薛山

說到屏幕保護程序，或許很多年輕人都會覺得不明所以，作為CRT時代的標配，當你長時間不使用電腦但又不關機的時候，屏幕保護程序會主動顯示一些預設的動態(tài)畫面，不讓屏幕長期顯示同一畫面而導致熒光物質老化。但在進入LCD時代之后，屏幕保護程序反倒會加大背光工作壓力，因此漸漸就淡出了歷史舞臺。不過，作為一個從Windows 98開始用電腦的“小萌新”，屏幕保護程序就是我電腦萌芽階段的一個特殊記憶，尤其是那個在三維空間里不斷自動生長的水管，讓人印象深刻，那么在Blender里，我們是否能復刻這個經典的3D屏保效果呢？

3D水管這個屏保最大的特點就是沿XYZ方向隨機增長，這個設計如果是以傳統(tǒng)的建模概念來說，最直觀的方法就是只能先建好模型，再利用“建形”修改器來還原這個模型的生長過程。但這個方法有一些弊端，其中最明顯的就是形態(tài)固定，因為你是先完成了建模，再進行還原，所以無法實現真正的隨機化，而Windows XP的3D水管屏保每次都是不一樣的，因此，最好的復現方法還是利用幾何節(jié)點，也就是通過數學手段來解決這個問題。

注意，這次的教程需要用到3.1及以上版本的Blender，3.0版會缺少一個重要的節(jié)點。而在打開Blender之后大家可以直接利用默認立方體來新建幾何節(jié)點，因為水管的生長在二維空間來看就是線段的增長，因此我們需要使用“網格直線”來作為基礎，然后讓它每一個頂點的位置都以1個單位，隨機向正負XYZ方向移動。

邏輯上梳理清楚之后，接下來就該想辦法操作了。因為是隨機方向，所以我們需要一個“隨機值”來作為算法的起點，總計有6個移動方向，我們只需要讓這個隨機值除以6，就能在6個方向中隨機選擇其一，因為每一個頂點都會計算一次，所以理論上就能讓每一個頂點都隨機沿正負XYZ方向移動了。

所以，如圖1所示，我們需要先引入6個矢量，代表了XYZ軸各自±1單位的移動量，接下來就需要利用“隨機值”，通過每六分之一個單位，也就是1/6=0.167來進行“吸附”，這會讓每次在0到1之間生成的隨機值都是0.167的整數倍，相當于做了一次六選一。

接下來我們只需要按順序，讓每兩個矢量進行混合，并使用“相等”來讓它們以1/6、2/6、3/6、4/6、5/6作為系數，這個步驟就是讓它們按生成的隨機數來進行匹配，在六個矢量方向中選擇一個，具體設置可參考圖2。

在得到這個看起來很復雜的六選一算法后，我們需要在網格直線后添加一個“設置位置”，它的功能就是調整每個頂點的位置，這時候如果我們直接把圖2得到的結果輸出到“位置”，增加網格直線的數量后會得到一個立體的菱形，而不是一個不斷增長的線段，這就是為什么我們要用3.1版Blender的原因，因為從這個版本開始才有“累積場”這個節(jié)點，它的作用就是讓每一個頂點的矢量增加都建立在前一次計算之上，如果沒有這個節(jié)點，在每一個頂點的矢量計算之前都會把位置重置回原點，所以圖像才會呈現為一個立體菱形，而在如圖3所示正確設置“累積場”之后，再增加網格直線的頂點數量，就會得到我們想要的效果了。

FpddZsKpd84dix4sK67FZFOr1vZFat38Rb6/MRoKP1s=

最關鍵的是我們可以通過修改“隨機值”的隨機種，獲得完全不同的走向圖，這就實現了我們最開始的目的：隨機變化的水管增長。

剛剛我們實現了水管的走向，但這時候我們并不能真正地看到“水管”，所以還需要繼續(xù)在幾何節(jié)點里進行設置，首先需要使用“網格→曲線”和“曲線→網格”，再利用“曲線圓環(huán)”作為“輪廓曲線”來呈現水管形狀。

但這時候你可能會發(fā)現水管的細節(jié)有一些瑕疵，這是因為曲線精度不夠所致，所以我們需要在“網格→曲線”和“曲線→網格”之間添加一個“細分曲線”來解決這個問題。

如果你也是Windows XP老玩家的話，應該還記得這個“水管”并非純粹只是管道，在管道轉彎位置其實還有一個小圓球，那這個東西如何添加呢？其實也很簡單，因為我們之前通過算法，已經得到了一條不斷隨機彎折的線段，只需要在這條線段的每個頂點上，通過“實例化于點上”來放置一個經緯球或棱角球，問題就得以解決了，再給“管道”和球體各自添加材質，最終效果就實現啦，具體可參考圖4。

如果要在Blender 3.1版本之前來做這個經典的屏保效果，可能還真只有先建模這一個方法可行，而幾何節(jié)點的出現讓這個過程變得更加簡潔明了，而且還有了更隨機化的效果，的確非常有趣。同時需要注意的是，幾何節(jié)點的功能其實一直都在快速更新中，很多技巧都是新版本更迭后才出現的，這也就需要大家保持專注力，多研究新版本的特性，才能學到更多有用的玩法。