龍卷風(fēng)的實驗斷斷續(xù)續(xù)持續(xù)了較長一段時間，主要是想通過這個方式把流體的速度場和力場好好磨一磨，之前一直覺得流體的形態(tài)可控性不高，所以希望能找到一些方法或者經(jīng)驗?zāi)軌蛎噶黧w的運(yùn)動。

說到龍卷風(fēng)大家都不陌生，在特效圈子里面也是一個非常經(jīng)典的案例，做好龍卷風(fēng)能一定程度上體現(xiàn)出一個特效師在多個方面綜合的素質(zhì)體現(xiàn)。現(xiàn)在市面上的方法確實不少，各種軟件在龍卷風(fēng)的時候也有各種不一樣的特性體現(xiàn)，但最終表現(xiàn)大多都離不開流體和粒子這兩種。今天我就梳理一下，通過流體和速度場搭建龍卷風(fēng)效果的不同方法和橫向的效果比較。

在講應(yīng)用之前還是先從龍卷風(fēng)講起，這段時間也是查了不少資料。其中比較有用的就是下面的幾張圖，以及在國外網(wǎng)站上找到的一個研究生的畢業(yè)論文。這個學(xué)生也是想用houdini做一個可控的龍卷風(fēng)，但是全片下來除了把現(xiàn)有的龍卷風(fēng)類型講的比較透徹，在應(yīng)用那一塊基本上也可以直接忽略了，可想國外的研究生有些過得也是比較水的。

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第二張圖是從wiki的vorticity中截取的，這個截面比較直觀的體現(xiàn)了龍卷風(fēng)風(fēng)場橫截面的速度與中心的關(guān)系了。

原理搞懂后不難得出，龍卷風(fēng)的運(yùn)動特性是渦流的一種體現(xiàn)，很多時候飛機(jī)引擎的前后也能出現(xiàn)類似小旋風(fēng)的情況也就是這個道理。所以在houdini中應(yīng)用主要就是看怎樣認(rèn)為的形成類似渦流的速度場。

1：先講第一個方法

這個方法也是沿用的國外某個教程的方法，簡單明了，也適合很多人的理解，下面是速度場的骨架：

這個方法主要是利用了龍卷風(fēng)具有螺旋線的運(yùn)動特征，所以最直觀的搭建了這樣的骨架，但是流體通過這個表現(xiàn)出來還是會有一些些的小瑕疵，那就是幾個螺旋線都是最后變成管道的，而管道與管道之間就會形成B一樣的外形凹槽，這個槽有可能會在流體的運(yùn)動中體現(xiàn)出來而出現(xiàn)類似螺絲釘?shù)臉幼印＿@個有好也有壞，如果把點云擾亂了，這種效果就不會那么明顯了。

這是用這個方法生成的一版效果，精度比較低，筆記本就是爛，湊合看吧。

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2，第二種方法完全是自己試探性的玩法，也就是幾個平行的管道加一點惱亂形成的平行高速運(yùn)轉(zhuǎn)的旋風(fēng)效果，這個方法可以使用在已經(jīng)穩(wěn)定的龍卷風(fēng)身上。

這個方法能讓流體在速度場類非常穩(wěn)定的跟著擾動的變化而更改位置，效果還不錯，能夠適用在比較魔幻的效果里面。

下圖的這個效果應(yīng)為把turbulence加大了一點，結(jié)果就像有妖氣了一樣：

再來張福利：

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3，第三種方法是直接使用一個運(yùn)動軌跡的外殼來確定速度場方向的，這個連續(xù)性比較強(qiáng)，而且運(yùn)動的外觀也類似第一個方法那樣可控性比較強(qiáng)。

