三维基础制作动画 8

第7章

空间扭曲动画目录

7.1“力”空间扭曲

7.2“导向器”空间扭曲

7.3“几何/可变形”空间扭曲

空间扭曲是一类在场景中影响其他物体的特殊对象。空间扭曲能创建使其他对象变形的力场，从而创建出使对象受到外部力量影响的动画。空间扭曲的功能与修改器类似，只不过空间扭曲改变的是场景空间，而修改器改变的是物体空间。

空间扭曲在视图中显示为一个网格框架，渲染之后不可见。空间扭曲可以作用于一个对象，也可以作用于多个对象，同样，一个对象也可以有多个空间扭曲与之绑定，它们会按照先后顺序显示在修改器堆栈窗口中。空间扭曲与目标对象的距离不同，其影响力也不同。

空间扭曲的适用对象并不全都相同，有些类型的空间扭曲应用于可变形物体，如用于基本几何体、面片物体和样条线等；而另一些类型的空间扭曲应用于粒子系统，如喷射、雪等；此外，重力、粒子爆炸、风力、马达和推力这5种类型的空间扭曲可以作用于粒子系统，也可以在动力学模拟中用于特殊的目的。3dsMax2020提供了5种类型的空间扭曲，分别为：力、导向器、几何/可变形、基于修改器、粒子和动力学，如图所示。7.1“力”空间扭曲

在动画制作中，粒子系统与空间扭曲关系紧密，粒子系统往往需要空间扭曲的作用才可以产生各种动画效果。“力”空间扭曲主要是为粒子系统施加一种外力，从而改变粒子的运动方向或速度。“力”空间扭曲共有10种，分别为：推力、马达、漩涡、阻力、粒子爆炸、路径跟随、重力、风、转换和运动场，如图所示。7.1“力”空间扭曲7.1.1推力

推力将均匀的单向力施加于粒子系统，“推力”空间扭曲没有宽度界限，其宽幅与力的方向垂直，通过“范围”选项设置参数可以对其进行限制。左图是推力作用于雪粒子的效果。7.1.2马达

马达的作用类似于推力，但马达对粒子或对象应用的是转动扭曲而不是定向力，其效果如左图所示。马达图标的位置和方向都会对围绕其旋转的粒子产生影响。7.1“力”空间扭曲7.1.4阻力

阻力是一种按照指定量来降低粒子速率的粒子运动阻尼器。应用阻尼的方式可以是线性、球形或者柱形，左图是Z轴线性阻尼为50%时的动画效果。阻力在模拟风阻、水中的移动、力场的影响以及其他类似的情景时非常有用。7.1.3漩涡

漩涡应用于粒子系统时，可以使它们在急转的漩涡中旋转，然后形成一个长而窄的喷流或旋涡井，其效果如左图所示。漩涡在创建黑洞、涡流、龙卷风和其他对象时很有用。7.1“力”空间扭曲7.1.6路径跟随

使用路径跟随空间扭曲时，需要先创建一条二维的曲线作为粒子运动的路径，粒子系统绑定到路径跟随空间扭曲后，粒子将跟随拾取的路径曲线进行运动，效果如左图所示。7.1.5粒子爆炸

粒子爆炸能创建使粒子系统爆炸的冲击波，它有别于使几何体爆炸的“爆炸”空间扭曲，其效果如左图所示。粒子爆炸尤其适合“粒子类型”设置为“对象碎片”的粒子阵列系统。7.1“力”空间扭曲7.1.8风

风力可以模拟自然界风吹的效果，也可用于动力学模拟中，其效果如左图所示。风力具有方向性，沿风力箭头方向的粒子进行加速运动，逆着箭头方向运动的粒子呈减速状。7.1.7重力

重力可以实现自然重力效果的模拟，也可以用于动力学模拟中，其效果如左图所示。重力具有方向性，沿重力箭头方向的粒子进行加速运动，逆着箭头方向运动的粒子呈减速状。7.1“力”空间扭曲7.1.9置换

