Динамика частиц
Системы частиц используются с компьютерной графике с тех самых незапамятных времен, когда трудолюбивые аниматоры, прокладывавшие траектории для пятисот тысяч капель воды в очередном спецэффекте, не взбунтовались и не подняли восстание. Они захватили нескольких программистов, которые, под угрозой дисквалификации и перевода в заливщики, придумали, наконец, и написали первую программу для анимации систем частиц. С тех пор работа с системами частиц в любых 30-пакетах имеет примерно общую идеологию, основанную на массовом поведении объектов и законах управления системой в целом, без рассмотрения индивидуальных движений каждого участника системы. При работе с частицами основное внимание уделяется тому, как система себя ведет целиком и какое впечатление (или какой эффект) это поведение производит.
Применения систем частиц
Частицы используются для производства самых разных спецэффектов. Прежде всего, это всяческая пиротехника: фейерверки, дымы, взрывы и прочие разрушительные действия. Отдельно стоит задача изготовления огня различного вида. Природные явления - например, дождь, снег, всяческие бураны, метели и другие осадки - также делаются с привлечением частиц. Сюда же относятся атмосферные явления, такие как смерчи, молнии, облака. Далее можно упомянуть пыль и различные сыпучие субстанции. Особняком стоит симуляция движения жидкостей: это достаточно сложная задача, которая распадается на несколько различных типов анимации. Например, брызги, движение водной поверхности, вытекание жидкости из сосуда и другие. Некоторые из этих подзадач удобно решать с помощью динамики частиц, для других типов движения жидкости удобно использовать модуль Fluid Effects или специализированные пакеты типа RealFlow (смотрите на www.nextlimit.com).
Более причудливые применения частиц встречаются в виде концепции мягких тел (Soft Body), когда при помощи частиц производится деформация поверхностей. Анимация остаточных движений также может быть смоделирована с помощью системы частиц и мягких тел.
Отдельный вид использования частиц - это подстановка вместо них геометрических объектов и симуляция культурно-массовых мероприятий. Такая подстановка, называемая инстансированием, может быть использована для анимации косяков рыб, стай птиц, роя пчел или первомайской демонстрации, когда объекты, имеющие собственную независимую анимацию, следуют вдоль траекторий, определяемых движением частиц. Вопрос взаимодействия или столкновения объектов в этом случае остается открытым и отдается на откуп более специализированным системам анимации массовых беспорядков типа Massive.
Частицытакжеиспользуютсявразличныхсистемахвизуализации: для нефотореалистического рендеринга (например, для имитация живописи), для рендеринга объемов (в частности, медицинская тематика или научная визуализация: погода, столкновение галактик и проч.).
Особенности работы с частицами Производство спецэффектов с помощью частиц - совершенно особый тип работы, который предъявляет несколько иные требования как к процессу производства, так и к способностям непосредственных участников процесса.