Создание трехмерных персонажей. Уроки мастерства - Билл Флеминг
.pdfФормы патчей |
271 |
В данной главе содержится огромное количество материала. Часть его, особенно для тех, кто не имеет опыта разработки моделей с помощью AM, покажется довольно сложной, но, как говорится, терпение и труд все пе ретрут. Самое главное понять принципы, лежащие в основе построения самых разнообразных моделей. Овладев базовыми знаниями, вы сможете смоделировать практически любой объект.
Еще раз повторим, что в книге не обсуждаются азы работы с програм мами, например способы размещения или соединения опорных точек, так что если вы неуверенно владеете инструментарием, обратитесь к соответ ствующим руководствам. Речь пойдет о достоинствах и недостатках раз личных форм, которые может принимать патч, о том, как располагать сплайны и строить с помощью патчей модели с округлыми очертаниями.
Формы патчей
Как известно, патчи могут принимать различные формы. При использова нии одних форм возникают некоторые сложности, другие же очень про сты и удобны в работе. Ознакомившись с изложенным ниже материалом, вы узнаете, как и когда использовать различные формы патчей и как ми нимизировать отрицательное воздействие, которое они потенциально могут оказывать на каркас модели.
Четырехугольные патчи
Наиболее часто используются четырехугольные патчи, образованные в результате пересечения четырех сплайнов двух вертикальных и двух горизонтальных. На рис. 7.1 изображен пример патча такого типа.
Подавляющее число патчей в любой модели принадлежит именно к этому типу. Как правило, использование четырехугольных патчей никог да не приводит к образованию складок, но, к сожалению, практически не возможно покрыть только ими всю поверхность модели. Поэтому иногда приходится использовать треугольные патчи.
Треугольные патчи
Использование треугольных патчей вызывает затруднения, связанные с образованием крайне нежелательных складок на поверхности. При мо делировании складки могут остаться не замеченными ни в одном ракурсе,
272 |
Осваиваем сплайнYпатчи |
Рис. 7.1
Простой четырехугольный патч
Рис.7.2
Треугольный патч и появившиеся складки
но обязательно проявятся при движении объекта. Вы должны планировать размещение патчей заранее, и если без треугольных патчей не обойтись, располагайте их на тех участках модели, где появление складок выглядит естественным (например, в уголках рта), или там, где они не будут бросать ся в глаза (к примеру, в подмышках). На рис. 7.2 показан каркас треуголь ного патча, наглядно демонстрирующий образование складок, к появле нию которых вы должны быть готовы.
Безусловно, появление складок может вызвать большие проблемы при моделировании гладкой поверхности, поэтому постарайтесь сократить до минимума количество треугольных патчей в моделях.
Формы патчей |
273 |
Четырехугольный патч со свободным сплайном
Менее распространенным вариантом является четырехугольный патч со свободным сплайном. Он представляет собой четырехугольный патч, к одной из опорных точек которого пристыкован пятый сплайн. Такие сплайны часто встречаются в области глаза или рта, где круговой патч раз мещается посреди похожего на сеть каркаса из четырехугольных патчей.
Отрицательный эффект образования складок, вызываемый таким раз мещением, можно уменьшить. Для этого необходимо провести пятый сплайн через принадлежащую четырехугольному патчу опорную точку, в результате чего получается свободный (ни к чему не присоединенный) сплайн. Затем, используя образовавшийся сплайн, выровняйте кривизну поверхности так, чтобы она плавно перетекала в непрерывные сплайны,
Рис. 7.3
Пример четырехугольного патча со свободным сплайном
расположенные вокруг. Для освоения описанной операции требуется практика и эксперименты, но обычно вершину свободного сплайна нуж но располагать там, где она находилась бы, если бы сам сплайн был про должением одного из других сплайнов. На рис. 7.3 показан каркас четы рехугольного патча со свободным сплайном. Приобретя необходимый опыт моделирования, вы сможете без труда минимизировать эффект по явления складок, равно как и решать множество других проблем, возни кающих при использовании данного пакета программ.
Теперь рассмотрим две специфические особенности Hash патча, кото рые отличают его от всех других.
274 |
Осваиваем сплайнYпатчи |
Дыры
Поскольку патчи задаются тремя или четырьмя вершинами, показ любого патча, имеющего пять или более вершин, невозможен. Такие патчи назы ваются hole (дыра). Допустимо также построить дыру, имеющую три или четыре вершины. Дело в том, что любой патч, который можно визуализи ровать, должен состоять из двух и более сплайнов, поэтому патч, сконст руированный из одного сплайна (с замкнутыми концами) не будет изоб ражаться. Так и получается дыра. На рис. 7.4 приведен пример дыр с 10 и 4 вершинами.
Дыры очень важны для моделирования живых существ, поэтому поста райтесь хорошенько их освоить.
