粒子發(fā)射物體實(shí)現(xiàn)的。 利用頭發(fā)系統(tǒng)生成一條動(dòng)力學(xué)曲線OutputCurve并僅顯示它，具體方法同上不贅。這里不直接用它作粒子發(fā)射物體，而是用EditCurves>Rebuilder Curve對(duì)它重建一條曲線。 設(shè)置如下：Rebuilder Type 選 Uniform ； Keep選 CVs；勾選 Keep Original。選擇重建的動(dòng)力學(xué)曲線(可在Outline中選)，借助Edit Curves 的分拆命令Detach將它在所需點(diǎn)打斷，調(diào)整到所需的適當(dāng)長(zhǎng)度。 然后選擇保留的部分作成粒子發(fā)射物體。在發(fā)射器屬性設(shè)置里， 將Emitter Type設(shè)置成Curve。仿真播放可以看到，粒子源源不斷 從飄動(dòng)的曲線前段發(fā)射出來，如圖10，為清楚起見，對(duì)粒子參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)設(shè)置。頭發(fā)系統(tǒng)生成的動(dòng)力學(xué)曲線OutputCurve同樣可以施加各種外 力場(chǎng)的影響，如空氣