置换以力场的形式推动和重塑对象的几何外形。位移对几何体和粒子系统都会产生影响，其效果如左图所示。7.1.10运动场

使用运动场可以将力应用于粒子、流体和顶点，其应用于粒子系统时的效果如左图所示。7.1“力”空间扭曲7.1.11“力”空间扭曲实例：燃烧的香烟

本例中，利用基本体创建烟灰缸和香烟模型并赋相应材质，用“超级喷射”粒子系统模拟烟雾，并施加“风”空间扭曲，形成烟雾袅袅的效果，如图所示。7.1“力”空间扭曲1.模型创建1）烟灰缸模型

在透视图中创建一个圆柱体，“半径”为100，“高度”为25，“边数”为50。复制一个圆柱体，将“半径”参数修改为90，其他参数不变，将两个圆柱体中心对齐，高度方向调整为如图所示的状态。

选择大圆柱体，执行“布尔”命令，在场景中拾取小圆柱体，完成布尔运算，如图所示。7.1“力”空间扭曲

在透视图创建一个球体，“半径”为10，调整其与烟灰缸的相对位置。选择球体，在“层次”命令面板中单击“仅影响轴”按钮，将球体的坐标中心移至烟灰缸的坐标中心。执行“阵列”命令，设置1D数量为4，绕Z轴旋转角度为90，阵列结果如上图所示。

选择烟灰缸主体，执行“布尔”命令，重复拾取球体4次，完成布尔运算。为模型施加“网格平滑”修改器，适当修改“迭代次数”数值，使平滑效果更理想，效果如下图所示。7.1“力”空间扭曲2）香烟模型

在透视图中创建一个圆柱体，“半径”为4，“高度”为84，“高度分段”为3，“边数”为20。

为给香烟赋多维/子对象材质的需要，现对香烟模型进行适当编辑。选择香烟对象，施加“编辑网格”修改器，进入到“顶点”次物体层级，移动顶点，如左上图所示。然后，进入到“多边形”次物体层级，选择右上图所示多边形，在“曲面属性”卷展栏中“设置ID”为1，“平滑组”组合框中单击“1”，即可将选中的多边形命令为1号区域。同样方法，分别命名2号和3号区域，如左下和右下图所示。3)桌面模型

创建一个平面，“长度”为800，“宽度”为1000，作为桌面。7.1“力”空间扭曲2.材质贴图1)烟灰缸材质编辑烟灰缸材质：“漫反射”颜色为淡蓝色（红160，绿170，蓝200），“高光级别”为60，“光泽度”为50。在“贴图”卷展栏中勾选“不透明度”贴图通道，“数量”设置为80；勾选“折射”贴图通道，“数量”设置为10。单击“不透明度”后的长条按钮，选择“衰减”类型的贴图，设置“衰减类型”为Fresnel。单击“折射”后的长条按钮，选择“光线跟踪”类型的贴图，“光线跟踪器参数”系统默认参数。

烟灰缸材质渲染效果如图所示。7.1“力”空间扭曲2）香烟材质

编辑香烟材质：单击“香烟材质”名称后的按钮，选择“多维/子对象”材质类型，将“数量”设置为3；结合模型区域划分情况，将ID1命名为“过滤嘴”，ID2命名为“香烟”，ID3命名为“烟头”；分别编辑这三个部分的子材质，将过滤嘴部分的漫反射颜色设置为橘黄色，将香烟部分的漫反射颜色设置为灰白色，将烟头部分的漫反射颜色设置为灰褐色。渲染后的香烟效果如图所示。7.1“力”空间扭曲3）桌面材质

选择桌面模型，打开材质编辑器，选择一个空白样本球，命名为“桌面材质”，在漫反射通道为桌面贴一种木纹贴图，适当调整高光级别参数，如图所示，最后将编辑好的桌面材质指定给场景中的桌面对象，效果如图所示。

