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, включая 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

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

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.

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.

• 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.

• 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

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

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

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

• 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

• 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.

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

• 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:

• Откройте файл Head3dTemplate.mb.

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

• 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.

• 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.

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

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

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

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

• Удалите сферу.

• 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.

• 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 .

• Нажав клавишу , 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.

• Продолжая удерживать нажатой клавишу , щелкните справа от первой точки (рис. 5.6, а).

Рис. 5.6. Процесс создания первого многоугольника глазной впадины

• Продолжая привязку с нажатой клавишей , 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.

• Удерживая нажатой клавишу , щелкните на четвертой слева точке петли брови (рис. 5.6, в).

• Удерживая нажатой клавишу , 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).

• Чтобы создать многоугольник, нажмите клавишу . Нажимая в процессе создания клавишу , 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 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.

• 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.

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

• 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

• Нажав клавишу , 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).

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

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

• 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.

• 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.

• 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.

• 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)

• 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).

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

• 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

• Для создания щеки добавьте многоугольники к носу и глазам (см. рис. 5.9, а).

• Создайте пятиугольник (см. рис. 5.9, б). Для этого щелкните на внутреннем крае, поместите точку на внутренней кривой, а затем на внешней кривой, после чего щелкните на внешнем крае. Это позволит добавлять вокруг лица четырехугольники, а впоследствии разделить и преобразовать пятиугольник в четырехугольники с помощью инструментов Insert Edge Loop (Вставка петли краев) и Split Polygon (Разделение многоугольника).

• Добавьте четырехугольники везде вокруг области рта вплоть до линии центра. Внизу у подбородка свободно размещайте точки, устанавливая их щелчком мышью и, чтобы правильно расположить, перетаскивая их с помощью средней кнопки мыши как в виде спереди, так и в виде сбоку. Обратите внимание на то, что все края исходят из одной точки и направлены ото рта наружу. Впоследствии это позволит правильно деформировать рот.

• Используя инструмент Insert Edge Loop (Вставка петли краев) автоматически разделите этот ряд многоугольников. Затем, используя инструмент Split Polygon (Разделение многоугольника), откорректируйте пятиугольник. Завершенный ряд многоугольников показан на рис. 5.9, в.

• Как обычно, чтобы область впоследствии не выглядела плоско, переместите наружу вершины, созданные новым краем. Помните, что, всякий раз разделяя плоский многоугольник, необходимо манипулировать новым краем или вершинами, чтобы придать поверхности некую выпуклость.

• Удалите историю этой геометрической формы.

Создание рта

Для создания области рта будет использоваться та же основная процедура. Как уже стало очевидно на настоящий момент, несмотря на всю свою мощь, метод добавления по одному многоугольнику очень медленный; поэтому там, где только возможно, будем создавать единичный многоугольник, а потом — детализировать его края.

При создании краев и внутренней части губ помните о двух вещах. Во-первых, не моделируйте губы вместе или на слишком большом расстоянии друг от друга.

Постарайтесь оставить их слегка открытыми и расслабленными. Это облегчит как расстановку весовых коэффициентов (weighting), так и выбор вершин при создании плавной модификации (blendshape). Во-вторых, не углубляйтесь слишком далеко при моделировании внутренней части губ. Создайте лишь внутреннюю область губ. В противном случае при анимации внутренняя часть рта может выступить наружу лица.

• Добавьте многоугольник между нижней частью носа и линией рта, как показано на рис. 5.10, а.

• С помощью инструмента Split Polygon (Разделение многоугольника) разделите линию краев вниз, от кончика носа до линии рта.

• Добавьте шестиугольник, как показано на рис. 5.10, б. Это позволит добавить четырехугольники вокруг и внутри рта.

• С помощью кривых добавьте четырехугольники вокруг рта (см. рис. 5.10, в).

• Разделите шестиугольник, созданный на шаге 3.

