Освоение Autodesk Maya 8.5


Джон Кундерт-Гиббс, Майк Ларкинс, Дариус Деракшани, Эрик Кунзендорф
Mastering Maya 8.5
John Kundert-Gibbs, Mick Larkins, Dariush Derakhshani, Eric Kunzendorf

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Задачей авторов и редакторов этой книги было создание удобного первоисточника, который позволит обобщить опыт ведущих мастеров разработки в одном из самых мощных и наиболее популярных пакетов анимации. Новичкам она позволит быстро ознакомиться с процессом моделирования, а опытным пользователям узнать о дополнительных возможностях системы, позволяющих улучшить результат и облегчить работу.


Autodesk Maya 8.5 — это очень мощная система, которая предоставляет пользователю практически безграничные возможности. В данной книге содержится не только вводный курс по использованию программного пакета Autodesk Maya 8.5, но и описание роли этого программного обеспечения в творческом и техническом процессе, известном как рабочий конвейер компьютерной графики.
Чтобы заинтересовать читателей, авторы постарались изложить именно творческие моменты рабочего процесса (то, что, на их взгляд, является редкостью в книгах по программному обеспечению), а именно: практические рекомендации, советы, секреты мастерства и различные приемы процесса создания реалистичной компьютерной графики, а также способы упрощения и ускорения процесса работы в пакете Autodesk Maya 8.5, настройки параметров и методов администрирования, которые несущественны для маленьких упражнений, но критически важны в реальных проектах создания трехмерной анимации.


В книге "Освоение Autodesk Maya 8.5" независимо от уровня подготовки и опыта, практически в каждой главе читатель найдет ценную информацию, захватывающие секреты, советы и новые подходы, которые позволят облегчить работу и улучшить ее результат. 928 стр., с ил.; ISBN 978-5-8459-1301-2, 978-0-470-12845-9; формат 70x100/16; твердый переплет; CD-ROM; серия Mastering; 2007, 3 кв.; Диалектика.

Цены на книгу
Оглавление

SDS-поверхности

Многоугольники обеспечивают скульптурное моделирование, однако для создания гладких, реалистичных моделей они требуют значительного увеличения количества деталей. NURBS-поверхности обеспечивают гладкие поверхности, но требуют понимания несколько непривычных парадигм моделирования, вкл

ючая такие концепции, как сшивание, параметризация и подстройка. Предоставляя парадигму, сочетающую в себе достоинства обоих типов моделирования, SDS-поверхности представляют собой компромисс между гладкими NURBS-поверхностями и скульптурными возможностями полигональных поверхностей. SDS-поверхности обычно используются в конце процесса моделирования, чтобы придать моделям гладкость и добавить детали.

Если бы это было сделано ранее, то рабочий процесс потребовал бы существенно больших вычислительных ресурсов. В этой главе рабочий цикл представлен на примере головы Машизмо, включая моделирование в многоугольниках, предшествующее ее преобразованию в SDS-поверхности для сглаживания и детализации.
 Концепция SDS-поверхностей
 Начнем с шаблона
 Моделирование головы
 Детали, детали и SDS-поверхности


Концепция SDS-поверхностей

SDS-поверхности (Subdivision surfaces — subDs) — это гибридная поверхность, сочетающая в себе многие преимущества как NURBS-поверхностей, так и полигональных поверхностей. Подобно NURBS-поверхностям, SDS-поверхности представляют большое количество многоугольников, которые могут быть увеличены или уменьшены по желанию художника. Относительно небольшое количество контролирующих поверхность узлов (контрольных точек) обеспечивает достаточный уровень гладкости, чтобы модель выглядела одинаково хорошо как при интерактивном представлении на экране компьютера, так и при визуализации с высоким разрешением для HD (High Definition Video — видео высокого качества) или кинофильма.

В отличие от NURBS-поверхностей, которые ограничены применением в моделях, состоящих лишь из четырехугольных фрагментов, SDS-поверхности способны использовать полигональные (polygonal) топологии и методы моделирования. Как будет продемонстрировано вскоре, на практике имеет смысл начинать моделирование в полигональных поверхностях, а при детализации преобразовать их в SDS-поверхности.

