3DMAX动画渲染军舰在海中航行

本案例使用的软件为3DMAX2020，使用的插件为VRay4.3和PhoenixFD4.2，模拟了一艘军舰在海面航行的场景，案例来自ChaosGroup官方教程。要完成本案例需要对软件及两个插件都有基本的了解，由于PhoenixFD插件是英文版的，为了照顾一些英语不太好的朋友以及防止因为翻译的不同而造成某些误解，所以对于需要设置的PhoenixFD参数，其后面都备注了英文名称，还有一个问题是PhoenixFD插件有些名称显示不完全，所以实际操作时可能会有一些麻烦，不过仔细对比一下还是能找到的。
由于系统单位对于流体的模拟影响很大，所以在真正开始做之前要对单位进行设置，这里我们设置显示单位和系统单位都为1米。
打开场景文件，可以看到场景中已经包含了一艘军舰，一个VRay无限大平面，一台摄影机和一个VRay太阳灯光，场景中已经做好了动画，不用自己去做动画，可以拖动下方的时间滑块查看动画效果。
将液体模拟器(Liquid Simulator)添加到场景中，模拟器位置设置为(X:0m, Y:-40m, Z:4m)，设置模拟器参数，展开网格(Grid)卷展栏，设置细胞大小(Cell Size)为0.5m，网格大小为（X:205, Y:512, Z:20），点击选择并链接，将模拟器链接到军舰上，可以拖动下方的时间轴，如果模拟器跟着军舰一起动，就证明链接成功了。
展开动力学(Dynamics)卷展栏，启用初始填充(Initial Fill Up)，调整填充栏后面的参数可以控制海平面的高低，默认是50，表示从低部开始填充了模拟器高度的50%，这里我们调整到25。设置水滴冲浪(Droplets Surfing)为0.6，此参数控制了粒子与液体接触后，二者合并前在液体表面停留的时间。在侧面板中点击“开始”按钮，先模拟几帧看一下效果，可以预览到此时填充的液体粒子，展开预览卷展栏，启用显示网格可以看到网格化的液体表面，可以先模拟100帧看一下现在的效果。
由于现实中的舰船航行时，尾部的螺旋桨会把液体推出，为了使舰船尾部的海浪效果更逼真，在尾部加了一个小方块，在小方块上加一个液体源(Liquid Source)发射水流，可以模拟螺旋桨将水推出的效果，设置排出速度(Outgoing Velocity)为20m，由于小方块是向周围都排出液体，所以当排出速度较小时，效果就不太明显，为了使尾部液体的排出效果更加明显，选择小方块，进入修改模式的可编辑多边形面板，选择多边形，将方块朝向舰船后方的面的ID改为2，其余各面都为1，进入液体源参数面板，将发射的多边形ID(Polygon ID)设置为2，此时液体将只会朝舰船后方喷射(场景文件中ID这里我已经设置好了)。
下面将开始为模拟器添加飞溅(Splash)和泡沫(Foam)，首先，打开飞溅/雾（Splash/Foam）卷展栏，勾选启用(Enable)复选框，此时会弹出一个提示框询问要不要为飞溅粒子生成粒子着色器(Particle Shader)，选择“是”，这样，就可以在飞溅粒子组，粒子着色器和液体模拟器之间自动建立联系了，将后面的飞溅量(Splash Amount)参数设置为20，飞溅量控制的是飞溅粒子的大小和数量。在本案例中，我们不用改变阈值(Threshold)，采用默认值10，这个阈值控制的是飞溅粒子产生的位置，是基于液体表面的曲率进行判断的，如果这个值设置的比较低，那么即使在平坦的表面也将会产生飞溅的粒子。将飞溅生雾(Splash to Mist)参数设置为0，雾粒子可以增加更多的细节，但是在本案例中，由于摄像机比较远，效果不是太明显，所以可以不添加，这样可以减少一些计算负担。将飞溅空气阻尼(Splash Air Drag)设置为5，顾名思义，这个参数会影响飞溅粒子在空中的飞行距离。将最大外部寿命(Max Outside Age)设置为4，这样即使粒子飞出模拟器范围外面，也能够继续存活一段时间，这个参数的意义是可以将模拟器设置的比较小，这样可以节约计算机资源。将类似液体(Liquid-Like)设置为1，这样，飞溅粒子在空中时会趋于相互黏附，可以产生卷须的效果。
