​Blender渐变膨胀布料系统设计解读

熟悉Blender的读者朋友应该知道，布料系统有一个非常重要的功能就是“膨胀”，通过不同的膨胀值，可以获得不同的材料效果，比如沙发、羽绒服、气球等等，那么有没有方法可以对膨胀区域进行控制，以实现渐变膨胀的效果呢？答案是肯定的，本期我们就来教大家如何操作吧！

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设计模型并设置布料系统

既然是膨胀布料系统，那自然就需要建立在模型基础之上，这里需要注意一点，因为布料系统的计算是根据顶点而来，所以我们一定要避免顶点分布不均的问题，如果使用第三方模型，最好是用“重构网格”修改器来重新计算顶点，如果是复杂模型，就需要联动第三方插件来进行重构，这一步很重要，大家不要忽视了。

教程为了方便演示，就直接使用内置网格模型来处理了，但注意，即便是Blender内置网格模型也不能随便选择，以球型为例，最好不要直接用经纬球和棱角球来进行操作，经纬球的分布是两极密中间疏，棱角球的面都是三角形，容易出现边缘过于锐利的问题，最好的方法就是用立方体，在添加“表面细分”修改器之后，再用“铸型”修改器将系数设定为1，就能得到一个如图1所示，顶点全是四边形构成的标准球型了。       

图1

在这个基础上，我们就能开始进行布料系统设计了，但在此之前，需要应用全部修改器，然后进入球体的编辑模式，全选所有顶点后为它们单独分配一个顶点组，接下来就为球体添加布料系统，有几个关键参数需要注意，第一是各种质量步数，步数越多，帧间计算迭代就越多，拟真度就越高。

第二是顶点质量，这里指的是每个顶点的质量，所以数量越多，这个值就要往低调，否则物体的感觉会“变重”。第三是“压力”，也就是膨胀值，压力越大，膨胀的速度就越快，越容易被充满气。第四是形状，也就是钉固顶点组，我们需要选择刚刚为球体添加的顶点组，也就是所有的顶点，它的意义就是让选中顶点不受布料系统影响，保持在原位，而其他顶点则正常模拟，同时非常关键的一点，就是要如图2那样把缩放因子设置为-1，设置为0时弹性会很低，设置为正数是向内缩，设置为负数就是向外碰撞，负值越大膨胀越多。

第五是碰撞，主要是开启自碰撞功能，这样自身的顶点之间也有物理计算，不会穿模。第六是力场权重，如果不想要球体随重力往下落，就需要把重力改为0。

图2

完成这些设置后，我们还需要布置一个额外的力场，来让膨胀变得更无序化，建议设置一个“紊流”，这个系统就是每一帧都在随机方向产生力场，可以让球体的不同顶点向不同方向膨胀，但强度/力度一定要设置得够大才行，本教程设置为10000。     

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利用额外物体，重新定义钉固组权重

第一步的设计我们搭建了球体碰撞的基本参数，但这时候播放视频你会发现什么事情都不会发生，这是因为钉固组全选了所有顶点，而我们的渐变膨胀效果，就是要让这个钉固组产生实时变化，那么具体要如何操作呢？方法也很简单，就是利用权重绘制来进行控制。

所谓的权重绘制，就是给每个顶点在0和1之间赋值，0为不选中，1为选中，对于一些具备浮点调整的参数，比如色彩里的饱和度，就可以在0和1之间取一个浮点值，对于我们的膨胀布料系统来说也是如此，我们可以通过权重绘制在每一帧都画一个不同的区域，进而实现渐变膨胀效果，所以此时最重要的操作就是确定绘制权重的“画笔”，我们使用的是一个沿Z轴方向压扁的立方体，当然你也可以直接用平面。

将立方体与球体相交，这时候回到球体，为它添加一个“顶点权重邻近”修改器，选中钉固顶点组，目标物体为立方体，邻近模式选择为“几何数据”并选择“面”，这时候切换到权重绘制模式，调整“最低”“最高”值，就可以看到如图3所示的权重绘制样式了，记得要将立方体和球体相交的区域绘制为蓝色，也就是0，也就是在告诉Blender“这个区域可以进行膨胀效果”，而其他红色的区域就是1，依然是钉固状态。       

图3

接下来就只需要调整立方体的位置，并在不同的帧给位置信息打上关键帧，比如第一帧在最下方，第100帧来到最上方，然后回到球体的布料系统烘焙数据再播放视频，就能如图4 那样，实现布料系统从下往上渐变膨胀的效果了。 

图4

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实现材质渐变效果

虽然完成了渐变膨胀，但如果是渲染模式，就会发现它除了膨胀就没有别的特点了，那我们能不能通过一定的节点设计，让它碰撞区域呈现不一样的材质呢？比如就像气球，膨胀幅度越大的区域，就会因为材质拉伸变薄而颜色变浅且透明度增强，不过在Blender里应该怎么操作呢？

因为膨胀区域其实是由咱们的权重绘制决定的，所以我们只要找到这个区域的属性，就能将其作为系数，来连接两个不同的材质进行控制，问题的关键就是如何找到这个属性，虽然已经有现成的顶点组，但你会发现在着色器编辑器里其实是无法直接导入顶点组属性的，这时候就需要开动脑筋了，咱们的几何节点不就可以“捕捉属性”么？通过这个方法能不能捕捉顶点组权重呢？实际操作一下吧！

图5

为球体添加几何节点，并在组输入和组输出之间加入“捕捉属性”，捕捉的对象就是“已命名属性”，这时候直接点击名称，在弹出的菜单里就能找到咱们的顶点组权重了，将它连接到“捕捉属性”，并将“属性”连接至“组输出”，具体设置可参考图5。然后在右侧的修改器界面找到“输出属性”并重命名，比如我们命名为“1”，它就是材质节点所需要的关键系数了。

回到球体的着色器编辑器，我们为它添加两个“原理化BSDF”，一个是膨胀区域，透明度高一点，颜色浅一点，糙度低一点，而另一个就是正常的区域，透明度低一点，颜色深一点，糙度高一点，具体的参数大家可以自行调整，最关键是用“混合着色器”节点，导入“属性”，名称填写为“1”，也就是刚刚咱们从几何节点里捕捉到的顶点组属性，将其连接到“混合着色器”的系数再输出，你就会发现它以最正确的方式进行显示了，如果需要调节范围，可以在系数之前接一个“颜色渐变”，最终效果参考图6。 

图6

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巧妙的联动是成功的关键

严格来说本期内容属于点通了就很简单，但如果没想明白就要花不少心思的类型，主要考验大家对Blender功能联动的了解程度，比如布料系统与权重绘制邻近，以及几何节点捕捉并输出属性的联动，这些功能其实都很基础，但在具体的设计项目里又需要经常使用，所以掌握这些联动技巧对于每个想要学好Blender的读者朋友来说都至关重要。

编辑｜张毅

审核｜吴新