基于動力學(xué)原理的Maya粒子特效插件.pdf

1、計算機動畫是一種計算機圖形學(xué)和藝術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是伴隨著計算機硬件和圖形算法高速發(fā)展起來的一門高新技術(shù)。近年來，諸如雨雪、龍卷風(fēng)、煙霧、火焰、爆炸等自然景物的模擬一直是計算機圖形學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的課題之一，其模擬在計算機游戲、影視、廣告、視景仿真等各種領(lǐng)域中有著廣泛的用途。1983年，W.T.Reeves首次提出了粒子系統(tǒng)，其優(yōu)點在于可以用簡單的體素來構(gòu)造復(fù)雜的物體，從而為自然景物的造型提供了強有力的技術(shù)手段。
　　Maya作為當(dāng)今

2、主流的三維動畫制作與渲染軟件之一，在影視、電視、廣告和游戲等領(lǐng)域中有很廣泛的應(yīng)用，其強大的功能和易用性得到專業(yè)人士的共識。利用Maya動力學(xué)系統(tǒng)可以逼真地模擬很多自然現(xiàn)象。然而，Maya同時也是一款極其復(fù)雜的軟件程序包，它的動力學(xué)系統(tǒng)也很難掌握。由于Maya具有很強的可編程性和可擴展性，我們可以開發(fā)有針對性的外部插件用以化解這個矛盾。通過開發(fā)特效插件簡化Maya操作來達(dá)到某種特殊效果，將會大大縮短三維動畫的制作時間，減少類似重復(fù)工作。<

3、br>　　本文通過為Maya開發(fā)了一款插件來研究如何利用外部插件對Maya的功能進(jìn)行擴展。重點研究了基于動力學(xué)原理和粒子系統(tǒng)的自然景物模擬方法，利用動力學(xué)原理開發(fā)一個Maya插件，該插件的主要功能是快速地在場景中創(chuàng)建一些常用的粒子特效效果。該插件基于Maya的粒子系統(tǒng)，并通過Maya內(nèi)嵌的Mel腳本語言以及腳本化的Maya開放式界面制作而成。
　　本文的研究重點和主要成果有：
　　1、通過調(diào)查研究目前國內(nèi)外特效中運用較多的粒

4、子特效類型及制作過程，為Maya粒子特效插件的設(shè)計提供了可靠依據(jù)。
　　2、分析了插件技術(shù)的類型、接口及優(yōu)缺點。對Maya插件的兩種編程接口MEL和C++進(jìn)行了分析和對比。并選定使用MEL來開發(fā)粒子特效插件。
　　3、對基于動力學(xué)和粒子系統(tǒng)模擬自然景物進(jìn)行了研究，總結(jié)出最大實現(xiàn)粒子的可控制性，既不是單純靠粒子發(fā)射器發(fā)射粒子，也不單純用場來干擾粒子，而是粒子系統(tǒng)與Mel表達(dá)式結(jié)合。然后以Reeves提出的粒子系統(tǒng)的基本思想和原

5、理為基礎(chǔ)，分析了結(jié)合粒子系統(tǒng)和MEL表達(dá)式來模擬自然景物的方法。
　　4、歸納出3種常用的粒子運動類型，對其中典型的4種特效——物體飄落、龍卷風(fēng)、煙花和噴泉進(jìn)行了分析與設(shè)計，并使用Maya嵌入式腳本語言MEL編寫成插件，包括粒子發(fā)射器的建立，粒子的發(fā)射，粒子的數(shù)量、速度、形狀等參數(shù)的設(shè)定等。該插件可隨時調(diào)用到需要的場景中，并且提供了一套完整易用的用戶界面，可在界面上直接調(diào)整參數(shù)實時控制特效的效果，從而在生產(chǎn)制作中提高工作的效率。<