 |
Топология и моделирование лица
|
|
|
|
При моделировании лица необходимо помнить о том; как оно двигается. В приведенном описании лицевых мышц говорилось о том, что круговые мышцы рта растягивают губы в радиальных направлениях, а брови в основном смещаются по горизонтали. Эти сведения пригодятся в процессе конструирования.
Необходимо также учитывать внешний вид персонажа в целом. К реалистичным и стилизованным героям предъявляются различные требования, например, у мультипликационной собаки может быть очень длинный нос. Если голова персонажа должна быть бесшовно состыкована с телом, возможно, придется воспользоваться комбинацией методов. Как всегда,
Баухауз - высшая школа строительства и художественного конструирования, основанная в Германии в 1919 г. Основные направления - эстетика функционализма, принципы современного формообразования в архитектуре и дизайне, формирование материально-бытовой среды средствами пластических искусств (Советский энциклопедический словарь. - М.: Сов. энциклопедия, 1989). - Прим. перев. наилучшим решением является компромиссное; конструкция головы может быть не идеальной, зато легко достигается управление телом.
Топологически голова представляет собой деформированную сферу. Ориентацию координатной сетки сферы можно выбрать тремя различными способами: расположить «северный полюс» на макушке, на лице (в области рта) или сбоку (в области уха). От ориентации координатной сетки сферы зависит, как станет выглядеть голова и лицо в процессе анимации.
Методы, описываемые в следующих разделах, ориентированы прежде всего на модели, созданные при помощи патчей и NURBS, но ими можно воспользоваться и при работе с полигональными конструкциями. Конечно, программы полигонального моделирования позволяют более свободно управлять топологией объектов.
|
|
|
Размещение полюса модели на макушке
Первое, что приходит в голову большинству разработчиков, - расположить полюс на макушке, и многие качественные модели устроены именно так. Данный подход обладает двумя преимуществами. Во-первых, сплайны располагаются горизонтально, что облегчает управление движением глаз и бровей (рис. 5.10). Во-вторых, нижнюю часть конструкции можно оставить открытой, что -позволит бесшовно состыковать голову с телом (рис. 5.11). Это особенно важно при использовании программ NURBS-конструирования, когда необходимо ограничить количество сопряжений в модели.
Рис. 5.10. Горизонтальное расположение сплайнов
Рис. 5.11. Открытая область шеи
Самый серьезный недостаток рассматриваемого способа связан с областью вокруг рта (рис. 5.12). Горизонтальные сплайны идеально подходят для глаз, но не для рта. Чтобы сформировать ротовую полость, приходится размещать несколько сплайнов пучком в углах рта. В результате при анимации появляются складки. Однако, если персонаж не разговаривает, такое решение вполне приемлемо.
Рис. 5.12 Проблемные участки
Размещение полюса модели в области рта
Модель, полюс которой размещен в области рта, называется радиальной. Данный метод конструирования достаточно эффективен. Он позволяет создать оптимальные модели ротовых полостей: сплайны расходятся по тем же радиальным направлениям, что и лицевые мускулы (рис. 5.13). Анимация движений рта не вызывает затруднений и выглядит правдоподобно (рис. 5.14). Неприятности могут возникнуть только при конструировании глазных впадин, поскольку их ориентация не совпадает с расположением сплайнов.
Решить эту проблему можно, направив продольные сплайны к макушке. Тогда поперечные линии на уровне бровей станут почти горизонтальными, и конструировать глаза будет гораздо удобнее (рис. 5.15).
|
|
|
Однако при подобном расположении сплайнов возникает другое ограничение, связанное с областью, где голова переходит в шею. При стыковке головы с шеей без шва не обойтись. Обычно это не имеет никакого значения, но если шов все-таки нежелателен, сплайны от подбородка следует направить не вверх, а вниз и пожертвовать удобством конструирования области глаз. Решайте сами, какая деталь важнее для создаваемого персонажа.
Например, если брови и глаза героя формируются как отдельные объекты, расположение сплайнов на данных участках не имеет значения, и, следовательно, можно создать бесшовное соединение с шеей (рис. 5.16).