Фактически наиболее простым является уровень редактирования объектов SDS (уровень 0), где фигуры из SDS-поверхностей совместно используют вершины многоугольников.

Наибольшее переимущество SDS-поверхностей заключается в их иерархической природе. Они позволяют создавать уровни с нарастающей степенью детализации и переключаться при моделировании между представлениями с более высоким или более низким уровнем детализации. Изменения, внесенные в модель при низшем уровне детализации, распространяются на представления с более высоким уровнем детализации.

Кроме того, изменение уровней детализации можно организовать так, чтобы сложные элементы поверхности и мелкие детали на ней проявлялись только по мере необходимости. Моделирование деталей с помощью NURBS-поверхностей требует увеличения количества изопараметрических линий по направлениям U и V как для отдельного фрагмента, так и для объекта в целом. Этот подход существенно усложняет модель, что крайне нежелательно. Однако добавление мелких деталей без увеличения сложности всего объекта потребует от разработчика высокого мастерства даже при полигональном моделировании.

На рис. 5.1 показано относительное разрешение поверхности, необходимое для каждого способа моделирования. Обратите внимание на то, что в середине SDS-поверхности есть детали, добавленные только там, где необходимо.

Как правило, сначала создают приблизительную полигональную версию модели низкого разрешения, а затем преобразуют ее в состоящую из SDS-поверхностей. После преобразования сетка становится весьма гладкой, и для сохранения резкости краев зачастую используется искажение.


Рис. 5.1. NURBS-поверхность, SDS-поверхность и полигональная поверхность, редактируемые инструментом Sculpt (Рельеф).
Обратите внимание на разное разрешение каждой из них, а также на дополнительные детали в центре модели, созданной с помощью SDS-поверхности


Однако SDS-поверхности обманчивы, поскольку способствуют выработке плохих привычек в моделировании. Известно, что при полигональном моделировании, как правило, лучше использовать прямоугольники. Треугольники также годятся, но многосторонних многоугольников следует избегать из-за сложностей при сглаживании. SDS-поверхности отлично сглаживают многосторонние многоугольники, но последние не поддерживаются модулем визуализации Maya mental ray, т.е. объекты, содержащие многоугольники с более чем четырьмя сторонами, не будут визуализированы и могут привести к аварийному завершению процесса визуализации.

SDS-поверхности можно редактировать в двух режимах: стандартном и упрощенном полигональном.

Стандартный режим (standard mode) позволяет редактировать секционные компоненты модели и просматривать ее как реальную SDS-поверхность. В этом режиме можно использовать стандартные секционные инструменты моделирования и детализировать компоненты по уровням. Однако в любой момент можно перейти в упрощенный полигональный режим моделирования, который позволяет редактировать общую оболочку объекта, как будто это полигональная модель с низким разрешением. В этом режиме можно также использовать любые полигональные инструменты моделирования.


Начнем с шаблона
Начнем создание головы персонажа Машизмо с использования метода полигонального моделирования, а затем, по завершении процесса, преобразуем ее в SDS-поверхность, чтобы с помощью нового инструмента Sculpt Geometry Tool  (Инструмент рельефа ) добавить такие детали, как кровеносные сосуды и морщины. Но прежде всего необходимо создать шаблон.

Создавать поверхность будем один многоугольник за другим. Поскольку для создания каждого многоугольника приходится размещать точки в трехмерном пространстве, этот способ иногда называют поточечным моделированием (point modeling). К сожалению, в Maya сделать это сложно, поскольку программа пытается поместить точку на ближайшую ортогональную плоскость (orthogonal plane), и в результате довольно трудно расставить точки именно там, где они должны быть. Эту проблему можно обойти так: сначала создать кривые, а затем привязывать к ним размещаемые точки. Готовый трехмерный шаблон показан на рис. 5.2.


