Maya教程：中山舰制作流程3-海洋篇

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       下面我们接着绑定篇继续讲解海洋篇。

         本教程分为以下三个步骤来完成。

        1.创建海洋。

        2.创建尾流。

        3.产生浪花。

        1.创建海洋。
        从Maya的Visor库中拖入一个流体海洋的实例。这个实例包含了海洋动态和海面大气效果，是很好的范本，可以在它的基础上更改设置。

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        2.匹配场景单位比例。对整个海洋相关的元素成组，然后scale增大为10倍；而海洋材质的Scale数值设定为0.1。

        接着增加一些海浪泡沫，根据需要的效果微调一些渲染细节。为了得到较为真实的效果，可以找一些照片进行参考。
        海洋材质是基于世界空间的UV坐标，因此波浪大小和其他海洋参数不会受到几何体的缩放的影响。对NURBS平面可以进行任意的缩放。

        3.制作航船和海洋的相交线。
        (1) 创建同步海洋运动的NURBS曲面。
        创建海洋时默认生成的PreviewPlane只是用于交互式预览，它既不能被渲染也不能发生动力学碰撞，因此我们需要创建一个特别的NURBS表面来弥补这些不足（默认的圆形NURBS表面与渲染形态不一样，所以不能用来做动力学碰撞）。
        在时间栏下方的命令输入栏中，输入“oceanNurbsPreviewPlane 50 50 oceanShader1”，然后按Enter回车键执行命令，稍等一会就可以得到一个新的NURBS预览表面，它的行为和之前的oceanPreviewPlane是一样的，但它可被渲染并能应用于通常的几何体动力学。因为需要此平面和船底发生相交，因此将Nurbs放大至和航船长度差不多。
        oceanNurbsPreviewPlane 是Maya内置脚本库中的一个MEL脚本，目前还没有界面化，是个隐藏命令。【oceanNurbsPreviewPlane 50 50 oceanShader1】：“50 50”是NURBS曲面的分辨率，一旦创建便不能更改；“oceanShader1”是场景中海洋材质的名称。如果海洋较为平静，使用20以下分辨率即可。

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         (2) 创建船体和海洋NURBS曲面的相交线。
        创建一个和船壳差不多的NURBS模型。我使用建模时保留下来的NURBS曲线放样而成，多数情况下，我们也可使用一个NURBS球体变形而成。

        选择NURBS曲面，shift加选NURBS船模型，执行EditNURBS->IntersectSurfaces，设置如图。

        得到两个NURBS几何体之间的相交线，然后在outliner中选择这根相交线，执行EditCurves->DuplicateCurves，保留所有操作历史。因为模型较为复杂，因此会生成了不少NURBS曲线。在播放动画的时候，由于历史节点的缘故，NURBS曲线会随着模型位置的改变而变化，但同时Maya的执行会很缓慢。Maya的脚本库中有一个用于烘焙曲线动画的MEL，但这只有在场景动画不需要再进行修改的时候才使用，后面会提到。
*复制相交线并保留历史记录，是为了稍后进行曲线动画烘焙而作的准备；如果不需要烘焙曲线动画，那么可以省略DuplicateCurves这个步骤。

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        4.绑定航船和海洋的运动。
        将NURBS船壳和多边形航船成组，执行FluidEffects->Ocean->MakeMotorBoats。
        因为场景只有一个海洋，所以Maya会自动选择oceanShader1。

        选择生成的locator定位器，在它的形节点的ExtraAttributes区块下，设置相关浮动参数。首先将StartY设置合适的数值，让航船刚好悬浮至船的吃水线处。多次测试之后，最终参数设置如下。

        特别需要说明的是，因为考虑到绑定了流体，柔体，布料这些动力学系统，物体运行需要一段解算过程，因此不能直接在起始帧就让航船突然下沉。所以浮动参数开始起作用的StartFrame我设置为100，StarY分别在第1帧和第99帧设置了动画关键帧：高度0到-40的位移动画。SceneScale是匹配海洋尺寸的，数值应该和海洋材质的Scale值相等，所以设置为0.1。
        Throttle（油门）和Rudder（转舵）是两个有趣的参数，它们控制着航船的行进和转弯； WaterDamping（水阻尼）会对行进速度有很大影响。ThrottlePitch（行驶倾斜）是开启Throttle之后航船前后倾斜的程度，TurnRoll则是Rudder启用时，航船在转弯时的侧斜程度。
        Throttle在SceneScale匹配的时候，可以近似的理解为千米/小时的航速。
       【注意】使用Maya内的任何“Boat”工具，BoatLength,Width和Height都会自动从所选小船的包裹盒尺寸获取。这些工具将最长长度的坐标轴作为前方，所以当使用一个奇怪的外形（宽度大于长度），模型的转向和速度调节可能发生错误。在应用船体工具前，你可以暂时改变物体的缩放值，在使用工具后再恢复原状（此时Maya会按应用工具前的形状定位方向轴）。#p#e#

        5. 创建航船尾流。尾流发射器有两种，一种是单纯的制造波浪，另一种除了波浪还产生泡沫foam（尽管可以设置只产生泡沫不产生波浪，但这不太现实）：前者用于航船的前部和中部，后者则放置于船尾。选择海洋，执行Ocean->CreateWake。