Захваты
Для сокращения количества сплайнов и, соответственно, упрощения мо делей в Hash технологии используется особое средство hook (захват). Захваты позволяют присоединять крайний сплайн к средней части друго го сплайна, не создавая патчи с пятью вершинами. Например, можно при соединить модель кисти руки, запястье которой содержит двенадцать сплайнов, к руке, составленной из восьми сплайнов. Не будь захватов, пришлось бы провести все эти 12 сплайнов не только по руке, но и через торс. На рис. 7.5 показан пример присоединения с помощью захватов 8 сплайнового цилиндра к цилиндру, составленному из 12 сплайнов.
Необходимо сделать ряд замечаний. Во первых, нельзя напрямую управлять захватом. Он перемещается вместе с тем сплайном, к которому присоединен, но вы не можете выделить сам захват и передвинуть его.
Рис. 7.4
Дыры с десятью и четырьмя
вершинами
Проектирование моделей для анимации |
275 |
Рис. 7.5
Соединение 8%сплайнового цилиндра с 12%сплайновым
Во вторых, из за захватов возникают проблемы при экспорте модели в формат DXF. Программы будут пытаться экспортировать патчи, содер жащие захваты, но, поскольку подобные конструкции содержат полигоны, имеющие более четырех сторон, их не удастся переформатировать пра вильно. В результате же экспорта моделей, не содержащих захваты, полу чаются отличные DXF файлы, состоящие только из четырехугольных пат чей. Так что если вы планируете впоследствии сохранить созданные модели в другом формате, полностью откажитесь от использования захва тов. Именно по этой причине при разработке модели привидения захваты применяться не будут.
Вот и все. Имея в своем распоряжении перечисленные типы патчей, можно моделировать практически все, что придет в голову. Безусловно, разработка моделей и их «оживление» это разные вещи. Но все необхо димое для анимации должно быть предусмотрено уже при разработке мо дели. Поэтому поговорим о проектировании.
Проектирование моделей дляанимации
Рассматривая эскиз модели, вы должны задать себе или художнику постановщику вопрос о том, каким образом данный персонаж будет «оживлен». Будет ли модель только ходить, отображаясь в кадре 50x50 пикселов, или же ее «научат» говорить и совершать сложные движения?
276 |
Осваиваем сплайнYпатчи |
Если режиссеры собираются использовать образец в качестве маленького домового в игре, можно обойтись небольшим количеством сплайнов для формирования деталей и сконцентрироваться на движении рук, ног и бедер. В таком случае понадобится большее количество сплайнов в районах суста вов. Если персонаж будет эмоциональным и разговорчивым скорее всего, лицо будет состоять из большого количества сплайнов, с помощью которых можно изменять мимику. Ведь нельзя анимировать точки, которых нет.
Прежде чем приступать к построению модели, очень важно понять, для каких целей она разрабатывается. Иначе в один прекрасный момент вы можете обнаружить, что лишь попусту потратили время, совершенствуя модель.
Теперь, когда зашла речь о количестве сплайнов, поговорим о том, как его сократить до минимума.
Экономия сплайнов
Если вы планируете использовать модели для анимации, обратите особое внимание на вопрос экономии сплайнов. Количество используемых сплай нов должно быть минимальным, но достаточным для того, чтобы модель соответствовала задуманному уровню детализации и поставленным зада чам анимации. В подобной ситуации трудно найти золотую середину, но если это удастся, модель получится «как живая». Уменьшить общее коли чество сплайнов помогут следующие рекомендации.
1. Планируйте расположение сплайнов заранее (прежде чем присту пать к моделированию, нарисуйте схематический план расположе ния сплайнов на бумаге).
2.Используйте захваты.
3.Чтобы изменить форму поверхности, не добавляйте новые сплайны,
астарайтесь изогнуть имеющиеся или изменить их размеры.
Все объекты, изображенные на рис. 7.6, были созданы на основе одного и того же четырехугольного патча путем изменения параметров bias (сме щение) и magnitude (амплитуда). Чтобы понять, что происходит при их изменении, лучше всего перейти в режим настройки смещения и поэкспе риментировать.
Обратите внимание, что все примеры на рис. 7.6 и 7.7 могли бы быть построены с помощью добавления сплайнов, а не изменения их характе ристик. Как же выбрать оптимальный метод? Варьируя bias и magnitude, можно уменьшить количество сплайнов, но иногда экономия сплайнов не требуется. Например, при разработке мышц дополнительные сплайны
Проектирование моделей для анимации |
277 |
Рис. 7.6
Каркасы четырехугольных патчей, имеющих различные значения bias и magnitude
Рис. 7.7
Изменение формы поверхности в зависимости от значений bias и magnitude
обычно позволяют показать движения более эффектно, чем настройка смещения сплайнов. Поупражнявшись в Hash моделировании, вы сами в этом убедитесь.