Рис. 5.2. Готовый трехмерный шаблон

В книге Maya: Secrets of the Pros 2nd Edition, коллектив авторов которой возглавляли Джон Кундерт-Гиббс (John Kundert-Gibbs) и Дариус Деракшани (Dariush Derakhshani) (издательство Wiley, 2005), Том Капицци (Tom Capizzi) и Кришнамурти Коста (Krishnamurti Costa) представили замечательную главу, описывающую в общих чертах процесс планирования и моделирования головы персонажа. Они прекрасно обосновали необходимость планирования конструкции головы и тщательной проработки расположения стыков петель краев (edge-loop) на ее эскизах.

Создание этого шаблона не представляет сложности; можно использовать методы, рассмотренные в главе 3, “Полигональное моделирование”, при работе над телом персонажа Машизмо. Для создания трехмерного шаблона выполните следующие действия.

1. Обведите эскиз головы кривыми линиями. Как всегда, убедитесь, что обведены все детали. Просмотрите эскиз в обоих видах и попробуйте оценить, где еще могут располагаться изгибы и плоские участки. Обратите внимание, что за исключением линии носа, там, по существу, нет контуров. Линии просто указывают места изменения направления поверхности. Они будут использованы для привязки многоугольников в областях без явных деталей.

2. Точно так же, как это делалось с шаблоном тела, выберите и поверните вид сбоку так, чтобы выставить его параллельно плоскости YZ, а вид спереди переместите так, чтобы он стал перпендикулярным виду сбоку (рис. 5.3, справа).


Рис. 5.3. Шаблон обведен и расположен в профиль. Обратите внимание на петли краев и контурные линии на изображении слева

3. Переключите компоновку на Two Panes Side By Side (Две панели рядом) и сделайте одну панель видом спереди, а другую ортогональным видом сбоку.

4. Разместите линии вида сбоку и вида спереди на разных слоях. Сопоставьте их с линиями вида сбоку.

5. Выделите каждую линию вида спереди и выберите по маске точки редактирования.

6. Переместите все точки редактирования на каждую линию вида спереди. Выберите и переместите каждую точку редактирования по оси Z так, чтобы сопоставить ее с каждой линией вида сбоку.

На рис. 5.4 этот процесс показан для петли вокруг глаза. Проделайте это для каждой линии в группе вида спереди. Не забывайте, что для обхода линии можно использовать клавиши управления курсором, — это избавит от необходимости щелкать кнопкой мыши.



Рис. 5.4. Выбирайте точки редактирования на линиях в виде спереди, но перемещайте их по оси Z в виде сбоку


7. Некоторые линии, которые проходят вокруг головы (наиболее заметные линия вокруг плоской вершины прически Машизмо и линия его шеи), придется вытянуть из вида сбоку, чтобы совместить с шаблоном вида спереди.

8. Вытянув все необходимые линии, вернитесь назад и удалите внутренние линии шаблона вида сбоку. Эти линии выполнили свое назначение и больше не нужны.

9. Сохраните файл как Head3dTemplate.mb. Это должно напоминать шаблон, показанный на рис. 5.2.

Моделирование головы
Для моделирования головы будем использовать преимущественно инструменты Create Polygon (Создать многоугольник) и Append To Polygon (Добавить к многоугольнику). Не забывайте, что сначала в ходе полигонального моделирования создается внешняя общая форма головы, а в SDS-поверхность она преобразуется к концу процесса.

Начнем с глазной впадины, форма которой имеет некоторые ограничения. Неважно, какую форму имеет глаз на плоскости, в объеме он соответствует сферической форме глазного яблока. Если это не учесть сейчас, то позднее, когда будут созданы глазные яблоки и веки, это может обернуться серьезной проблемой. Так что давайте начнем моделирование головы с глаза, как описано ниже:

1. Откройте файл Head3dTemplate.mb.

2. Создайте сферу NURBS, измените ее размер и переместите в положение, показанное на рис. 5.5, сверху в видах спереди и сбоку.

3. Выберите сферу, щелкнув в строке состояния на кнопке Magnet (Магнит). Это превратит ее в зеленый каркас (wireframe). Теперь к ней можно привязывать точки редактирования линии глаза.

4. Выберите по маске точки редактирования на линии шаблона глаза, как показано на рис. 5.5, посередине. Обратите внимание на то, что при выборе инструмента Move (Перемещение) в центре манипулятора вместо обычного квадрата появляется окружность. Это означает, что Maya собирается ограничить движение некоторого элемента, в данном случае активного объекта.

