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文档简介
1、小谈Maya的尺寸比例和动力学单位 2010-12-21 10:25:43| 分类: 默认分类 | 标签: |字号大中小 订阅 首先要说明,讨论软件的单位,并不是为了要做到精确的工程设计(使用Maya进行精准的工业建模也不实际),主要是通过匹配软件的场景预设,提高流程的工作效率。Maya默认的长度单位是厘米,角度单位是度,时间是秒。预设情况下,Maya场景中央用于参考的Grid(方格),是以每段1个Maya长度单位进行分布的(软件设置面板中,是以“5个单位为一大段,每大段均分为5小段”的形式完成)。这里重点提醒一下:应
2、尽可能的避免修改Maya的默认单位,因为这不光与物体尺寸有关,还涉及到软件动力学模块的动画计算效果。以下所说的内容是以保证默认单位为前提。假如只是停留在建模,比例和单位的选用影响并不是很大,因为我们可以在模型完成后对模型进行整体的缩放操作;但当我们继续后面的流程时,问题将接踵而来。 【比例篇】按实物1:1的比例进行模型搭建,我们首先会面临这样一个问题,那就是摄像机的取景范围太小。每个使用过Maya的人都会遇到过这样的情况:当距离稍远时,场景物体会从摄像机视图中消失。这是因为摄像机当前位置与被观察物体之间的距离,已经超过FarClipPlane(最远裁剪面)的预设值。Maya2011之前的版本,
3、FarClipPlane预设为1000,也就是10米的可视范围。当我们构建大场景的时候,这默认的数值往往会妨碍我们的观察,于是我们常常需要将摄像机属性的FarClipPlane值修改为10000,即100米。不过这应该不是软件设计者的疏忽,因为多年前,计算机的硬件性能还无法即时承载庞大的图形显示,因此适当的隐藏模型面是一个必要的选择。随着硬件性能的提升和大型工程的普及,到了Maya2011,摄像机FarClipPlane的默认数值被定为了10000。 在Maya中以米为单位进行场景构建,100米内,我们能设计些什么呢?答案是:很多,但不会超过一个标准足球场的范围。如果你设计20栋民居以内的场景
4、,100米的视野勉强是够用了;可是这不包括你进行布光时的灯光距离。*最终渲染和可视范围无关,即使场景中看不到物体,Maya仍然是会将其渲染出来。尽管我们可以随时修改软件的预设,不过很多时候,我们主动适配它们会更方便。范围不变的情况下,假如我们的“模型:实物”是“1:2”,那么可设计的元素将比1:1时多了3倍;而1:10,则多了99倍。尽管折中的1:5是不错的选择,但是相信谁都能立刻口算出x除以10的结果,比如123.456 / 10。所以,最终理想的“模型:实物”应该是“1:10”(要么就1:1)。*当你拥有100个足球场的面积时,也就具备了一个小城镇的规模。范例软件都有它默认的系统图标显示。
5、当完成模型之后,我们可能会进行的后续流程有贴图、灯光、骨骼绑定、动画调节、动力学特效等,因此也就不可避免的将一些图形标记添加到场景中。除了避免繁琐的操作,我们还要考虑到视觉上的合理布局。1.按1:10的比例构建一个角色,如一个1.6米的女孩(我相信大部动画还是以人或拟人化为主导,除非哪天用Maya的不是人类)。2.首先建立灯光。我们会很惊喜的发现,这个聚光灯图标此时相当于一个小型手电筒的尺寸,在场景中的存在是合理的:直观显示而不占据画面主导。当场景使用了大量的灯光,这个图标尺寸是再合适不过的了(除了确实需要进行缩放的区域光和体积光)。3.给场景物体一个三维纹理。尽管这个三维纹理节点常常会被隐藏
6、,但是现在看来也还能满足场景的比重分配。4.创建一个摄像机。是否觉得惊讶了?简直就是个按角色比例完成的相机模型。5.创建一个Locator定位器。因为locator会自动匹配场景单位,所以跳过6.创建骨骼。由于Maya骨骼是按1:1的角色比例为标准,因此相对我们现在的1:10,骨骼的图标显示大过头了。不过幸运的是,我们可以对骨骼进行整体显示上的缩放。Display->Animation->JointSize,设置为0.1(默认1表示骨骼直径为1厘米)。7.接着就是最重要的动力学特效了。这不光涉及图标的尺寸,还包括动画计算的单位数。创建一个体积类型的粒子发射器。虽然不好确定具体的常用
7、尺寸,不过个人觉得这个大小也是可圈可点的。粒子发射速度和力场影响。在1:10的比例中,很多特效基本在默认数值的滑动条范围内既可完成;而在1:1的比例中,基本上只能输入高数值来实现。而数值越庞大,软件的计算量越复杂,解算速度也就越缓慢。8.流体的操作有个特点就是:不要对流体容器进行缩放操作。直接改变流体变形节点的Scale数值,会使流体形节点中的分辨率和尺寸的交互效果发生异常伸缩,因此最好是保持流体方格匹配场景的参考方格。在1:1的比例中,这个默认的流体容器大小和角色脚部是差不多的,因此在拓展它的尺寸之前,很难想象能作出什么特效(Maya2011新增加了AutoResize的功能,做运动型的流体
