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《百万巨鳄》流体特效制作解析
发布时间：2018-11-17 19:57:24
距离制作这个电影已经过去三年的时间，在这三年的时间里，爱好特效houdini的人越来越多。今天忽然有种冲动想要将当年的制作历程一步步的写下来，只为在网络上和特效爱好者们有着更多的交流。
第一篇
2010年是我当时那个团队不寻常的一年，在9月份的时候，我们接了一部电影，叫做《百万巨鳄》。当时的消息就是要做很多镜头的水和破碎，我负责测试水的效果。那时没有任何的资料和镜头素材，我们只好自己拿着DV和麻绳去河边拍了一个鳄鱼冲出水面吃人的镜头。比较惨烈的是为了模拟鳄鱼拖拽人的效果，动画H君用麻绳拖着动画Y君打了好几个滚。
houdini10还没有flip解算器，所以在前期测试我尝试用realflow制作。做了该镜头的效果后，视效总监G君说可以。之后没多久，就来了一个素材，就是电影中吉普车追鳄鱼的第一个镜头。
一般我们叫该类别的特效第一个镜头为“样板镜头”，这个样板镜头我前后做完到交客户用了近三个月的时间（中途也做了别的小项目和鳄鱼中水波纹的测试），三个月对于一个镜头来说已经不算短了。
拿到动画的时候应该是10月了，动画指导Y君“不适当”的让这个鳄鱼还滑了一跤，更不适当的让这只鳄鱼跑到了离镜头0.0001公分的距离。当我拿到这个动画后，发现realflow已经不能满足如此复杂如此戏剧如此带有表演精神的鳄鱼哥了。恰好houdini11出了flip，这真是福音呐！赶紧的，换回了houdini。
在第一个月的大多数时间里，陪伴我的并不是houdini，而是大量的参考和图纸。可能我的特效理念和大多数人不一样。我很珍惜前期测试时间，而且这期间中我很不想去碰软件。因为很多以往的经验告诉我，上来就做的结果就是做不下去，所以在这段时间里，我重复翻看着各种动物在水中摸爬滚打的视频，看的最多的就是下面这位被誉为鳄鱼猎人的帅哥视频，不过他已经在06年被一只魔鬼鱼尾巴刺死了，英年早逝……
在这一个月的“调研”期里，我受益良多。主要的分析目标有两点，一是如何做出好看的“片状”水花形态；二是如何使这8米鳄鱼在水中跑时自然的喷出水花。之后的两个月制作时间中，基本都是围绕这两点去做的。好了，基本上废话说完了，下面开始入正题，虽然手头没有源文件，但我会按照自己的记忆将水花制作过程尽量详细的说明清楚。
导入动画，映入眼帘的就是这只狂暴的阿毛，被大S的吉普车追的又是打滚又是滑到又是甩尾又是磕头。真是有够复杂的！不过管你怎么跑，我也得先将鱼哥大卸八块。如下图（请宽恕我打造的如此可爱的鳄鱼，不过重点不在这里，大家讨论技术拒绝嘲笑！）
将这只八米大鳄肢解后，记住需将切开的口子和张开的血盆大口用polycap节点封起来，因为后面我们还要将这些可怜的肢体拿去DOP中做碰撞，开个口子可是会漏水的。
其实我们在制作中可以这么理解所分解的几大块：
四肢：出水花最多的部位——所出的水花分为两种：一是踩踏溅起的水花；二是从水中抬起所带出的水花。
尾巴：不停摆动，水花多为左右甩动时甩开的水，呈现为极有方向性的四散状。
头部：下巴是一直顶着水往前跑的，并且头还在水里砸了几下。
身体：一直在水中推进，水花最小。这样分析并且区别对待这几大块，是对后面的制作很关键的一点。
处理完模型后，我就要给每一块肢体增加一个属性，而这个属性是整个制作中最重要的。
第二篇
在《百万巨鳄》这部电影中，有超过三十个水镜头。在制作样板镜头时，首先要考虑的是自己的这套水系统能不能适应每个镜头，适应每个鳄鱼的跑动、鱼跃、翻滚。为了达到这一点，我再制作中不断的修改这套系统，使之可以匹配任何一种情况。在之后的各类镜头制作中，我只需导入动画，微调几个参数就可以一键输出并提交了。所以下面说到的每一步，都是需要遵循自动化的原则来考虑。
我们先从上篇所说的第一个重要属性说起。
如果我们需要得到鳄鱼的每一个部位在碰撞水面时的水花大小，可以用一个简便的方法，就是计算鳄鱼每个部位在水中的体积，如下图：
计算方式很简单不用多说，这个值暂时叫做A值，它可以控制每次喷出水花的多少。顺便还可以计算一下前后帧A值的差，暂且称之为B值（这个值后面对计算水花的速度有帮助）。之后计算一些必要属性，N 、V 、vlength 、ID等。
接下来我要考虑的是：鳄鱼什么部位会和水碰撞出水花。这里可以做个判断，将刚计算的两个属性V和N点乘(dot)，结果为正时时才能和水碰撞出水花。但是要注意，有一个情况不同，那就是当鳄鱼踩踏水面或者用头部撞击水面时，V和N点乘(dot)为负也能碰撞出水花，如下图：
