二．3DS Max 3.0、Maya 2.5粒子系统在虚拟现实中的高级运用
1．烟。
　　制作烟是虚拟现实场景的一个难题，因为无论其形态还是其材质和动画都太“随意”，不易模拟。而粒子系统的随机性恰恰符合制作烟的需要。下面，我们用3DS Max 3.0和Maya 2.5的粒子系统模拟现实世界中各种各样的烟。
　　用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的smoke_motionblur.max文件，如图22所示。场景中用SuperSpray超级喷射模拟烟，粒子数量只设为100，粒子形态设为Sphere球体，但Motion Blur（鼠标右键点击物体，在弹出的菜单中选择properties，再紧接着弹出的对话框中有关于Motion Blur选项的设置）的值设为6，这样大的模糊值使粒子很像烟的形态。加上风力效果，更加逼真。烟的材质主要是在Extended Parameters栏中将Falloff设为Out，Amt设为100，Type设为Additive；并将Opacity贴图设为Noise。具体参数，读者可参看场景文件。
　　用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的smoke_浓浓的黑烟.max文件，如图28所示。场景中用一个简单的Spray模拟烟，而且没有使用运动模糊，全靠材质作用。这是一个经典的材质用法，需要读者重点掌握。在Diffuse贴图上运用Noise，参数调节如图39所示。在Opacity贴图上运用Mask，然后进入下一层级设置。将Maps贴图设为Noise，Noise贴图参数设置如图40所示。将Mask设为Gradient，Gradient贴图参数设置如图41所示。这样做的根本目的就是增强材质的随机性。渲染的结果，黑烟的效果还是很真实的，和上一例迥然不同。
　　如果将材质的几个参数变动一下，便可以得出相反的效果。用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的smoke_White.max文件，如图36所示。场景中仍然是用Spray模拟烟，材质的构成也和上一例无二。但Noise和Gradient的参数有所不同（具体变化可参看场景文件），结果，这里的烟成了白烟，可以模拟蒸汽等。
　　用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的smoke_烟尘.max文件，如图34所示。场景中用SuperSpray模拟烟，渲染出来，类似烟尘的效果，可以模拟尘土飞扬的场面。其主要变化一是在SuperSpray的参数调节上，更主要的是材质的变化。它的材质的Opacity贴图用了一个Gradient，Color 1和Color 2都是黑色，Color 3是白色，并且用了Particle Age贴图，其参数如图42所示。这样的材质会随着时间的变化而变化，类似烟尘飘动的感觉，而烟尘的主体颜色，仍然保持Diffuse的颜色。
　　最后，还要介绍一种重要的专门制作烟的插件——Particle+。这个插件曾广泛运用于游戏设计和广告设计中。那沙漠中飞扬的烟尘裹住了坦克，就是Particle+的功劳。用3DS Max 2.5打开光盘目录下Tut\Tut03下的smoke_Particle+.max文件，如图23所示。场景中的粒子就是Particle+，其参数和普通粒子差别不大，但重要的是，要使Particle+生效，必须在Enviroment环境编辑器中增加一个Particle Combustion，然后在场景中选择Particle+作为源物体，其编辑参数和Combustion差不多。这样，不需要再增加什么其它设置（诸如运动模糊等）就可以渲染出逼真的烟的效果。注意，这个场景中的烟的材质用了Cellular作为Diffuse贴图，如图43所示。
　　用Maya 2.5制作烟的方法和3DS Max 3.0是一样的。用Maya 2.5打开光盘目录下Tut\Tut03下的Smoke.mb文件，播放动画。按键盘上的“Ctrl+A”键可以打开Attribute Editor查看粒子属性，这里用的是Cloud(S\W)的粒子形态；Maya 2.5中，粒子形态后有S\W的属于软件渲染的范畴，没有S\W的属于硬件渲染的范畴。在Maya 2.5中制作粒子特效的一般步骤是，先建立发射器（Creat Emitter），然后播放动画，选中粒子，进入属性编辑器，修改粒子形态及其它属性，然后建立力场并建立它们和粒子系统的关系，最后制作粒子材质。
2．火。
　　3DS Max 3.0有专门的环境编辑器Enviroment制作火的效果，可以在场景中的任意地方制作辅助物体BoxGizmo或SphereGizmo，然后在Enviroment中增加一个Combustion，在场景中拾取Gizmo即可。但这种方法制作的火没有粒子系统来的灵活，运动起来也受很大限制。下面我们重点学习用粒子系统和相应的火的材质模拟火的效果。