7.1“力”空间扭曲3.动画设置1)粒子系统

执行“创建”→“几何体”→“粒子系统”→“超级喷射”命令，在透视图中创建一个超级喷射粒子，参数设置如图所示。

将超级喷射粒子对齐到烟头中心处，渲染后的效果如图所示。可以看出，粒子烟雾太重，因此下面将通过给粒子系统赋材质的方法使烟雾效果更加真实。7.1“力”空间扭曲

选择超级喷射粒子，编辑“烟雾材质”：勾选“面贴图”复选框；将“漫反射”颜色设置为淡蓝色，“不透明度”数值为0，“光泽度”数值为0；在“贴图”卷展栏中，勾选“不透明度”贴图通道，将其“数量”设置为3，为其选择“渐变”类型贴图，将“渐变类型”修改为“径向”，如图所示。材质效果如图所示。7.1“力”空间扭曲2)空间扭曲

执行“创建”→“空间扭曲”→“力”→“风”命令，设置“强度”为0.02，“湍流”为0.04，“频率”为0.26，“比例”为0.04，“图标大小”为20，如图所示，并在场景中调整其方向和位置。

在标准工具栏上单击“绑定到空间扭曲”图标，将“风”空间扭曲绑定到超级喷射粒子上，播放动画，烟雾将会产生袅袅上升的效果。4.渲染输出

对动画进行渲染输出，保存为AVI格式的文件。7.2“导向器”空间扭曲

导向器用于使粒子产生偏转效果。执行创建命令，在空间扭曲类型中选择“导向器”后，命令面板中出现导向器对象类型，3dsMax2020共提供了6种类型的导向器，分别为：泛方向导向板、泛方向导向球、全泛方向导向、全导向器、导向球和导向板，如图所示。7.2“导向器”空间扭曲7.2.1泛方向导向板

泛方向导向板是一种平面泛方向导向器类型，它能提供比原始导向器更强大的功能，包括折射和繁殖能力，效果如图所示。

7.2.2泛方向导向球

泛方向导向球是一种球形泛方向导向器类型，它提供的选项比原始的导向球更多，不同之处在于它是一处球形的导向表面而不是平面表面，效果如图所示。7.2“导向器”空间扭曲

7.2.3全泛方向导向

全泛方向导向提供的选项比原始的全导向器更多，该空间扭曲能够使用其他任意几何对象作为粒子导向器，左图是拾取圆柱体作为粒子导向器的导向效果。

7.2.4全导向器

全导向器可以让操作者使用任意对象作为粒子导向器，左图是拾取茶壶对象作为粒子导向器的导向效果。7.2“导向器”空间扭曲

7.2.5导向球导向球起着球形粒子导向器的作用，其效果如左图所示。

7.2.6导向板

导向板起着平面防护板的作用，它能排斥由粒子系统生成的粒子，其效果如左图所示。7.2“导向器”空间扭曲

7.2.7“导向器”空间扭曲实例：茶壶倒水

本实例中，创建茶壶和茶杯模型并赋材质，用喷射粒子系统模拟水流，用重力和导向板空间扭曲来调整水流方向，从而完成茶壶倒水动画过程，效果如图所示。7.2“导向器”空间扭曲1.模型创建1）创建茶壶模型

在透视图中创建一个茶壶，“半径”为30，“分段”为10。2）创建茶杯模型

执行“创建”→“图形”→“线”命令，在前视图中绘制茶杯侧面轮廓线，并调整光滑，如上图所示；然后为其施加“车削”修改器，车削效果如下图所示。3)桌面模型

在透视图中创建一个圆柱体，“半径”为150，“高度”为5，“边数”为50，作为桌面。7.2“导向器”空间扭曲2.材质贴图1)茶壶和茶杯

选择茶壶和茶杯，打开材质编辑器，选择一个空白样本球，命名为“茶具材质”，在“漫反射”通道选择一幅瓷器贴图，指定给选定对象。2)桌面材质

选择桌面对象，打开材质编辑器，选择一个空白样本球，命名为“桌面材质”，在“漫反射”通道选择一幅木纹贴图，指定给选定对象，材质效果如图所示。7.2“导向器”空间扭曲3.动画设置1)创建喷射粒子

