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Imagem 1: O Painel Physics para as partículas.

O Movimento das partículas pode ser controlado dentro de uma multitude de maneiras:

  • Com as Físicas das partículas: existem quatro sistemas diferentes:
    • None: Isso não dá as partículas qualquer movimento, o que faz com que elas pertençam a nenhum sistema de física.
    • Newtonian: Movimento de acordo com Leis da Física.
    • Keyed: Partículas Dinâmicas ou estáticas aonde os alvos (animados) são outros sistemas de partículas.
    • Boids: Partículas com inteligência artificial limitada, incluindo comportamentos e regras de programação, ideal para pássaros, escolas, ou peixes, ou simulações de Áliens versus Predadores.
  • Por Animação de Softbody, ou Corpos Macios (somente para sistemas de partículas do tipo "Hair" (Cabelos)).
  • Por Campos de força e ao Longo de Curvas.
  • Por Lattices.

Aquinós iremos explicar somente a parte de física de partículas dentro de seu senso estrito, ou seja, as configurações dentro do painel Physics.

"Physics: None" (Física: Nenhuma)

Em primeiro um tipo de física que faz com que as partículas não façam nada pode parecer um pouco estranho, mas isso pode ser muito útil as vezes. A escolha de "Physics: None" (Física: Nenhuma) faz com que as partículas fiquem coladas em seus emissores em seu tempo de vida total. As velocidades iniciais aqui são para, por exemplo, serem utilizadas para dar uma velocidade inicial as partículas que são afetadas por um por um atuador harmônico de efeitos (criado externamente) com esse tipo de física quando o efeito do atuador termina.

Além disso, pode ser muito conveniente ter partículas a disposição (Ambas Cujos tipos "Unborn" (Não nascidas) e "Died" (Mortas) são visíveis durante a renderização) para fazer com que sejam criados tofazer com que cresça vegetação e/ou ecossistemas utilizando os tipos de visualização "Object" (Objeto), "Group" (Grupo) ou "Billboard" (Letreiro).

"Physics: Newtonian" (Física: Neutoniana)

Estas são as físicas das partículas em estado “normal”. As partículas iniciam a sua vida com as velocidades inicial e angulares específicas, e se movem de acordo com forças. A resposta ao ambiente e as forças são computadas diferentemente, de acordo com qualquer dado integrados escolhido pelo animador.

"Integrators" (Integradores)

Integradores são um conjunto de métodos matemáticos disponíveis para calcular o movimento das partículas. As seguintes diretrizes irão ajudar a você a escolher um integrador apropriado, de acordo com o comportamento apontado pelo animador :

  • Euler: Também conhecido como "Forward Euler" (Euler Para a Frente), é um Integrador Simples. Muito rápido mas também com menos resultados exatos. Caso nenhum "dampening" (impulso) seja utilizado, as partículas tomam mais e mais energia de acordo c om o tempo. Por exemplo, partículas que rebatem, irão rebater, mais e mais a cada vez. Isso não deve ser confundido com o "Backward Euler" (Euler para Trás)” (ainda não implementado) que possui a funcionalidade oposta, e a energia decresce conforme o tempo, mesmo sem impulso. Utilize este integrador para simulações curtas ou simulações com muito impulso aonde calculações mais rápidas são mais importantes que precisão.
  • "Midpoint" (Ponto do Meio): Também conhecido como “Runge-Kutta de 2ª Ordem”, é mais lento que o tipo Euler mas muito mais estável. Caso a aceleração seja constante (sem arrasto, por exemplo), ele é de energia conservativa. Deve ser notado que no exemplo de partículas que rebatem, as partículas podem rebater com mais força do que elas iniciaram, mas isso não é um problema. Este integrador é em geral um bom Integrador para ser utilizado na maior parte dos casos.
  • RK4: É uma abreviatura de “Runge-Kutta de 4ª ordem”. Similar ao "Midpoint" (Ponto do Meio) mas um pouco mais lento e na maior parte dos casos, mais preciso. É de energia conservativa mesmo que a aceleração não seja constante. Só é necessário em simulações complexas aonde a escolha de "Midpoint" (Ponto do Meio) é vista como não sendo precisa o suficiente.