• С помощью инструмента Insert Edge Loop (Вставка петли краев) создайте узкую полосу многоугольников вокруг внутренних краев губ, а затем завершите разделение, используя инструмент Split Polygon (Разделение многоугольника). Результат показан в верхнем углу рис. 5.10, г.

• С помощью инструмента Insert Edge Loop (Вставка петли краев) разделите (см. рис. 5.10, д) последовательность краев, которые в дальнейшем станут передней частью верхней и нижней губы.

• Вытяните вершины на верхней и нижней губах так, чтобы они соответствовали контурам шаблона.

• Добавьте два ряда краев, расходящихся радиально от области губ.

• Вытяните вершины наружу так, чтобы закруглить поверхность рта.

• Удалите историю.

Сделайте внутреннюю часть губ состоящей из трех рядов многоугольников, как показано на рис. 5.11. Выделите и вдавите внутренний край губ назад и вверх в рот, а затем добавьте края и выдавите их так, чтобы губы получились выпуклыми.

Рис. 5.10. Создание области щеки и рта с помощью инструментов Append To Polygon и Insert Edge Loop

Рис. 5.11. Выдавливание и коррекция внутренней части губ

Моделирование лба и бровей

Вот где трехмерный шаблон действительно пригодится, так это для создания лба. Начнем работу вокруг брови и, чтобы упредить образование складок при преобразовании в SDS-поверхности, в конце слегка выдавим ее.

• Добавьте два многоугольника в углы брови так, как показано на рис. 5.12, а.

• Добавьте многоугольники вокруг брови (см. рис. 5.12, б) и разделите ряд многоугольников вдоль центра брови к глазу. Вытяните их в позицию, показанную на рис. 5.12, б. Важно, чтобы сверху и снизу от брови было одинаковое количество краев.

• Добавьте многоугольники так, чтобы они заполнили область брови, а затем разделите их, как показано на рис. 5.12, в.

• Выдавите грани брови и закруглите ее вершины (см. рис. 5.12, г).

• Продолжайте добавлять многоугольники и заполните бровь до линии роста волос (см. рис. 5.12, д).

Завершение создания носа и глаз

Теперь необходимо выдавить ноздри и продолжить создание века. Но сначала закончим нос.

• Завершающая работа над созданием носа начнется с добавления ряда краев, начиная вверху над переносицей и продолжая вниз вокруг основания носа (рис. 5.13, a).

• Выделите и выдавите шесть граней нижней стороны носа. Первое выдавливание должно сжать внутреннюю часть относительно центра выдавливания, но не за пределы носа. Как это сделать, показано сверху на рис. 5.13, б.

Рис. 5.12. Заполнение лба и бровей

• Переместите некоторые вершины носа так, чтобы закруглить верхнюю часть ноздри (см. рис. 5.13, б).

• Выделите эти же шесть граней и выдавите их так, как и на шаге 2. Вытяните их наружу и закруглите бок ноздри (см. рис. 5.13, в).

• Создайте ноздрю внизу носа, разбивая многоугольники так, как показано на рис. 5.13, в; затем удалите все края внутренней области созданной формы. При этом будет создан один многоугольник, с помощью которого выдавить ноздрю будет легче.

• Выдавливайте ноздрю внутрь носа не меньше чем в три приема. После каждого выдавливания масштабируйте и переносите выдавливание глубже в нос.

• Удалите центральный многоугольник, и в результате получится нечто похожее на рис. 5.13, г. И наконец, удалите историю поверхности.

Рис. 5.13. Завершение создания носа и ноздрей

К созданию глазных впадин подойдем иначе. Глаза Машизмо, с резко выраженными мешками под ними, посажены несколько глубоко. Завершим его глаз, добавляя вокруг глазницы круговые детали и соответственно редактируя модель.

• Вытяните все вершины глазницы из текущих позиций ровно настолько, чтобы для придания веку некоторой толщины можно было выдавить или добавить ряд многоугольников.