执行“创建”→“几何体”→“粒子系统”→“喷射”命令，在透视图中创建一个喷射粒子系统，设置其“视口计数”为500，“渲染计数”为500，“水滴大小”为5，“速度”为10；计时“开始”为30；发射器“宽度”为5，“长度”为5，如图所示。

将喷射粒子系统移到茶壶嘴边，将发射方向调整为向上。单击界面标准工具栏上的“选择并链接”图标，将粒子与茶壶链接在一起。7.2“导向器”空间扭曲2）创建“重力”空间扭曲

执行“创建”→“空间扭曲”→“力”→“重力”命令，创建一个“重力”空间扭曲，设置“强度”为6，“图标大小”为10，如图所示。

单击标准工具栏上的“绑定到空间扭曲”图标，将喷射粒子与重力绑定在一起，并适当旋转喷射粒子的角度，此时看到的水流效果如图所示，显然，粒子穿透茶杯和桌面是不合理的，因此，需为粒子施加一个导向板空间扭曲。7.2“导向器”空间扭曲3）创建“导向板”空间扭曲

执行“创建”→“导向板”命令，在茶杯中下部处创建一个导向板，设置其“反弹”为0.6，“摩擦力”为100，“宽度”为40，“长度”为40，宽度和长度比茶杯略大即可，具体如上图所示。

单击标准工具栏上的“绑定到空间扭曲”图标，将喷射粒子与导向板绑定在一起，效果如下图所示。7.2“导向器”空间扭曲4）录制茶壶倒水动画

打开动画控制区的“自动”按钮，开始录制动画。第0帧时，茶壶在桌面上初始位置；第30帧时，将茶壶向上移动并适当旋转，准备倒水；第70帧时，茶壶位置与第30帧相同；第100帧时，茶壶位置与第0帧相同，因此，可在“轨迹视图—摄影表”中直接将第30帧的关键帧数据复制至第70帧，同样，可将第0帧数据复制至第100帧。图示为第30帧时的状态。7.2“导向器”空间扭曲5）录制水流变化动画

为模拟茶壶在倒水过程中水流逐渐由大变小的过程，需对喷射粒子的水滴大小参数进行设置。

选择喷射粒子，打开动画控制区的“自动”按钮，在第70帧时，修改喷射粒子的“水滴大小”参数为0，然后将第0帧的关键帧拖动至第30帧，即在30~70帧之间水流产生变化，如图所示。4.渲染输出

对动画进行渲染输出，保存为AVI格式的文件。7.3“几何/可变形”空间扭曲“几何/可变形”空间扭曲用于使几何体产生变形效果。执行创建空间扭曲命令后，选择“几何/可变形”，系统提供了7种类型的“几何/可变形”对象类型，如图所示。7.3“几何/可变形”空间扭曲7.3.1FFD（长方体）

自由形式变形（FFD）提供了通过调整晶格控制点使对象发生变形的方法。FFD（长方体）空间扭曲在晶格中使用长方体控制点阵列。该FFD既可以作为对象修改器，也可以作为空间扭曲，作为空间扭曲时，FFD(长方体)可以同时和多个对象绑定。FFD（长方体）的参数卷展栏如图所示，主要用来设置晶格的大小、显示和变形方式等。7.3“几何/可变形”空间扭曲

图示是FFD（长方体）的应用实例。首先在视图中创建一个FFD（长方体）和三个基本体，并将三个基本体绑定到FFD（长方体）空间扭曲上，然后给FFD（长方体）施加一个倾斜修改器，调整倾斜数量，则三个基本体也随之产生倾斜效果。7.3“几何/可变形”空间扭曲7.3.2FFD（圆柱体）FFD（圆柱体）空间扭曲在晶格中使用圆柱体控制点阵列。该FFD既可以作为对象修改器，也可以作为空间扭曲。FFD（圆柱体）的参数卷展栏如图7.68所示，各参数含义与FFD（长方体）类似。

