RealFlow翻译教程——海洋波浪

 

   波波是出生在海里的，他不是鱼，也不是海藻，更不是贝壳。她是个小波浪，她是小女生哦。她的样子不固定，一会温柔平静的像小绵羊，一会疯狂怒吼的像大老虎。虽然她会变成不同的样子，可她还是叫波波。

   我们知道波波虽然没有脚，但她可厉害了，能到很远很远的地方，甚至还能从南极到北极呢。波波其实不喜欢自己凶的像大老虎，这样看起来一点不淑女，是没人喜欢的。波波很喜欢天上的云弟弟，因为云弟弟经常在天上变成各种好玩的样子，有一回云弟弟，还把自己变成狼外婆，然后把帽子当鞋子穿，走路一扭一扭的，可好玩了。波波总会被云弟弟滑稽的样子逗的咯咯笑。不过波波还是最喜欢云弟弟变成小雨点下来看她，一滴一滴落在波波的身上，然后波波就会变出一圈圈好看的波纹。小雨点落在波波身上时，是会奏出好听的曲子的，波波还能根据曲子的节奏听出云弟弟今天有没有不高兴，有时候还会听出明天云弟弟要讲什么故事呢。这个小秘密波波一直没告诉过云弟弟。

  波波有个愿望，就是能飞到天上去亲亲云弟弟。但一直没能实现。

 （有人能帮助我们可爱的波波吗？看了下面教程说不定你能哦）

波峰浪花

这种典型的浪花形成需要适当天气和环境条件。汹涌的或细碎的波浪，在暴风雨时很常见，海岸附近也有。汹涌或细碎可看成是波浪的缩放，造成的差异。本质上是一样的。

特别是RealFlow 4用户会在这一课获益，因为默认模拟波浪。用 RealFlow5或RealFlow2012有点不同，这些高版本支持被称为“Tessendorff 波”的统计频谱波浪（statistical spectrum wave）的模拟。这高度逼真的模型提供了一个函数来创建和调整波浪，与或多或少尖锐的波峰。这些频率波（spectrum wave）会使结果更逼真，想快速完成波浪制作用这方法不错

另一种方法是在自由Python脚本帮助下从其它资源导入置换贴图，但这个方法有两个很不好的缺点：

1.你需要用外部资源来创建波浪的外形(capable)

2.在大部分情况下RealFlow插入波浪，会再一次导致成波浪尖端是圆形

示例视频是尖锐的波浪和其它形态的组合。请注意，运动和大小都有一点夸张，是为了加强可视性。

---------------------------------上面是网页上简介，下面是正文------------------------------

RealWave (真实波浪面)

RealWave 的曲面三角网格是可自定义的多边形。这种面可以变形和置换，用各种预定义的修饰美化（modifier）。Next Limit 公司 在RealFlow5增加了被称作 频率波（statistical spectrum wave）修饰美化波峰的模拟。

这种波浪类型高度逼真，也非常有用。本次教程方法很容易，能快速和方便创建出波峰浪花而不用那些修饰美化（modifier 附加的效果）。因此这个教程也适用于RealFlow4.

波峰浪花的本质

波峰浪花可以在一些特别的天气条件下看到——如暴风雨。不同于波浪。只要一点点风，海洋表面就会出现波纹很小的波峰。另外，这些波浪有非常高的频率。这意味着两峰之间的距离非常小。

在暴风雨期间，我们可以看到整个外观上的变化，但实际上我们只看到在大小上的改变。波浪变得更高，波长增加。一定高度的波浪甚至破碎。所有这些波有一个共同点：顶部的浪是尖锐的，底部是平整的。另一个影响波浪外形的因素是海洋的深度。理论上，波浪高度可达到海洋深度，但现实中波浪只有几米高。在风和浪潮的驱使下，浪花一波波的生成。在浪峰顶部和波浪低谷处经常能看到白色泡沫。

计算机产生波浪

用计算机有很多方法产生波浪，它们在质量和模拟时间上有很大不同。在游戏里，当然是性能重要，因为计算和交互都是实时显示的。因此这些波浪不能模拟太高的细节。

对于大多数商业3D应用，是有专门波浪生成器的，这些工具有优秀的品质，模拟时间也适中。Jerry Tessendorf 的研究，是经典的生成高真实度波浪的方法。Tessendorf 用统计方法开发了基本思路，被用到很多软件和插件中。RealFlow的 （cresting wave modifier）也是基于Tessendorf的研究。