Зоны особого внимания
В каждой модели есть области, где находятся наиболее важные детали. Обычно это лицо и руки, которые зачастую содержат огромное количество сплайнов, что, к сожалению, неизбежно. Скульптор может начать лепку с грубого куска глины и постепенно, шаг за шагом, создавать элементы скульптуры. Художники, создающие патч модели, такой возможности ли шены. Как правило, они вынуждены работать с внешней поверхностью изначально сложной детали. На сегодняшний день альтернативы такому
278 |
Осваиваем сплайнYпатчи |
подходу нет. Возможно, вы, когда наберетесь достаточно опыта, захотите создать собственную методику, по которой вначале будет строиться про стая форма, а затем постепенно добавляться сплайны в тех областях, где это необходимо. Но имейте в виду: при выполнении масштабных проек тов подход «от простого к сложному» может потребовать больших затрат времени, что вряд ли устроит заказчиков модели.
Если вы чувствуете, что не совсем поняли некоторые теоретические аспекты, загрузите модель в рабочее окно и поэкспериментируйте. В слу чае возникновения трудностей при работе с параметром bias постройте сферу и попробуйте сделать из нее любой объект. Когда операции над сплайнами и патчами будут освоены, продолжите работу и спроектируй те еще что нибудь.
Проектирование округлых форм: моделирование носа
Чтобы освоить моделирование округлых объектов, построим фрагмент носа. Поскольку кончик носа имеет округлую форму, понадобится 1) сплайн, проходящий по середине носа и повторяющий эту округлость, и 2) по од ному сплайну, формирующему внешний контур носа, с каждой из двух сто рон. Если бы спереди нос был плоским, пришлось бы использовать два
сплайна для центральной части и два для внешнего контура.
Начнем моделирование носа с построения центрального сплайна в ок не правой проекции (см. рис. 7.8).
Теперь в окне фронтальной проекции конструируем два сплайна, ко торые будут формировать внешний контур носа; готовые сплайны показа ны на рис. 7.9. Обратите внимание, что у этих сплайнов столько же опор ных точек, сколько и на центральном.
Рис. 7.8
Центральный сплайн носа,
вид справа
Проектированиемоделейдляанимации 279
Рис. 7.9
Сплайны, определяющие внешний контур носа
При конструировании сплайна в трехмерном пространстве сначала строится одна из его проекций в соответствующем окне, затем он коррек тируется из окна другой проекции, повернутой на 90 градусов относитель но первой. Например, если сплайн был построен в окне вида спереди или вида сзади, то корректировать его придется в окнах вида слева или справа.
Для каждой вершины, которая была построена в окне фронтальной проекции (по осям X и Y), необходимо определить положение в окне левой или правой проекций (по оси Z). При наличии эскиза такие ориен тиры, как складки на лице и на скулах, помогают размещать точки в трех мерном пространстве. Если же наброска нет, приходится полагаться на ин туицию и собственные знания о том, как устроен моделируемый объект. Например, известно, что в окне вида спереди основание челюсти модели
Рис. 7.10
Расположение сплайнов
в окне правой проекции
280 ОсваиваемсплайнYпатчи
проецируется на осевую линию губ. А если посмотреть сбоку, окажется, что основание соответствует центральной точке черепа. При использовании такого рода ориентиров не будет точных координат, но будет возможность размещать вершину за вершиной, обходясь без лишних раздумий и блуждания вслепую. Чтобы освоить технологию конструирования сплайнов в трехмерном пространстве, придется очень много тренировать ся, но как только вы ею овладеете, сможете моделировать абсолютно лю бые объекты.
Итак, продолжим моделирование носа. Переключимся на окно правой проекции и изменим два новых сплайна так, чтобы получилось изображе ние, похожее на рис. 7.10.
Старайтесь работать так, чтобы создаваемый каркас всегда выглядел ак куратно. Под этим подразумевается, что, например, вершины модели по казанные на рис. 7.9, в окне правой проекции должны быть расположены в одну линию. Соблюдение этого правила значительно упрощает «подгон ку» готовых сплайнов в процессе моделирования и присоединение новых, а также последующую анимацию объекта. Даже простой каркас, у кото рого вершины расположены неровно, «оживить» труднее, чем сложную кон струкцию с выровненными вершинами.
Переключитесь на окно фронтальной проекции. (Расположите свои руки так, чтобы в любой момент можно было с помощью вспомогательной цифровой клавиатуры переключаться между окнами проекций. Тогда не будет необходимости держать на экране открытыми сразу несколько окон проекций.) Для того чтобы построить ноздри, добавьте к модели еще два сплайна, расположенных так, как показано на рис. 7.11. Обратите внима ние на количество опорных точек они пригодятся, когда вы будете при клеивать эти два сплайна к остальной части носа.
Придайте сплайнам ноздрей требуемое положение в окне правой про екции. И не забудьте выровнять опорные точки они должны быть рас положены так, чтобы контур ноздри формировал всего один сплайн. На рис. 7.12 показано, как это должно выглядеть.
Теперь нужно построить еще одну пару сплайнов, идущих от ноздрей вверх и очерчивающих внешний контур носа (см. рис. 7.13).
Один совет касательно стыковки горизонтальных сплайнов. Когда будете склеивать две опорные точки, то выделенная опорная точка в трех мерном пространстве перейдет на место той точки, к которой вы ее подсо единяете. Чтобы ускорить работу, постройте ни к чему не присоединенный горизонтальный сплайн, у которого столько опорных точек, сколько