WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

3D Studio MAX Практический курс Эта книга посвящена новинкам и возможностям популярной программы для работы с компьютерной графикой и анимацией. В программе много о которых могли только мечтать

пользователи предыдущих версий 3D Studio Max. Некоторые изменения претерпел интерфейс улучшены моделирования геометрии, кардинально обновлены средстве работы со светом, пополнено семейство усовершенствованы методы визуализации и анимации.

Серия книг «Ваш персональный компьютер» Иван 3D Studio MAX 6.0 Практический курс Москва Редакция «Компьютерная литература» Издательство «Познавательная книга Пресс» 2004 К 004.5 32.973.26-0 [8.2 C4S С48 3D Studio МАХ 6.0: Практический курс, - 2004. - 3S4 с. - Серия «Ваш компьютер» Эта книга новинкам и усовершенствованным популярной программы для работы с компьютерной графикой и анимацией — 3D Studio В программе много новинок, о которых могли толь ко мечтать пользователи 3D Studio Max. Некоторые изме Претерпел интерфейс улучшены геометрии, кардинально обновлены работы со светом, пополнено се мейство методы и анимации. В основу книги положено 3D Max на примерах анимационных проектов. Автор раскрыл все этапы процесса анимаци с 3D Studio Max:

вание, снаряжение, визу ализация и компоновка. Каждое или свойство программы рассматривается с практической точки зрения попутно со специ приемами и Книга рассчитана в первую уже имеющих опыт работы с предыдущими программы.

УДК 004. © Составление. И.

ISDN -0602-7 © Познавательная книга-пресс, в трехмерный Часть Введение в трехмерный дизайн Глава 1.

Основы гармонии в формах Сегодня графика — такое же полноправное в как и фотография. Но несмотря отсутствие границ виртуальном мире, где мы при достаточном запасе знаний можем отме нить силу тяжести, инерцию, и даже... смерть (любимый код ленивых геймеров), собственное мы не можем — смотрел от наших и а исходники запрятал далеко на Конечно и без багов не обошлось — изображение мы перевернутое и уменьшенное, очень ограниченно из-за малых пятна с колбочками и палочками в глазу, угол зрения у нас в лучшем случае 90 градусов, а самое обидное — это нельзя сохра няться и «undo». И все же постоянно что-то изменить, но люди более практичные решили не портить природ ные дары (все получится, как всегда), а изучить их.

Форма и цвет— вот, что всегда интересовало человека в окружаю его объектах. Интерес к какому-либо объекту базируется либо на опыте, на интересе — отсутствии опыта (что это за объект?

ли он мне Из этого может продолжение: «та кая форма объекта подходит для того, либо более ное которое базируется на воззрениях даосизма: «эта фор ма бессмысленна, она не может быть полезно использована, но удивительна, интересна, красива и оригинальна. исходит тепло».

В даосизме это явление называется By — суть его заключается в том, что в нашем случае форма, не несет ни сути, ни содержания, но она близка к в ней заключена гармония. Тепло исходит от формы душу человека. Когда такая форма создана человеком, тепло ис ходит от души создателя через форму принявшую в себя положительную энергию создателя. Когда человек определяет форму и вкладывает в нее часть своей души, он. как часть природы — гармонического состояния в трехмерный материи, определяет гармоничную Но оставим подобные рас суждения философам и теологам, а сами рассмотрим научное представ ление о форме, и сказанное выше просто учтем в наших практических изысканиях. Форма, в сути которой, лежат сочетание золотого сечения и симметрии способствует проявлению ощущения красоты и гармонии.

Всякое целое состоит из мастей. И все эти части состоят в оп ределенном отношении между собой и целым. Золотое сечение рассмат ривает определенное гармоническое отношение частей и целого, как проявление совершенства в природе.

Золотое Сечение — гармоническая пропорция В геометрии называют равенство двух или более от ношений: а : b = d. На примере отрезка, рассмотрим возможные шения частей отрезка и • Можно разделить отрезок АС на две равный части АС АВ АС ВС;

• На две неравный части, которые не образуют пропорции;

• Так, что целое относится к большему, как большее к мень шему.

Последнее отношение и есть золотая пропорция — золотое деле ние — деление отрезка в крайнем и среднем отношении.

Золотое сечение пропорциональное деление отрезка на нерав ные части, при котором целый отрезок так относится к большей части, как большая часть относится к меньшей:

АС : ВС = ВС : АВ или наоборот АБ : ВС = ВС : АС До этого момента, мы использовали только переменные, а сейчас мь: выразим полученные отрезки. Представим целый отрезок равным единице, тогда части будут выражены бесконечной иррациональной дробью:

ВС = 0.618 АВ = 0, Введение в трехмерный Свойства золотого сечения описываются квадратным уравнением:

- х - 1 О Золотое имеет множество интересных свойств, в резуль тате чего, золотою пропорцию наделяли даже магическими свойствами.

Для нахождения отрезков золотой пропорции, можно пентаграм му — геометрическую фигуру, ставшую магическим знаком. Так в пере исты вписывают голову Сатаны, маги и кол дуны использовали пентаграмму для своих магических экспериментов, для духов:

Пентаграмма строится путем вписывания в окружность правиль ного Чем же нас так заинтересовала пентаграмма? Тем, что каждый конец пентаграммы представляет собой золотой треуголь ник. При вершине образуется угол, равный 36°, а основание отложенное на боковую сторону делит ее на отрезки в золотой пропорции.

Вероятней всего знание золотого сечения возникло в Египте. До казательством этому является то, что пропорции пирамид, храмов соот ветствовали пропорциям золотого деления. И в самом деле: наклон реб ра пирамиды = = Хеопса = Но самое интересное — изображение зодчего Хесира, держащего в руках из в трехмерный мерительные инструменты, на которых зафиксировано золотое деление.

Действительно, при раскопках в Египте, были найдены так назы ваемые «пропорциональные циркули».

С золотым сечением связано имя итальянского математика Фибо наччи. Ряд чисел О, 1, 2, 55 т.д. известен ряд Фи боначчи. Особенность этой последовательности чисел состоит в том, что каждый ее член, начиная с третьего, равен сумме двух предыдущих 2 + + 5 8;

5 + + 13 = 13 + 21 и т.д., а отношение смеж ных чисел ряда к отношению золотого деления. Так, 21 :

34 0,617;

55 0,618;

55 : Это отношение обозначается символом Ф. Только это отношение — 0,618 : 0,382 — дает непрерывное деление отрезка прямой в золотой пропорции, его или уменьшение до бесконечности, когда меньший отрезок так относится к большему, как больший ко На первый взгляд это просто обычная прогрессия, но на самом де ле, это один из законов природы. Рассмотрим развитие какого-либо рас тения, наглядности Отросток делает сильный выброс в пространство, останавливается, выпускает листок, делает еще один вы но уже короче первого, выпускает листок меньшего и выброс. Если первый выброс принять за 100 единиц, то ра вен 62 единицам, третий — 38, четвертый 24 и т.д.

И в растительном, и в мире определяется тенденция природы — симметрия относительно направления рос та и В частях проявляется повторение строения целого.

в Все, что растет — стремится занять наибольший объем. Для этого оно растет вверх и расстилается по поверхности. Комбинация этих двух процессов в развитии формы в спирали.

Спиралевидное развитие большинства природных форм отметил еще Гете, он называл спираль «кривой жизни». Молекула ДНК закруче на двойной спиралью, паук плетет паутину спираль оп в строении шишек сосны, расположении семян подсолнеч ника, кактусах, ананасах, расположение листьев на ветке спиралью закручивается испуганное стадо северных оленей раз бегается по спирали.

Формула спирали была выведена Архимедом, и носит его имя.

Все эти явления проявляют закономерность ряда Фибоначчи.

Золотое сечение и человек Немецкий профессор Цейзинг в середине 18 столетия проделал огромную работу: он измерил 2000 тел и высказал предположение, что золотое сечение выражает среднестатистический закон: деление тела точкой пупа — из основных показателей золотого сечения. Пропор ции мужского тела колеблются в пределах среднего отношения 1,625. Пропорции золотого сечения проявляются и в отношении других частей тела — длина плеча, предплечья и кисти, кисти и пальцев и т.д.

в трехмерный У маленьких детей (около пропорция составляет отношение Голова человека тоже проявляет пропорции золотого Золотое сечение является основой построения гармоничных форм, так как абсолютным законом формообразования в при роде, частью которой мы являемся. Законы гармонии — есть числовые законы. Поэтому необходимо использовать знания и опыт человечества для развития подходов при определении форм моделей в ваших альных мирах.

Мы рассмотрели человека, который гармо ничен, так как в его формах заключены пропорции золотого а теперь, мы используем те же но нарушим закон о де тела точкой пупа, мы будем даже утрировать эти в трехмерный На этой иллюстрации мы уже не пропорций золотого деле ния, а наблюдаем дисгармоничные тела существ. Уродство этих связано с несоблюдением гармонических законов природы при их созда нии.

На изображениях существ мы видим, что точка пупа не де лит тела в с золотым (или среднестатистическим?) взаимо отношением частей и целого. Слева это отношение 1 : 1, справа 3 : 4 (или 0,75 : 0,25). На этом изображении ТОЛЬКО ОДНО отношение не соот ветствует золотой так как трудно представить человекопо добное у которого все части тела, органов относятся друг к другу, как По всей видимости, это было бы существо кубической или сфероидной формы... что никак не похоже на человека.

Моделируя обычного человека, мы, скорее не берем линей ку и калькулятор, высчитывать золотые пропорции.

Мы просто интуитивно ощущаем эти формы, ибо формы челове ческого существа попадаются нам на глаза чаще, чем что-либо другое, но создавая модель необычного существа, растения, сооружения, нам стоит использовать знания геометрии и золотого сечения, чтобы на результат работы можно было смотреть без отвращения, хотя... если вы добивае тесь раз то вы знаете, что вы должны делать.

В любом случае, знание законов природы (числовых по могает нам как можно быстрее достичь желаемого результата.

10 Введение в трехмерный дизайн Глава 2.

Основы реализма в 3D графике Независимо от того, какой редактор вы используете, вы не раз сталкивались с тем, что просчитанная сиена выглядит нереаль ной, даже походит на продукт деятельности чьих-то неумелых рук. Заду мываясь над причинами проблем такого рода, вы, наверняка, приходили к выводу, что многие характеристики деталей не своим ре альным значениям. Текстура камня похожа на бумажную обертку с изо бражением камня, песок похож на мятую фотографию, за объектом ис точник а тень проецируется не туда, куда нужно... Список можно продолжать очень долго. Из всего этого можно сделать вывод, что сцепа состоит из множества на первый взгляд неприметных, на второй — слегка портящих общую картину, на третий — раздражающих.

Даже не зная причины, интуитивно чувствуются все несоответствия.

Реализм в 3D графике — максимальное приближение к действи тельности. Создавая сцену, мы создаем модель действительности. Реа лизм в графике достигается благодаря соблюдению законов природы.

Эти законы обуславливаются абсолютными параметрами конкретной вселенной, как среды возникновения, существования и трансформации материи.

Основные составляющие реализма Считается, что Вселенная сформировалась из первоначального Хаоса. Но и существующая Вселенная представляет собой все тот же Ха ос, то есть, в — беспорядок. Рассмотрим понятие «порядка», «беспорядка». Порядок структура, в которой регу лярно повторяется один и тот же элемент (одна та же закономерность), который мы называем элементом трансляции. Теперь представим себе, этот элемент начинает увеличиваться и стремиться к бес Таким мы пришли к Хаосу. Итак, Хаос — это по рядок с бесконечным элементом трансляции. Мы к этому и интуитивно ощущаем, на уровне, но не обращаем на это внимания в силу ограниченности наших воззрений и привычных стерео типов.

В природе очень редко встречаются прямые линии, углы, и, как правило, ассоциируются с рук человеческих. Поэтому прямая линия никак не ассоциируется с природными метаморфозами, то есть Хаосом;

координаты множества точек строго подчиняются определен ной функции.

в трехмерный дизайн В природе же, не может так как такая квадрату количества иных воз можностей. Количество этих к бесконечности, так как каждый параметр можно рассматривать все глубже и глубже в за висимости от выбираемой степени аппроксимации.

мер, наблюдая парад планет с Земли кажется, что планеты действитель но в одну линию, но при этом видимые планет в миллионы раз меньше их реальных размеров, если рассмотреть этот па рад в момент (а это очень важно, потому что Все ленная не статична) и рассмотреть так, оперировать и размерами относительной погрешностью, хотя бы, в один мы бы центры планет отрезками и бы не по лучили прямую. Другой пример: поверхности Земли кажется прямой линией, а на самом деле... Это и есть принцип Из сказанного выше следует, что всякое представление материи уни кально. Любое повторение портит даже самую милую картинку: обрати те внимание, как все портят две одинаковые горы в центральной части картинки.

в трехмерный дизайн Первый принцип реализма в графике — хаотичность и спонтанность объект можно представить с степенью детали но число деталей можно уменьшать лишь до того момента, когда быть Каждый имеет свои парамет ры, которые в свою очередь подразделяются на параметры второго уров ня, же свою очередь — на параметры третьего так далее, в зависи мости от того сколько мы хотим узнать об объекте. Теоретически мы можем узнать столько, сколько захотим, но нам редко нужно знать об объекте бы столько сколько мы можем узнать. Этот принцип возник не просто так, он заимствован у Важнейшие моменты фикси руются, ненужные — и выкидываются. Дета хоть и не является необходимым фактором, но является тем, что добавляет материальности объекту. Больше деталей — больше ассо с реальностью, а как человек мыслит ассоциативно.

Плоские, объекты выглядят нереально.

растянутые в два и более раза искажают представления о самых циональных объектах.

Введение в трехмерный На этой картинке хорошо показан принцип аппроксимации и де Если при меньшей обусловленной расстоянием, одна и та же текстура для дальних дверей вполне подходит, то ближняя дверь выглядит просто ужасно из-за возникшей пикселиза Закройте ближнюю дверь рукой и вы увидите, что эта картинка мог ла бы смотреться лучше.

Второй принцип реализма в графике — определенная детализация при соответствующей аппроксимации Что есть Почему объекты различных реальных раз меров могут иметь одинаковые видимые размеры? Как изменяется цвет и Ответ на все эти вопросы дает представление понятия Зре ние не измеряет, а соизмеряет. Поэтому, если Солнце, Луна, футболь ный мяч и горошина предъявлены зрению как одинаковые угловые вели они вызовут активность одной и той же группы рецепторов, то и видимые размеры этих будут одинаковы.

Именно это и показано на рисунке. Угол обзора, то что любители привыкли называть FOV, данном случае кой же, как и угловые величины трех шаров разного диаметра. С геометрической точки зрения эти шары подобны, у них коэффициент подобия 1,5. Градусные дуг подобных шаров равны, а длины дуг подобны. Из этого что аб солютный размер не имеет для глаза и для мозга семантического значе ния. Отсюда понятно, что образ, как сумма характеристик выделяется по относительным размерным характеристи кам — по соразмерности и пропорции. Характеристика объекта есть оп ределенная соразмерность его частей и целого — пропорция, а неотъем лемой составляющей восприятия образа объекта в пространстве является его угловой размер. Таким образом, реальность и искусство со единены через соразмерность и пропорцию.