• Создайте этот расширяющийся назад к голове ряд многоугольников или выдавливанием, или непосредственным добавлением краев.

• Немного выдавите обратный край многоугольников и вытяните их, чтобы обозначить внутренний край века. Эта операция аналогична той, которая была проделана с губами.

• Используя инструмент Insert Edge Loop (Вставка петли краев), разделите линию краев, окружающих внешнюю часть глазной впадины. Вершины вдоль этого края с внутренней и внешней части глаза вдавите обратно к голове, а вверху и внизу глаза — от головы.

• 5Создайте еще одну линию краев и повторите предыдущий шаг. По окончании должно получиться нечто похожее на рис. 5.14.

Рис. 5.14. Готовый глаз. Обратите внимание на то, что на изображении слева обратная сторона век проецируется в сторону от края века

Завершение полигональной версии головы

На нескольких приведенных ниже рисунках подробно показано завершение создания головы. Причем никакие из описанных ранее методов моделирования здесь не используются.

Процедура, используемая для завершения головы, в общих чертах показана на рис. 5.15. Чтобы создать пару рядов расширяющихся к затылку плоскостей, добавляйте и разделяйте многоугольники. Добавьте конструкцию, подобную приведенной на предпоследнем изображении головы. Впоследствии из нее будет сформировано ухо. Продолжите линию роста волос вокруг затылка.

Затем для формирования шеи выдавите вниз затылочную часть линии роста волос. Закончите сторону шеи и выдавите ее вниз.

Рис. 5.15. Завершение создания головы с помощью добавления, разделения и выдавливания многоугольников

Вершина короткой, с плоским верхом, прически Машизмо довольно проста. На рис. 5.16 показано, как добавить многоугольники к центральной кривой и затем разделить ряд краев на расстоянии в один многоугольник от линии центра. После этого необходимо соединить получившиеся треугольники.

Рис. 5.16. Завершение моделирования плоской стрижки Машизмо

Процесс создания уха показан на рис. 5.17. Для такого стилизованного персонажа, как Машизмо, приемлемо оставить уши в виде завитков, как на верхнем среднем изображении, но творчески применив разделение, сокращение и удаление краев, можно создать хорошо проработанное ухо, показанное справа внизу.

Рис. 5.17. Создание уха Машизмо. Поскольку детали пока не важны, можно оставить ухо так, как оно изображено вверху в центре

В заключение добавим ряд краев вокруг переднего нижнего края плоской стрижки, а также внизу вокруг коротких баков. Затем соединим их над ухом с затылочным краем линии роста волос, как показано на рис. 5.18, посередине. Вытяните баки наружу, чтобы создать край для линии роста волос (см. рис. 5.18, справа).
Детали, детали и SDS-поверхности

Все основные черты головы Машизмо уже созданы, и все готово для того, чтобы перейти к созданию более тонких деталей, которые придадут персонажу его индивидуальный образ. Далее модель будет преобразована в SDS-поверхности, обеспечивающие возможность редактирования на иерархическом уровне. Поэтому необходимо заранее запланировать, какие детали будут созданы на базовом уровне поверхности головы, а какие оставлены до редактирования на более высоком уровне моделирования. Фундаментальное эмпирическое правило создания деталей при моделировании SDS-поверхностей гласит: если деталь будет перемещаться с помощью деформатора или плавной модификации, то создавать ее следует на базовом каркасе. С другой стороны, если деталь можно перенести вдоль поверхности модели, то создавать ее следует на более детализированном уровне. Выбор рассматриваемого здесь варианта основан на том, что к базовому каркасу нулевого уровня будут применяться деформаторы и плавные модификации.

Рис. 5.18. Завершение линии роста волос

Способ моделирования по отдельным многоугольникам здесь был использован потому, что он позволяет создать иерархический каркас головы. Однако на данном этапе рабочего процесса модель следует сгладить. Резкие переходы должны остаться у таких деталей, как линия волос, морщины под глазами и крылья носа, все остальное следует сгладить.