        Maya的海洋尾流是通过流体纹理控制海洋材质的waveHeightOffect属性而实现的，尾流发射器的密度发射比率是控制尾流强弱的重要参数。创建了尾流之后，场景会生成一个3D流体容器，选择物体并shift加选流体容器，执行FluidEffects->MakeCollide。
        Maya2011新增了流体AutoResize的功能之后，只要将流体发射器作为运动物体的子级即可，但因为wake是SpringMesh的流体发射形式，不能使用AutoResize，只有发射foam泡沫的时候可以用。

        制作螺旋桨式的航船时，除了尾流，还要加入适当的泡沫。如果在创建尾流时候没有在选项中设置一定的FoamCreation（泡沫产生）数值，那么只产生一个用于模拟尾流的3D流体容器；设置FoamCreation数值大于0，则会增加一个用于产生泡沫细节的3D流体容器。当然，用户也可以手动将一个流体纹理连接到海洋材质的FoamOffset制作泡沫。要注意的是，尾流强度由流体密度的发射比率决定，而泡沫量则是热量密度的发射比率决定，并且泡沫的流体节点会开启TextureOpacity。
        一般来说，制作流体特效时尽量不要对流体容器进行缩放；不过当场景发生了比例关系的变化，为了减少计算量，则应将流体容器匹配场景比例进行缩放。

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        6. 飞溅水花。航船在水面急速运行时，会产生撞击飘散的浪花。
        首先，为了提高计算速度，需要先将航船和海面的相交线烘焙成点动画。在outliner中选择NURBS曲线，在命令输入栏中输入并执行命令：bakeSoft 1 200 1【格式：bakeSoft （起始帧） （结束帧） （间隔帧）】。完成之后，可以将NURBS预览海面（包括相交线）和NURBS船底删除，只保留烘焙后生成的曲线。当然，在这操作之 前你必须完成所有动画参数的调节，尤其是航船的运动和海面的状况。

 

        bakeSoft和之前提到的oceanNurbsPreviewPlane命令一样，是maya内置的未界面化的隐藏脚本。bakeSoft可将曲线动画烘焙到CV点上，转为关键帧动画。注意：该命令一次只能用于一条NURBS曲线，并且计算过程中不能停止。

        选择烘焙后的新曲线，执行Dynamics>Particles>EmitFromObject，设置如下：
        EmitterType:Curve
        Rate:3000
        Speed:9
        SpeedRandom:0
        对产生的粒子设置重力场和扰乱场（Magnitude：33，Attenuation：0，Frequency：0.5），并把粒子的conserve设置为0.9降低粒子的扩散行为。

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        粒子将随着海面曲线的变化而在不同的方位发射。不过为了更细致的表现出飞溅水花落到海面的效果，还需要设置表达式来使粒子吸附到海面。

        前面使用到的海洋浮动系统，其实是通过colorAtPoint的MEL控制物体的高度变化的；而在表达式中使用MEL语句，是不会自动更新表达式引用的名称的。如
        float $hei[] = `colorAtPoint -u $u -v $v oceanShader1`;
        locator1.translateY = $hei[0];
        oceanshader1和locator1的名称都不能在设置了表达式后再修改，除非同时更新MEL中的命名。也就是说，一旦使用了海洋中的“Boat”功能，不要轻易修改受控物体的名称。
        粒子表达式有两种：creation和runtime（又分动力学前后执行）。Creation只在动画开始时执行一次，而runtime则会在动画每帧中执行。 本例中语句如下：

       【Creation】
        particleShape1.lifespanPP=rand(4,5);//设置粒子随机的生命周期
       【Runtime】
        vector $foamP=particleShape1.position; //获取粒子当前的位置
        float $foamU=$foamP.x;//将粒子位置的x坐标赋予变量foamU
        float $foamY=$foamP.y;//将粒子位置的y坐标（高度）赋予变量foamY
        float $foamV=$foamP.z;//将粒子位置的z坐标赋予变量foamV
        vector $foamColor[]=`colorAtPoint -o RGBA -u $foamU -v $foamV oceanShader1`;
        //通过colorAtPoint的MEL命令获取海洋材质的相应色彩和透明度信息
        float $foamHeight=$foamColor[3];//定义一个变量foamHeight，将colrAtPoint所获取的材质透明度信息赋予它。
        if($foamY<$foamHeight)
        particleShape1.position=<<$foamU,$foamHeight,$foamV>>;  //当粒子高度低于泡沫高度，将被吸附到海洋表面
        以上完成了船底和海面接触时飞溅的水花，船尾部还缺少螺旋桨喷出的水花，只要再增加一个体积型的粒子发射器即可。

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        浪花粒子在海面漂浮一段时间后，逐渐消失。这里我使用一个噪波纹理控制粒子诞生的不透明度，并设置渐变过渡，在粒子消亡时不透明度为0。
*需要更为细致的特效，可以对粒子的速度设置runtime表达式，增加速度，透明度和生命周期之间的关系。如果粒子量大，表达式越复杂，计算速度就越慢。

        7.生成各种动力学缓存。
        n布料执行：nDynamics->nCache->CreateNewCache。
        流体执行：Dynamics->FluidEffects->CreateNewCache。
        粒子执行：Dynamics->Solvers->CreateParticleDiskCache。
        柔体IK，则直接烘焙为骨骼动画。

         下一篇将介绍【Maya】中山舰制作流程4-渲染篇，敬请期待……