打开泡沫(Foam)卷展栏，勾选启用复选框，此时也会弹出一个提示框询问要不要为泡沫粒子生产粒子着色器，选择“是”，这样就可以在泡沫粒子组，着色器和模拟器之间自动建立关系了。将泡沫量设置为0，这样就不会在液体表面直接生成泡沫了，因为我们这个案例中是由飞溅的粒子产生泡沫的。设置半衰期(Half Life)为1.5，设置最大外部寿命为3，确保泡沫能够存在足够长的时间，这样就可以在船的航行路径中形成聚积。将大小(Size)设置为0.05m，这个参数控制了泡沫的大小，设置最小变化(Variation Small)为0，最大变化(Variation Large)为5，分布(Distribution)为300，这三个参数与泡沫大小一起使用，可以产生从0到泡沫大小乘5的尺寸的泡沫，并且平均尺寸的泡沫数量将比大尺寸的多300倍。将B2B交互(Bubble to Bubble Interaction)参数，即气泡与气泡的相互作用设置为0，因为这种作用对于本案例效果的影响不大，而且这种作用的使用会消耗大量的计算机资源。将上升速度(Rising Speed)和下降速度(Falling Speed)设置为0.5m和5m，这两个参数控制了泡沫垂直方向的速度。找到图案(Patterns)，将强度(Strength)设置为0.5，图案半径(Radius)设置为1.5m。这两个参数控制了在液体表面生成泡沫图案的算法。
在飞溅/雾卷展栏中，找到碰撞泡沫(Foam on Hit)，设置泡沫量(Foam Amount)为2，深度(Depth)为4，这样，当飞溅粒子和液体表面发生碰撞时，会产生泡沫粒子，深度参数控制了泡沫粒子在液体表面下的距离。
下面就可以开始对渲染参数进行设置了，首先打开渲染(Rendering)卷展栏，将模式(Mode)设置为海洋网格(Ocean Mesh)，此时将会生成一个液体表面，将海平面参数设置为25，如果渲染结果中的海平面和模拟器填充产生的液体表面不一致，可以稍微调整一下海平面的值。勾选位移(Displacemen)，点击贴图(Map)后面的无贴图，选择海洋贴图(PhoenixFDOceanTex)，将该贴图拖到材质编辑器里设置其参数，弹出提示框时选择实例，将通过风速控制(Control by Wind Speed)设置为5m，风速参数会影响海浪的高度，可以通过改变Z轴的角度来改变波浪的方向，海洋贴图只有在摄像机视口渲染时才会显现。
现在可以先渲染几张图片预览一下，可以看到效果不是很好，产生的飞溅和泡沫的效果不够真实，海洋看起来也比较奇怪。所以接下来要对细节方面进行一些调整，还有给液体赋予水的材质。首先要对泡沫着色器进行修改，将其模式设置为点(Points)，对于远距离拍摄，点模式可以满足效果需求，而且还可以节约计算机资源，为了减少泡沫的亮度以免破坏细节，将颜色(Color)设置为RGB(181,181,181)，尺寸倍增(Size Multiplier)设置为4，与在模拟器中设置泡沫不同的是这里不用重新模拟就可以改变效果。打开点卷展栏，设置点Alpha为0.017，将点半径设置为0.35，这样可以使泡沫粒子的外观更加平滑，较低的Alpha值会使它们混合在一起而露出下面的液体。飞溅着色器的设置与泡沫着色器的相同，但是因为舰船的前面有大量的飞溅粒子，所以添加运动模糊会使效果更加真实，设置运动模糊(Motion Blur)为受迫(Force on)。现在可以设置水的材质了，设置漫反射为黑，反射和折射为白色，反射光泽度为0.8，折射率为1.33，为了使水表现为海水的效果，将烟雾颜色设置为HSV(129,97,192)，烟雾倍增设置为0.01，烟雾偏移设置为2，设置完后将材质赋给模拟器中的液体。到这里已经完成了所有的设置，点击开始按钮模拟完1000帧，然后渲染就可以了。如果想获得更好的渲染效果，可以将细胞大小改为0.14米，重新模拟后再渲染。
最终渲染动画已经上传B站，可以去B站搜索沙达克观看动画效果。

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