明确了这一点后，可以直接取出发射水花的部位，下面以上图左边为例。
通过上面几部，已经将发射水花的部位取出来了，可以播放一下，检查每帧发射面是否合理。接着，进入处理发射速度的阶段。
速度(v)，是在特效制作中使用最多的几个属性之一，我个人认为能够处理好V属性，就能将很多的特效做的比较漂亮。而做出漂亮的效果是一个特效师最基本的要求，因为在项目制作中，不会有太多的时间让你去研究一个高等算法，往往只需用最简单的方法做出好看的效果为宜。你的基础越好，做东西调试的时间就越短，所以打好基础在学生时代很重要，在特效制作中更加的重要。
先将鳄鱼的速度传递到发射面上。这里要注意的是，当鳄鱼速度Y值为负时，需将$VY反转，我们要保证水花是朝着上方发射的。接着遇到一个比较麻烦的难题：现在的速度都是直线的，如何做出比较好看的扇形水花？
在修改速度方向时，需要注意的一点是每个点的速度方向和水面的角度是不可以改变的。我的解决方法是用矩阵算法旋转，比较的麻烦，童鞋们有空可以想一下更简便的方法。下图左边的速度修改为右图：
接下来我们可以利用之前计算的B值来调整每次发射水花的速度大小，用A值控制发射水花的点数量（水量）。再调整速度方向和水面的夹角，因为鳄鱼的速度方向还是不准确的。夹角调整时要区分开抬脚和落脚这两种情况：前者水花比较朝上，后者水花方向贴近水面。在这点上应该不难理解，就不贴图了。
在做这些调整的时候，都需要提出一些参数，方便之后的调节。因为在这个阶段毕竟还是纯理论，真正的参数值还是需要水花预览时才能再确认。但是如何减少这种调整的次数和时间，我认为关键的是这些参数的明确性和准确性。参数越明确，自己看完预览后才能非常明确的知道应该调整的是哪里。参数设定越准确，每次所调的参数才能更依据物理量。我在制作中一般设定完后解算加渲染预合一个镜头的时间需要20个渲染节点近2个多小时，所以一定要避免反复去修改参数。
速度调整的最后是给速度的大小值加noise，noise的调整比较简单，可以按照实际大小的水花形态调整noise频率即可，如下图：
但是，在速度的处理上还缺很重要的一部，按照上面的步骤，我们所发射出粒子只能是这样：
第三篇
上一篇最后说到的流体形态，使用的方法是将速度线展开成扇形再加上noise。虽然听起来很简单，但要想达到下图那样的效果，还是需要一些细致的调节。
为了使水花达到片状的效果，我采用的方法同样没离开SOP。这里先说个题外话，虽然目前自学houdini的很多，但希望初学者在学习的方式上要注意一些。现在网络上有很多houdini教程，但都只是围绕单个效果来演示的。虽然出来的效果很快（例如pyro模块），但如果拿houdini当做3ds Max来学，不如直接去使用3D中的那些出效果的插件。houdini的精髓一直都是他的SOP,POP,VOP模块，打好基础很关键。初学者可以撇开效果，认真学好每个基础节点，多锻炼思路，这样才是真正学到了houdini，而不要为了某个效果把它当做插件了。
回到正题。在水发射源上，为了表现片状的水，我们可以将发射源copy几次，这里我一般按照不同部位的出水量来定，然后用copystamp在长度上做个变化，如下图：
上图是我将每个CY组（copy后的copyGroup$CY)拆开显示的结果，但光这样还不够，发射出来的水花因为太整齐，会缺少一些变化，那么我们再将原noise上的offset也加上copystamp，如下图：
这样，我们发射出的水花就可以是想要的形态了，这里可以适当增加copy的个数来做调整。如下图，粒子形态和surface形态：
实际制作中需要表现水花的细节和丰富感，制作出的surface要比上图杂乱的多。在制作中我也进行了很多调整，例如将水花根部做厚实一些，尖部散开一些。例如扇形的中间部分速度值大一些，两边速度值小一些。方法都大同小异，有兴趣的童鞋可以尝试一下。
并且按照每个部位的特点，水花发射源也做了些调整，例如头部砸出的水花就比较散（如下图），尾巴扫过的水花就比较有型状，如图一。
最后，在提交合成之前，我们还有一个关键的步骤，因为要表现水花主体(根部)和白浪(尖部)，我们需要渲染一个条件层，以供合成调节，大概的方法就是使用VOP中的点云(point cloud)，或者是POP中的proximity的功能，计算出粒子的间距关系，如下图：
有些地方没有写的很详细，例子做的也不好看，不过理解起来应该不会很麻烦，如果有可交流的，欢迎找我。下次我会再写一下水面的制作以及水花的渲染。
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