基于Maya粒子与流体的 自然现象模拟---相关开题报告文档

毕业论文任务书题 目：基于Maya粒子与流体的自然现象模拟目标要求： 运用Maya粒子系统与流体特效，模拟实现动态云层、雪花飘落、龙卷风形成并移动、火山冒烟后爆炸以及熔岩流动这几种自然现象。将Maya渲染出的序列帧用After Effects进行合成，然后使用Premiere进行剪辑和后期处理工作，为视频添加字幕、转场、音乐和音效后渲染成最终作品。通过对云层、下雪、龙卷风和火山喷发四种自然现象的研究实现，探索简单高效地运用Maya特效对自然现象进行模拟的方法。支持条件：系统平台：Microsoft Windows XP软件平台：Autodesk Maya 2009 Adobe After Effects CS4 Adobe Premiere Pro V7.0校内指导教师（签名） 职称 学生（签名） 分阶段进度安排阶段起讫时间计划完成内容12009年11月16日-2010年1月11日阅读文献资料，理解毕设任务，完成开题报告22010年1月12日-2010年3月19日实现云层和下雪场景的模拟，完成中期检查报告32010年3月20日-2010年4月30日实现龙卷风和火山喷发场景的模拟，完成渲染42010年5月1日-2010年5月10日后期合成剪辑处理，完成最终动画52010年5月11日-2010年6月10日完成论文撰写，参加论文答辩教师分阶段指导记录第一阶段：第二阶段： 第三阶段：第四阶段：第五阶段：厦门大学软件学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名班级 学号校内指导教师姓名职称助教所在单位厦门大学软件学院毕业设计（论文）题 目基于Maya粒子与流体的自然现象模拟毕业设计（论文）的目标：1、总体目标：运用Maya粒子系统与流体特效，模拟实现动态云层、雪花飘落、龙卷风形成并移动、火山冒烟后爆炸以及熔岩流动这几种自然现象。将Maya渲染出的序列帧用After Effects进行合成，然后使用Premiere进行剪辑和后期处理工作，为视频添加字幕、转场、音乐和音效后渲染成最终作品。通过对云层、下雪、龙卷风和火山喷发四种自然现象的研究实现，探索简单高效地运用Maya特效对自然现象进行模拟的方法。2、阶段目标： （1）运用Maya粒子系统模拟下雪、龙卷风和火山灰。 （2）运用Maya流体特效模拟云层、爆炸和熔岩。 （3）使用After Effects对Maya渲染出的序列帧进行合成。（4）使用Premiere对视频进行剪辑和后期处理。实现方法：1、开发环境：开发平台：Microsoft Windows XP开发工具：Autodesk Maya 2009 Adobe After Effects CS4 Adobe Premiere Pro V7.02、主要技术介绍（1）粒子系统粒子系统英文叫做Particle System，是Reeves在1983年提出的利用粒子模拟自然场景的一种技术。粒子系统是一种基于物理模型来解决问题的方法，主要用来解决由大量按一定规则运动或变化的微小个体组成的物质在计算机上的生成与显示的问题。 粒子系统的基本思想是采用许多形状简单的微小粒子作为基本元素来表示不规则模糊物体。每个粒子需要一些属性来和其他粒子区别，这些粒子都有各自的生命周期，在系统中都要经历“产生”、“运动和生长”及“消亡”三个阶段。粒子系统是一个有“生命”的系统，因此可产生一系列运动的画面，这使得模拟动态的自然景物成为可能。通常在一个系统中的所有粒子有一个相同的属性集。 生成系统的某瞬间画面的基本步骤是：（1）产生新的粒子（2）赋予每一新粒子一定的属性（3）删去那些已经超过生存期的粒子（4）根据粒子的动态属性对粒子进行移动和变换（5）显示由有生命的粒子组成的图像（2）流体特效Maya中的流体特效（Fluid Effects）常用来制作模拟液体或者流体的运动效果，它包括一个真实的三维解算器和一个高度交互式的二维解算器。Maya流体从形体上包含两个独立的实体：2D/3D流体和海洋效果。2D/3D流体的实体运行一个模拟引擎来实现流体流动，而海洋效果实际是错位贴图、复杂纹理和粒子的组合。因此2D/3D流体是流体模拟器，但海洋效果不是。3、自然现象模拟的实现方案（1）云层云是由许多细小的水滴或冰晶形成的，它没有固定的形状，会随着气流的运动而变化。