效果圖：

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4，第四個方法，我本來以為是應(yīng)該最好的方法，因為是用程序?qū)懙牧?#xff0c;速度渦輪和大小都非常類似真是物理中的樣子，而且是整個box里面都充斥這非常精準(zhǔn)的速度值。但是效果不盡人意，也許是我深挖的不夠，目前來說就是效果趣味性不強(qiáng)，也許我加大擾亂場可能會有很大改觀，這里我就不再做這個測試了。所有類型的工程文件都在文章最后，有時間點朋友可以拿著繼續(xù)測試下去，也很歡迎有更好的結(jié)果出現(xiàn)。

程序是在vex里面寫的，整體來說不難，得出的矢量場也感覺沒太多問題，也許就是太沒問題太規(guī)則了 :P

1 float worldScale = chf("worldScale"); 2 float curlExp = chf("curlExp"); 3 float lengthExp = chf("lengthExp"); 4 float upScale = chf("upScale"); 5 float upExp = chf("upExp"); 6 7 8 9 int handle = pcopen(1, "P", @P, 1e6, 1); 10 11 vector guidePos = set(0,0,0); 12 float radius = 0; 13 14 //get skeleton guide position and radius values 15 while(pciterate(handle)){ 16 pcimport(handle, "P", guidePos); 17 pcimport(handle, "radius", radius); 18 } 19 20 //get the curl direction 21 float distance = length(guidePos - @P); 22 23 vector front = set(0,0,0); 24 if(distance > radius){ 25 front = normalize(guidePos - @P); 26 } 27 vector up = set(0,1,0); 28 vector right = cross(front, up); 29 30 //define the curl bias from the edge to the center 31 vector minBox, maxBox; 32 getbbox(geoself(), minBox, maxBox); 33 float maxRadius = min((maxBox.x - minBox.x),(maxBox.z - minBox.z))/2; 34 float centerWeight = fit(distance, radius, maxRadius, 0.95, 0.02); 35 36 float frontBias = pow(centerWeight, curlExp); 37 vector curlForce = lerp(front, right, frontBias); 38 39 //define the up direction vector 40 vector empty = set(0,0,0); 41 float upBias = pow(centerWeight, upExp); 42 vector upForce = set(0,0,0); 43 if(distance > radius){ 44 upForce = lerp(empty, up * upScale, upBias); 45 }else{ 46 upForce = @P - guidePos; 47 } 48 49 50 //combine all forces together 51 float lengthBias = pow(centerWeight, lengthExp); 52 vector mainForce = (curlForce + upForce) * lengthBias * worldScale; 53 54 @N = mainForce;

最后一個方法也許能夠用來物理模擬之類的吧，但是單看效果來說就是渣渣了。不過我還是固執(zhí)的認(rèn)為這只是暫時的，因為他的形態(tài)是最沒有人工痕跡的，之后再好好琢磨整一整應(yīng)該也能出好的結(jié)果的。

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聊了這么多，貼圖也貼累了。個人來講比較喜歡使用第二種和第三種方法。當(dāng)然還有很多其他的方法是我沒有考慮到的，很明顯這篇博客就沒有包括粒子速度場，沒講的原因主要還是覺得粒子本來形態(tài)的可控性就沒有固定點云的形態(tài)好控制，如果再使用粒子來驅(qū)動流體，簡直就是給自己找麻煩，所以這里我也直接忽略了。但是絕對不排除有大神直接玩得轉(zhuǎn)的。還有一個大方向是直接使用粒子來模擬，這篇文章講的是流體，所以這個方法也不在這講了。

前前后后這些實驗一共花了十天左右的空余時間，感覺還是挺值得的。也許上面所有的方法都還是有瑕疵，但是實驗的過程就是一種探明道路的過程，重點不是你走到哪了，而是自己知道怎么開路了。

接下來看有時間吧pyro里面的東西好好捋一下。所謂的可控性就是你知道程序在底下自己在干嘛，千萬別被他一堆一堆的參數(shù)給蒙住了。

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看到這，你就可以接源文件了 :P

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/simonxia/p/4358050.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Houdini中四种实现龙卷风速度场的方法及比较的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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