(译者注：Jerry Tessendorf  某图形学专家，发表过很有影响力的论文 《Simulating Ocean Water》，google一下就能找到原文，值得深入学习)

RealFlow中另一种方法是增加cresting wave到 RealWave mesh：使用Python 脚本操作。用这个方法能载入图片序列转换贴图，输出像素的颜色值，改变mesh.这个方法主要问题是，需要在其它软件创建转换贴图（displacement map）。

这些转换背后的理念是，RealFlow能混合脚本波浪和其它修饰浪（modifier）或是与其它对像交互产生的浪。

 

 

 

 

图1 在RealFlow5中的Statistical specturm （统计频率）波浪

用Python辅助，你也能添加自己的公式到RealWave浪面。在RealFlow4 里使用脚本仅能影响面的高度轴，现在可以改变x,y和z三个轴。非常简单的方法是用用Gerstner wave (盖斯特纳波)给尖锐波浪。Gerstner,捷克数学家，开发出一个简单方法创建波浪。这种方法在RealFlow5得到了应用，但在之前版本不提供这一方法进行修饰（modifier）。

Gerstner 波浪有免费的Python脚本在RF_tool factory网站。这个教程结果与RealFlow5相应功能做出来是完全相同的，但用这个脚本，你会理解如何使用公式创建属于自己的波浪类型。

(译者注：这个Gerstner脚本会在下面放出，也就是原网站中第十一篇)

怎样创建 cresting wave (浪峰波浪)

最后，我们讨论下创建自己的波浪面。打开RealFlow，新建一个工程，选择：

Edit > Add > RealWave

在这个步骤后，我们会在Node面板看到一个新的RealWave对像。保持默认值，但为了看的清楚，教程里Polygon size值调为0.05.对于大型海洋表面，只要缩放RealWave节点就好了。现在右击RealWave对像选择

Nodes > RealWave01 > Right-click > Add Wave... > Spectrum

新的形变对像立刻在RealWave对像下生成。当点击“Spectrum”对像，你可以访问新的面板，在Node Param (节点参数)。若要找到相关设置，得到浪峰外观，从"Sinusoidal"改变成“Shape”参数然后模拟。这里就是你得到的：

第一个结果能看到这个漂亮的锐利的外观，但表面上仍缺乏细节，需要更高的波峰和加大多样性。频率(frequency)，采样(sample)和缩放(scale)参数有助于我们更好的模拟。

核心设置是“Min,frec”和“Max,frec”。这些参数不能改变太多，因为他们种类广泛的，更小和更大波浪。给定的频率(frequencie)范围频谱（spectrum）。

脚本参数

本节只讲解创建浪峰波浪相关参数。

Shape

这个选项提供了三个设置：“Sinusoidal”,"Asymmetric",和“Sharp”."Sinusoidal"类型基本上是增加正弦函数，“Asymmetric”设置看起来更自然些。在这个场景“Sharp”要被用到。

Min.frec./Max.freq.

这是波浪（spectrum）的频率范围。用非常小的范围，波浪会显得越来越统一。为了波峰浪花，适当的设置Min,frec.在0.01和0.4之间，Max.frec不能超过1.0.接下来的图片显示了各种“Min.frec”效果，当然Max.freq是保持1.0，“Sample”2.0不变。

Sample

“Samples”值代表了生成修饰浪（modifier）数量。更高的数字代表有更多浪，导致很高扰乱的面。夸张的设置甚至能导致RealFlow崩溃。合理的值在10和40.值为50或更大，会产生更多随机，破坏掉波浪锐利的外观。

图2.不同"Min.frec."值效果（0.05，0.10，0.30，0.75）。

V scale

"V"表示 “Vertical（垂直）”和“V scale(v 缩放)”直接决定了最大高度和波浪深度。默认，“V scale”设置是0.2，是十分好的值。可接受的设置在0.1和0.3之间。

Angle(角度)

最后这个参数决定了风方向

用不同的值来试验，是很好的习惯，来达到不同的外观和形式。

外观

现在模拟出很好的波浪，但他们（运动）太快了。

我们可以看到，波浪似乎是很快的混乱，但这不是自然的海洋面运动。要减慢波浪，另一个技术是需要：减慢运动（slow motion）。

要模拟这个场景效果必须要很高的帧速率。播放栏执行普通的速度，例如帧速率30，25或24帧每秒。请打开“Simulation options”窗口调节fps值在125和175.最终帧速率大小取决于你场景缩放。对非常小的浪，帧速率可以在125-140之间，再大的浪至少要150fps.