в Из вышесказанного можно заключить, что обусловлен ные физиологией человека, такие, как перспектива, являют ся важнейшими в построении 3D сцены, но поскольку во всех 3D паке тах эти факторы реализуются автоматически, мы рассмотрим то, как незнание этих факторов и, соответственно, неверный выбор методов приводит к Причиной, по кото рой мы можем видеть наше является свет. Именно потому, что все тела свет, мы их можем видеть, исключая физи ческие объекты, как черные дыры.

этот процесс.

Свет — электромагнитные длины которых находятся в апазоне от нескольких до десятых долей миллиметра. При рода света дуальна. в отчетливо проявля ются и волновые, и свойства электромагнитного излучения. Волновые свойства света — говоря, огибания света непрозрачных тел, ин терференцию света — пространственное перераспределение энергии светового излучения при световых волн многие другие явления. Одновременно понять природу света не привле кая представление о как о потоке быстрых частиц — фотонов. Это представление было сформулировано еще на по верхность тела поток света (reflection), частично проходит сквозь тело — преломляется (refraction), частично поглощается (энергия светового потока телу — частично клоняется оптическим — яркость света (а следовательно, сивность цвета) обратно квадрату расстояния. Наибо лее распространенной ошибкой является применение ло кальных источников в глобальных масштабах, реализуемого, макромира. Например, многие пытаются освещать свои миры используя К чему это приводит, вы можете понять, рассмотрев схемы распространения световых лучей:

в трехмерный Слева вы видите распространение лучей при использовании то есть локального источника глобального Справа — ре Справа лучи идут не параллельно, между ними рас хождение в тысячные доли секунды. Подобное распространение лучей объясняется тем, что в первом случае источник света во столько же раз меньше Земли, во сколько раз, во втором случае, Земля меньше А теперь, представьте, как будут проецироваться тени в обоих случаях...

Единственный случай, где допустимо применение локальных источни ков света, таких как для освещения глобальных сцен — космос. Не всегда стоит эмулировать Солнце шаром, долго возиться с текстурой, солнечная поверхность статически гранулирована. Но если начали так детально изображать этот объект, то надо тогда и эму лировать. Это дело не из простых. Рациональнее эмулировать Солнце в космосе, используя omni в качестве источника света и в качестве источ ника для мощного Lens Flare, а в качестве шара — gizmo.

Третий принцип реализма в графике — реальное освещение глобальным источником света Кроме света у нас есть еще и текстура. Нужно всегда учиты вать, что кроме собственной окраски объекта есть еще множество факто ров (например, блики, рефлексы), определяющих конечный восприни маемый результат. Наиболее существенными факторами свойства свойства среды, свойства источника све та. В данном случае следует подробней изучить свойства поверхности.

Мы видим объекты благодаря свету. Различные свойства поверхности позволяют световым лучам в различной степени отражаться, прелом ляться, Это обусловливает такие оптические ма териала как матовость, отражение, блеск, прозрачность. Матовость или блеск определяется шероховатостью или гладкостью поверхности в мик ромасштабах. Если поверхность достаточно гладкая, то лучи отражаются приблизительно под таким же углом, под каким и падают. Поскольку поверхность характеризуется неровностей, то множество квант света, отражается не одинаковым образом, а под различными углами.

Каждый материал должен иметь определенную карту выгиба например, материал камня должен иметь карту выгиба, ствующую текстуре, со всеми неровностями. В противном случае, раз личные трещины и неровности камня будут выглядеть неумелой раскра ской. При создании анимации, в которой присутствует вода, не обязательно волны воды, достаточно анимировать карту выгиба волн.

16 в трехмерный Четвертый принцип реализма в графике — качественные материалы Кроме линейной перспективы существует также и кон трастная. Закон гласит, что интенсивность цвета обратно пропорциональна Объясняется это тем, что свето вые лучи преломляются в водяных парах, содержащихся в воздухе, а при прохождении границы раздела прозрачных сред различной плотно сти, световой луч меняет свое Этим и объясняется преломления. Совокупность контрастной и линейной пер спективы дает правдоподобную картину рендеринга.

Явление перспективы вследствие анатомических осо бенностей глаз.

Пятый принцип в графике — человека.

3D графика — достаточно новое направление. Лет десять назад мы и не знали такого понятия виртуальный мир. Слово бы товало среди физиков-теоретиков в виде сочетания речь шла об электронах...

Фильм нас в этот мир, ставший привычным. Теперь мы сами создаем свои миры — наши субъективные ощущения, переживания...

Тем не менее, человек с тех как стал ощущать себя пытался выразить графически свои переживания, эмоции, на блюдения природы, характеризуемые одним понятием — гармония.

Гармония — общая закономерность в смысле качественного щения. Законы гармонии, законы природы — есть числовые законы. По этому необходимо использовать знания и опыт человечества для разви тия подходов при создании миров.

Практическая сторона Учитывая все вышеописанные аспекты, у вас только практические трудности. Все приведенные ниже советы приме нимы к 3D Studio MAX.

Для создания реалистичного привожу небольшую ин струкцию:

Поскольку оптимальный способ получить реалистичный ланд использование смещения вам стоит найти скольких гор. Z-карты — черно-белые вертикальные проекции в трехмерный дизайн где высота объекта определяется интенсивностью. Конечно, их можно создать самому, но это Карты можно получить из или из геологических В 2D редакторе, позволяющем рабо тать с объектами, Corel Photo-Paint или Adobe несколько карт, поменяйте пропорции карт и что-то подобное рисунку.

2. Затем, если вы работаете в 3DS MAX R3 или создайте плоскость установите количество сегментов 30x30, а плотность — 6 или 7, в зависимости от размера карты и плоскости, если у вас мощ ный компьютер, то можно все 10 поставить.

3. Примените Высота холмов или гор будет зависеть от установленного значения. Включите опцию совместимости» 4. Создайте вместо цвета рассеивания возьмите тексту ру камня, травы или скомбинируйте в одном большом материале и тра и камень. Вы можете, также сделать подошву горы травяной, а верши ны каменными. Для этого используйте тип материала «верх/низ» Значение блеска поставьте очень малым (0-10). Примените карту смещения в карты выпуклости (bump). Примените полу ченным материал к объекту 5. Примените к объекту карты 6. В качестве неба используйте полусферу с диаметром, равным длине меньшей стороны вашей Примените к ней материал в трехмерный неба. Самоосвещение неба поставьте Текстуру неба со здайте в от времени суток, которое вы хотите изобразить.

7. В качестве освещения используйте «солнце» (sun light). Определите параметры «год», «время «время 8. Примените Flare. В качестве источника возьмите «солнце».

9. Для большей глубины используйте Motion Blur. В качестве цен тра используйте 10. Темное пятно на карте — ее можно чем-то заполнить:

жидкостью или и тем, и другим. Создайте туман с линейной профессией плотности. Выберите слоеный тип тумана (layered). Осталь ные параметры выберите по усмотрению.

В итоге, если вы все сделали, вы можете получить кар тинку наподобие этой:

Все и к 3D Studio MAX и ниже, но вместо Plane, вам использовать но этом слу чае вы не сможете получить граней, или Box с большим количе ством граней, но просчет будет производиться крайне долго по сравне нию с Plane.

в трехмерный Глава 3.

Основы Для многих людей слово «рендеринг» прочно ассоциируется с дру гим: Для небольшого же количества людей слово ринг» означает комплекс математических операций с широким диапазо ном возможных результатов.

Большинство 3D моделлеров, художников и аниматоров плохо представляют как и чем занимается рен дерер в процессе работы. Программа рендерер 3D с математической точки зрения, вычисляет, как должна выглядеть сцена и затем создает итоговое изображение. Мы все знаем, что разные програм мы используют разные технологии рендеринга — лучей trasing), ретуширование и сглаживание контурных неровностей достижения максимальной похожести искусственного на реальную жизнь. Мы также прекрасно знаем, что чем сложнее сцена и выше качество выходного изображения, тем дольше длится процесс рендеринга. Возможно, вы также слышали такой как «потоковый рендеринг» (rendering pipeline). Но в сущности, мало кто задумывался, каким образом процесс рендеринга и от чего зависит конечный результат.

Начнем с — вы наверное не догадывались, но бо лее 500 (пятьсот) различных программ для рендеринга. Одни из них встроены в пакеты 3D моделирования, другие поставляются как отдель ные продукты, одни могут выполнять огромное задач, другие со зданы для специфических Существуют созданный специально для определенных индустрии (например, для военных це лей), для определенного оборудования (Амига), для определенных опе рационных систем и других, иногда самых неожиданных целей (3D аудио). Кроме того, некоторое количество бесплатных рендереров, созданных Вы спросите зачем столько различных программ одинаковой на правленности? Одна из причин — это то, что люди и компании создают подобные программы уже на протяжении лет, кроме того, существует более дюжины платформ, способных поддерживать процесс рендеринга.

Посчитаем: если каждая платформа имеет 2-3 real-lime рендерера (в основном для игр), 2-3 non-real-time рендерера (коммерческие 3D па кеты), 2-3 специализированных рендерера для военной, ли бо другой индустрии), добавим сюда неопределенное свобод но распространяемых рендереров (чаще всего написанных 20 в трехмерный хакерами и начинающими — нот мы и приблизились к реальному числу.

Совершенно про все эти системы рендерин га. Но в зависимости от работы, которую вам необходимо выполнить, вам возможно понадобятся некоторые знания, касающиеся различных программ рендеринга. Например, если вы разрабатываете сцены для иг ровой индустрии, вам необходимо возможности real-time рендере ра, на основе которого будет работать игра.

Большинство рендереров делятся на две категории: real-time и non-real-time. Кроме того, все можно разделить по используемых технологий — scan-line и Мы рассмотрим основ ных представителей этих категории и их различия, чтобы вы смогли са мостоятельно выбрать наиболее для вас подходящий.

Потоковый рендеринг Pipeline) Потоковый рендеринг основывается на четырех уровнях.

Все объекты 3D сцены четко определены в пространстве, до того, как вы помещаете объект в сцену, у него уже есть собственное геометри ческое описание: длина, высота, ширина и глубина, но он пока никак не связан с другими объектами. В этот этап также может входить и процесс tessellation (когда поверхности трансформируются в по Тут нужно быть осторожным, т.к. если вы используете NURBS и поверхности Безье — точность выполнения виляет на окон чательные результаты.

Когда вы помещаете объект сцену, он приобретает дополнитель ные геометрические описания, теперь у него есть точная позиция и ори ентация по отношению к другим объектам сцены. На этом этапе назна чаются параметры поверхностей объектов и устанавливается освещение.

Также объектам могут быть присвоены анимационные ключи.

Когда в сцене появляется камера, все объекты приобретают новый параметр — ориентация и местоположение по отношению к камере. На этой стадии все полигоны проверяются на предмет видимости, полиго ны, не видимые камерой игнорируются. Этот процесс называется отсеи ванием невидимых (backface Камере также быть присвоены анимационные атрибуты.

Далее, все объекты с точки зрения конечного изображения. Сначала, в от настроек камеры (фокусное расстояния, поле зрения и т.п.) формируется коридор. По лигоны полностью за пределами визуального коридора игнорируются, на границе — усекаются. На этом этапе выполняется в трехмерный во трюков, чтобы компенсировать искажение перспективы удаленные веши кажутся меньше и т.д.).

Теперь мы входим в ту стадию, которую большинство людей счи тает собственно процессом хотя технически вышепере численные этапы — это часть потокового Итак, обрезанные и корректно искаженные полигоны на плоскость (как будто на экран Каждый полигон преобразовывается в растро вый формат, вычисляется глубина цвета. На этом этапе могут применены различные эффекты типа Antialiasing и Motion Blur.

Все эти этапы — это части рендеринга и ство пакетов 3D моделирования позволяют выполнять их в реальном времени и приступать к финальной стадии только после нажатия кнопки «RENDER».

В то как начальные этапы потока довольно незамысловаты (чистая математика), стадия может быть выполнена огром ным количеством способов, приемов и трюков, призванных ускорить процесс, но в тоже время сделать сцену максимально реальной. К сожа многие приемы, используемые для ускорения процесса или до стижения определенного визуального эффекта ведут к появлению про блем, которые решаются с помощью новых приемов и трюков (со своими проблемами) — и так далее.

Например, основанные на принципе берут почти готовую сцену и анализируют количество света, отраженного от других поверхностей, с учетом изменения его спектра, этот свет в свою очередь отражается от поверхности и падает на другую... Эти вычисления повторяются снова и снова. Когда вычисления закончены, каждая по верхность и ретушируется в соответствии с результатами Главной проблемой такого способа является то, что для ог раничения времени выполнения (иначе вычисления длились бы беско нечно), ведется в соответствии с определенным алгоритмом, но именно в результате этого некоторые поверхности могут быть выключе ны из процесса и окрашены некорректно. Тем не менее, такой способ рендеринга дает прекрасные результаты. Но Radiosity, который прекрасно подходит для неподвижных мало пригоден для ренде ринга анимаций. В силу особенностей данного принципа, при рендерин ге объектов возможно появление мерцания.

Scanline рендеринг Существует два основных подхода к процессу рендеринга:

и Что же представляет из себя Scanline рендеринг? Предполо жим, что нам необходимо изображение разрешением 300x200.

22 в трехмерный Программа проводит линию через каждый пиксель, вы числяя, какие полигоны лежат на пути этой линии и вычисляет димый цвет пикселя, в зависимости от того, какие и цвета бы ли назначены полигонам, встретившимся на пути этой линии. Затем берется пиксель, затем — и так Основной проблемой этого способа является отделение видимых полигонов от невидимых. В первых поколениях такого рода рендереров процесс вычисления полигонов начинался с самой дальней точки от зри теля и каждый новый закрашивал предыдущий. Такой подход далек от из-за множества ненужных операций. Чтобы решить эту проблему Программа вычисляет все полигоны, лежащие на пути воображаемой линии и назначает каждому полигону Z значение в зависимости от его удаленности от экрана. Когда настает вре мя рендеринга, обсчитываются только полигоны с наименьшим — остальные просто Такой способ позволяет существенно ускорить процесс рендеринга, но имеет и существенные не достатки, которые будут рассмотрены ниже.

рендеринг Подобно рендерер начинает с вычис ления воображаемой линии от одного (кроме того, существует инверсный рендеринг, когда вычисления начинаются от источника све та и рендеринг использованием обоих принципов). Когда воображаемая линия встречает на своем полигон, случаются три вещи. Сначала вычисляется цвет и яркость на основе прямого освещения источниками света, затем вычисляются углы отражения и преломления (reflection/ref raction). На основе параметров отражения/преломления данного полиго на луч раздваивается и двигается двум новым направлениям. Если лю бой из этих лучей встретит полигон, он раздваивается снова — и так определенного момента, когда луч либо уйдет за пределы сцены, либо встретит источник света, либо количество отражений/преломлений до стигнет определенного установленного числа (recursion level). Когда все лучи закончат свое движение, вычисляется окончательное значение пик селя.

Инверсные трассировщики лучей начинают вычисления от источ ника света, с огромного лучей света, отражающихся от объек тов сцены, которые возможно пройдут через нужный пиксель и достиг нут зрителя.