图7.69是FFD（圆柱体）的应用实例。首先在视图中创建一个FFD（圆柱体）和三个基本体，并将三个基本体绑定到FFD（圆柱体）空间扭曲上，然后给FFD（圆柱体）施加一个弯曲修改器，调整弯曲角度，则三个基本体也随之产生弯曲效果。7.3“几何/可变形”空间扭曲7.3.3波浪

波浪空间扭曲可以创建线性波浪。它产生作用的方式与波浪修改器相同。波浪空间扭曲可用于影响多个对象，或在世界空间中影响某个对象。波浪空间扭曲的参数卷展栏和波浪效果如图所示。7.3“几何/可变形”空间扭曲7.3.4涟漪

涟漪空间扭曲可以创建同心波纹。它产生作用的方式与涟漪修改器相同。涟漪空间扭曲可用于影响多个对象，或在世界空间中影响某个对象。涟漪空间扭曲的参数卷展栏和效果如图所示，涟漪参数与波浪参数基本相同。7.3“几何/可变形”空间扭曲7.3.5爆炸

爆炸空间扭曲主要用于制作物体炸开效果，其参数卷展栏和效果如图所示。7.3“几何/可变形”空间扭曲7.3.6“几何/可变形”空间扭曲实例一：气泡爆炸

本实例中，用基本体创建模型后，添加“FFD长方体”和“爆炸”空间扭曲，通过调整空间扭曲形态来实现气泡吹出和爆炸的动画效果。7.3“几何/可变形”空间扭曲1.模型创建1）创建软管模型

执行“管状体”命令，在透视图中创建一个管状体，“半径1”为30，“半径2”为28，“高度”为200，“边数”为30，如图所示。2）创建气泡模型

执行“几何球体”命令，在透视图中创建一个几何球体，“半径”为80，“分段”为8，如图所示。7.3“几何/可变形”空间扭曲2.材质贴图1）软管材质

“漫反射”颜色：白色，“不透明度”：60，“高光级别”：80，“光泽度”：70。2）气泡材质

“漫反射”颜色：白色，“不透明度”：60，“高光级别”：80，“光泽度”：70。在“扩展参数”卷展栏下将“高级透明”的衰减数量设置为100。7.3“几何/可变形”空间扭曲3.动画设置1）创建FFD(长方体)空间扭曲

执行“FFD（长方体）”命令，在透视图中创建一个FFD（长方体）空间扭曲，设置“长宽高”分别为180、180、350。

将FFD（长方体）与软管中心对齐，在修改命令面板中进入“控制点”次物体层级，在视图中选择下面三排控制点，均匀缩小至与软管直径基本一致，并适当移动，如图所示。7.3“几何/可变形”空间扭曲2）创建“爆炸”空间扭曲在视图中创建一个“爆炸”空间扭曲，设置“爆炸参数”卷展栏下的分形大小“最小值”为8，“最大值”为10；设置常规组合框中的“混乱”为10，“起爆时间”为50，爆炸位置及参数如图所示。7.3“几何/可变形”空间扭曲3）动画录制

将气泡对象绑定到FFD（长方体）空间扭曲上。

单击“自动”按钮，开始动画录制。第0帧时，将气泡对象移至软管内；第50帧时，将气泡对象移出软管，至爆炸处，如图7.85所示；此时单击“绑定到空间扭曲”图标，将气泡对象绑定到爆炸空间扭曲上，再次单击“自动”按钮，结束动画录制。7.3“几何/可变形”空间扭曲4.渲染输出

按照“2.2参数动画”中的方法，对动画进行渲染输出，保存为AVI格式的文件。图示为第60帧时的动画渲染效果。7.3“几何/可变形”空间扭曲7.3.7“几何/可变形”空间扭曲实例二：计算机屏保动画

本实例中，创建一个长方体，用编辑网格修改器对物体设置多维/子对象材质，施加波浪空间扭曲，设置波浪变形动画和物体的移动动画，效果如图所示。7.3“几何/可变形”空间扭曲1.模型创建和编辑

执行“长方体”命令，在前视图中创建一个长方体，设置其“长度”为100，“宽度”为150，“高度”为1