逼真的云层对构建三维场景至关重要，因为它是天空的主要内容。模拟云层的关键在于两点：一是云层的不规则形状；二是云层的动态效果。根据分析，如果使用粒子系统来模拟云层存在两个问题：一是云层要成型所需粒子数量巨大，运行效率低下；二是粒子运动难以精确控制，无法真实的展现云层的飘动。所以决定采用Maya的流体特效来实现。（2）下雪片片雪花在空中缓缓飘落，这是许多人向往的美景。下雪是水或冰在空中凝结后再落下的常见自然现象，由于每片雪花既有共性又有个性，所以采用粒子系统来模拟实现下雪场景是最好的选择。（3）龙卷风 龙卷风是在极不稳定的天气条件下由空气的强烈对流运动而产生的，表现为一种伴随着高速旋转漏斗状云柱的强风涡旋，它具有很强的破坏力。要模拟龙卷风有两个关键点：一是控制龙卷风云柱的形变和运动；二是制作龙卷风对地面的破坏效果。基于龙卷风的特点，决定选择粒子系统来实现。但是使用动力学的力场或者表达式来控制粒子运动都不是很方便，所以尝试使用变形器来控制粒子。（4）火山喷发 火山喷发是岩浆等喷出物在短时间内从火山口向地表释放的一种奇特的自然现象，它是地壳运动的一种表现形式，也是地球内部热能在地表的一种最强烈的显示。模拟火山喷发的关键点在于：一是喷出的火山灰；二是喷发时的爆炸；三是流动的熔岩。经过分析，决定采用粒子系统实现火山灰，采用流体特效实现爆炸和熔岩。（5）后期制作将Maya渲染出的序列帧在After Effects中进行合成，然后使用Premiere对视频进行剪辑和后期处理形成最终动画。4、可能遇到的困难及解决思路：由于后期渲染对硬件要求较高，目前考虑采取升级主板、CPU、显卡以及采用分层渲染技术来提高渲染效率。时间进度安排：2009年11月16日-2009年12月15日：理解毕业设计任务，搜集资料，阅读相关文献，提出初步设计方案。2009年12月16日-2010年1月11日：细化设计方案，熟悉开发工具，完成开题报告并提交导师审阅。2010年1月12日-2010年2月15日：进一步学习开发工具和相关技术，进入毕业设计实现阶段，解决主要技术难点。2010年2月16日-2010年3月19日：实现云层和下雪场景的模拟，完成中期检查报告并提交导师审阅。2010年3月20日-2010年5月10日：实现龙卷风和火山喷发场景的模拟，完成渲染和后期处理，形成最终动画。2010年5月11日-2010年6月10日：完成毕业论文的撰写，参加论文答辩。指导教师审核意见： 校内指导教师签名： 2010年 月 日厦门大学软件学院毕业设计（论文）中期检查报告学生姓名班级1班学号校内指导教师姓名职称助教所在单位厦门大学软件学院毕业设计（论文）题 目基于Maya粒子与流体的自然现象模拟毕业设计（论文）的目标：1、总体目标：运用Maya粒子系统与流体特效，模拟实现动态云层、雪花飘落、龙卷风形成并移动、火山冒烟后爆炸以及熔岩流动这几种自然现象。将Maya渲染出的序列帧用After Effects进行合成，然后使用Premiere进行剪辑和后期处理工作，为视频添加字幕、转场、音乐和音效后渲染成最终作品。通过对云层、下雪、龙卷风和火山喷发四种自然现象的研究实现，探索简单高效地运用Maya特效对自然现象进行模拟的方法。2、阶段目标： （1）运用Maya粒子系统模拟下雪、龙卷风和火山灰。 （2）运用Maya流体特效模拟云层、爆炸和熔岩。 （3）使用After Effects对Maya渲染出的序列帧进行合成。（4）使用Premiere对视频进行剪辑和后期处理。已经完成毕业设计（论文）任务的情况：1、云层：通过创建一个3D Container，并调节流体的重要属性，较好地模拟了云层的不规则形状，并且利用表达式控制纹理变化，实现了云层的动态效果。另外，通过一个3D Container为云层添加了蓝天背景。如图1-1所示：图1-1：云层2、下雪：运用Maya2009新动力学中的nParticles，通过调节粒子的各项属性，较好地模拟了下雪这一自然现象，并且通过树枝被积雪压弯的小动画，增强了真实感。如图2-1所示：图2-1：下雪3、火山灰：运用Maya2009新动力学模块中的nParticles，通过调节粒子的各项属性，较好地实现了火山灰效果。如图3-1所示：图3-1：火山灰存在的问题和困难（包括需要学院协助解决的问题和困难）： 由于电脑硬件原因，渲染速度很慢，在一定程度上影响了毕设进度。指导