理解弹簧力学原理-MAYA 粒子特效

第二节　理 解 弹 簧

弹簧作为控制粒子的一个最特殊的物体，在很多时候有着很重要的作用，在本章的开始内容里面有过对弹簧的简单描述：

弹簧（Spring）和生活中的弹簧是一样的，当你拉长它的时候，它就产生拉力阻止变长；当你压迫弹簧时，弹簧会产生弹力阻止变短。如果在粒子之间创建弹簧，就可以在粒子之间产生相互的作用力，使得粒子互相总是保持原有的距离。

弹簧可以创建在柔体粒子里面，也可以创建在单个粒子之间、单个粒子和点之间。这是很重要的特性，这意味着我们可以将动力学物体和非动力学物体通过弹簧联系起来。在进入实例之前，我们先把弹簧的创建属性和参数详细的了解一下：

为柔体创建的弹簧有三种方式可以选择：

1．你可以为在最大距离和最小距离之间的粒子创建弹簧；

2．每一个粒子都和其他的粒子之间都创建一根弹簧；

3．这是最特殊的，他创建沿着模型表面创建弹簧，也就是创建“表面张力”。

除了创建的方法，弹簧最重要的是属性，主要是：

弹性(stiffness)，阻力(damping)，长度(length)这三个最基本的性。

Stiffness：设置弹簧的刚性。如果用户将弹簧的刚度设置得太高，弹簧可能被过分地拉伸和压缩，通过改变刚性属性，用户可以调整碰撞柔体的弹跳。

Damping：设置弹簧的阻尼力。高的阻尼值，使弹簧的长度变化很慢，低的阻尼数值可以使弹簧的伸缩加快。用户可使用低的阻尼数值和高的弹力数值来创建柔体的颤动效果。

RestLength：设置弹簧静止时的长度。在弹簧物体中的每个弹簧都具有相同的静止长度值。当用户播放动画时，弹簧尽力地到达它们的静止长度。如果将此项的值设置得比弹簧的静止长度小，当用户播放动画时，弹簧缩短。如果用户将弹簧的数值设置得比静止时的长度大，当播放动画时，弹簧扩张。

在这里RestLength是一个比较特殊的属性，通常我们无法确定要建的弹簧的确切长度，所以通常会选择：UseRestLengthPS，使用这个选项maya就会在创建弹簧的时候，自动设置初始长度为RestLength。

剩下的两项通常都设置为1：

End1Weight：设置弹簧的伸缩力施加到弹簧开始点的数量。此项的取值范围从0到1。当值为0时，表明开始点不受弹簧伸缩力的影响，当值为1时，影响最大。

End2Weight：此项设置弹簧的伸缩力加到弹簧结束点的数量。此项的取值范围从0到1。当值为0时，表明结束点不受弹簧伸缩力的影响，当值为1时，影响最大。

简单的属性解释这里就不多作介绍了，在单个粒子之间、单个粒子和点之间创建弹簧能够为我们带来很多功能，最简单的应用是：模仿真人拍摄时的摄像机抖动：

为了模仿摄像机抖动，我们创建一个Polygon的cube，然后再cube的正中间放置一个locator，用与将来连接摄像机：

要模仿抖动，我们的思路是：将中间的locator作为摄像机的平台，让locator用8根弹簧连接cube的8个定点，这样利用弹簧的特性就可以在cube移动的时候带动locator移动，当cube停下来的时候，由于弹簧的特性会产生抖动，这样locator就会抖动，从而实现了摄像机的仿真抖动。

在这里我们就利用在单个粒子之间、单个粒子和点之间创建弹簧来实现这个效果：(www.xing528.com)

首先要做的就是在Locator上面创建一个粒子，因为一个粒子是很特殊的，它的自身transform位置和粒子属性的WorldCentor属性正好是一样的，我们就利用这个特点，使用Connectediter将粒子的位置信息（不断受弹簧的力而改变）传递给Locator。

为了在Locator上面创建一个单一的粒子，使用点捕捉是一个好办法：

最终制作一个位于Locator上面的粒子：

有了这样的一个粒子，接下来就是使用弹簧来影响粒子的移动，注意我们是为单个粒子和点之间创建弹簧，所以必须进入子物体选择状态：

接下来先选择粒子（注意我们选择的是粒子中的粒子个体，并不是整个粒子，群虽然粒子群只有一个粒子），然后按住shift选择cube的一个角上的点：

使用菜单soft/rigrbody里面的命令spring来创建一根弹簧：

弹簧参数设置如下：

于是，一根弹簧制作好了：

接下来就是制作剩余的七根弹簧，由于这八根弹簧都拥有相同属性就可以，所以我们可以将八根弹簧统一到一个弹簧物体里面：

通过这种方法，我们可以得到一个弹簧物体，八根弹簧，这样就不会造成outliner里面有一大堆的弹簧物体难以控制了：

（场景里面有很多弹簧，但是其实只有一个弹物体。）

造好了弹簧接下来就是将粒子的属性worldCentroid和Locator的translate属性连接起来了，（这里请注意：粒子的worldCentroid属性是粒子的行节点属性）所以我们使用connectionediter：

首先要选择粒子的行节点：

为了选择粒子的行节点，必须打开Shape的显示选项：

然后选择locator，分别载入connection editor的Output和Input栏目里面，然后将粒子的属性worldCentroid和Locator的translate属性连接起来：

于是，随着cube的移动，中间的Locator会很真实的被弹簧拉着作跟随运动了，最后只需要将摄影机parent到Locator下面就可以了：

摄像机仿真运动做好了。

在这里使用的是一个粒子，但是摄影机有时候是要镜头摇动的，甚至于摄影机有时候会要旋转的，这样我们用一个粒子点就不够用了，我们不得不使用Camer and Aim摄影机或者Camer，Aim and up摄影机，这样我们就需要使用两个和三个粒子来分别控制摄影机的本身移动、aim点的移动和up点方向的移动。

另外，有很多教程会使用这个技术制作模仿制作互相牵扯的物体的动画，比如吊起来的箱子，太空飞船的运动等等，由于本书重点在于粒子控制，所以不详细描述了。