Откройте файл MachismoHead04_PolyDetail.mb и ознакомьтесь с его содержимым. Все указанные детали были добавлены и сделаны резкими в результате добавления многоугольников на ключевые места лица. При просмотре разделенного упрощения можно заметить, что в указанных областях модели переходы достаточно резкие. Тем не менее платой за это стало увеличение числа многоугольников. К тому же каждая дополнительная деталь, такая как второстепенная морщина вдоль низа глаза или на лбу, также должна быть промоделирована в основном полигональном каркасе или создана с использованием карты выдавливания.

Однако предоставляемые Maya SDS-поверхности позволяют перенести эти тонкие детали на более точный каркас, а для управления деформацией использовать более грубый, базовый каркас уровня 0. Откройте файл MachismoHead05_SubDHeadStart.mb. Это исходная еще не детализированная модель головы, отраженная и сшитая с помощью инструмента Merge Edge (Объединение края). Итак, преобразуем голову и начнем моделирование деталей.

Обычно процесс разработки подразумевает создание половины головы с последующим зеркальным копированием и сшиванием половин вместе. Однако поскольку этот процесс не рассматривается в данной главе, отложим его до главы 12, “Тонирование и текстурирование при анимации”.

• 1. Выделите голову (SubDHeadGeo) и выберите в меню Modify (Изменить) пункты Convert->Polygons To Subdiv -> (Преобразовать->Полигональную поверхность в SDS-поверхность ->). Не забывайте, что значение в поле Maximum Base Mesh Faces (Максимальное количество граней базового каркаса) этой панели должно быть не меньше количества граней полигонального каркаса, который предстоит преобразовать. Для этой головы количество граней составляет 1590. Если для данного параметра установлено значение, большее приведенного, то преобразование завершится успешно. Меньшее значение параметра может привести к неудачному выполнению операции. При реальном моделировании устанавливать это значение намного больше 3000 не потребуется. По умолчанию для параметра Maximum Edges Per Vertex (Максимум краев на вершину) принято значение 32, что намного больше, чем необходимо при моделировании с какой бы то ни было степенью эффективности. По завершении щелкните на кнопке Create (Создать).

• 2. Теперь каркас SDS-поверхности уже создан, но для того, чтобы лучше увидеть, на каком уровне происходит работа, хотелось бы установить собственные настройки. Выберите в меню Window (Окно) пункты Settings/Preferences->Preferences (Параметры/Предпочтения->Предпочтения) и в появившейся панели Categories (Категории) выберите Subdivs (SDS-поверхности).

• Находясь в разделе Subdivs Display (Отображение SDS-поверхностей), переключите переключатель Component Display (Отображение компонента) из положения Points (Точки) на Numbers (Числа). Щелкните на кнопке Save (Сохранить), чтобы внести изменения.

• Чтобы отобразить вершины уровня 0, выберите Vertex (Вершина). Как можно заметить, эти вершины совпадают с исходными вершинами многоугольников модели.

• Правой кнопкой мыши выберите Display Finer (Увеличить точность отображения). Обратите внимание на то, что над более детализированными областями модели появились единицы. Это каркас уровня 1, который Maya создает поверх базового каркаса уровня 0.

• Чтобы отобразить на каркасе вершины уровня 2, снова выберите Display Finer. Модель сейчас содержит немного таких вершин, но позднее их наличие сослужит хорошую службу. Обратите также внимание на то, что уровень отображения можно задать непосредственно, выбрав уровень представления в маркированном контекстном меню.

• Чтобы увидеть, как Maya создает сглаженное изображение модели головы, состоящей из SDS-поверхностей, перейдите в режим объектов (Object Mode), выберите модель, а затем нажмите клавиши <1>, <2> и <3>.