"Initial Velocity" (Velocidade Inicial)

A velocidade inicial das partículas pode ser configurada através de diferentes parâmetros, baseados no tipo de Sistema de Partículas (veja Aba "Particle System" (Sistema de Partículas) ). Caso o tipo de Sistema de Partículas seja "Emitter" (Emissor) ou "Hair" (Cabelos), então os seguintes parâmetros dão as partículas uma velocidade inicial dentro/a partir da direção de:

  • "Object" (Objeto)
A partir do Movimento do Objeto Emissor (Ex: faz com que o Objeto dê a partícula uma velocidade inicial).
  • "Normal" (Normal)
A partir da superfície Normal do Objeto (Ex: faz com que a Normal da superfície dê a partícula uma velocidade inicial).
  • "Random" (Randômica)
Um Vetor Randômico (Ex: dá a velocidade inicial a partir de uma variação randômica dentro de uma direção e um valor. Você pode utilizar uma Textura para alterar somente estes valores, veja Controlando a Emissão, a Interação e Tempo).
  • Tan & Rot
Um vetor tangencial ao longo da superfície, rotacionado pelo valor especificado em Rot.
    • Tan
Faz com que a velocidade da Tangente dê a partícula uma velocidade inicial.
    • Rot
Rotaciona a tangente da superfície.

Caso o Sistema de Partículas seja do tipo "Reactor" (Reator), então os seguintes parâmetros irão dar as partículas uma velocidade inicial dentro da direção de…

  • "Particle" (Partículas)
A Velocidade das partículas alvo (Ex: faz com que a partícula alvo dê a partícula uma velocidade inicial).
  • "Reactor" (Reator): Um vetor de distância a partir da localização das partículas alvo no tempo da reação (Ex: Faz com que o vetor de distância mais longínquo da localização das partículas alvo dê as partículas uma velocidade inicial).


Rotação

Estes parâmetros especificam como as partículas individuais são rotacionadas durante a sua trajetória. Para visualizar a rotação de uma partícula, você deverá escolher o tipo de visualização "Axis" (Eixo) dentro do painel "Visualization" (Visualização) e aumentar o valor de "Draw Size" (Tamanho de desenho).

  • "Dynamic" (Dinâmicas): Caso habilitado, somente inicializa as partículas para a rotação e velocidade angular desejada e deixa a física das partículas em si manipularem o restante. As partículas então alteram a sua velocidade angular caso elas entrem em colisão com outros Objetos (como no mundo real devido a fricção entre as superfícies que colidem). Caso contrário, a velocidade angular é pré-determinada o tempo inteiro (Ex: seria como configurar a rotação como dinâmica/constante).
  • "Rotation" (Rotação): Configura a rotação inicial das partículas pelo alinhamento do eixo X na direção de :
    • None
O Eixo Global X
    • Normal
A Superfície Normal do Emissor.
    • Velocity
A velocidade inicial das partículas.
    • Global X/Global Y/Global Z
Um dos eixos Globais.
    • Object X/Object Y/Object Z
Um dos eixos do Objeto emissor.
  • Random
Randomiza a Rotação.
  • Phase/Rand
Fase inicial de Rotação, Rand permitirá uma variação randômica de Phase.
  • Angular v: A Magnitude da velocidade angular, o Menu tipo dropdown especifica o eixo de velocidade angular para ser:
    • None
Um Vetor Zerado (sem rotação).
    • Spin
O Vetor de velocidade das partículas.
    • Random
Um Vetor randômico.

Caso você utilize uma Curva como Guia e queira que as partículas sigam a curva, você deverá configurar o valor de "Angular Velocity" (Velocidade Angular) para "Spin" (Girar) e deixar a rotação em Constante (Ex: não ligar a opção de "Dynamic" (Dinâmicas)). A opção de "Curve Follow" (Seguir uma Curva) não funciona para as partículas.

Efeitos Globais

Estes parâmetros especificam fatores físicos globais para acelerar ou desacelerar a velocidade das partículas. Muito útil quando estiver simulando diversos tipos de fenômenos como gravidade, aspiração, fricção e coisas do gênero. Outras forças, mais complicadas ou mais precisamente localizados podem ser criadas com Force Fields ou Campos de Força.