Наверняка вы представляете с какой легкостью такие спосо бы вычислений могут поглотить миллиарды вычислений и занять в трехмерный дизайн количество Создатели обычно дают поль зователю возможность точно сколько отражений луча обсчиты Иногда пользователь может только заранее уста новленными настройками типа good;

better;

best.

Выгодой такого способа является точность обсчета отражений и преломлений — свет отражается от зеркала либо проходит через воду именно так, как это происходит в реальной жизни. Такой способ ренде ринга позволяет точно вычислять тени. Когда луч встречает полигон, программа пытается провести от этого полигона луч к источни ку света, если это невозможно — полигон затеняется.

Основные недостатки — огромное число вычислений и исключе ние из обсчета определенных свойств света (отраженное освещение). В природе нет абсолютно черных теней, т.к. весь мир наполнен отражен ным освещением. Многие пытаются избавиться от этих недо статков двумя путями: они либо добавляют общее освещение mination), которое освещает всю сцену, либо представляют все объекты сцены как отдельные источники света, способные излучать слабый свет.

Ретуширование Один из наиболее сложных аспектов рендеринга — это алгоритм ретуширования. Разные методы ретуши могут применяться, чтобы уве личить либо качество, либо скорость рендеринга. Мы все знакомы с та кими методами как Flat, Phong, но это далеко не способы имитации вида поверхности. Каждая техника использует разные прин ципы и разные результаты, каждая техника различной сложности.

Все алгоритмы ретуширования пытаются эмулировать то беско нечное число способов, какими луч света реагирует на поверхность в ре альном мире. Отражения света рассеивание света преломление света света источников Проще алгоритм ретуширования используется для вычисления вида поверхности при разном Самым простым алгоритмом является Flat shading — одноцветный полигон. Небольшим шагом в сто рону улучшения качества работы этого алгоритма является его способ ность оттенок цвета в зависимости от угла, под которым свет падает на поверхность. Таким образом мы можем произвести простей шую трассировку лучей — проводится воображаемая линия сквозь пик сель экрана пока она не натолкнется на полигон. Затем проводим следу ющую линию от этого полигона к источнику света и вычисляем получившийся угол. Когда вычислен, программа просто 24 в трехмерный дизайн применяет нужную формулу и пикселя. Но подобная тех ника не рассчитана на вычисление теней, т.к. она работает только с од ним источником света и не может учитывать освещение данного полиго на другими света. счастью, большинство рендереров решают эту проблему тем или иным способом и нам не придется напря мую сталкиваться с этой проблемой.

Real-Time против -Time Реал-тайм (основанные чаще всего на принципе scan line) созданы в первую очередь для скорости, а не для качества. Чаще все го их можно встретить в играх, различных време ни или в пакетах 3D моделирования. Основной выгодой использования принципа Scanline — это но для того, чтобы эмулировать раз личные эффекты она мало подходит. Для их реализации ис пользуются различные трюки. Чтобы эмулировать поведение света, сце на просчитывается в несколько проходов.

Например, если создать эффект объемного дыма, со здается текстура дыма и накладывается на плоскую по верхность, но если нужно посмотреть на этот дым, скажем, сквозь окон ное стекло, сцену необходимо просчитать дважды — первый раз для создания дыма, и — чтобы наложить на нее текстуру окна.

меется, если слишком увлечься созданием эффектов, то это приведет к существенной потере скорости.

Реал-тайм рендереры используют множество трюков для достиже ния высокого качества изображения при сохранении высокой скорости.

уже не используется. Для определения невидимых объектов ис пользуется другая техника, основанная на иерархическом положении объектов в сцене. Эти принципы применяются в таких играх, как Doom, Quake др. Текстуры, в основном те, которые используются для стен, об считываются заранее с разных точек зрения и сохраняются в отдельных файлах. Затем в реальном времени просчитывается позиция игрока и кладываются наиболее подходящие текстуры. Другие рендереры (как в Quake 3 используют другую технику Color by Vertex. Все эти ки призваны ускорить процесс но в тоже время существен но ограничивают и в фанта зии.

Если вы создаете 3D для игры, либо для другой программы будет использован реал-тайм рендерер, вы должны принимать во внимание все ограничения такого типа рендерера и знать способы обхо да этих ограничений.

в трехмерный дизайн Не все работают в реальном основанные на этом также доминируют в индустрии кино и телевидения. Всем известные Pixar's и Electric Image's Camera основаны на две причины, по которым эта система используется в этих первая — высокий уровень фотореализма не так важен, т.к. кадр на экране на доли се кунды, и это скорость. Когда мы имеем дело с теми разрешения ми, которые используются в кино-теле индустрии, даже су пермошной техникой студии рендеринга работают на пределе, и технологии трассировки может многие месяцы работы.

такие, какие используются в Softimage, или Discreet 3D Studio MAX, направлены на создания высоко фотореалистичных изображений теряя при этом в скорости). Все они в основном базируются на трассировки лучей. Такие рендереры могут также выпускаться отдельно от пакетов моделирования. Рендереры, основанные на технологии трас сировки лучей, это идеальный инструмент для достижения высококаче ственных изображений, особенно для неподвижных изображений, когда зрители могут тщательно рассмотреть работу и выявить возможные недо статки. Такие рендереры могут с легкостью обрабатывать сложные сцены с большим количеством источников света и использованием отражаю щих/преломляющих поверхностей.

Следует отметить, что большинство систем рендеринга на сего дняшний день используют обе технологии параллельно и занимаются трассировкой лучей только в том случае, если это необходимо (обуслов лено присутствующими в сцене материалами).

Отличие программ рендеринга друг от друга Мы уже выяснили, что работа всех программ рендеринга состоит из стандартных этапов. Чем же отличаются друг от друга разные про граммы? Было проведено исследование, чтобы выяснить, чем же отлича ются программы рендеринга разных компаний. Большинство компаний, разумеется, не желает делиться секретами своих технологий, но кое-что все же удалось узнать.

Разумеется, каждая компания утверждает, что ее продукт уника лен, и что недостатки качества изображения зависят от не настроить программу и воспользовавшегося предуста новленными настройками (default).

По заявлению одного из специалистов компании NewTek, люди просто привыкли, что разным продуктам разное качество ко 26 в трехмерный изображений. Например продукты Alias и выдают бо лее органичные изображения, тогда как Мах лучше работает с такими материалами как пластик и металл. Все это результат лени, и нежелания тратить время на получение нужного результата. При определенных уси лиях можно получить совершенно одинаковые результаты в разных про граммах.

Кроме того, каждая компания заявляет, что именно ее является самым быстрым. Но такие заявления очень трудно доказать (впрочем как и так как для этого необходимо создать рав ные условия работы — а это довольно сложно, учитывая, что программы работают с разными пакетами 3D моделирования. Что можно сказать на верняка, так это что и Electric Image Camera работа ют более быстро, чем их аналоги, основанные на трассировке лучей.

В методе трассировки лучей довольно мало способов ускорить процесс. Первый и главный способ — мультипроцессорная обработка сцены, такая функция встроена практически во все популярные пакеты 3D моделирования и Большинство из них также поддержива ют сетевой рендеринг. Все зависит от того, сколько вы готовы платить — LightWave распространяет эти функции бесплатно, в других пакетах не обходимо покупать отдельную лицензию на каждую машину, участвую щую в рендеринге.

По мнению многих профессионалов Maya обладает самыми луч шими инструментами для анимации мягких тел. Эти инструменты поз данной программе создавать очень реалистичную анимацию тка ни и воды. Еще одна уникальная черта данной программы интерактивный рендерер, позволяющий практически мгновенно видеть результаты работы, включая освещение, текстуры, линзы и другие эф фекты.

Еще одни трюк этой программы, это то, что перед финальным рендерингом она разбивает сцену на блоки. Для каждого блока ется время рендеринга и если оно совпадает с желанием пользователя — блок отправляется на финальный рендеринг, если ориентировочное вре мя рендеринга выходит за установленные рамки, блок разбивается на но вые и ее. Также Maya проводит оценку видимости объек тов перед рендерингом и в процессе рендеринга эти объекты просто пропускаются.

Считается, что LightWave обладает одним из лучших По их продукт является самым быстрым и точным (впрочем, так говорят все компании о своих продуктах). LightWave ис пользует 96-битную глубину цвета. Новая версия пакета будет обладать способностью обсчитывать методом (впервые на в трехмерный дизайн рынке подобных продуктов). Эта программа также поддерживает типроцессорный и сетевой рендеринг и выборочную лучей.

кино-теле Его основным преимуществом является скорость и обсчи тывать сцены высокой сложности (с многими тысячами Раз работчики программы также гордятся качеством выполнения и motion точностью настроек камеры.

RenderMan — это рендерер, поэтому для работы ему тре буется набор для создания реалистичных световых эф фектов. Разработчики программы создали целый язык, на котором мож но программировать но это довольно сложно и многие для программирования Разумеется обладает стандартной которую вы можете использовать, кроме того, существует много отдельных сту дий, занимающихся их созданием.

RenderMan — это только программа рендеринга без возможности моделирования. Вам придется создавать и сцены Б других а затем передавать их в RenderMan для финального ренде ринга. Для этой цели дополнительные программы.

Image Camera является аналогом RenderMan и также ори ентирована на кино-теле индустрию. Ее показатели и принцип работы практически совпадает с RenderMan. Единственное различие — про граммирование шейдеров не является таким сложным процессом и тре лишь знаний C++.

3D Studio MAX — это рабочая лошадка 3D индустрии во всех об ластях: рендеринг, моделирование, анимация. Это, возможно, самая гибкая программа т.к. вся ее работа основана на плагинах. обра зом вы можете добавить в те функции, которые вам необходимы и настроить программу под ваши нужды. В этом Мах далеко обогнал своих конкурентов. Таким образом, если вам не нравится работа встро енного рендерера, вы можете с легкостью поменять его на дру гих, которых он поддерживает.

Mental Ray использует комбинацию scanline и Также есть возможность программировать свои собственные шейдеры (если вы знаете С или C++). Если такая задача вас пугает — уже готовых.

Что нас ждет в будущем Какие же улучшения в области рендеринга нас ждут в Phil Miller, исполнительный менеджер Мах говорит: — это не 28 в трехмерный обязательно следующий шаг. Мы уже знаем как повторить большинство тех образов, которые мы видим в реальной жизни. Мы можем повторить 95% эффектов реальной жизни, но каждый новый уровень реализма тре бует удвоения количества и при этом только слегка приближает нас к реальности. Возможно теперь, когда производительность процес соров так выросла, мы сможем осуществить это».

Peeble, сотрудник соглашается: время процесс развития рендеринга идет в двух направлениях. Первое — реал тайм рендеринг, но с большим физического реализма и свето вых эффектов — это нас ждет в скором с ростом производи тельности процессоров нам не нужно будет имитировать поведение света — мы сможем точно рассчитать его. Второе обогнать фотореа лизм. Мы хотим иметь возможность создавать сцены, которые будут вы глядеть лучше реальности».

Мы рассмотрели все основные системы рендеринга без особого углубления в математику (ни слова трансформациях Фурье). К чему же мы пришли? Не нужно ждать слишком многого от рендерера и всегда нужно помнить, что лучший результат требует большего времени.

Так что обратитесь к справочникам и руководствам по настройке, если вы хотите добиться нужного вам результата. Если вы работаете для ре;

ш тайм рендерера — вам необходимо будет узнать огромное число специ фических черт этой области рендеринга. Если ваша работа связана с ки но или телевидением вам придется разобраться в таких понятиях как Motion фокусное расстояние скорее всего научиться работать с Если вы создаете объекты или сцены, которые вы хотели бы сделать то вам придется сделать больше, чем просто поль зоваться стандартными установками рендерера. Если же вы просто дела ете картинки для собственного удовольствия — возможно вам и не нуж но ни в чем разбираться.

Глава 4.

Общие принципы построения композиции 1. В любой 3D сцене должна быть основа смысловой центр ком позиции. Разумеется, в любой сцене также должны присутствовать вто ростепенные объекты и они не должны отвлекать внимание — смысловой должен быть очень четко. Понятие вой совсем не означает центральное (территориально) положение в сиене, как раз наоборот нельзя помещать основной объект в центре картины, в этом случае она будет выглядеть статичной и малоинтерес ной. Наиболее выгодным методом расположения смыслового Введение в трехмерный дизайн ляется правило третьих частей — смысловой центр должен размещаться в местах пересечения линий. При этом действие предмета (движение, взгляд) должно быть направлено в центр картины.

2. подбирайте угол обзора — такое располо жение камеры, которое позволяет видеть все аспекты При моде лировании открытых сцен необходимо правильно подбирать расположе ние линии горизонта. Линия горизонта никогда не должна делить вашу сцену располагайте ее ближе к низу картины, чтобы подчерк нуть объем и сделать композицию визуально более высо кая линия горизонта делает композицию более конкретной, сосредото ченной на определенном предмете.

3. Максимально приблизьте камеру к смысловому центру компо зиции (это может быть либо объект, либо группа объектов) чтобы уда лить все ненужные и малозначимые элементы. Крупные планы создают ощущение близости, в то как вид с большого расстояния позволя ет почувствовать глубину композиции.

Используйте линии движения внимания. Основные линии дви жения внимания (в роли их может выступать все: дорога, ограда, поток воды и т.п.) должны вести композиции. Такие линии можно на звать ведущими, т.к. они удерживают внимание зрителя внутри компози ции.

5. Следите за фоном — фон может как улучшить композицию, так и разрушить прекрасно выполненную сцену.

но выбранный фон придет картине нужное настроение — неправильно выбранный — отвлекает внимание. Полезным приемом расфо кусировка фона.

6. Разнообразьте вашу сцену дополнительными (ветка или дерево на переднем плане и т.п.). Подумайте сами, как можно ожи вить вашу сцену.

30 Введение в трехмерный дизайн Помните, «композиция» — это лишь подбор и расположение предметов, входящих но в тоже время является одним из важнейших моментов в создании изображений. Перед рендерингом мысленно оглядите всю композицию, проверьте, все ли совпадает с опи санными выше правилами — это позволит вам добиться наилучших ре зультатов.

Глава 5.

Создание естественного окружения Создание естественного фона, пожалуй одной из наибо лее сложных и одновременно задач при построении 3D сцены, и не только из-за сложности технического исполнения. В природе практи чески нет прямых линий, острых краев и тому подобных элементов, торые так легко создаются в 3D пакетах. Тот факт, что необходимо изба виться от всей этой линейности, делает моделирование природной среды сложнее, чем моделирование индустриальных объектов и ландшафтов.

Конечно, моделирование индустриальных сцен тоже задача не из легких, их сложность состоит в построении огромного хао тично расположенных объектов и мелких деталей, таких как урны, ме таллические сетки, мусорные баки, крышки от бутылок на улицах, тре щины асфальта и так далее. моделировании природы нам этот мусор не нужен, но в этом случае мы сталкиваемся с необходимостью модели ровать деревья, мелкие растения, камни. Правда нигде следов корро зии и разрушения, которые в изобилии встречаются в любой индустри альной сцене.

