7.4. Материалы и карты

По окончании процесса моделирования для полученной геометрии создаются материалы и текстурные карты.

Материалы определяют визуальные свойства поверхностей, т. е. описывают то, как поверхность объекта взаимодействует с освещением сцены.

Использование текстурных карт (декоративных узоров, фотоизображений) позволяет придать материалам дополнительную реалистичность (например, вид мощенной плиткой мостовой или портмоне из крокодиловой кожи).

В качестве карт могут быть использованы изображения (image textures), сохраненные в файлах различных форматов (BMP,TIF,JPG,EPS и некоторых других), либо процедурные текстуры (procedural textures), являющиеся наборами правил (процедурами) быстрого построения нужного узора.

Типичным примером использования карт при "моделировании материалов является описание их с помощью текстурирования цвета поверхности или ее рельефа (bump mapping).

Для точного управления текстурированием (texture alignment) обычно требуется дополнительно указать способ проецирования («переноса») текстуры на поверхность объекта (projection type) и режим отображения на ней (mapping mode).

Основные способы проецирования текстур следующие:

• ортографический (orthographic) - рис. 24,а - когда текстура проецируется на плоскость, описанную тремя точками. Такой способ очень часто называют планарным (planar) проецированием;

• цилиндрический (cylindrical) - рис. 24, б - это «заворачивание» объекта в текстуру, проецируемую на цилиндр, описанный двумя полюсами (верхним и нижним) и линией шва (соединения кромок текстуры);

• сферический (spherical) - рис. 24, в - способ, аналогичный предыдущему,но проецирование происходит на сферу, заданную верхним полюсом, центром и швом;

• U V-координатный (object UV) - рис. 24, г использует задаваемые в вершинах объекта параметрические координаты текстурирования поверхности. Применяется при текстурировании объектов со сложной топологией.

Рис. .24. Способы проецирования текстур

а - ортографический; б - цилиндрический', в - сферический; г - UV-координатный

В зависимости от конкретной программы трехмерного моделирования предлагается различная совокупность дополнительных свойств материалов. Например, пакет 3D Studio МАХ позволяет моделировать динамику твердых тел (dynamics of rigid bodies),что приводит в этом случае к необходимости задать коэф-фициент упругости материала (bounce coefficient) и коэффициенты силы трения покоя (static friction) и трения скольжения (sliding friction).

7.5. Анимация

Базовым принципом компьютерной анимации (как, собственно говоря, и любой другой) является быстрая смена последовательности кадров (frames), фиксирующих промежуточные фазы движения, перед глазами наблюдателя (как правило, для гладкого воспроизведения анимации необходима частота кадров не менее 20 кадров в секунду).

Под движением подразумевается как непосредственно перемещение или поворот объекта в пространстве сцены,так и любое изменение его формы,цвета и т.п.

Большинство анимационных программ реализуют метод ключевой анимации (keyframe animation) объектов, заимствованный из традиционной мультипликации. Суть этого метода состоит в разделении кадров на ключевые (keyframes) и промежуточные (tweens). B ключевых кадрах фиксируются ключевые (критически важные, опорные) фазы анимации объекта, например положение спортсмена непосредственно перед прыжком или верхнюю точку полета волейбольного мяча. В промежуточных кадрах сама программа интерполирует остальные фазы анимации объекта, используя при этом дополнительную информацию, полученную от аниматора.

Однако ключевая анимация не всегда является оптимальным выбором. Например, если необходимо «заставить» объект совершить сложный пируэт в пространстве, то проще нарисовать для него нужную сплайновую траекторию, чем определять десятки (а то и сотни) ключевых кадров. Такая, не требующая задания большого количества ключевых кадров, анимация называется параметрической (parametric animation). Обычно она реализована как набор предустановленных анимационных эффектов, plug-in-модулей, например случайного изменения параметра или движения по траектории. Достаточно задать время начала и завершения такого эффекта, настроить его параметры, а обо всем остальном позаботится анимационная программа.