你在“Simulation”按钮下找到“Simulation options”窗口。你就点击那个小三角，窗口就会弹出，你就可以改变场景值了。请不要在RealFlow的“Preferences”窗口改变帧速率（fps rate），因为这是全局值，对所有工程都起作用。

另一个不想要的效果是在模拟开始时，波浪面有负方向。不幸的是，这个效果不能忽视，所以请想一下偏移，当你添加场景工程时。

 

图3：从本教程渲染出的图片

用光滑材质的方法，尖锐的波浪会消失一点点。这在你最终渲染也会发生，尽管“Spectrum”修饰方便使用改变尖锐波浪。

这surface具有所有RealWave特性，像泡沫贴图和顺流力（downstream force）

图3显示的是场景渲染结果。灯光和材质有助于浪峰更好显示。材质用图片也能包含小的波纹，看起来更真实一点。请保持高的抗锯齿值，也会增加一点细节。

图3，波浪设置是：

Polygon size       0.03

Weight           1.0

Shape            Sharp

Min. frec.         0.1

Max. frec.        1.0

Samples          20

V scale           0.2

Angle            0.0

一句话总结：想快速学效果没什么用，学习波浪本质很有用

---------------------------------------------------Gerstner 波源代码-----------------------------------------

# -------------------------------------------------------------

# Gerstner Waves

# Based on the Gerstner Wave plugin by Next Limit Technologies

# Python script for RealFlow 5+

# Written by RF_toolfactory/Thomas Schlick, 2011

#

# Use this script at your own risk!

#

# Do not remove this copyright header.

# -------------------------------------------------------------

#--------------------------------------------------

# Function: updateWave 

# This function is called by the simulation engine 

# when it is time to update the wave. 

# The parameter is the list of vertices that you have 

# to update and the initial positions of those vertices.

# The vertex position represents the displacement respects 

# the initial positions. 

#--------------------------------------------------

import math

def updateWave( vertices, initPositions ):

# These values can be animated or entered via a GUI

dirWave    = 30

ampWave    = 0.1

lengthWave = 1.25

speed      = 0.1

dirRadWave = (dirWave * math.pi) / 180.0

dirVecWaveN = Vector.new(math.cos(dirRadWave), 0.0, math.sin(dirRadWave))

dirVecWaveN.normalize()

k_number = (2 * math.pi) / lengthWave

k_waveVectorX = dirVecWaveN.getX() * k_number

k_waveVectorY = dirVecWaveN.getY() * k_number

k_waveVectorZ = dirVecWaveN.getZ() * k_number

k_waveVector = Vector.new(k_waveVectorX, k_waveVectorY, k_waveVectorZ)

angularVel = math.sqrt(9.81 * k_number)

for i in range(0,len(vertices)):

localVertexPos = initPositions[i]

angle = (k_waveVector * localVertexPos) - (angularVel * scene.getCurrentTime() * speed)

dispHorizontalX = -(dirVecWaveN.getX() * (ampWave * (math.sin(angle))))

dispHorizontalY = -(dirVecWaveN.getY() * (ampWave * (math.sin(angle))))

dispHorizontalZ = -(dirVecWaveN.getZ() * (ampWave * (math.sin(angle))))

dispHorizontal = Vector.new(dispHorizontalX, dispHorizontalY, dispHorizontalZ)

dispVerticalY = ampWave * (math.cos(angle))

dispVertical  = Vector.new(0, dispVerticalY, 0)

vertices[i] = Vertex.new(localVertexPos + dispHorizontal + dispVertical)

vertices[i].setVelocity(Vector.new(0.0, 0.0, 0.0))

---------------------把上面代码粘贴到TXT，然后后缀改成rfs格式，就能直接载入RealFlow了----------------------------