Вместо этого мы сталкиваемся с хаосом», ным жизнью. Природный хаос, в отличии от индустриального, создан не человеком... из этого следует, что нам необходимо спланировать сцену так, чтобы она не выглядела спланированной (хорошенькая Сцена не должна выглядеть иначе нам никогда не добиться фотореализма, при этом, как ни парадоксально, все же необхо димо придерживаться определенного как раз для того, чтобы сцена выглядела натуральной- Довольно скользкий путь, но что делать...

Естественный мир очень но при этом все его дета ли состоят из и мелких растений. Разумеется есть еще и такие элементы вода и грязь, но они встречаются только при модели ровании определенных типов Если подумать, то природа есть в трехмерный дизайн не что иное как типов составляющих единое целое.

Разумеется, деревья, камни и растения могут быть разных видов и разме ров. Деревья в природе, как и здания в сценах, составля ют основу сцены, но не они, а более мелкие детали и предметы отвечают за ее реализм.

Сцены дикой природы (как и индустриальные) состоят боль шого объема деталей, них мы не встретим грязных, потертых, испач канных маслом и коррозии поверхностей (я надеюсь, что не Кроме того, природа не так замусорена, как мир со зданный человеком. мы никогда не встретим за брызганных грязью, они могут быть пыльными, но уж никак испач канными. Конечно в отдельных случаях бывает необходимо добавить некоторые атрибуты индустриального мира — но это отдельные случаи.

В очередь перед созданием сцены, мы должны оглядеться какие детали придают миру реальность. Я советую вам перед моделированием сцены изучить различные образцы реальной природы: видео, телевидение либо самому вы ехать за город (или хоть в соседний парк сходить). Самое главное — оп ределить те мелочи, которые сделать вашу сцену более реаль ной — камешки, мелкие веточки и т.п.

Необходимо полностью если мы хотим добиться результата, давайте рассмотрим пример художественного по строения дикой природы на рисунке.

32 в трехмерный Это кадр из мультфильма о гоблинах (Unfathomable Crag). Как вы можете природа здесь показана очень реалистично, на полнена мелкими деталями. есть и случайно расположенные и россыпь различного вида кустиков и еще множество деталей. Это по детализированная хотя количество типов объектов в ней ограничено: дерево, на земле, рас тения и грязь. Если бы мы планировали индустриальную сцену, нам бы не понадобилось такое количество объектов, но ключом к реализму при родных сцен является как раз нескольких разных ного типа, Давайте рассмотрим детали сцены чтобы получить более полное представление об их роли в общей сцене. Разобьем сцену на части.

А. Кустики травы Одним из наиболее часто встречающимся элементом живой при роды являются кустики травы, разбросанные там и тут и растущие по краям любого статичного объекта, будь то камень или дерево. Это очень простой элемент для моделирования, но при этом его роль очень важна.

Кустики травы добавлены повсюду и делает сцену намного более ре алистичной. Трава вообще является универсальным элементом для со здания реалистичных картинок при этом ее формы и размер могут по желанию автора.

Введение в трехмерный дизайн Травяной покров земли Покров земли — это основа любой сиены природы. Он может быть различным, в зависимости оттого, какую природу мы хотим смоде лировать. Травяной покров быть густым или редким, может состо ять из обломков веток и старых место, ное, где мы его не увидим, это пустыня. Покров земли на это прекрасный как можно смоделировать работу самой Природы.

Обратите — покров не везде однородный, в одном месте он гу стой, в другом проглядывает земля. Различаются оттенки и виды Такие приемы нельзя при природы. В природе трава никогда не растет равномерно, как в и на лужайках, человеком, все необходимо учитывать при проектировании сцен природы.

К различию в плотности, необходимо добавлять разнообразие размеров и ориентации деталей. На изображении это было достигнуто применением Фрактальной Перестановки (Fractal Noise Displacement).

Вы должны всегда добавлять элемент чтобы ваши сцены не выгля дели слишком безупречными и гладкими.

расположенные камни В дикой природе всегда полно различного размера камней, поэто му они являются прекрасным элементом, который поможет вам прибли зить вашу сцену к Тем более, что они едва ли не самый про стые и легкие объекты в моделировании. их не менее просто.

D. Голые участки земли Земля закрыта травой не полностью. Открытые участки почвы также являются важной деталью в фотореализма. В природе ничего не растет равномерно, т.к. природная растительность зависит от количества света, и плохо освещенные участки земли чаще всего бывают свободными от растений. На изображении мы видим, что мох покрывает часть земли, но в тоже время оставляя свободными некоторые участки. Эта деталь не бросается в глаза сразу, но служит для создания ощущения реализма всего изображения. Неплохо разбросать по этим участкам мелкую гальку, чтобы сделать текстуру земли менее однород ной.

Корни растений Корни растении не являются ключевым моментом сцен природы, но в некоторых случаях могут стать неплохой деталью ваших сцен и до бавить некоторый беспорядок в расположение предметов. Не нужно употреблять этой деталью, но поэкспериментировать стоит.

34 в трехмерный F. Мелкие растения Дикая природа наполнена различного рода растениями, малень кими, большими — разных форм и оттенков, их можно встретить в лю бом месте. Поэтому ваши всегда должны содержать несколько таких растений и обязательно разных видов и размеров. На нашем сунке не так много места — большую часть занимает отверстие в но на это на рисунке присутствуют несколько видов растений.

G. Расположение растений Правильное расположение растений в сцене, является крайне важным шагом в достижении реализма. В природе растения растут там, где есть постоянный источник и воды. Это совсем не значит, что где-то поблизости обязательно должен быть водоем. В природе, растения чаще всего растут рядом с большими объектами — камнями, и в земляных углублениях, где почва остается влажной постоянно.

вы видите, для достижения реализма нужно уж много — основная задача состоит в расположении и правильном щении. Если суммировать все вышесказанное — вам нужно: несколько простых покрытие земли (трава или мох) различной плотно сти, видов растений, камни и галька и... все. Все, оказывает ся, достаточно просто. Главное сделать сцену разнообразной — растения разных видов и высоты, несколько типов травяного покрова и так далее.

На рисунке ниже показан еще один пример успешного построе ния сцены дикой природы. Данная сцена была выполнена с учетом всех описанных выше. Попробуйте сами проанализировать ее.

Введение в трехмерный Ключ к успешному созданию органических мирон, это сосредото чение деталях, в и в точном повторе нии в своих работах всех его деталей. Кроме прогулки по природе это не только хороший способ дать глазам отдохнуть от монитора, шанс понаблюдать за живой понять ее компо зиции и уловить ключевые моменты в расположении объектов. Прогул ка с фотоаппаратом по лесу, будет прекрасным началом работы над со зданием природы трехмерного мира. Только не надо пропускать мелких деталей, помните — чем больше деталей — тем реализма в ваших сиенах.

Глава 6.

Ставим свет Освещение — выразительности вашей сцены. Сколь угодно вылизанная и сложная модель при плохом освещении ничем не выигрывает у любительских поделок. И наоборот, правильный, продуманный свет заставит поверить, что ваш чайник — (и необязательно делать его зеркальным).

Итак, что вам уже известно кое что о основных ти пах света, применяемого для имитации студийного Во многих 3D программах все направленные источники света (да лее ИС) по умолчанию имеют большую область освещенности «hot немногим меньшую чем затухания «fal low 36 в трехмерный В реальной жизни таких ИС практически не бывает, особенно ес ли речь идет о лампах и других ИС. В результате мы имеем характерные области набольших и мертвые зоны абсолютно однородного освещения, придающие картинке неестественный, жесткий компьютерный вид.

Возьмите себе правило созданному направленно му ИС задавать минимальное значение «hot spot». Удивительно, почему до этого не додумаются сами программисты.

Рефлексируйте!

Полное отсутствие рефлексов (вторичного освещения, возникаю щего за счет отражения падающего света от светлых поверхностей) га рантировано только в открытом космосе у объекта, рядом с которым нет вокруг на сотни парсек. Именно такое освещение вы по лучите вашу сцену единственным ИС. В реальной жизни любой объект освещен, помимо основного ИС, массой рефлексов от своего ок ружения. Например, ярко освещенный настольной лампой шарик всегда подсвечен снизу отраженным от поверхности стола (не путать рефлекс с зеркальным отражением) Поставьте под стол маломощный ИС (не забудьте отключить у не го функцию и пусть он освещает ваш персонаж снизу, и немного спереди. Если стол цветной, то не забудьте назначить этому ИС цвет, с цветом рефлексирующей поверхности (стола).

На рисунке ниже обратите внимание на цветной рефлекс, отбра сываемый кубом на боковую затененную сторону цилиндра.

Долой серость!

В жизни практически не бывает бесцветных ИС. Всегда отте нок, придающий холод свету неоновой лампы, и теплоту солнечному свету и свету ламп накаливания. Только в 3D программах по умолчанию все ИС безжизненно и бесцветно серо-белые. ваша сце на с таким будет обладать мертвецкой выразительностью.

Придайте основному вашему ИС оранжевой желтизны, и в сцену проникнет солнечное настроение. Добавьте лунной синевы, и ночная прохлада окутает Если ваш персонаж — логотип любимого заказчика, или упаковка его продукции, то сам бог велит осветить его цветным светом. В этом слу чае, особенно если применяется яркое контрастное освещение, следует позаботиться и о цвете дополнительного и и те ней.

Наше зрение устроено так, что темные области при контрастном освещении нам кажутся окрашенными в цвет, дополнительный к цвету основного освещения. Например, тени от ярко теплыми оттенками артиста на сцене кажутся синими. К счастью, во многих со временных 3D программах (например, в 3D МАХ) есть возможность за дать цвет тени. В крайнем случае нужно просто подсветить теневые обла сти цветными ИС.

38 в трехмерный Хотя, как мы одного ИС почти всегда недостаточно, не стоит увлекаться и перебарщивать с количеством ИС в вашей сцене. Ча сто уже при 4-х и более ИС очень трудно оценить вклад каждого из них общую картину освещенности. Поставив, как вам кажется, идеальный свет для первого кадра анимации используя всего десяток ИС, вы с ужа сом обнаружите, что к десятому кадру ваш центральный персонаж пере местился так, что его освещение безнадежно испорчено. Что делать?

анимировать еще десять ИС?

Избежать этого поможет простое правило. Максимально исполь зуйте возможности уже в сцене ИС, прежде чем решитесь на создание нового. Для избегания поверхностей ми ИС используйте включите свойство затухания силы света на расстоя нии. Исключайте из освещения дополнительными ИС второстепенные объекты. Кроме вашего времени на освещения этим вы сокра тите и время на просчет сцены.

Глава 7.

Принципы классической мультипликации Видя многие трехмерные персонажи, ловишь себя на мысли, что это бездушные механические марионетки, настолько они отличаются от живых героев мультипликационных фильмов. Тем не менее превратить трехмерную модель в одушевленное существо совсем несложно.

точно познакомиться с 12 принципами Диснея и применять их в в трехмерный дизайн работах. Хотя эти написаны мультипликаторами и для муль типликаторов, их достаточно легко адаптировать к трехмерной графике.

Диснея были получены практическим путем, в их ос лег опыт мастеров. Они настолько удачно были результат их применения был на столько эффективным, что стали обязательным предметом для анима торов студии Диснея, а затем и для мультипликаторов мирз.

Вот и:

• сжатие и растяжение;

• подготовка, или упреждение;

• • рисование «прямо и рисование «от позы к позе»;

• сквозное движение и • медленный вход и выход;

• дуги;

• действия;

• timing, или расчет времени;

• преувеличение;

• (профессиональный) рисунок;

• Сжатие и растяжение Первый принцип мультипликации одновременно и очень прост, и очень важен. Он является С его помощью можно легко «оживить* персонаж, создать иллюзию естественности движения на экране. он на том, что любое живое тело (да и многие неживые предметы) при движение постоянно то сжимаются, то растяги ваются.

Этот легко объяснить на примере прыгающего мяча. По смотрите на рисунок ниже. Обратите внимание, как шар сжимается в нижней точке каждой дуги в момент столкновения с поверхностью. В момент (в момент отскока) шар Эти сжатия и растяжения делают естественным, правдоподобным. Они объ ясняют опытному человеческому глазу по которой мяч прыга ет.

в трехмерный о Те же манипуляции можно проделывать с другими простыми фи гурами.

Точно так же нужно анимировать персонажей. Все отличие в бо лее сложных формах.

в При этого метода необходимо од ного правила — объем объекта должен оставаться постоянным. Верти кальное растяжение должно компенсироваться горизонтальным сплю и наоборот.

Мультипликаторы приводят удачный пример с мешком муки, — при любом броске он меняет форму, но количество муки в нем остается одно и то же. Наверное, поэтому мультипликаторы любят рисовать и практиковаться на классическом «мучном в трехмерный дизайн Этот метод можно и использовать в 3D сценах. Для того, чтобы ваши персонажи не казались марионетками, ока менелыми чтобы зритель поверил в происходящее на экра не, стал вашим героям.

Вот пример, этот принцип. Два персонажа прыга ют с на Один персонаж — робот, который собой твердое тело, а второй персонаж эластичный и живой — мышка.

сжатие-растяжение Но для ро бота незаметно, т.к. металл упруг и пло хо поддается сжатию. А прыжок мышки — классический диснеевский принцип сжатия-растяжения. Мускулы и из которых состоит этот персонаж, очень эластичны легко меняют Смело используйте этот метод в сценах, небольшие придадут вашим героям. Если же усилить сжатия-растяжения, то придать персонажам более вид. Изменяя степень можно показать эластичность объекта, изменить настроение сцены и многое другое.

Пробуйте и экспериментируйте!

или упреждение Вы конечно знаете, что перед тем, как персонаж подпрыгнет, он должен присесть. Наверное, на Луне это лишнее, но на Земле приходит ся бороться с вначале персонаж должен присесть, и только потом подпрыгнуть. Как правило, каждому действию предшест вует Подготовка. Именно Упреждение информирует зрителя о том, что сейчас должно произойти. Зритель смотрит на замахивающегося персо нажа и понимает, что через мгновение будет бросок мяча. Достаточно в трехмерный дизайн показать предвкушение битой по мячу, и зрителю уже показывать сам момент удара.

Посмотрите на пример использования этого принципа в 3D. Что бы тяжелый мешок в машину, человек вначале отклоняется в сторону, и только затем бросает.

Этот же принцип нужно использовать при анимации рук, ног, го ловы Например, чтобы голову в сторону, необходимо немного отвести ее в противоположную сторону.

44 в трехмерный Сценичность В любой истории важен сюжет и то, как он показан. Действие на рассчитано на зрителя, и все происходящее должно быть но понятным и узнаваемым. Например, делает парень, нари сованный слева? Не понятно. Но стоит как становится Он завязывает галстук.

Выражение сценично, если оно хорошо читаемо, настроение персонажа если оно воздействует на зрителя. Характер персо нажа должен детали заметными, реплики — разборчивыми, текст и т.д.

в трехмерный дизайн Движение персонажа не должно скрадываться одеждами, или сма зываться неверным выбором угла или оттесняться на второй план чем-то другим.

Это в 2D... Л что же 3D? Все то же самое. Это означает, что каж дый кадр должен ясно описывать на нем. Сделайте проб ный рендер и что зритель получит всю нужную для него ин что вид с камеры подобран правильно, что фон не отвлекает внимания от главного действия, герои хорошо а их действия понятны. И только после этого продолжайте.