5. Привяжите точки к активной поверхности, перемещая их в виде спереди немного назад и вперед. Будет заметно, как они привязываются к поверхности в виде сбоку.

6. Продолжайте до тех пор, пока все точки редактирования не будут привязаны (см. рис. 5.5, снизу).

7. Отредактируйте линию морщины так, чтобы она соответствовала линии глаза. На этом этапе о линии века можно не беспокоиться.

8. Снимите все выделения и щелкните на кнопке Make Live (Активизировать), чтобы отменить выделение сферы.

9. Удалите сферу.

10. Сохраните файл под именем MachismoHead01_EyeCavity.mb.



Рис. 5.5. Процесс адаптации линии глаза шаблона к выбранной сфере
Как можно заметить, по сравнению с предыдущими главами в этой главе описания стали более общими.

Они становятся короче, поскольку по мере работы накапливается опыт и уменьшается потребность в конкретных указаниях, а в некоторых случаях возможны даже вариации, что придаст персонажу индивидуальность.

Теперь все готово, чтобы приступить к созданию глазной впадины. Однако не забывайте, что шаблон здесь используется только для облегчения задач моделирования. Результатом работы является не шаблон сам по себе, а модель. Поэтому если необходимо отклониться от шаблона, то спокойно изменяйте его. Имея это в виду, начнем моделирование области глазной впадины.

1. Начнем эту модель с одиночного многоугольника. Выберите инструмент MeshCreate Polygon (СеткаСоздать многоугольник). По ряду причин компания Autodesk по умолчанию не включает его в панель инструментов для работы с многоугольником, поэтому добавим его туда. Перетащите, удерживая среднюю кнопку мыши, его пиктограмму из панели инструментов.

Пункт меню можно также добавить и на текущую панель, для этого перетаскивайте его, нажав комбинацию клавиш <Ctrl Shift>.

2. Нажав клавишу <C>, чтобы на время перейти в режим Snap To Curve (Привязка к кривой), щелкните на ранее созданной линии шаблона глаза. Таким образом, на нее будет установлена первая точка.

3. Продолжая удерживать нажатой клавишу <C>, щелкните справа от первой точки (рис. 5.6, а).


Рис. 5.6. Процесс создания первого многоугольника глазной впадины


4. Продолжая привязку с нажатой клавишей <C>, чтобы установить следующую точку, щелкните на краю петли брови напротив расположенной под ней петлей краев глазной впадины (см. рис. 5.6, б). Обратите внимание на появившийся розовый треугольник, — именно так рождается форма.

5. Удерживая нажатой клавишу <C>, щелкните на четвертой слева точке петли брови (рис. 5.6, в).

6. Удерживая нажатой клавишу <C>, перетащите с помощью средней кнопки мыши точку на другую линию, чтобы изменить ее местоположение. Будет видна привязка точки к кривой глазной впадины (см. рис. 5.6, г).

7. Чтобы создать многоугольник, нажмите клавишу <Enter>. Нажимая в процессе создания клавишу <Backspace>, можно вернуться на шаг назад.

В режим Snap To Curve (Привязка к кривой) можно было бы перейти и щелчком на кнопке в строке состояния. Однако удерживание нажатой клавиши <C> для временного перехода в режим Snap To Curve дает большую гибкость, позволяя покидать его, отпуская клавишу. Это более быстрый и универсальный способ работы, несмотря на то, что он требует немного большего проворства рук.

Первый многоугольник уже готов. Помните, как в начале главы 3, “Полигональное моделирование”, упоминалось, что порядок точек (порядок, в котором создаются точки многоугольника) определяет направление поверхности. Многоугольник в этом примере создавался против часовой стрелки, поэтому он обращен наружу, вне модели, что и требовалось.

Но с этого момента многоугольники необходимо добавлять к нему только в порядке обхода против часовой стрелки. Добавьте несколько многоугольников и завершите этот этап создания глазной впадины так, как описано ниже.