  • AccX, AccY e AccZ
Uma aceleração dentro da direção dos eixos Globais. Utilize isto para implementar gravidade pela configuração do valor de AccZ para um valor negativo, por exemplo.
  • Drag: Uma força que reduz a velocidade das partículas com relação a sua velocidade e tamanho (Muito útil para simular Aspirações de Ar ou Água).
  • Brown: Uma força randômica que se alteran de quadro para quadro. A siluminação do movimento Browniano que é o efeito visto em todas as moléculas (bem) pequenas aonde as forças de moléculas individuais são desbalanceadas sobre o tempo. Isto é bacana para simular pequenas forças randômicas de vento.
  • Damp
Reduz a velocidade das partículas (através de desaceleração, fricção e rebatimentos).


"Physics: Keyed" (Física: Chaveada)

Imagem 2: A primeira de uma cadeia de Sistemas de Partículas chaveadas.

Os caminhos de partículas de partículas chaveadas são determinadas a partir do emissor para as partículas de outros sistemas de partículas. Isso permite a criação de cadeias de sistemas com físicas encadeadas para criar pelagens bem longas ou partículas rugosas que se movem. Basicamente as partículas não possuem dinâmica mas são interpoladas a partir de um sistema para outro durante o seu tempo de desenho.

Imagem 3: Partículas do tipo "Keyed" (chaveadas) permitem obter um controle maior e animações complexas.

Pelo fato de você ter tanto controle sobre estes tipos de sistemas, você pode utilizá-los por exemplo para máquinas manipulando fibras (animação de uma tear, por exemplo, …). Dentro da (Imagem 3), as fibras fluem a partir do sistema de base (bottom system) ou seja o (First keyed) ou o primeiro que foi chaveado ou encadeado, para o segundo sistema dentro do meio, e a partir disso o sistema que está mais acima que possui None para Physics. Pelo fato de você poder animar cada Objeto emissor da maneira que quiser, você pode fazer arbitrariamente animações complexas.

Para configurar as partículas do tipo"Keyed" (Chaveadas) você precisa de pelo menos dois sistemas de partículas.

  • O primeiro sistema possui partículas do tipo "Keyed" (Chaveadas), e ele necessita da opção "First" (Primeiro) ativada. Este será o sistema que será visível. *O segundo sistema poderá ser outro sistema chaveado mas sem a opção "First" (Primeira), ou um sistema de partículas normais. Este segundo sistema é o alvo do sistema de partículas do tipo "Keyed" (Chaveado).
  • "Keyed Target" (Alvo Chaveado): Você deverá entrar com o nome do Objeto que suporta o sistema alvo, e caso haja múltiplos sistemas de partículas, com o número exato do sistema.

Caso você utilize somente um sistema chaveado as partículas irão percorrer o espaço compreendido entre o seu "lifetime" (tempo de vida) a partir do emissor ao alvo. Um tempo de vida curto significa um movimento mais rápido. Caso você tenha mais que um sistema chaveado dentro de uma cadeia, o "lifetime" (tempo de vida) será dividido igualmente. Isto pode levar a velocidades de partículas que podem variar entre os alvos.

  • Timed
Esta opção está disponível somente para o primeiro sistema chaveado. Isso funciona em conjunto com o deslizador de controle "Time" (Tempo) para os outros sistemas chaveados dentro de uma cadeia.
  • O deslizador "Time" (Tempo) permite a definição de uma fração do tempo de voda de uma partícula para o movimento das partículas.

Um exemplo: vamos assumir que você tenha dois sistemas chaveados dentro de uma cadeia e um terceiro sistema como alvo. O tempo de vida das partículas do primeiro sistema deverá ser de 50 chaves. As partículas irão percorrer dentro de 25 quadros a partir do primeiro sistema chaveado até o segundo, e nos próximos 25 quadros a partir do segundo sistema até o alvo. Caso você utilize o botão de "Timed" (Temporizadas) para o primeiro sistema, o deslizador "Time" (Tempo) aparecerá dentro do painel do segundo sistema. Seu valor padrão é de 0.5, portanto o tempo é igualmente dividido entre os sistemas. Caso você configure o valor do deslizador "Time" (Tempo) para 1, o movimento a partir do primeiro sistema para o segundo vai possuir todo o tempo de vida (as partículas irão morrer no segundo sistema).

Caso você configure o deslizador "Time" (Tempo) para 0 (zero) as partículas irão iniciar no segundo sistema e percorrer seu caminho para o alvo.

"Physics: Boids" (Física: Boids)

Imagem 4: Painel de "Physics" (Física) para partículas tipo Boids.