Рисование вперед» и рисование позы к позе» два подхода при создание мультипликации — прямо вперед и от позы к позе.

Рисование «прямо вперед» означает, что вы рисуете кадр за кад ром. Этот метод обычно применяется при создании активных (бы стрых) сцен.

Рисование «от позы к позе» предполагает, что вы рисуете ключе вые позы (фазы) для всей а потом и дорисовывае те кадры между этими позами. Этот метод самый распространенный в мультипликации.

в трехмерный Этот метод знаком в 3D. Рисование «от позы к позе» — это работа с ключевыми кадрами. Но в очень быстрых сиенах рекомендовано использовать метод впе ред», чтобы получить анимацию с элементом нео жиданности и новизны.

Знакомство с новой версией Часть 2.

Знакомство с новой версией Глава 1.

3ds max В середине октября компания Discreet о начале продаж популярного редактора для работы с трехмерной графикой и анимацией 3ds max приемник практически полностью завоевал рынок так называемой архитектурной визуализации после того, как был полно стью в девяностых. пакета про должаюсь постоянно, по мере того, как росли потребности 3D Новая версия 3ds max содержит богатый арсенал средств, создавать и визуализировать трехмерные сцены. Она включает в себя множество новых долгожданных инструментов, многие из которых были знакомы пользователю как подключаемые модули (плагины).

Глава 2.

Поставка Полная версия 3ds max 6 поставляется на дисках. Первый со держит инсталляцию программы, полную документацию (Reference Ma описание нововведений Features Guide), а также необходимые для работы с max — Direct Explorer 6, Quick Time Autodesk Licence Manager.

На втором диске находятся пла гинов — Cebas Cebas Sati Sitni Sati Character Tools Kaldera и Напомним, что программа сертификации плагинов состоит в том, что Discreet заключает соглашение с разработчи ками дополнительных модулей о том, что новые версии дополнительных модулей выйдут сразу же после начала продаж нового релиза 3ds max.

48 Знакомство с новой версией Также второй диск содержит полнофункциональные версии Среди них — Import/Export, и RPC.

На третьем диске находятся примеров, бесплатные скрип ты и Глава 3.

Интерфейс Изменения в сразу после загрузки программы. В левой части окна 3ds max вертикальная панель инструментов модуля для просчета динамики Reactor 2. Панель инстру ментов Tab Panel с закладками теперь Та ким образом разработчики постарались для пользователя ра бочее пространство. Все этой панели доступны через Главное меню программы и панель (Command Panel). Однако, в слу чае необходимости Tab Panel можно вернуть на прежнее место. Для го нужно подгрузить файлы предыдущей версии 3ds max.

Новая панель Extras ниспадающее Render Presets.

С его можно быстро изменять настройки рендеринга, не вая диалоговое окно RenderSccne.

Была упрошена панель Layers. Это связано с появ лением диалогового окна The Layer Manager, которое заменило окно на строек Layer Properties.

Диалоговые окна Environment и Rendering Effects объединены в од но окно Environment And Effects, которое содержит две закладки.

Глава 4.

Объекты В связи с тем, что компания Autodesk (подразделением которой является Discreet) объявила о прекращении дальнейшей про граммы 3D Viz, некоторые функциональные возможности этого пакета были перенесены в max 6. Одним из таких нововведений стали груп пы объектов АЕС Extended, Doors Windows (окна) и Stairs (лест ницы).

Знакомство с новой версией В четвертом и пятом релизах 3ds max, в отличие от более ранних отсутствовали такие необходимые для архитектурной ции как окна и двери. Этот можно было устранить бесплатных плагинов Doors и Windows, которые разраба тывал сам Discreet. В шестой окна и двери снова были список объектов max. Настройки этих объектов совпадают с наст ройками вышеупомянутых плагинов для max 5.

Группа объектов Doors позволяет три типа дверей — Pivot, Sliding и Первые напоминают обычные входные вторые — двери купе, а третьи — автобуса. Пользователь имеет возможность созда вать парные и одинарные регулировать размер дверной рамы, са мих объектов и даже толщину стекол, если таковые имеются. Параметр Open позволяет указать, насколько двери открыты или закрыты.

Группа объектов Windows добавлять в сиену шесть ти пов окон — Awning, Fixed, Projected, Casement, Pivoted, Sliding. Их основ ное отличие — в способе открытия.

• Sliding Window — «отъезжает в подобно раздвижным стеклам на книжной полке;

• Pivoted Window — открывается таким что оконная рама вращается своей горизонтальной оси;

• Awning Window — поднимается вверх;

• Casement — самый распространенный тип окна.

Открывается двери;

• Projected — состоит из нескольких частей, открывающихся в разные стороны;

• Fixed — вообще не открывается.

также является необходимым инструментом для проектирования архитектурных сооружений. В 3ds max 6 можно создавать четыре типа лестниц: прямую (Straight Stair), винтовую (Spiral Stair), лестницу L-типа и Объекты Stairs могут быть открытыми, закрытыми и с основой.

Отдельно регулируется наличие перил с правой и левой сторон, их высо та и расположение относительно ступенек, глубина и ширина Для дополнительно указывается радиус и направ ление (по часовой стрелке и против часовой), наличие или отсутствие опоры.

50 Знакомство с новой версией В группу АЕС входят объекты (растительность), Railing (ограда, перила) Wall (стена). Railing и Wall, как и вы ше объекты, применяются в архитектурном моделировании. Если наст объектов и Wall достаточно просты, параметры объекта Foliage более детального рассмотрения.

в 3D сопряжено с трудностями. Для того чтобы дерево выглядело не только подобрать качественную текстуру, но и смодели до сих пор в стандартном инструментарии max не было. Для создания раститель ности использовались — TreeStorm, Druid и пр. В max 6 свой инструмент для моделирования флоры.

При помощи можно создавать растительные объекты, ко торые загружаются из Plant Library.

автоматически назначается материал. Для того чтобы деревья и ку сты не были похожи один другой, используется параметр Seed, рый определяет случайное расположение веток и листьев объекта.

Проблема геометрии листьев решена таким образом, что все и цветы в виде плоскостей, к которым ется текстура с использованием карты прозрачности. Таким образом, в процессе визуализации ненужные участки плоскости ста новятся невидимыми, и листья приобретают нужную форму.

Раз уж речь зашла о растительности, то нельзя не упомянуть пла гин Bionatics пол версия которого входит в поставку полной версии 3ds max 6. Этот плагин добавляет в группу объ ектов новый объект EASYNat, а также встраивается в главное меню 3ds max. Работа этого дополнительного модуля напоминает объект Foliage, однако, функциональных возможностей у плагина значительно больше.

При помощи Bionatics EASYNat можно не моделировать растительность, но и рост растений. Кроме этого, растения могут иметь разный вид в зависимости от времени года.

Плагин содержит в прилагаемой библиотеке четыре растения. Осталь ные библиотеки можно докупить отдельно на сайте Для создания трехмерной модели существует много приемов полигональное, при операций и т.д. В 3ds max 6 разработчики добавили новый тип объекта Blob Mesh, который открывает перед пользователем возможность созда тел при помощи Этот объект расположен на Знакомство с новой версией командной панели в группе Compound Objects. Работать с метаболами можно двумя способами.

Первый способ привычен кто уже метаболами — составляется из отдельных объектов. Второй же способ со стоит в том, что любой объект можно в метаболический.

При этом каждая вершина преобразованного объекта будет обладать свойствами метабола. Blob Mesh удобно использовать вместе с модулем работы с Flow.

Глава 5.

Новый модификатор Shell, который можно найти в списке Edita ble на закладке Modify командной панели, воздействует на оболоч ку Mesh, придавая ей толщину. Этот модификатор можно приме нять к полигональным, patch и Подвергся модификатор Vertex Paint. Теперь он поз рисовать на отдельных слоях и их, новую цветовую гамму (до 99 каналов channels».

Кисти при помощи которых пользователь может, напри мер, раскрасить губы трехмерного персонажа, реагируют на чувствитель ность виртуального Рисование кистью происходит с ис пользованием той же технологии, которая задействована в работе модификатора To есть, пользователь полностью управляет разме ром и силой виртуальной кисти, а также может настроить ее профиль. В окне настроек Painter Options с помощью кривой можно создать профиль который ему необходим. В случае надобности, например, при рас крашивании глаз трехмерного можно использовать модели.

Глава 6.

Particle Flow Одним из 3ds max 6 можно считать для работы с Particle Flow. Этот модуль помогает создать прак тически любой эффект, с частицами — брызги воды, разбива ние объекта на фрагменты, сноп искр и пр.

52 Знакомство с новой версией Particle Flow — это совсем новая разработка Discreet. Он был опро как плагин max и немалую у поль Работа Particle Flow базируется на моде ли. его появления такой дополнитель ными модулями 3ds max — Cebas Thinking Particles и Particle Теперь же пользователь может эффекты с частицами 3ds max.

Настройки Particle Flow на первый взгляд могут показаться слож ными, однако, принцип работы что разобраться с ним можно довольно быстро. Дли того чтобы понять, как работает Particle необходимо иметь знания о структуре модуля.

Интерфейс Particle Flow представлен окном Particle View. Его мож но вызвать при кнопки свитка Setup настроек объекта В окне Flow представлена диаграмма событий, системы частиц. Каждое событие (event) состоит из груп пы операторов (operator) и (test). Стрелки на диаграмме пока зывают направление протекания события (например, от события 2 к со бытию Каждый оператор, который может находиться в отдельно взятом определяет поведение частиц. Он может повлиять на форму ча стицы, размер, материал и на другие характеристики. Крите рий служит связующим звеном между двумя событиями. Он определяет условие, при котором будет возможен переход от одного события к дру гому.

Например, критерий Speed Test работает таким образом, что пере ход к следующему событию возможен только для тех частиц, которые до стигли определенной скорости. Таким образом, если событие содержит оператор, определяющий другую форму в процессе анимации частицы, данному критерию, будут изме нять форму. Выделив оператор или критерий в списке события, можно управлять его параметрами, которые отображаются в правой части окна Particle View.

Весь перечень доступных операторов и критериев располагается в части окна Particle View. Для того чтобы какое-нибудь действие в событие, необходимо просто перетащить иконку оператора или критерия на рабочую область Если перетащить на пустую область, будет создано новое событие.

Знакомство с новой версией Для того чтобы указать направление протекания необхо димо курсором выступ на диаграмме события (он находится напротив критерия) и перетянуть на условную мишень в виде кружочка в верхней части события.

Когда курсор форму, кнопку мыши можно отпустить.

События будут связаны, на что будет соединяющая стрелка между ними.

Каждое событие можно сделать неактивным. Для этого на жать на лампочку в правом верхнем углу события. Ни из операторов отключенного события не влияет на поток В трехмерной сцене, к которой используется сложный эффект с диаграмма Particle Flow может выглядеть громоздкой. то го чтобы с такой событий было удобнее, можно ис пользовать инструменты для управления видом в окне событий, распо ложенные в правом нижнем углу окна Particle View.

Глава 7.

Материалы В редакторе max 6 появился новый тип материала Этот материал, как и некоторые другие новшества, изна чально разрабатывался для системы визуализации С помощью Architectural вы можете быстро создавать реалистич ные материалы высокого качества. Трехмерные модели, к которым при менен данный тип материала, обладают физически правильными свой ствами. Они позволяют добиться реалистичного изображения при условии использования источников света Lights и системы просчета освещения Global Illumination.

Еще одно нововведение в 3ds max 6 связано с появлением фоторе алистичного Mental Ray. На его настройках мы ниже, а пока рассмотрим изменения, которые он вносит в редактор ма териалов.

Если в настройках 3ds max в качестве системы бран Mental Ray, у пользователя появляется возможность работать с тре мя дополнительными типами материала — Mental Ray, DGS и Glass.

Знакомство с новой версией а Architectural Composite Material Double Sided С О Glass Г. Editor Г Slot О mental ray С - Scene Shellac Materials Г • Г Первый тип материала — Mental Ray — состоит из шейдера по (surface) н характеристики материала.

Материал управляет цветом лучей, рассеиваемых материа лом (diffuse), формой блика (glossy) и силой отблеска (specular).

Тип Glass основными настройками материа ла «стекло».

Нужно отметить, что шейдера для материалов Mental Ray значительно шире, для Scanline в принято называть алгоритм, определяющий поведение отражен ных лучей света от поверхности.

Знакомство с новой версией Для Mental Ray же понятие определенный ал горитм Поэтому если вы используете в каче стве Mental Ray. вы можете работать с тому, как вы работаете с текстурными картами 3ds max. В диалоговом окне Material Map Browser шейдеры Mental Ray будут представлены желтыми иконками (напомним, что иконки стан дартных карт зеленого Material/Map Browser * Cellular tf Checker DGS Material ffi Г Material С К Edge Scene г Flat Mirror (lume) P tf Gradient S Gradient Ramp Landscape Marble С Я Noise " ffl [base] Я Output Age if Ж Planet в Reflect (base) 56 Знакомство с новой версией Список в окне Material Map Browser может в зависимости от того, какому параметру назначается шейдер. Напри мер, если назначить в качестве параметра Contour материала Mental Ray, будет доступно девять шейдеров. Если же назна чать шейдер в качестве параметра Bump, увидеть только три до ступных Когда вы используете стандартный метод визуализации или лю бой другой рендерер, кроме Mental Ray, в редакторе обычно в виде темных и светлых или не отображаются. И напротив: если используется Mental в сцене будет корректно визуализировано большинство стандарт ных материалов и текстурных карт 3ds max.

8.

Mental Ray Несмотря то, что аппарат рендеринга 3ds постоянно совер шенствуется, он давно уже перестал отвечать запросам современной На рынке появилось несколько собных рендереров, которые могут заменить Default Scanline Одним из таких был Mental Ray.

В новой версии 3ds max Mental Ray интегрирован в программу как рендерер, стандартному алгоритму визуализации. На помним, что Discreet — не компания, которая сделку с Mental Еше в конце прошлого года компания Alias Wave front (которая сегодня известна уже просто как Alias) объявила об интег рации своего продукта Maya 4.5 с mental ray Внешний вид окна Render Scene претерпел измене ния. По умолчанию оно имеет пять закладок — Common, Render Elements, Raytracer, Advanced Lighting и Renderer. В зависимости какой тип визуализатора выбран, эти закладки могут изменять название.

Для того чтобы установить в качестве визуализатора Mental Ray, необходимо вызвать диалоговое окно Render перейти на закладку Common и в свитке Assign Renderer выбрать соответствующую строку.

При этом настройки окна Render Scene изменятся. Вместо закладок Ray tracer и Advanced Lighting появятся закладки Processing и Indirect Illumina Последняя закладка настройки каустики, а также параме тры Illumination.

Знакомство с новой версией Чтобы Mental Ray сцену с максимальной точностью и скоростью, нужно использовать источники света и он корректно просчитывает освещенность сцены, даже если в ней используются стандартные источники света. В качестве карты теней лучше всего Ray Traced Shadows (в этом случае про счет идет лучей Ray) и Mental Ray Shadow Map.

