Efekty cząsteczkowe

Systemy cząsteczkowe są techniką pozwalającą na uzyskanie ciekawych efektów cząsteczkowych bez dużego nakładu pracy. Za ich pomocą realizowane są efekty, takie jak ogień, dym, deszcz czy śnieg. W tym artykule postaram się opowiedzieć, czym są systemy cząsteczkowe i pokazać realizację kilku efektów. 							
Płomień symulowany przez system cząsteczkowy.

Efekty cząsteczkowe - w animacji komputerowej symulacje złożonych zjawisk (takich jak opady śniegu, czy deszczu, dym, pył, płomień), w których podstawowym obiektem jest duża grupa wirtualnych cząsteczek, traktowanych jak obiekty punktowe. Cząsteczki mają zwykle ograniczony czas istnienia, podlegają interakcji z otoczeniem, tj. odbijają się od przeszkód, ulegają również wpływom sił zewnętrznych (np. grawitacji, czy sile wiatru). W zależności od pożądanego efektu są reprezentowane na obrazie przez niewielkie obiekty - pojedyncze piksele, kreski, sprity itp.; ich wygląd i kolor może zależeć także od aktualnej prędkości, odległości od obserwatora i innych parametrów symulacji, np. czasu życia. Aby komputerowy świat był jak najbardziej realistyczny należało umożliwić w nim występowanie szeregu skomplikowanych zjawisk. Zjawiska takie jak płomień, pył, opady deszczu lub śniegu wymagają większego poświęcenia im uwagi. Aby osiągnąć taki efekt naturalnego zjawiska należy rozbić je na ogromną ilość wirtualnych cząsteczek, z których każda posiada swój własny tor ruchu, nie do końca zależny od pozostałych cząsteczek. Cząsteczki te dla zwiększenia realizmu muszą posiadać zdolność interakcji z otoczeniem (np. woda w wodospadzie odbijająca się od wystających skał). Cząsteczki te podlegają również wpływowi sił zewnętrznych (np. wiatr lub grawitacja). Jedna cząsteczka danego zjawiska odpowiada zazwyczaj jednemu pikselowi wyświetlanemu na ekranie. W niektórych przypadkach zamiast pikseli mogą to być drobne kreski lub sprity. Cząsteczki potrafią przechodzić swego rodzaju ewolucję w trakcie wyświetlania grafiki. Mogą np. zmieniać kolor lub kształt wraz ze wzrostem prędkości obiektu na jaki się składają. Pozwalają one na pełną interakcję ze wszelkimi zjawiskami znanymi z otaczającego nas świata. Jest to jedna z bardziej przydatnych funkcji jakie oferują nam karty graficzne i ma ona za zadanie wygładzanie kanciastych krawędzi. Na ekranie tak trudno uzyskać idealnie gładką krzywiznę , ponieważ wyświetlany na ekranie obraz zbudowany jest z siatki pikseli, z których każdy jest kwadratowy. Na kartce papieru w kratkę należy narysować „pikselowo” literę „A”. Każdy wykorzystywany kwadracik musi być całkowicie zamalowany. Od razu zauważalne jest to, że w ten sposób nie da się uzyskać idealnie równych linii skośnych. Zawszę będą one posiadały kanty. Funkcja wygładzania krawędzi w swoim działaniu wykorzystuje pewną „nieudolność” ludzkiego oka i w pewien sposób oszukuje je. Wygładzenie krawędzi odbywa się poprzez dodawanie kolorów przejściowych między kolorem krawędzi obiektu a tłem. Efekt jest wyjątkowo zaskakujący. Oko nie zauważa drobnej różnicy w kolorach i otrzymuje złudzenie wygładzonej linii krawędziowej. Anti-Aliasing ma jednak pewną wadę, wymaga on dużej mocy obliczeniowej procesora graficznego i pamięci. Pomimo, że jest obsługiwany dziś przez większość kart graficznych, to osoby posiadające słabsze wersje kart dostaną ładny obraz kosztem bardzo dużego spadku wydajności w grach komputerowych. Przykłady efektów cząsteczkowych w grach Efekty cząsteczkowe są używane często w Team Fortress 2 aby służyć jako dekoracje lub wskazówki wizualne dla różnych wydarzeń w grze oraz na potrzeby kosmetyczne. Każdy efekt cząsteczkowy może zostać powiązany z przedmiotem lub modelem (teoretyczne), jednakże, niektóre efekty ukazują się wyłącznie na przedmiotach ze specjalną jakością; na przykład, nietypowe efekty pokazują się jedynie na przedmiotach z nietypową jakością. Przykłady efektów : Elektryzujący efekt krytyków działa gdy broń posiada trafienia krytyczne. Zmienia też kolorystykę na obecny kolor drużyny. Gdy Medi Gun lub Kritzkrieg jest naładowany w 100%, również emituje ten efekt.

Baloniki Podczas gdy Tryb Urodzinowy jest aktywny, gracze będą “tryskać” balonami oraz krwią.

                                                                                                                                  Fragmenty po zbiciu


                                                            


                                                                    


                                                                            				   Model balonu z gry 

Poszukiwacz Skarbu Nie jest znana konkretna nazwa efektu cząsteczkowego czapki Poszukiwacza Skarbu, ale jest nazwana przez system cząsteczek jako “coin_spin”. Cząsteczki z tego efektu działają na zasadzie ruchu gracza i są emitowane tylko wtedy, gdy gracz jest w ruchu.

Arkusz sprite’a z animacją obracania się efektu.

 Zdjęcie z gry z efektami wypadających  			monet .

Efekt terkotki Terkotki emitują efekty nut lub duchów podczas użycia.

Animacja efektu “dźwięku” Efekt “dźwięku”

w programach W programie Blender 3D Tworzenie mgły wolumetrycznej , polega na odpowiednim ustawieniu cząsteczek oraz materiałów. Do zalet tworzenia mgły przy pomocy particles należy to, że nie trzeba męczyć się z wieloma czynnościami , tj: ustawianie kamery, tworzenie wielu płaszczyzn , animowanie textur, wystarczy jedyni e kliknąć w panelu particles i materiały , ponadto mgła wykonana przy pomocy particles całkiem nieźle prezentuje się w animacjach i renderuje się dwukrotnie krócej. Zacznijmy od utworzenia płaszczyzny lub innego dowolnego obiektu siatkowego, który będzie emiterem cząsteczek :

Następnie ustawiamy parametry cząsteczek jak na rysunku poniżej :

  Następnie ustawiamy parametry cząsteczek jak na rysunku poniżej :

Oto efekt końcowy :

Gdyby nie efekty cząsteczkowe np. w  grach , gracz nie odczuwałby ekscytacji i wrażeń jakie dają mu efekty : dźwiękowe ,  wystrzału , mgły, ognia , wodospadu itp. Również artyści, fotografowie nie mogli by udoskonalać , ulepszyć swoich prac dodając różne elementy , które nadadzą fotografii ‘duszę’ lub ‘ charakteru’.  Zostały one stworzone po to by ożywić i udoskonalić wirtualną rzeczywistość.