Sistemas de partículas do tipo Boids podem ser configuradas para seguir regras básicas e comportamentos. Elas são úteis para a simulação de rebanhos, enxames, hordas e escolas de diversos tipos de animais, insetos e peixes. Elas podem reagir na presença de outros Objetos e membros de seu próprio sistema. A Física do tipo Boids pode manipular somente uma determinada quantidade de informação, portanto a sequência de configurações de "Behaviour" (Comportamento) é muito importante. Em certas situações, somente os primeiros três parâmetros são levados em consideração.

Para a utilização da Física tipo Boids → tente evitar objetos com Deflection ativada. Eles tentam alcançar Objetos com campos "Spherical" (Esféricos) positivos, e voam dos Objetos com campos "Spherical" (Esféricos) negativos . Os Objetos tem de compartilhar uma camada em comum para ter efeito. Não é necessário renderizar esta camada comum, portanto você pode utilizar influências invisíveis.

Comportamento

  • Somente uma certa quantidade de informação pode ser levada em conta. Caso a capacidade de memória do computador seja excedida, as regras restantes serão ignoradas.
  • As regras são passadas a partir da parte de cima da lista para a parte de baixo da lista (portanto, dando prioridades explícitas aos componentes), e a ordem exata pode ser modificada utilizando as pequenas setas em frente de cada coluna. As regras disponíveis são:
    • "Collision" (Colisão)
Evita Objetos com "Deflection" (Deflexão) ativada.
    • "Avoid" (Evitar)
Evita “predadores” (Objetos com campos "Spherical" (Esféricos) e "Strength" (Força) Negativa).
    • "Crowd" (Multidão)
Evita outros sistemas de partículas do tipo boids.
    • Center
Vai para o centro do rebanho.
    • AvVel
Mantém uma velocidade média.
    • Velocity
Bate com a velocidade dos outros sistemas de partículas do tipo boids mais próximo.
    • Goal
Busca um Objetivo (Objetos com campos Spherical e "Strength" (Força) positiva).
    • Level
Mantém o nível Z. A partículas marcadas como sendo do tipo boids então tentam não alterar o seu nível de voo. Esta opção está desativada para partículas do tipo boids 2D.

Cada regra pode ter seu peso individualmente configurado; o valor deverá ser considerado como sendo com quento de precisão as partículas do tipo boid irão tentar respeitar uma dada regra (um valor de 1.000 significa que as partículas do tipo Boid irão sempre segui-las a risca, um valor de 0.000 significa que jamais irão seguir esta regra). Caso as partículas do tipo boid encontrem mais do que uma condição conflitante ao mesmo tempo, o Blender irá tentar preencher todas as regras de acordo com o peso respectivo para cada uma. Quaisquer das regras podem ter os seus pesos configurados com valores que vão desde -1.000 até +2.000 de maneira a dar a elas mais ou menos significância.

  • O comportamento normal pode ser esperado quando os valores configurados para os pesoso estão entre 0.000 e 1.000.
  • A partir dos valores de 1.000 até 2.000 as partículas do tipo boids sobre-reagem de acordo com as regras configuradas.
  • A partir de -1.000 até 0.000 as partículas do tipo boids reagem de maneira contrária as regras.

Por favor, note que um dado conjunto de partículas do tipo boids irá tentar no máximo possível daquilo que pode, seguir cada uma das regras as quais lhes foram dadas, mas é mais provável que alguma das regras tome precedência sobre outras em alguns casos. Por exemplo, de maneira a evitar um predador, algumas das partículas do tipo boids podem provavelmente “esquecer” sobre a questão de regras de "Collision" (Colisão), Crowd e Center, significando que “enquanto estavam em pânico” elas podem muito bem correr para cima de obstáculos, por exemplo, e mesmo que estejam instruídas para não fazer isso, na maioria do tempo.

Como uma Nota Final, o algoritmo de "Collision" (Colisão) não é ainda perfeito e está sofrendo progressos de desenvolvimento constantes, portanto você pode esperar alguns comportamentos errados em algumas ocasiões. Mas as soluções para estes problemas estão sendo trabalhadas .

Física

Imagem 5: Partículas do tipo Boids são capazes de seguir a superfície de uma curva.