Кроме этого, можно использовать стандартную карту теней Shadow Map, однако, собственная карта показывает лучшие результаты.

Среди дополнительных возможностей Mental Ray можно отме тить:

• Эффект «смазанного движения» (Motion • Эффект резкости» (Depth Of Field) • Детальную прорисовку текстур (Displacement) • Распределенный рендеринг Rendering) • Использование шейдеров камеры (Camera Shaders) для получения эффектов линз Effect) и прочих.

Глава 9.

Reactor Reactor 2 представляет собой одну из самых мощных утилит для моделирования физических задач и незаменимый инструмент при про счете динамики в сценах max. При помощи вы сможете про считать поведение тел при соударении, водной поверхности, материи и многое другое. Reactor, как и некоторые описанные выше мо 3ds max, ранее был отдельным однако, начиная с 3ds max 5 входит в стандартную поставку программы.

Реактор 2 полностью интегрирован в 3ds max, о чем свидетельству ет панель с настройками модуля в левой части экрана. Из менения, которые коснулись Reactor 2, направлены, в первую очередь, на увеличение стабильности работы и скорости просчета сцен.

Reactor умеет работать со следующими группами объектов:

• Rigid Bodies (твердые тела) • Soft Bodies (гибкие тела) • Deforming Meshes (деформируемые поверхности) 58 Знакомство с новой версией • Rope (веревка) • • Actions (воздействия) • Water (вода).

Все эти группы находятся в категории Helpers и Space Warps ко мандной панели Create в объектов Обновленная версия Реактора работает с новыми типами конст — Cooperative Constraints. В их числе:

• Rag Constraints — тип конструкций позволяет поворачивать и вращать тела на угол, не превышающий заданное значение. Примером данной конструкции может служить плечевой руки.

• Hinge — данный тип конструкций позволяет осуществлять движения одного тела относительно другого заданной оси. Примером данной конструкции может служить локтевой сустав руки и колено.

• Prismatic Constraints — данный тип конструкций позволяет поступательные движения, подобные тем, которые осуществляют роботы и другие механизмы • — данный тип был разработан специально для симуляции поведения колес, к ходовой части, шасси.

В процессе работы над сценой удобно использовать опцию Preview in Window (просмотр в оконном режиме), появляется окно с логотипом Havok, внутри которого первый по ви ду напоминающий компьютерную игру.

Окно можно заставить проиграть анимацию, если вверху в дающем окошке Simulation выбрать строчку Play/Pause. Здесь же можно указать прорисовку сетчатой оболочки для каждого объекта, по которой плагин просчитывает соударения.

Новая версия Реактора может хранить все данные относительно соударений всех твердых тел (rigid bodies) в процессе просчета. Эта ин запоминается и может быть вызвана при помощи или сохранена в текстовом файле. Это файл содержит данные о скорости движения тел, точек соударений и пр.

Знакомство с новой версией Глава 10.

Другие нововведения Интересным 3ds max 6 стала возможность га из строки (Command Line Rendering). Эта позволя ет производить пакетный рендеринг, не устанавливая вручную пара метры Рендеринг из командной производится благодаря утилите которая находится в папке 3dsmax6.

Функция Command Line для профессионалов.

Она может пытаться выполнить заведомо некорректные настройки сце ны. При этом вы не увидите никаких о например, о перезаписи существующего файла, не корректном отображении текстуры и пр. Рендеринг из командной стро ки также удобно использовать в сетевого рендеринга и на муль типроцессорных системах.

Создавая трехмерную сцену, может выбрать удач ный ракурс окна проекции, который желательно было бы получить в объекта виртуальной камеры. Ранее для этого требовалось выполнить две операции: сначала создать в сцене камеру, а затем выполнить коман ду Camera to View. B 3ds 6 эти действия заменены одним — Create Camera From (сочетание клавиш Камера и пользователю не приходится лишнее дейст В 3ds max 6 была встроена поддержка Direct X 9. Это позволяет в режиме real-time просматривать в окне проекции Direct X (файлы одна интересная функция новой версии 3ds max — Grab Viewport. Она делать скриншот активного окна ко торый затем можно сохранить в растровый файл.

Новая версия 3ds max поддерживает экспорт файлов Shockwave 3D с учетом текстур, освещения и После установки пара метров экспорта будет доступен просмотр файлов.

Еше одним нововведением max 6 стала поддержка формата (High Dynamic Range Image). Эти файлы могут быть ис в качестве растровой качестве карт отра жения и Radiance, имитации окружающей среды.

Как вы могли убедиться, 3ds max 6 содержит большое количество нововведений и В целом они способствуют увели чению эффективности работы в программе. Можно даже говорить том, 60 Знакомство с новой версией что 3ds max 6 отличается от версии так же, как 3ds max 5 отличался от третьего релиза. четвертой и пятой версией такого различий не Однако, несмотря на изменения, в программе имеются существенные недостатки. Так, не был алгоритм Что же касается тичного Ray, то скорость просчета картинки с его помо щью далеко не самая поэтому пользователей на верняка и дальше будут подключаемые Vray, Final Render Stage 1 и пр.

Кроме того, новая версия 3ds max была перекомпилирована и по этому не поддерживает плагины от Правда, боль шинство компаний, разрабатывающих коммерческие модули, уже успе ли выпустить переделанные под новую версию плагины. К сожалению, производители бесплатных пока не выкладывают переком пилированные версии плагинов, поэтому многие не спе шат переходить на новую в которой не хватает привычных инст рументов.

И, самым главным недостатком 3ds max 6 можно считать его нестабильную работу. В процессе работы то и дело на экране возни кает окно с предложением отправить отчет о произошед шем и программа Остается надеяться, что в скором времени разработчики выпустят патч к исправляющий если не все, то хотя бы большую часть ошибок.

мастерству Часть 3.

Учимся мастерству Глава 1.

развевающегося на ветру флага Прежде всего, нам необходимо построить объект HEXAMESH, который собственно и будет выполнять роль флага. CREATE PRIMITIVES О HEXAMESH - в окне FRONT рисуем прямо угольную сетку. В поле HEXAGONS ставим значение 10. (Этот параметр определяет степень объекта и выбран опытным путем.

значении 4, флаг как Мы построили MESH — но это пока просто статичная заготовка.

После модификатора CLOTHREYS, она начнет подчиняться законам тяготения, т.е. просто будет падать вниз.

На заготовку можно ветром. Но только ветром из CLOTHREYS! Тогда полотно будет не просто падать, а развеваться как настоящий флаг. так, как на НТВ в заставках.

Нам надо, чтоб левый край флага был жестко прикреплен к флаг штоку, поэтому его надо будет закрепить, к какому-либо ста тичному объекту, который при рендере будет скрыт.

Для этого создаем рядом (ни и случае объекты не должны пе ресекаться) любой PRIMITIVE объект, скажем Почему не DUMMY? Модификатор CLOTHREYS не понимает его. Во всяком меня так и не получилось использовать в качест ве объекта привязки DUMMY.

При рендере мы ВОХ01 конечно скроем за ненадобностью, а пока он нам нужен как опоры» в пространстве.

К НЕХА01 применяем модификатор CLOTHREYS (MODIFY MORE CLOTHREYS).

Далее надо создать сцену. MAKE SCENE — введем любое назва ние для сцены.

62 мастерству Таким образом у нас на рабочем столе в которой участвует объект Теперь нужно указать модификатору, еще объекты будут участвовать в ADD OBJECT TO SCENE — добавляем BOXOI. Обратите что в данный моменту нас по лучились выделенными оба объекта и Это то, что и надо!

Теперь поработаем над Нам нужно указать модифи катору, какие участки флага должны активно а какие — быть жестко закреплены. Например, левый край флага должен быть у нас прикреплен к флагштоку. Для этого, надо воздействовать на НЕХА01 на уровне (SUB-OBJECT). Но, обратите внима ние, кнопка SUB-OBJECT пока активна. Укажем модификатору, на какие из объектов он должен Кнопка MAKE FABRIC. На вопрос о введении в FABRIC Перед на ми FABRIC PARAMETERS — оставим пока все как есть, Жмем ОК. Появится окно с на объект Внимание! На вопрос о введении BOXOI FABRIC ответить ОТ РИЦАТЕЛЬНО. Нам не надо, чтобы наша «точка опоры» тоже стала па дать вниз Выделяем объект Теперь у нас стала активной кнопка SUB-OBJECT в стеке модификаторов. Жмем ее. В окне SELECTION LEVEL выбран уровень VERTEX. Это то, что нам надо.

Выделяем группу которая должна быть Достаточно 1-го вертикального ряда с левого края. (Потом мы на него наложим флагшток). Делаем GROUP и называем ее FIXED. Вни зу в окне она у нас с пометкой «NOT Это означает, что группа создана, но ни к какому не прикреплена.

Выбираем в нижнем окошке созданную группу и жмем FIX GROUP TO OBJECT. Появляется список MODEL NODES, в нем выби раем ВОХ01.

Все. Теперь левая грань флага у нас привязана к объекту BOXOI. a так как он статичен, группа FIXED будет оставаться на месте, в то как все полотнище будет двигаться. Если сейчас нажать PLAY в 3DS МАХ, то мы никаких движений в сиене не увидим. Надо ее просчи тать.

Отжимаем давим START На за прос о количестве кадров ставим от 0 до 100 и ОК. SPEED — оставим по ка 30. На все вопросы жмем CONTINUE. На запрос SAVE MAX FILE как вам угодно.

Учимся мастерству Начался покадровый просчет. Мы как правая часть флага под собственным весом вниз слегка колыхаясь, повисает под Этого нам недостаточно, нужно заставить ее двигаться. Попробу ем добавить ветра. В окне WIND X 500. Далее MAKE FABRIC, На запрос об изменении параметров ответить YES. Перед вами окно FAB RIC PARAMETERS. В поле AIR FRICTION ввести 40. Мы увеличили скорость ветра и силу трения флага о Делаем снова START CALCULATION и пожалуйста — настоящий развевающийся флаг.

Поэкспериментируйте со скоростью ветра, с его направлением, с силой трения полотнища о Когда все настройки с полотнищем закончены и внешний вид развевающегося флага нас вполне устроил, остается наложить на флагшток и скрыть ВОХ01.

Если вам нужно натянуть текстуру на флаг, то делать это надо до того, как объекту НЕХА01 назначен модификатор Глава 2.

Ползающая многоножка Создание и анимация многоножки является тем первичным опы том, который будет полезен для 3D аниматоров. МАХ имеет некоторые полезные инструментальные средства, которые можно использовать для создания и анимации такой сложной, сегментированной конструкции.

Тело многоножки состоит из 19 полноразмерных сегментов, каж дый с его собственной парой ножек, три несколько 64 Учимся мастерству — шея и сегменты хвоста. Общее количество ножек равно 42. Головка с антеннами соединяется с укороченным сегментом шеи (имеющим две которые внешне как клыки), который в свою очередь на первый сегмент тела. часть тела насекомого содер жит уменьшенный сегмент с двумя ножками, рые для захвата иди сжатия.

Начните строить секцию тела box, который три сегмента на каждой стороне. Сузьте box, используя модификатор Editable Mesh в режиме С Vertex, чтобы создать на одном кон це выступ подобный шейке и на другом выступ похожий па нависающую губу. сожмите box на треть и примените ко граням модифи катор Сформируйте ножки: выберите по одной грани с каждой стороны сегмента тела, которые расположены центре середины) и приме ните к ним модификатор Extrude, направленный наружу. Формируя по участки ножек, вытяните несколько (около раз, масштабируя ее и изменяя углы направления вытягивания.

Затем, отделите ножки от сегмента тела, чтобы их. (Ножки преднамеренно сделаны многократных сочленений, кото рые усложнили бы процесс Чтобы их от сегмента тела, выберите все грани одной ножки, в режиме SubObject, a затем отделите их. Эта команда отсоединяет все грани, форми руя объект с новым именем. Повторите те же действия для ложной ножки и затем выйдите из модификатора.

Простые изогнутые ножки были сделаны вытягиванием и масшта бированием граней. многократных сочленений упростило анимации цикла шагов.

Чтобы установить оси вращения для ножек, откройте Hierarchy Panel и используйте команду Adjust Pivot Affect Pivot Only, чтобы пере местить центр в основание каждой ножки. Затем, свяжите каждую ножку с сегментом тела. Сейчас, первый сегмент многоножки готов к анимации цикла движения. Лучше анимировать ножки мастерству прежде, чем формировать остальную часть модели, так как все остальные ножки будут Instances первых двух, и ключи анимации должны быть при менены к ним прежде, чем будут клонированы. Иначе, остальные Instances сегментов тела и пар ног не будут правильно наследовать дви жение. Нельзя просто делать Instances из первой пары ножек и затем пе ремещать их в нужное место, чтобы формировать многоножку, что тогда все ножки будут дочерними только по отношению к чальному сегменту и будут повторять только его Необходимо создавать только один Instance сегмента тела и его пары ножек от го предыдущего сегмента, для того чтобы анимация заработала правиль но.

Первого Шага Предлагается создать короткий цикл шагов, который будет повто ряться несколько раз. Установите длину анимации равную 500 кадрам, переместите Time Slider на кадр, включите режим анимации и на виде сверху поверните обе ножки вперед по направлению к заостренному концу тела. В 20 кадре, поверните обе ножки в обратную сторо ну, к задней части сегмента тела. Сейчас закончена первая половина в которой ножки двигаются вне контакта с землей. В 25 ка дре поверните, их наполовину вперед и приподнимите так, чтобы они оказались над уровнем земли. Наконец, в 30 кадре поверните их полно стью вперед и вниз, чтобы вошли в контакт с землей и были точно в том месте, в котором они находились в 10 кадре. Теперь вы завершили один цикла шагов.

действия сделают шаги непрерывными для всей последовательности анимации, Окно Track View имеет мощные возмож ности для редактирования анимации, включая способность применять различные контроллеры и промежуточные ключи к любому треку анима ции. Хитрость в создании циклической анимации состоит в чтобы сообщить системе о повторении анимации, используя диалоговое окно Keys. Эти ключи распространяют анимацию за пределы апазона уже установленных ключей;

поэтому и называются Out-of Range.

Нажмите кнопку Curves Out-of-Range Types, она откроет диалого вое окно, которое предлагает шесть способов повторения анимации. Это Constant (постоянная), Ping-Pong (пинг-понг), Loop (петля), Linear (ли нейная), Relative Repeat (относительное повторение) и Cycle (цикл) ани мации. Выберите Cycle, и затем щелкните на кнопку Ноги будут плавно и непрерывно двигаться на протяжении всех 500 кадров.

Создание Instances Сегментов Тела Создайте шеи с ножками-клыками, клонируя первый сег мент и масштабируя его. Затем сформируйте головку из сферы и добавь те к ней антенны, после чего свяжите все части головы вместе. Не при эти части к первому сегменту тела до тех пока не закончите создание оставшихся сегментов тела.

Теперь можно заняться созданием 19 Instances первого сегмента тела. Выберите первый сегмент и его ноги на виде слева, и кнопку Array. В открывшемся диалоговом окне, установите ние вдоль оси с -38.0 а число копий равное Затем на жмите ОК и выберите Instance как тип преобразования. Получилось идентичных сегментов тела 40 ногами), которые перекрываются с другом примерно на 20 Нажмите Play, теперь все сегменты дружно будут перебирать ножками.

