百万级粒子的算法模拟——雨、雪、灰尘、爆炸。计算密集但有机大规模效果的唯一实用方案。
在片场或后期合成中，你总会遇到需要处理数百万个相同或相似的物体，并且它们需要遵循物理规律运动——比如雨、雪、尘埃、爆炸产生的火花、鸟群。逐帧或逐个动画化每个物体的粗暴方法会立即失败。这时就需要粒子系统：一个算法管理着数千到数亿个微小的图元——通常是简单的几何体或精灵——并对它们应用规则：速度、加速度、生命周期、碰撞、力场。每个粒子都遵循预定义的逻辑，而不是单独的指令。
实际工作原理：你设定一个发射器——粒子诞生的源头。然后你调整参数：发射率（每帧粒子数）、初始方向和散布、重力、风、阻力。每个粒子都有一定的生命周期，在此期间可以改变颜色和大小，可以与碰撞物体互动。现代引擎如 Houdini、Maya nCloth 或游戏引擎可以实时渲染，或将模拟缓存起来。一次爆炸可能包含 500 万到 5000 万个粒子。计算量巨大，但没有粒子系统，你将不得不手动管理数百万个独立物体——这在技术上是不可能的。
经典应用：火和烟几乎完全通过粒子模拟实现，并结合流体动力学（基于体素的流动）。雨和雪是最简单的案例——恒定的发射器、线性下落、阻力系数。爆炸需要多层系统：快速明亮的粒子用于冲击波，较慢的粒子用于后续的碎片和烟雾。沙尘暴受益于风场和重力操纵。每种软件都有自己的工具：Nuke（3D Gizmos）、Cinema 4D（Thinking Particles）、Blender（Cycles 集成）、RenderMan（用于最终的生产渲染）。
后期合成中的技巧：粒子输出通常是原始层——速度、深度、对象 ID 作为独立的通道。这使你可以在不重复整个模拟的情况下，后期调整运动模糊、景深或色彩校正。缓存是你的好朋友：模拟运行一次，然后作为几何序列或 bgeo 文件缓存起来，之后可以任意次数地读取和渲染。错误通常要到最终合成时才能发现——因此要尽早预览。用错误的粒子毁掉一个镜头代价昂贵。