При моделировании SDS-поверхностями чрезвычайно важны края, поскольку, выбрав в меню Subdiv Surfaces (SDS-поверхности) пункт Full Crease Edge/Vertex (Заполнить у складок края/вершины), можно автоматически создавать складки вдоль поверхности модели. Поскольку работа идет над моделью головы в целом, в нее следует внести некоторую асимметрию . Давайте нанесем на модель складки следующим образом.

• Выберите края головы. Если края уровня 0 еще не отображаются, выберите Display Level 0 (Уровень представления 0).

• Выделите края, проходящие вдоль глубоких морщин на лбу, как показано на рис. 5.19, a.

• Переключитесь на набор меню Surfaces (Поверхности), если он еще не выбран. Для создания складки выберите в меню Subdiv Surfaces (SDS-поверхности) пункт Full Crease Edge/Vertex (Заполнить у складок края/вершины) и добавьте к глубоким морщинам топологию уровня 1. Выбранные края теперь должны быть отмечены пунктиром, как показано на рис. 5.19, б.

• Чтобы увидеть складки в действии, переместите их по оси Z назад, как показано на рис. 5.19, в. Однако поскольку анимация складок будет выполнена позднее, сейчас отмените это последнее действие.

Рис. 5.19. Выделите края и создайте складки. Внизу показан результат временного перемещения заломов назад. Вверху выделенные края утолщены, чтобы они стали заметнее на рисунке

Создайте складки в необходимых местах модели. Все края, которые предстоит сделать полными складками, отмечены на рис. 5.20 белым цветом, а все частичные складки — черным. Все части, за исключением глаз, должны быть довольно четкими. На передней части век необходимо сделать частичные складки, а на задней, трущейся о глазное яблоко, — полные складки.

Рис. 5.20. До нанесения складок базовая модель уровня 0 является гладкой (слева). Полные складки отмечены белым цветом, а частичные — черным (посередине). Завершенная модель (справа)

Как отмечалось ранее, все моделируемые на более подробных уровнях детали будут подвержены деформациям, применяемым на менее подробных уровнях. Итак, усовершенствуем базовую голову на более детализированном уровне, используя инструмент Sculpt Geometry (Рельеф). Давайте поместим на губу Машизмо шрам.

• Откройте файл MachismoHead06_SubDHeadfin.mb или продолжите работу над сценой предыдущего упражнения.

• Увеличьте изображение области губ, правой кнопкой мыши выберите края, а потом установите для головы первый уровень представления (Display Level 1), как показано на рис. 5.21, a.

• Выделите несколько краев с любой стороны, на которой необходимо изобразить шрам, и правой кнопкой мыши выберите Refine Selected (Уточнить выделенную область). В результате эта область губы получит дополнительные детали, которые можно выбирать (см. рис. 5.21, б). В случае ошибки немедленно отмените действие и вернитесь к более простой поверхности, выбрав в меню Subdiv Surfaces (SDS-поверхности) пункт Clean Topology (Очистить топологию).

• Выберите в меню Subdiv Surfaces (SDS-поверхности) инструмент Sculpt Geometry (Рельеф). Как и ранее, при использовании этого инструмента установите подходящий размер кисти (brush size), возможно 0.1 или около того. Используйте сплошную голубую кисть, так как необходимо получить настолько четкую впадину, насколько это возможно. Для параметра Max Displacement (Максимальное смещение) установите небольшое значение, возможно 0.2.

• Перемещаясь вниз, к середине подбородка, создайте на губе рельефное углубление (см. рис. 5.21, в).

Рис. 5.21. Машизмо хвастается тем, что получил свой шрам во время драки в баре города Момбасса, но на самом деле он заработал его, пытаясь открыть зубами бутылку!

Комбинация клавиш инструментов рельефа

Для всех инструментов рельефа используются следующие комбинации клавиш.

• Клавиша позволяет выбрать функции Push (Вдавить), Pull (Вытянуть), Smooth (Сгладить), Erase (Стереть), а также установить оси симметрии (reflection axes).