Пути Анимации Чтобы собрать насекомое, способность МАХ присва ивать одну и ту же анимацию любому количеству объектов, а затем кор ректировать их положение для относительно друга.

Чтобы создать путь движения на виде сверху нарисуйте изогнутый сплайн, от передней части первого сегмента тела. Затем выделите первый сегмент и откройте Motion Panel и в меню Assign выделите Position Controller. После назначьте контроллер Path, который за ставит сегмент следовать по сплайновому пути.

мастерству Как только контроллер Path в диалоге параметров пути нажмите кнопку Pick а затем на сверху на путь. Сегмент займет начальную позицию на своем пути. В меню параметров пути следует Constant Velocity по оси Y и на жать Flip. выровняют сегмент, так чтобы он правильно сле довал по пути не ускоряясь и не замедляясь в течение Послед ний шаг очень важен, поскольку он предохранит другие сегменты от сталкивания и наложения во движения.

установите Time Slider в значение 10 и назначьте контроллер Path для первого Instance сегмента тела. Нажмите Pick Path, чтобы новый сегмент расположился следом за первым сегмен том. Теперь откорректировать его относительную позицию так, чтобы новый сегмент следовал за Вернитесь меню параме тров контроллера пути и Percentage spinner примерно на -1.8.

Это новый сегмент тела переместиться на небольшое расстоя назад от начала пути, пока пересечение с первым сегментом не со 20 процентов. Повторите эти действия для всех Instances сегмента Time Slider, пока не получите все тело многоножки, собранное на линии пути.

Контроллер Path к каждому Instance сегменту тела, чтобы задать движение по сплайновому пути. Несколько объектов могут двигаться по одному пути.

Все 19 сегмента тела двигаются по заданному пути. Затем необходимо откорректировать параметры относительного отклонения.

Синхронизация Ключей Движения Ног Сейчас, когда все сегменты равномерно установлены и по необходимо изменить движения На данный мо вместе, подобно весельной лодке с командой человек. Многоножка так не двигается. На самом деле движение ног многоножки носит волнообразный характер. Чтобы этого достичь, зай дите в Track View и откройте все 40 треков анимации, отображая кадры для всех ног. изображены как точки, а весь диапазон анимации с 20 кадровым циклом представлен черной линией с квадрати ками на каждом конце.

Вторая пара к земле только после того, как пер вая пара выполнит весь цикл движения, то есть необходимо переместить вперед во времени диапазон анимации второй пары ног.

третья пара ног, она касается земли только после того, как вторая пара пройдет свой последний ключ движения. Таким Учимся мастерству необходимо переместить диапазон анимации слегка дальше диапазона пары. Следите за движением каждой пары ног, перемещая Time Slider вперед и назад, пока не получите правильное движение, потом пе реходите к следующей паре ног и повторяйте весь процесс заново. По окончании процесса получается волнообразное движения ног от перед ней части тела к задней.

Чтобы корректировать когда каждая пара ножек должна с землей, нужно было слегка полосу Key Range в Track View, а затем применил Out of Range Key, чтобы сделать анимацию ножек непрерывной.

В природе существует много насекомых с волнообразным движе нием ног — от задней части к передней. Получить это движение просто, надо полностью повторить вышеупомянутый процесс, начиная с послед него сегмента. Когда многоножка бежит, ее тело изгибается, принимая форму. При этом меньшее число ног касается земли, а их движение чередуется на противоположных сторонах тела. Не стесняй тесь экспериментировать с моделью.

Присоединение Головы и Хвоста Когда закончена, можно присоединить голову и хвост.

Расположите голову перед первым сегментом тела, а затем свяжите ее с ним. Войдите в Track View и удалите ключи анимации из сегмента шеи так, чтобы ноги-когти не двигались. Затем, укоротите последние сегмен ты ножек, после чего поверните их так, чтобы они указывали вперед. И, наконец, скопируйте последний сегмент (на сей раз Сору, а не Instance) и уменьшите его, чтобы создать сегмент хвоста в виде клещей. Разместите ноги позади сегмента, так чтобы они тащились за насекомым. Потом уд лините их и поверните навстречу друг другу, чтобы ноги-клещи были как у настоящей многоножки.

Последний шаг — примените материалы к сегментам тела и ногам.

Используйте стандартный материал с диффузной картой MIX, состоя щей на 60 процентов из Bitmap Asphalt и на 40 процентов из карты чтобы сделать оболочку многоножки более натуральной. Диф фузная карта MIX относится к тем типам карт, которые при создании позволяют смешивать две отдельные карты вместе в изменяемом центном отношении. Добавьте также карту BUMP к Bitmap со значением процентов. Opacity равную 92 процентам, что бы придать насекомому легкую прозрачность. Затем, добавьте Target Camera, и осветите насекомое с помощью Omni с отбрасыванием теней.

Постройте большой куб и примените материал поверхности земли, что бы многоножке было по чем ходить.

На сегодняшний день такой метод анимации достаточно прост.

Необходимо научиться работать с частями тела и большим количеством ног. Потом эти знания можно будет применить к различным проектам: от каботажного судна с пассажирами до людей или омаров и даже к полету стаи уток. Вывод: чтобы уп ростить создание анимации большого числа одинаковых объектов, ходимо использовать при копировании как объектов, так и их ключей анимации. Затем необходима синхронизация каждого момента движения, чтобы движение внешне выглядело естественным.

Глава 3.

Основы инверсной кинематики Подготовка персонажа к анимации не такой сложный процесс как многим кажется. Многие пользуются для этого популярным пакетом Character Studio, но на самом деле, Мах обладает практически всеми ин струментами для решения этой проблемы. К примеру, для создания ди нозавра с гладкими и движениями необходимо правиль но подготовить модель к На рисунке одна из моделей динозавров — наша задача создать для нее скелет, который позволил бы в последствии правильно ее мастерству Для создания скелета мы воспользуемся стандартным инструмен том — Bones. Этот инструмент находится в Create Panel в подменю Systems.

При первой кости убедитесь, что установлен параметр Assign to Root, а параметр Create отменен — мы создадим End Effects позднее.

Самая важная при создании при создании скелета это пра вильно начать. Начинать нужно со устанавливая кости по кам — конечным звеном в скелете ноги будет палец.

Далее мы подгоним получившуюся цепочку костей под модель.

После того, как вас устроит получившаяся модель ноги, можно приступать к созданию скелета для другой ноги. Сначала кликните на спинную кость — таким образом обе ноги будут объединены в один ске лет.

Теперь создадим End Effectors. В панели Create в подменю Helpers выберите Dummy. Создайте по одному Dummy для каждой ноги. Исполь зуя Scale подгоните их под размер ноги. Эти Dummies будут служить контроллерами при анимации скелета.

Учимся мастерству Теперь выберите палеи левой ноги и откройте панель Motion.

Здесь мы создадим Effectors. Нажмите кнопку Create и кликните на Dummy и кость. То же самое и для второй ноги Теперь создадим Dummy, который будет использоваться как ос новной контроллер. его слегка над костями ног. Если бы мы делали скелет человека, контроллер бы в районе живота. Теперь свяжем кости ног с контроллером (обязательно в этой последовательности!) — и все готово.

Теперь у нас есть правильно расположенные скелеты ног, но если мы слегка переместим контроллер ноги, что движения та далеки от реальности. Для исправления этого откроем панель Hierar chy подменю IK — здесь содержится вся информация о всех костях скелета. Нам необходимо, чтобы колено гнулось только в нужном на правлении. Для этого в панели можно задать активные углы изгиба, ог раничения изгиба и многое другое. Теперь при изменении положения контроллера ноги мы получим более реалистичные движения нашего мастерству персонажа. Если вас не устраивает полученный результат вы можете сколько угодно экспериментировать с настройками для достижения иде ала.

Вот собственно и все - практически все - остались только перед ние конечности, голова, спина и хвост. Все делается по той же техноло гии, что и ноги с одним исключением - настройки IK каж дого соединения необходимо установить нужные параметры, чтобы персонажа было как можно более реально. Кроме того необхо димо что каждую новую цепочку начинать от глав ного контроллера, ничего работать не будет.

74 Учимся мастерству Ha рисунке хорошо видно расположение контролеров, конечностей и строение костей скелета.

Глава 4.

Инверсная кинематика — урок второй Инверсная кинематика является незаслуженно забытым инстру ментом для персонажей. Данный урок рассчитан на опытных пользователей 3D Studio Max, знакомых с общими принципами IK (In verse Kinematics). Мы рассмотрим два основных способа построения почек Данные методы могут быть использованы и в других пакетах 3D графики — Alias Maya и Softimage 3D — инструменты мо гут различаться, но основная идея одна и та же.

скелетов Первый способ Итак, посмотрим на рисунок и займемся его изучением. Как вы видите, скелет представляет обычную двуногую модель гумано ида. Кости ноги в единую цепь.

Обратите внимание на серые цепочки костей, образующие стопы.

Эти не связаны основным скелетом чтобы обеспечить прямую кинематику движения пальцев ног и области. Данные цепочки будут использоваться также в качестве контроллера анимации ноги. Такой вид контроллера позволяет использовать и инверсную и прямую кинематику. Эти цепочки мы будем называть «Стопой». В принцип построения стопы будет рассмотрен подробнее, не расстраивайтесь, если до лись в этом. Для начала усвойте то, что Стопа не является частью цепоч ки костей ноги. Такая организация скелета для обоих принци пов IK.

76 мастерству Объекты Dummy, показанные на служат для ния всех видов анимации скелета.

и «ПРОТИВ» ЗА:

• Такой скелет дает возможность осуществлять все виды • Есть выполнять как Инверсную, так и Прямую ПРОТИВ:

• Некорректная анимация колена при кости бедра Второй способ Данное построение скелета основано на тех же приемах что и в Первом Способе, но в данном случае решается проблема некорректной анимации колена. В обоих используются одни и те же кон троллеры, различие состоит в структуре скелета — добавлен дополни тельный сустав с для управления движением колена.

мастерству «ЗА» и «ПРОТИВ» ЗА:

• Такой скелет дает возможность осуществлять все виды анимации • Есть возможность выполнять как Инверсную, так и Прямую Кинематику • Позволяет контролировать верхний вектор и управлять движением колена, что решает проблему, возникают™ в Первом Принципе ПРОТИВ:

• Теперь скелет состоит из двух разных цепочек, что может вызвать трудности при анимации • Наличие нового коленного сустава может слегка влиять на взаимодействие движения костей скелета Строение «Стопы» Стопа выполняет две функции — контролирует движение и помо гает визуализировать процесс анимации. Она состоит из одной цепочки костей (bones). Основание Стопы, в отличие от всех остальных костей в не имеет контроллера «New Итак, Стопа состоит из трех костей, как вы видите эта цепочка полностью повторяет расположение костей в реальном скелете за исклю чением пяточной кости.

В опорной части стопы находится rotation end effector, который от вечает за пяточной области. Этот effector связан (link) с Dummy 78 Учимся мастерству объектом — Controller». Вращая Heal Controller в локальных коор динатах, мы можем управлять вращением пяточной области ноги.

Теперь нам нужен контроллер, позицией и самой Для этого необходимо просто связать корневую кость Стопы и Dummy в качестве parent объекта с Dummy кон троллером позиции стопы.

Теперь мы имеем полностью рабочую Стопу. Пользуясь двумя Dummy мы можем управлять позицией, вращением и подъемом стопы.

Такое построение стопы является ключевым моментом Первого и Второго способа построения Теперь, когда мы разобрались со строением Стопы, вернемся к нашим Двум Способам.

Тип первый Первый Способ — самый подходящий для знакомства с Инверс ной Кинематикой, т.к. чем вы используете ее для пер сонажей, тем более ясным становится для вас, что иногда вы просто не можете добиться желательного результата, что побуждает к более деталь ному изучению этого инструмента.

Сначала разберемся, что такое «ограничитель». Под лем мы понимаем любой объект, ограничивающий передвижения друго го объекта. В роли такого объекта может выступать любой предмет — end effector, даже источник света. Обычная связка объектов (link) - это простейшая форма хотя на самом деле при нии объектов друг с полного ограничения движений не происхо дит. Например, если мы свяжем сферу и куб, мы сможем анимировать эту сферу отдельно от куба, куба и будут влиять на сферу. Настоящая ограничительная связь не позволяет анимировать ог раничиваемый объект, это можно сделать только перемещением кон троллера и анимация полностью зависит от типа и свойств ограничи тельной связи. Существует несколько видов но для полного понимания этой статьи необходимо понять только один — так называемый вектор» — в Maya он называется Pole Constraint, а в Softimage — Constraint.

Зачем говорить о Первом Способе если имеет недостатки?

Выше было упомянуто, что Первый Способ далеко неидеален, за чем же тогда вообще о нем упоминать, можете спросить меня вы. Ответ прост — в Maya и вы можете Первым Способом спокойно, т.к. в этих пакетах присутствует вышеупомянутый ограничи тель. Таким образом, каждая создаваемая вами цепочка костей автомати мастерству чески снабжается этим ограничителем, который определяет корневой кости. Этот контроллер дает возможность ограничивать вра щение цепочки одной плоскостью. В такого ограничителя нет и нам придется пользоваться только тем, что предлагает Мах. Мы можем обойти это неудобство с помощью небольшого трюка, который конечно не так хорош как встроенные ограничители Maya и Softimage, но тем не менее позволяет плоскость перемещения цепочки кос тей.

Детальное изучение Первого Способа Ниже показана полная иерархия скелета ноги. Мы что объект Dummy занимает в ней первое место (parent). Но на самом деле корневая кость не совсем отвечает всем признакам корневой кости — ей не назначен Таким образом основной костью можно считать бедро — назовем эту точку «действительная корневая кость» Root). В этом месте начинается влияние IK. В Maya такую цепоч ку создать легче, т.к. там есть специальный инструмент Handle, с шью которого можно легко вручную выстроить всю иерархию скелета.

Мах не обладает подобным инсфументом и нам нужно быть осторожны ми при построении скелета.

Учимся мастерству Чтобы правильно иерархию костей скелета в очередь необходимо создать «Корень» (Root).

• откройте панель Create/Systems.

• кликните Bones.

отключите параметр to Root.

• кликните в окне вида чтобы создать Root, а затем раз, чтобы создать кость.

• теперь выберите кость удалите ее. Таким образом оста нется только Root.

Этот объект не обладает контроллером и значит, когда мы со здадим скелет ноги и свяжем его с ним, IK будет начинаться не с него, а с корня» (Actual Root) — что нам и нужно.

Теперь создайте скелет ноги с Actual Root. нам нужна новая поэтому не начинайте с объекта, который мы только что создали, а создайте отдельную цепочку. Для этого включите параметр Assign to Root и отключите Create End Effector. Когда весь ске лет будет готов — свяжите Root и Actual Root — после этого будет автома тически создана кость, два объекта в одну цепочку.

мастерству У вас должно нечто подобное:

Помните, что материал данного урока подразумевает знание ос нов Инверсной Кинематики в Мах. Для экономии времени мы не будем создание полного скелета. Если вам что-либо не обратитесь к справочным материалам по 3D Studio Max и по Дальше мы создадим End на пальце (т.е. на последней кости в цепочке). Кроме того нам понадобятся два End для обеспечения реалистичной анимации. Эти эффекторы будут управлять ся Стопой.