Configurações para a Física:

  • MaxVelocity
Velocidade Máxima.
  • AvVelocity
Velocidade Média → a velocidade percentual da velocidade máxima. Caso o valor de MaxVelocity seja configurado em 10.000 e o valor de AvVelocity para 0.300, então a velocidade média das partículas do tipo boids será de 3.000.
  • LatAcc
O percentual de aceleração Lateral da velocidade máxima (para retorno). Define com qual velocidade as partículas do tipo boid são capazes de alterar a sua direção.
  • TanAcc
Percentual de Aceleração Tangencial da velocidade máxima (voltada a frente). Define com quanto as partículas do tipo boid podem acelerar de maneira repentina de maneira a preencher uma regra .
  • Banking: Coeficiente de aceleração (rampante) das partículas do tipo boids em termos de voltas (1.0 == rampagem natural).
  • MaxBank: Com quanto a partícula do tipo boid pode executar a sua rampagem em um único passo.
  • N: Quantos vizinhos considerar para cada partícula tipo boid.
  • 2D: restringe as partículas do tipo boid para uma superfície: tanto pode ser a superfície de um dado Objeto, (caso especificado dentro do campo OB) ou para um determinado valor Z (GroundZ). É muito útil para simular hordas em um terreno, por xeemplo. Quando ativado, as configurações de Level, Banking e MaxBank se tornam irrelevantes.
    • GroundZ: O Valor padrão de Z.
    • OB: A superfície do Objeto a qual a partícula do tipo boid é restrita.
    • Caso a trajetória das partículas do tipo boids as leve para fora da superfície de um Objeto, o valor de GroundZ é então utilizado. EX: as partículas do tipo 'boids irão ser distribuídas na metade da parte de cima de uma esfera e então irão “gotejar” para o chão.


Boids, "Deflectors" (Defletores),

e controladores de Efeito ou Effectors

Como mencionado anteriormente, de maneira muito parecida com as partículas do tipo Newtonian, as partículas do tipo Boids irão reagir para os defletores e campos que as circundam ou são avizinhados a ela, de acordo com as necessidades do animador:

  • Com "Deflection" (Deflexão): As partículas do tipo boids irão tentar evitar os Objetos defletores de acordo com os pesos das regras especificadas para "Collision" (Colisão). Isso funciona melhor para superfícies convexas (algum trabalho será necessário para superfícies côncavas).

Para a física das partículas do tipo boid , os campos "Spherical" (Esféricos) definem a maneira com a qual os Objetos que possuem o "field" (campo) são vistos por outros. Portanto, um campo do tipo "Spherical" (Esférico) negativo (em um Objeto ou sistema de partículas) será um predador para todas as outras partículas dos outros sistemas de partículas do tipo boids, e um campo positivo será um alvo para todos os outros sistemas de partículas do tipo boids.

Quando você seleciona um Objeto com um sistema de partículas ligado, você tem, dentro da aba Fields um pequeno Menu atestando se o campo poderá estar aplicado ao Objeto emissor ou ao Sistema de Partículas. Você terá de selecionar o nome do Sistema de Partículas caso você queira empurrar/perseguir as partículas para que estas fujam para longe das partículas dos predadores.

  • Campos "Spherical" (Esféricos): Estes atuadores/ou controladores de efeito (effectors) poderão ser predadores (com valores de Strength negativos) que as partículas do tipo boids tentarão evitar ou serem alvos (com valores de Strength positivos) que as partículas do tipo boids tentarão alcançar de acordo com os pesos (respectivamente ) das regras de Avoid e Goal. A força aplicada as partículas especificadas como "Spherical" (Esféricos) especificadas nos valores de "Strength" (Força) é multiplicada pelo peso atual relevante (EX: caso ambos os valores de "Strength" (Força) ou "Goal" (Alvo) seja nula, então uma manada de partículas do tipo boids não irá seguir um campo "Spherical" (Esférico) positivo).

Você também poderá ativar a opção "Die on hit" (Morrer ao atingir) (Dentro do Painel Extras) para que uma partícula do tipo perseguida simplesmente desapareça quando “atacada” por uma partícula predadora que a atinja. Para fazer com que isto funcione, as partículas marcadas como predadoras devem possuir um campo esférico com força negativa, não será suficiente simplesmente configurar um alvo positivo para as partículas perseguidas (mas você pode configurar as partículas predadoras com a potência de força de -0.01). O tamanho dos predadores e perseguidos podem ser configurados com o botão Size dentro do painel Extras.

Links úteis para estudos mais profundados