Рис. 5.13. Радиальная модель головы
Рис. 5.14. Размещение полюса координатной сетки в области рта
Рис. 5.15. Модель со сплайнами, направленными к макушке
Рис. 5.16. Расположение сплайнов для бесшовного соединения моделей головы и туловища
Размещение полюса модели в области уха
Конструкция с расположением полюса в области уха наименее популярна, поскольку не дает особых преимуществ. Такое размещение сплайнов лишь незначительно облегчает моделирование глазных впадин: ориентация сплайнов совпадает с расположением бровей и носа (рис. 5.17). Как и в первом примере, область рта остается проблемной, поскольку в его уголках сплайны собираются в пучок (рис. 5.18). Неизбежно возникает шов при стыковке с шеей. Однако высококачественная программа и в этом случае позволит создать убедительную модель.
Рис. 5.17. Расположение полюса координатной сетки в области уха
Рис. 5.18. Пучки сплайнов, образовавшиеся в уголках рта
Выбор топологии
Оптимальный способ конструирования головы из сферы определяется внешним видом персонажа и его назначением.
Если герой будет говорить или просто двигать губами, размещайте полюс координатной сетки в области рта. Это позволит более точно управлять его движением, хотя могут возникнуть трудности при стыковке головы с телом. Но возникшую проблему решить проще, чем работать со ртом неудобной конструкции.
Если герой не говорит и не двигает губами, используйте другие методы. Можно расположить полюс на макушке, поскольку это обеспечит бесшовный переход к шее и упростит стыковку головы с телом.
|
|
|
Размещение полюса в области уха дает минимальные преимущества, а вот трудности возникнут как при анимации рта, так и при стыковке с шеей.
В следующем упражнении показано, как создать базовую модель головы из сферы. Предполагается, что наш герой будет говорить, поэтому полюс координатной сетки расположен в области рта. За счет радиального расположения сплайнов упрощается процесс анимации.
Рассматриваемая модель была создана на основе NURBS-патчей, но те же методы подойдут и для конструирования полигональной модели головы. Готовый объект выглядит достаточно натурально (рис. 5.19). Однако не cдepживaйте свое воображение. Базовая структура может стать основой для множества вариантов, как реалистичных, так и стилизованных.
Рис. 5.19. Модель головы, построенная на основе NURBS-патчей
Выбор топологии
Упражнение 1. Конструирование базовой модели головы
1. Начните с элементарной сферы, имеющей по 8 координатных линий в каждом направлении. Разместите полюс координатной сетки на передней поверхности.
2. Выделите вершины на передней части сферы.
3. Вдаеите эти точки внутрь сферы, чтобы образовалась выемка для полости рта внутри будущей модели головы.
4. Выделите вершины вокруг губ и выполните масштабирование по вертикали с уменьшением размера. Итак, основа для рта персонажа сформирована.
5. В данном упражнении предлагается направить сплайны к макушке, чтобы один полюс расположился там, а второй - в глотке. Выделяйте по очереди каждый ряд вершин, а затем сдвигайте их и поворачивайте, чтобы сплайны шли вверх и к задней части модели. При необходимости изменяйте форму головы.
6. После того, как будет готова основа модели головы, добавьте необходимые элементы каркаса. Начните с нескольких рядов вершин в окрестности губ.
7. Придайте губам реалистичную форму, выбрав подходящее место для размещения их уголков.
8. Добавьте несколько рядов вершин в области бровей.
9. Придайте форму бровям. То, насколько они станут выступать на поверхности лба, зависит от задуманного вида персонажа, но их базовые сплайны должны быть горизонтальными.
|
|
|
10. Теперь займитесь конструированием носа. Добавьте два сплайна слева и справа от центрального.
11. Выдвиньте наружу вершины, расположенные над верхней губой, и сформируйте нос. (При помощи вершин сплайнов, добавленных в п. 10, можно также сделать более полной верхнюю губу.) Очертания носа зависят от предполагаемого облика персонажа. Для более сложной модели могут потребоваться дополнительные элементы каркаса.
12. Половина работы выполнена. Осталось подкорректировать очертания лица и, если нужно, добавить новые элементы каркаса. Для получения качественной модели необходимы время, терпение и острый глаз. Добавляйте новые детали постепенно, чтобы поверхность объекта оставалась гладкой.
|
|
|