82 мастерству «Стопы» Перед тем как добавлять Стопу в наш скелет вы должны создать ее.

Учимся мастерству Посмотрите на рисунок выше. В Стопе Корневая кость в цепочке (Root) также не IK контроллера, таким образом при создании пер вой кости необходимо отключить параметр Assign to Следуя рисун ку создать Стопу не сложно — первая кость идет от корня до самого кон ца пальца, затем до середины и затем вверх к пятке. Стопа должна в точности повторять основной скелет, этого вы можете сна чала создать макет стопы, а затем переместить в нужное положе ние. Когда модель Стопы готова, вы можете создать End Effector, как по на рисунке выше.

Далее нам понадобятся два объекта Dummy один под другой под конечным суставом пальца. Теперь свяжите (link) Корень (Root) стопы Dummy под конечным суставом — в результате получим Foot Position Controller.

Теперь свяжем (link) End Effector и Heal Controller. Для этого от кройте панель Motion и выберите наш End Effector. Внизу панели вы уви дите функцию Effector кликните Link и выберите Controller 84 Учимся мастерству Теперь у вас должно что-то похожее на рисунок Обратите внимание, что создан еще один Dummy в основе всего скелета.

Вы должны сделать то же самое, а так связать с Root всей сис темы, сделав его в иерархии (Parent).

Проверим что у нас Попробуйте вращать контролле ры, как показано на рисунке У вас должно получиться тоже самое.

Теперь у нас есть возможность выполнить полную анимацию сто пы при ходьбе — осталось присоединить нашу «Стопу» к основному ске лету.

Это довольно необходимо лишь связать ре ального скелета с нужными элементами стопы, сделав их основными (parent).

мастерству Ha рисунке выше точно показано, каким образом (link) объекты. Обратите внимание, в вашем случае основной скелет и Сто па должны совпадать — на рисунке я сдвинул стопу немного вниз, чтобы яснее порядок связи вам этого делать не нужно.

Мы создали полностью рабочий скелет ноги. Вы можете протести ровать его работу.

Почему Первый Способ работает не во всех ситуациях?

Первый Способ построения цепочек — это хороший инстру мент для начинающего аниматора, но если вы занимаетесь всерьез, то скоро наткнетесь на его слабые стороны. Уже упоминалось о таком типе ограничителя как пользователей Softimage и Maya знакомы с этим термином, но таким инструментом не обладает. Таким образом пользователи Мах вынужде ны так или иначе обходить этот недостаток, что несколько усложняет ра боту. Что ж, нам придется найти другой способ плос кость нашей цепочки А зачем он нужен, этот «Ограничитель по Направляющему Векто Наиболее часто этот инструмент используется для контроля над движением коленных суставов.

мастерству Вы можете как работает этот ограничитель. Скелет на ри построен по Второму Способу IK. Так как Мах не имеет в распоряжении ограничителя, нам придется обмануть для этого служат специальные контроллеры направления ко леней. Такой способ скелета будет более подробно рассмот рен далее.

Итак, на рисунке мы используем Dummy объекты в конт роллеров направления коленных суставов. С помощью этих контролле мы можем либо друг на дру га, как вам угодно. контроль коленными суставами важен. Без такого контроля в вашем скелете невозможно будет отрегули ровать степень свободы вращения коленного сустава (как в че ловеческом заметить, что известный Character Studio с его инструментом обладает всеми необходимыми средствами для анимации двуногих персонажей. Эта программа является наилучшим выбором при анимации таких персонажей т.к. она намного превосходит возможности, которыми обладают Softimage и Maya. Но нам нужно модель, не подходящую под определение — здесь Character Studio бессильна и нам придется другой способ. И IK — прекрасный для выполнения этой задачи.

Способ построения цепочки Приступим к изучению Второго Способа. похоже на пер вый, не правда ли? Но если посмотреть внимательнее, обнаружатся не которые различия.

Основных различий два. В отличие от Первого Способа, вся ос новная цепь поделена на две — верхнюю и нижнюю. Корень новой цепочки обладает собственным контроллером и имеет только две степени свободы (вы можете обратиться к готовому файлу сцены, понять, какими плоскостями ограничено движения).

Второе отличие — это наличие дополнительной маленькой в основании бедра. Эта кость дает возможность контролировать плоскость вращения всей цепочки. Эта кость не обладает собственным контрол лером, вместо этого у нее есть «направляющий который контролирует ее ориентацию.

Учимся мастерству Ниже на рисунке дополнительная кость показана более подробно.

88 Учимся мастерству Скелет состоит теперь из двух такая органи зация правильно анимировать скелет, используя контроллеры Такая система прекрасно работает, необходимо только быть осторожнее.

Итак, во Втором Способе два новых которые выполняют «ограничителя по направляющему ру», они, совместно с маленькой костью в бедре чивают плоскость вращения всего скелета ноги.

Наилучшим способом понять все является са мостоятельное сравнение Первого и Второго способа с помощью сцен примеров. два сцены: первый — без Expressions, второй — с Нужно сказать, что Expressions дают более полный контроль над анимацией, но при это существенно за процесс — решайте сами, пользоваться ими или нет.

прием не является полной имитацией работы по вектору». Реальный огра работает только и одной плоскости вращения, в нашем же слу чае, контроллеры направления работают в двух плоскостях. Таким обра зом при очень важно передвигать их не только вправо и влево, но и вверх и вниз!

Не ж, мы разобрались двух способах построения (надеюсь, что разобрались). Хотя является очень мощным средством в анимации, все же советуем вам Biped если это возможно, т.к. этот инструмент практически не имеет недостатков. Работать с IK в Мах необходимо с осторожностью, в связи с некоторой нестабильностью этого инструмента.

Глава 5.

Сигаретный дым часто при создании реалистичной 3D сцены приходится сталкиваться с проблемой создания реалистичного дыма — например си гаретного.

Сразу хочу предупредить, что такой способ создания сигаретного дыма рассчитан прежде всего па статичные сцены, анимировать его до вольно сложно, но при этом такой способ дает прекрасные результаты.

Смею предположить, что сигаретный дым на картинке практичес ки не отличим от настоящего. Вся была выполнена с помощью и 3D Мах без применения Учимся мастерству Итак, давайте разберемся, как же выполнен дым на этой картин ке. Весь дым, это не что иное, как геометрическая фигура, выполненная из двух в Rhino. Достаточно легко сделать подоб ную геометрическую фигуру, необходимо помнить, что при ее моделировании надо чтобы плоскость не саму себя, т.к. это приведет к поянленню резких в дыме при финальном рен деринге. Rhino и Мах при создании NURBS генерируют собственные координаты, что существенно 90 мастерству Для создания сигаретного дыма нам потребуется правильно полученную фигуру. Для этого сделаем две текстурные карты.

Карту diffuse можно получить распылив белый, голубой и темно голубой цвета в одном направлении, затем Motion — вы можете добиться таких же и другими, более удобными для вас карта — opacity, это черно-белый вариант первой карты, слегка более и с затемненными краями, для обеспечения мягких Осталось применить эти текстуры к шему дыму. Для этого создадим со следующими параметрами:

blue color 13 / 130 255) filter = = self 70 этого параметра зависит от общий Учимся мастерству Затем map. Дальше поработаем над прозрачностью с использовал mix material с черным цветом в одном слоте и нашей кар той в другом, в качестве filter пользуясь настройками этого материала можно добиться максимального сходства с настоящим дымом.

Как вы нет ничего сложного в создании сигаретного дыма — ни ни Volume Apparatus, ни эффекты Video Post не были ис пользованы — дым, это чистая геометрия. Разумеется, этого сущест венно осложняет его анимацию, но при желании вы можете поэкспери ментировать с ripple space warp — может это решит проблему.

Глава 6.

VRML Продукт компании Discreet — 3D Studio Max обладает встроенным экспортером в VRML формат, который способен переводить фай лы в VRML.

Для работы нам потребуется только 3DS Мах, но и VRML вср, а также текстовый редактор. Кроме того, вы рабо тать с текстурами, необходимо иметь программу обработки 2D графики (Photoshop).

VRML вьювер Самый простой способ просмотреть файл — это воспользо стандартным браузером (Netscape Navigator, Communicator или Microsoft Internet Explorer), снабженным VRML плагином. Помните, что различные плагины и файлы по-разному, и если вы создаете VRML для широкой публикации — будет лучше если проте стируете его в разных программах.

Текстовый редактор Подобно HTML это формат, основанный на ASCII вам понадобится редактор проверки и модификации кода, к MS Графический редактор Всем понятно, что при текстур программу, подобную Photoshop трудно заменить.

92 мастерству в VRML Давайте — что же такое VRML? Данный формат на прямую с понятием Reality (VR) — интерактивный трех мерный мир, по которому может перемещаться в зависи мости от своего желания. В мире пользователь называется «avatar».

Language — это ASCII используе мый для описания подобных миров. Подобно HTML, это язык, не чьей-либо собственностью и его может использовать каждый свободно, он использование графики, анимации звука и был принят за общий стандарт. браузеры осу ществляют рендеринг таких в реальном времени.

При создании 3D сцен для последующего экспорта в VRML вы всегда должны пользоваться следующими правилами:

Минимизация количества полигонов VRML сцены не должны содержать больше 3000 полигонов, в про тивном случае могут проблемы, и не только со скоростью грузки.

Анимация с использованием простейших трансформаций Анимация простейших трансформаций (масштабирование, пере мещение, занимает гораздо меньше места в файлах чем анимации, использующая координатную При коор динатной VRML экспортер вынужден просчитывать каж дую вершину отдельно, что время и существенно увеличивает размер конечного файла. используется при анимации с использованием taper, bend и twist, а также при с использованием стека модификаторов и параметров объекта.

Материалы Пользуйтесь исключительно материалами типов и Другие типы материалов (composite, экспор тироваться не будут.

Текстуры Использование текстур увеличивает размер файла, по этому пользуйтесь небольшого размера и не ими.

Освещение Если вы используете только стандартное освещение Мах, скорее всего объекты вашей сцены не будут достаточно освещены. Обычно бы мастерству вает необходимо добавить дополнительные источники освещения и при этом возможные и передвижения пользователя.

Если вы используете несколько источников освещения — уменьшите у них параметр иначе сцена будет слишком яркой.

Камеры Обязательно используйте хотя бы одну камеру — она будет старто вой точкой вашего мира. При использовании нескольких камер вам будет предложен выбор — какую из них сделать стартовой. Все камеры сиены экспортируются в VRML файл и пользователь сможет легко пере ключаться между ними. Таким образом, использование нескольких ка мер в разных точках сцены сделает ее более удобной для изучения. Имя камеры становится именем вьюпорта, поэтому давайте камерам разум ные имена, чтобы пользователь знал, куда отправит его та или иная ра.

Полигоны Перед экспортом в VRML необходимо прятать те полигоны, кото рые невозможно увидеть. Спрятанные полигоны (hidden faces) не будут экспортироваться, что позволит существенно сократить размер файла.

Объекты Используйте примитивы (sphere, cylinder, cone, box и т.д.) где толь ко возможно. Конвертирование объекта в editable mesh увеличит размер файла даже при минимальных изменениях геометрии.

Основные шаги при VRML сцен Ниже приведен наиболее выгодный порядок действий по созда нию VRML сцен.

• создание геометрии;

• создание источников освещения и камер;

• присваивание объектам материалов и текстур;

• анимирование;

• вставка вспомогательных VRML-объектов;

• экспорт в VRML;

• использование барузера для тестирования файла;

• редактирование файла в текстовом редакторе (при необходимости).

94 Учимся мастерству Вставка вспомогательных VRML-объектов Без вспомогательных VRML-объектов (можно назвать их частью VRML-интерфейса) не сможет передвигаться по виртуаль ному миру и их настойка может сделать вами мир интерактивным.

Первый шаг является общим по созданию любого вспомогатель ного объекта (helper object):

• Откройте панель Creation и вкладку Helpers.

• В меню VRML.

• Выберите тип объекта (Anchor, AudioClip, Background и т.д.), нажав на кнопку.

• Во вьюпорте Мах кликните мышкой, чтобы создать объ ект. Если вы не в своих — создавайте объект в Top viewport.

типов вспомогательных объектов — Navlnfo и Navlnfo Этот объект сообщает браузеру следующую информацию:

какой тип навигации разрешить;

• возможно ли включить «headlight»;

• как далеко пользователь может видеть;

• как быстро может передвигаться пользователь;

• размер пользователя в мире (например — ис пользуется для расчета столкновений);

• как близко может подойти пользователь к предмету не столкнувшись с ним;

• высота пользователя над ландшафта;

• как высоко может подняться пользователь;

• размер вспомогательного объекта Navlnfo во вьюпорте Мах (не влияет на окончательный размер файла).

В Navlnfo справа находятся необходимые параметры. Приведем их подробную расшифровку:

The type Учимся мастерству - но The - 1000.

Speed Avatar Size:

0. 1. Step Height: 0. Icon is 144. Значения параметров Этот параметр назначает способ, которым пользователь (avatar) по миру — WALK, EXAMINE, FLY, NONE. не поз воляет несколько значений этому параметру, но существует отредактировать полученный файл вручную и добавить до способы передвижения — пример приводится ниже:

DEF { avatarSize 1.6, 0.75] FALSE FLY, WALK» } -- HEADLIGHT - Включение этой опции добавляет дополнительный направленный источник освещения, всегда направленный в сторону взгляда пользова теля. Всегда лучше отключить этот параметр и свои дополни тельные источники освещения. С другой стороны, если вы поленились как следует осветить ваш мир — эту функцию, иначе мир будет выглядеть черным.

Согласно спецификации VRML, параметр Headlight должен опре делять — разрешено или нет пользователю включать этот источник осве щения, в реальности же, в Cosmo Player он просто указывает, включен ли этот источник сразу, и даже при отключенном параметре пользователь может при желании включить HEADLIGHT.

Этот параметр расстояние, при котором объекты стано вятся видимыми пользователю. Если он выставлен на 0, пользователь сможет видеть всю сцену сразу.

-- SPEED Стандартная скорость равна I, но удобнее пользо ваться большими значениями — поэкспериментировать со значениями от 3 до 5.

-- SIZE — Этот параметр основном для расчета столкновений (collision).

- расстояние, на которое пользователь может при близиться к объекту, не столкнувшись с ним.

-- TERRAIN - Высота пользователя над Максимальная высота объекта, через который пользователь мо жет переступить не столкнувшись с ним.

TouchSensor Пользоваться этим объектом достаточно легко — после создания объекта, вы просто выбираете объект, который будет включать действие а затем объект, который будет действие. Пользователь, клик нув на объект-переключатель, заставляет выпол нить назначенную ему Экспорт в VRML Вовремя экспорта в VRML у появляется возможность сконфи гурировать некоторые важные параметры:

• Normals — генерирует нормали, увеличивая размер файла Выбирайте этот параметр если в вашей сцене используются groups;

• — делает код файла более читабельным;

• Primitives — экспортирует собственные вместо примитивов Мах — уменьшает размер файла;

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.