8、特效倒是可以忽略这个细节)。当制作大型流体表面,1:1的比例会拖慢场景的解算速度,与其在此降低流体分辨率,不如设置合适的容器尺寸Maya创建默认的海洋表面也并没有给予一个很宽广的区域。9.paintEffect笔刷特效。PE的默认笔触大小是按厘米(1:100)来设置的,因此1:10的场景比例稍大,你需要将笔触设置为原来的10倍;而在以“米”为单位的场景中,默认刷出来的物体将是蚂蚁般大小。【单位篇】 Dynamics和nDynamics系统中的单位。Maya中的所有动力学都是以“米”为单位进行计算的,这究竟和默认的“厘米”有什么关联呢。这里就稍微详细的解释一下这个很少有人关注的技术问题(艺术家都
9、是看效果的,很少有人会深究数据原理,他们通常都宁愿进行多次尝试得出当前的效果)。以Gravity重力场为例,地球重力是9.8米/秒平方(m/s2)。我们都知道,重力对不同体积、质量的物体的作用效果是相同的(指的是真空中),因此按现实物理进行运算的Maya动力学系统,应该也是同样的效果。但事实上,Maya所谓的动力学单位“米”,只是指计算运动的公式单位,并不是软件的真实数值。即使用户将默认的Maya单位“厘米”改为“米”,Gravity的Magnitude预设的9.8也并不是9.8米/秒平方,而仍然是9.8厘米/秒平方。在这里,Maya的设计者给我们开了个耐人寻味的玩笑。一方面告诉我们Maya是
10、以“米”来实现真实的物理运动,另一方面又暗示我们:“其实Maya是以厘米来计算的”。为了不让大家混乱,我这里就总结一下:按“模型:实物”=1:1的比例,将Magnitude值改为980,可得到真实的重力效果;按“模型:实物”=1:10的比例,将Magnitude值改为98,可得到真实的重力效果;按“模型:实物”=1:100的比例,保持Magnitude默认值的9.8,可得到真实的重力效果。*在之前介绍过的刚体动力学的碰撞例子中,物体运动缓慢而需要压缩动画时间,就是因为这个原因。刚体动力学以此类推,动力学中各种力场强度(如风力场,扰乱场,漩涡场,一致场),都是以“厘米/秒平方”的形式进行设置的,
11、可能更多用户会在此发生混乱(所以尽量不要改变Maya的默认单位:厘米)。而在新的nucleus动力学系统中,设计者考虑到了单位的转换问题,因此在内核节点中增加了一个spaceScale(空间缩放)的属性,用于更正单位的相对换算,尤其是n布料的解算问题。默认的值为1,是指按米为单位构建场景物体的情况;当我们以Maya默认单位厘米建模,则该数值应设为0.01。尽管这种说法没错,但事实上这不仅是单位上的问题,也涉及“模型:实物”的比例关系。*spaceScale为1时,表示在单位为“米”的情况下,将Gravity的值9.8乘以100后再传递给n布料或n粒子,即980厘米/秒平方;如果是“厘米”,则根
12、据1cm=0.01m的关系,将spaceScale设为0.01。与常规动力学系统一样,要模拟真实的动力学解算,我们应根据“模型:实物”为1:10的情况,将nucleus系统下的Gravity数值设置为98。不过既然内核节点提供了spaceScale这样的功能,那么我们也可以将spaceScale的值设为0.1,而不改动默认的Gravity值:9.8。从效果上来说,spaceScale:1,Gravity:98和spaceScale:0.1,Gravity:9.8是相同的,只不过因为spaceScale可直接影响内核系统下的所有作用力(尤其是布料系统中的众多参数),因此优先调节它会较为方便。*注
13、意:以上的操作前提是:“厘米”为基本单位,“模型:实物”为1:10。为何设计人员没将0.01作为nDynamics的spaceScale属性的预设数值,我想理由和常规动力学系统下的低参数值预设是一样的:避免过快的解算导致软件的不稳定,同时可以先让用户看到过程再决定数值的更改毕竟现实中也会存在着阻力这个因素。Mass(质量)在Maya中的单位并不明确,因为它常用作物体间的比较,是个相对值。我们可以暂时把它理解为千克(也有人认为是磅)。Mass属性存在于刚体、常规粒子、n粒子、n布料、毛发系统中,而Mass作用较为明显的是n粒子和n布料之间的影响,因为它们之间还具有密度影响的功能。在使用Mass的时候,我们只要分清物体间的比较关系即可,不需要很严格的数值规定。顺便提醒:Maya中的坐标数值尽量不要大于10000
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