1. Выберите инструмент Edit MeshAppend To Polygon (Редактировать сеткуДобавить к многоугольнику) и с помощью средней кнопки мыши перетащите его пиктограммы с панели инструментов на используемую панель.

2. Если первый многоугольник еще не выделен, щелкните на нем. Обратите внимание, что при этом все края подсвечиваются сильнее обычного.

3. Чтобы начать добавление многоугольников, щелкните на правом крае. Вдоль каждого края, к которому можно добавлять многоугольники, будут видны указывающие на это стрелки, а в нижнем углу многоугольника появится точка (рис. 5.7, а). С этого края начнется процесс добавления.


Рис. 5.7. Использование инструмента Append To Polygon (Добавить к многоугольнику) для создания глазной впадины

4. Нажав клавишу <C>, щелкните правее кривой шаблона глаза. Это установит следующую точку (см. рис. 5.7, б). Обратите внимание, что розовая форма начинает создаваться точно так же, как и при использовании инструмента Create Polygon (Создать многоугольник).

5. Находясь в режиме Snap To Curve (Привязка к кривой), щелкните в нижней части петли краев брови (см. рис. 5.7, в).

6. Чтобы добавить многоугольник и повторно использовать инструмент, вместо клавиши <Enter> нажмите клавишу <Y>. Теперь все готово для повторного добавления. Щелкните на крае нового многоугольника (см. рис. 5.7, г).

7. Продолжайте движение вокруг глаза, создав около тринадцати многоугольников (см. рис 5.7, д). При добавлении последнего многоугольника лучше щелкать не на кривой, а от края до края.
Данный этап создания глазной впадины завершен. Начнем моделировать нос и объединим его с только что созданной глазной впадиной.

Затем установим в правой панели режим предварительного просмотра (smooth preview), чтобы отобразить разделенную модель в упрощенном виде. Это позволит просматривать голову так, как будто она уже преобразована в SDS-поверхность.

1. Создайте и добавьте многоугольники в центре лба сверху, как показано на рис. 5.8, а. Не забывайте щелкать в направлении против часовой стрелки. Обратите также внимание на то, что хотя добавляемые многоугольники и привязывались к кривой на кончике носа, их края были перемещены внутрь по оси X, поскольку было необходимо сделать нос немного острее, чем на рисунке.

2. Выделите одновременно объекты носа и глаз, а затем выберите в меню Mesh (Сетка) пункт Combine (Объединить). В результате из выделенных поверхностей будет создан один объект.

3. Для создания еще одного ряда многоугольников, показанных на рис. 5.8, б, используйте инструмент Append To Polygon (Добавить к многоугольнику). Чтобы соединить две формы, осуществляйте добавление от края к краю. И, как обычно, не бойтесь перетаскивать вершины, если для получения желаемого результата необходимо изменить форму модели.


Рис. 5.8. Объединение форм носа и глаза с помощью инструмента Append To Polygon (Добавить к многоугольнику)

4. Если при добавлении многоугольник свернется (folds), как показано на рис. 5.8, в, немедленно отмените последнее действие, выделите все плоскости обоих объектов и выберите пункты меню NormalsReverse (НормалиОбратить).

5. Чтобы упростить согласование краев, с помощью инструмента Split Polygon Tool (Инструмент разделения многоугольника) отделите край от глаза, как показано на рис. 5.8, г.

6. Добавьте еще один ряд многоугольников вдоль центра лба (см. рис. 5.8, д).

Чтобы увидеть, как будет увеличиваться разрешение модели при сглаживании в процессе визуализации или при преобразовании в SDS-поверхности, создадим разделенное упрощение.

Создание разделенного упрощения полезно, поскольку так можно просмотреть сглаженную голову без преобразования полигональной модели в SDS-поверхность. Создайте разделенное упрощение и отразите его по оси X. (Если возникнут затруднения, то обратитесь к главе 3, “Полигональное моделирование”.)

После установки разделенного упрощения, создадим линию многоугольников вдоль щек. Она станет основой для добавления многоугольников в область рта (рис. 5.9).


Рис. 5.9. Создание рядов многоугольников вокруг области щеки

]