　　用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的fire_Parray.max文件，如图24所示。场景中模拟火的粒子系统是PArray，并指定球体为发射器，这样，粒子随球体一起运动，加上风力效果的绑定和运动模糊的设置，形成长长的火焰拖尾。火焰的材质是对于Diffuse贴图运用Gradient，如图44所示；并且在Extended Parameters栏中将Falloff设为Out，Amt设为100，Type设为Filter。
　　用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的风火轮.max文件，如图30所示。场景中有12个Superspray超级喷射和12个圆柱体物体作为Wheel（轮子）物体的子物体随着它一起往复运动。而12盏Omni泛光灯都是Firecracker04圆柱体的子物体，有色彩的动画，如图31所示。12个Superspray超级喷射既有运动模糊，又在Video Post中增加了Lens Effects Glow发光特效和Lens Effects Highlight十字光效。这些综合起来，形成了风火轮。
　　在Maya 2.5中制作火，和制作烟的原理以及方法都是一样的，只是具体参数调节以及材质设定略有变化。用Maya 2.5打开光盘目录下Tut\Tut03下的Fire.mb和Fire-1.mb文件，如图38、25所示。前者是一个火球爆炸的动画，后者是一个火焰升起的动画，具体参数和动画设置可参看场景文件。
3．气泡。
　　模拟水下世界的重要一点就是模拟气泡以及它们的上升运动，用粒子系统就再合适不过。
　　用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的气泡.max文件，如图27所示。渲染结果的逼真促使我们必须要弄明白这些气泡是怎样产生的。场景中，收反向作用力（向上）的重力的两个Superspray用来模拟上升的气泡，Particle Type是Standart Particles下的Facing，重点在材质上。粒子的材质的Diffuse、Ambient和Specular都是白色，Specular Level和Glossiness都是0，Opacity贴图用了一个气泡的贴图，如图45所示。这样，逼真的气泡材质就产生了。
　　下面我们提供另一种制作气泡及其材质的方法，这就是Blizzard——暴风雪。用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的气泡-2.max文件，如图37所示。场景中除了运用了一个Fog环境编辑器之外，就只有一个Blizzard。Particle Type选择了MetaPaticles。这是一种超密粒子，它们实际上就是变形球，在发射过程中可以相互碰撞、融合；这项功能对于液体的模拟非常优秀。渲染结果中有些气泡很接近，结果融合为一，这正是超密粒子MetaPaticles的奇效。这种方法制作的气泡的材质也和上一例不一样。在Glossiness、Selfillumination、Opacity、Filter Color和Reflection贴图中都运用Noise，并将Extended Parameters栏中将Falloff设为In，Amt设为100，Type设为Filter。具体参数值可参看场景文件。
4．云雾和雨雪。
　　在3DS Max 3.0中，云雾的模拟和火的模拟一样，都可以在环境编辑器中实现，但都不便于制作动画并精确控制。只有调节出合适的粒子材质，同样可以使粒子系统看起来像云雾效果，而粒子系统的动画功能是很强的。这样，就解决了造型和动画之间的矛盾。
　　用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的Fog.max文件，如图35所示。场景中用Spary模拟雾，材质则又运用了前面制作第一个烟的动画时讲解过的那个经典材质。加上本身环境编辑器中已经运用一个Fog雾效，渲染的结果非常逼真；而粒子的运动也更增强了真实感。
　　3DS Max 3.0模拟雨雪有专门的粒子系统——Snow和Blizzard。用3DS Max 3.0打开光盘目录下Tut\Tut03下的Rain.max文件，如图32所示。这就是利用Blizzard制作的雨景。而Tut\Tut03下的Snow.max文件则是用两个Snow制作的雪景，如图46所示。一般如果用Snow来制作雪景，都用两个或两个以上的粒子系统，参数各异，使模拟的雪花更富于变化。而Blizzard暴风雪虽然和Snow相似，但功能更完善，粒子的运动、形态都可以精细控制。最后，可以看看这两个粒子系统的材质，Snow的材质又是我们前面说过的那个经典材质。
　　总之，粒子系统和多层嵌套的材质可以虚拟出各种自然景观，除了上面分析的瀑布、爆炸、烟、火、气泡、云雾、雨、雪等外，还包括火山熔岩、喷泉、礼花、蘑菇云等。笔者将在以后的实例分析中，尽可能多的讲解有关粒子系统的高级技巧。

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