• Перемещая мышь, удерживая нажатыми клавишу и ее левую кнопку, можно выбрать диаметр кисти.

• Перемещая мышь, удерживая нажатыми клавишу и ее левую кнопку, можно установить значение наибольшего смещения (Max Displacement). Оно отображается и как число, и как длина стрелки, изменяющаяся по мере перетаскивания.

• Клавиша позволяет задать непрозрачность (opacity) кисти, что в данном случае неважно, однако имеет большое значение при окрашивании.

• Чтобы получить правдоподобный шрам от удара бутылкой, выделите несколько краев вдоль сторон шрама и сделайте на них складку. Выделите отдельные края и преобразуйте их так, чтобы шрам приобрел неправильную волнистую форму (см. рис. 5.21, г).

• Выберите в меню Subdiv Surfaces (SDS-поверхности) пункт Clean Topology (Очистить топологию), чтобы на более подробном уровне удалить ненужные детали. Завершая создание модели, удалите историю.

• Сохраните файл.

• Теперь посмотрим, как эта деталь поддерживается деформатором плавной модификации, примененным к базовому каркасу уровня 0.

• Импортируйте сцену SneerBlendShape.mb с компакт-диска. Обратите внимание на то, что импортированная модель не только грубей модели из SDS-поверхностей, созданной в предыдущих упражнениях, но еще и находится в полигональной форме! Зачастую, особенно на маломощных компьютерах, гораздо проще создать сначала полигональную модель, а затем преобразовать ее в SDS-поверхности.

• Выделите новый объект и преобразуйте его в SDS-поверхность.

• Для SubDHeadGeo и polyToSubd1 выберите пункт меню Vertices (Вершины), а затем установите для них нулевой уровень представления. Используя инструмент Marquee (Выделение прямоугольником), выделите новый каркас, а потом, нажав клавишу , выделите детализированный каркас (рис. 5.22, a). Плавная модификация не будет срабатывать до тех пор, пока не будут выделены все вершины на обоих объектах.

• В наборе меню Animation (Анимация) выберите пункты Create Deformers Blend Shape ,(Создать деформаторы,Плавная модификация). Назовите узел L0BlendShape и убедитесь, что установлен флажок Check Topology (Проверять топологию). Щелкните на кнопке Create (Создать), чтобы создать на базовой голове узел плавной модификации.

• Выберите в меню Window (Окно) пункты Animation Editors BlendShape (Редакторы анимации Плавная модификация) и, открыв редактор плавной модификации (Blend Shape Editor), найдите узел в списке Inputs (Входящие) панели каналов. Измените единственное исходное значение плавной модификации на 1. Результат будет похож на рис. 5.22, б.

Обратите внимание на то, как шрам перемещается по нижней губе. Это происходит потому, что топологии нулевого уровня обеих моделей идеально соответствуют друг другу.

Установка плавной модификации на уровне объектов привела бы топологии обоих уровней в соответствие с базовой головой, т.е. Maya поместила бы топологии уровней 1, 2, 3 и 4 на целевой объект плавной модификации. Это не только замедлило бы выполнение операции в целом, но и привело бы к тому, что шрам и все складки исчезли бы, поскольку плавная модификация была бы применена ко всем иерархическим уровням модели.

Резюме

SDS-поверхности Maya совершенствуются с выходом каждой новой версии. В этой главе было продемонстрировано, как с их помощью можно, применив деформации на низком, более грубом уровне моделирования, перенести их на более детализированные уровни без повреждений. В топологиях, обладающих одним уровнем, таких как NURBS или полигональная, упорядочивание точек предотвращает смешение объектов на разных уровнях детализации. В этом и заключается наибольшее преимущество SDS-поверхности.

Рис. 5.22. Выделение обоих каркасов нулевого уровня и двух каркасов после применения плавной модификации

Издательская группа "Диалектика-Вильямс"

Источник: www.3dtotal.ru