粒子系統表示三維計算機圖形學中模擬一些特定的模糊現象的技術，而這些現象用其它傳統的渲染技術難以實現的真實感的 game physics。經常使用粒子系統模擬的現象有火、爆炸、煙、水流、火花、落葉、云、霧、雪、塵、流星尾跡或者象發光軌跡這樣的抽象視覺效果等等。
簡介
3ds max非常吸引人的一項功能就是它的粒子系統（particle system），在模仿自然現象、物理現象及空間扭曲上具備得天獨厚的優勢。在3DSmax1.2的版本中，粒子系統能夠模擬雨、雪、流水和灰塵等。隨著功能的逐步完善，粒子系統幾乎可以模擬任何富于聯想的三維效果：煙云、火花、爆炸、暴風雪或者瀑布。為了增加物理現象的真實性，粒子系統通過空間扭曲控制粒子的行為，結合空間扭曲能對粒子流造成引力、阻擋、風力等仿真影響。
通常粒子系統在三維空間中的位置與運動是由發射器控制的。發射器主要由一組粒子行為參數以及在三維空間中的位置所表示。粒子行為參數可以包括粒子生成速度（即單位時間粒子生成的數目）、粒子初始速度向量（例如什么時候向什么方向運動）、粒子壽命（經過多長時間粒子湮滅）、粒子顏色、在粒子生命周期中的變化以及其它參數等等。使用大概值而不是絕對值的模糊參數占據全部或者絕大部分是很正常的，一些參數定義了中心值以及允許的變化。
典型的粒子系統更新循環可以劃分為兩個不同的階段：參數更新/模擬階段以及渲染階段。每個循環執行每一幀動畫。
模擬階段
在模擬階段，根據生成速度以及更新間隔計算新粒子的數目，每個粒子根據發射器的位置及給定的生成區域在特定的三維空間位置生成，并且根據發射器的參數初始化每個粒子的速度、顏色、生命周期等等參數。然后檢查每個粒子是否已經超出了生命周期，一旦超出就將這些粒子剔出模擬過程，否則就根據物理模擬更改粒子的位置與特性，這些物理模擬可能像將速度加到當前位置或者調整速度抵消摩擦這樣簡單，也可能像將外力考慮進去計算正確的物理拋射軌跡那樣復雜。另外，經常需要檢查與特殊三維物體的碰撞以使粒子從障礙物彈回。由于粒子之間的碰撞計算量很大并且對于大多數模擬來說沒有必要，所以很少使用粒子之間的碰撞。
每個粒子系統都有用于其中每個粒子的特定規則，通常這些規則涉及到粒子生命周期的插值過程。例如，許多系統在粒子生命周期中對離子的阿爾法值即透明性進行插值直到粒子湮滅。
渲染階段
在更新完成之后，通常每個例子用經過紋理映射的四邊形sprite進行渲染，也就是說四邊形總是面向觀察者。但是，這個過程不是必須的，在一些低分辨率或者處理能力有限的場合，粒子可能僅僅渲染成一個像素，在離線渲染中甚至渲染成一個元球，從粒子元球計算出的等值面可以得到相當好的液體表面。另外，也可以用三維網格渲染粒子。
3DStudioMAX3通過專門的空間變形來控制一個粒子系統和場景之間的交互作用，還可以控制粒子本身的可繁殖特性，這些特性允許粒子在碰撞時發生變異、繁殖或者死亡。簡單地說，粒子系統是一些粒子的集合，通過指定發射源在發射粒子流的同時創建各種動畫效果。在3DStudioMAX中，粒子系統是一個對象，而發射的粒子是子對象。將粒子系統作為一個整體來設置動畫，并且隨時調整粒子系統的屬性，以控制每一個粒子的行為。在3DStudioMAX1.0版本中，粒子系統只有Spray（噴射）和Snow（雪）兩種，雖然它們是最簡單的粒子系統但是效果很好，在制作流水、噴泉、灰塵時依然適用。并且高級粒子系統的創建思想也基于Spray和Snow的創建原則，只是加強了動畫設計師控制粒子行為的功能。
系統運用
在許多三維建模及渲染包內部就可以創建、修改粒子系統，如 3D Studio Max、maya 以及 Blender 等。這些編輯程序使藝術家能夠立即看到他們設定的特性或者規則下粒子系統的表現，另外還有一些插件能夠提供增強的粒子系統效果，例如AfterBurn以及用于流體的 RealFlow。而2D的粒子特效軟件中particleIllusion最為出色，因為他的渲染比一般的3D軟件快較為平面化。Combustion 這樣的多用途軟件或者只能用于粒子系統的 Particle Studio 等都可以用來生成電影或者視頻中的粒子系統。
參考資料 >