Партиклы в VR: что это такое, как их создать и убрать

Партиклы (от англ. particles) — это мельчайшие частицы, используемые в компьютерной графике для создания реалистичных визуальных эффектов, таких как дым, огонь, снег, дождь, искры, пыль и другие природные или абстрактные явления. Их основная задача — улучшить визуализацию, сделать виртуальные миры более живыми и достоверными.

Партиклы применяются не только в играх, но и в фильмах, обучающих симуляциях, архитектурной визуализации и даже медицине. Управляемые физическими законами, такими как гравитация, инерция и взаимодействие с объектами, они создают динамичные и реалистичные сцены.

Как работают партиклы?

Партиклы формируются в специальных системах, называемых particle systems. Эти системы состоят из следующих элементов:

• Эмиттеры: источники частиц. Например, костёр, выпускающий искры, или облако, из которого идёт дождь.
• Свойства частиц: определяют размер, форму, цвет, продолжительность жизни и скорость каждой частицы.
• Модификаторы: элементы, которые изменяют поведение частиц, например ветер или гравитация.

Системы партиклов работают по принципу генерации большого количества простых объектов, которые вместе создают сложные и детализированные эффекты.

Как сделать партиклы?

Создание партиклов — это процесс, который включает в себя несколько этапов и использование специализированных инструментов. Чтобы сделать партиклы, разработчики и дизайнеры используют движки и программы, предоставляющие возможности для их настройки и визуализации. Рассмотрим общий процесс:

1. Выбор платформы или движка
Для создания партиклов популярны такие инструменты, как Unreal Engine, Unity или Blender. Например:

В Unreal Engine используется система Niagara. Она позволяет создавать сложные эффекты, такие как реалистичный дым или искры.

В Unity доступна система Particle System, которая идеально подходит для создания дождя, снега или пыли.

2. Настройка эмиттера
Эмиттер — это источник, из которого генерируются частицы. Нужно задать его форму (точка, линия, область), направление частиц и их частоту. Например, для дождя эмиттером может быть прямоугольная область, из которой капли падают вертикально вниз.

3. Настройка параметров частиц
Каждая частица имеет свои параметры:

Размер: для реализма важно задать естественные пропорции (например, капли дождя — мелкие, а снежинки — крупнее).

Форма: текстура, определяющая внешний вид частиц (круг, звезда, дымчатая текстура и т.д.).

Цвет: можно настроить цвет частиц в зависимости от времени их существования. Например, искры от костра начинают с оранжевого цвета, а затем постепенно тускнеют.

4. Добавление модификаторов
Модификаторы изменяют поведение частиц в пространстве. Например:

• Гравитация заставляет частицы падать вниз.
• Ветер отклоняет их в сторону.
• Турбулентность создаёт хаотичное движение.

5. Тестирование и оптимизация
После создания эффекта важно протестировать его в реальном времени. Партиклы могут перегружать систему, особенно в VR, поэтому их количество нужно уменьшить без потери качества. Например, вместо тысячи частиц можно использовать текстуру с предварительно нарисованным эффектом.

Пример: чтобы сделать партиклы снега, вы создаёте эмиттер в виде большой области, настраиваете частицы как белые точки с плавным движением вниз, добавляете лёгкий ветер и уменьшаете скорость падения.

Как убрать партиклы?

Иногда разработчикам требуется не добавить, а убрать партиклы, особенно если их использование отрицательно сказывается на производительности или не вписывается в сцену. Вот как это сделать:

1. Отключение системы частиц
В большинстве движков, таких как Unreal Engine или Unity, у каждого эффекта есть возможность включения и отключения. Для этого нужно найти систему партиклов в сцене и деактивировать её через настройки или программный код.

2. Удаление лишних эффектов
Если сцена перегружена партиклами, можно удалить второстепенные эффекты, такие как мелкая пыль или дополнительные искры. Например, в сцене пожара убрать вторичные частицы (пепел), оставив только дым.

3. Замена партиклов на статические объекты
Для оптимизации некоторые эффекты заменяют на текстуры или заранее подготовленные анимации. Это подходит для фонов, где партиклы не требуют интерактивности.

4. Изменение параметров частиц
Уменьшение количества генерируемых частиц (например, снизить частоту эмиссии) или сокращение времени их жизни помогает снизить нагрузку на устройство.

5. Отключение партиклов на уровне устройства
Многие игры и приложения позволяют пользователям отключать графические эффекты, включая партиклы, в настройках. Например, в некоторых VR-играх можно выбрать минимальные настройки, чтобы убрать партиклы и повысить частоту кадров.

Пример: если в виртуальной комнате слишком много партиклов пыли, что снижает производительность, разработчики могут отключить эту систему частиц или заменить её на текстуру тумана.

Примеры использования партиклов

Игры

Один из ярких примеров — игра Horizon Forbidden West от студии Guerrilla Games. Партиклы активно используются для создания атмосферных эффектов, таких как пыль, падающие листья, дым от костров или искры от металлических деталей роботов. Эти мелкие детали не только добавляют реализма, но и помогают игрокам лучше погружаться в мир игры.

Ещё один пример — Fortnite, где партиклы используются для взрывов, световых эффектов и погодных явлений. Например, снегопад в зимних локациях делает игру визуально приятной и добавляет сезонный колорит.

Виртуальная реальность

В VR-проектах партиклы играют ключевую роль, поскольку они усиливают эффект присутствия. Например, в игре Half-Life: Alyx партиклы используются для создания пыли, плавающей в воздухе, и эффектов от выстрелов. Если игрок бросает предмет в воду, система партиклов создаёт реалистичные брызги, которые реагируют на движение.

Кино

В фильме Аватар: Путь воды партиклы играют огромную роль в создании эффектов, связанных с водой и огнём.

Партиклы — это не просто визуальные эффекты, а важный инструмент, который меняет наше восприятие виртуальных миров. Они делают графику живой, а взаимодействие с окружающей средой — увлекательным и реалистичным. Умение создавать и убирать партиклы помогает дизайнерам, художникам и разработчикам адаптировать их к нуждам проекта, обеспечивая высокий уровень погружения и комфортную работу приложений.