 |
Деформация при помощи поверхности
|
|
|
|
Деформация при помощи поверхности - это еще один инструмент, используемый такими производителями программного обеспечения, как Softimage, для создания незаметных переходов. Вместо фиксации кривой на поверхности предлагается прикрепить всю дополнительную поверхность к исходной. Данный метод можно использовать для конструирования деталей объекта или формирования основы ответвляющейся поверхности, например руки или ноги. Softimage делает это при помощи Zip-патчей, располагаемых между деформируемым патчем и свободной поверхностью. Однако патчи не фиксируются в результате математических расчетов, поэтому всегда видны небольшие несоответствия в расположении поверхностей, которые, правда, можно замаскировать при помощи текстуры.
· Метод Metaballs
Метод Metaballs
Хотя перечисленных типов поверхностей более чем достаточно для создания убедительных моделей персонажей, имеется ряд других способов трехмерного конструирования, к примеру, широко применяемый метод Metaballs.
Данный метод реализован во многих пакетах под различными названиями. Некоторые программы позволяют лишь конструировать объекты при помощи Metaballs, другие также допускают анимацию. В пакете 3D Studio MAX нет собственного инструмента Metaballs, но можно использовать встроенные модули других производителей, в которых он реализован.
В пакете Clay Studio Pro допускается анимация, есть примитивы нескольких типов, возможно использование ассоциированного отображения и конструирования мышц на основе сплайнов.
В пакете MetaReyes допускаются анимация, ассоциированное отображение и конструирование мышц на основе сплайнов. В некоммерческом.пакете Blob Modeler средств анимации нет. В пакете Softimage данный метод присутствует под названием Meta Clay, имеются сферические и эллипсоидальные примитивы, допускается анимация.
|
|
|
В пакете LightWave есть только сферические примитивы и предусмотрены операции моделирования.
В пакете, Houdini имеются сферические и эллипсоидальные примитивы, а также допускается анимация.
Простейшими объектами, к которым применим данный метод, являются сферы и другие тела, имеющие преимущественно округлую форму. Разработчики анимации используют метод Metaballs для создания шарообразных объектов. При соприкосновении такие объекты соединяются подобно сливающимся каплям воды.
Данный метод работает с объектами сферической формы, но позволяет эффективно использовать целый ряд других примитивов. Каждая сфера имеет заданный вес и определенную область притяжения, благодаря которой из нескольких примитивов формируется метаобъект с округлыми очертаниями. Степень соединения шаров зависит от их веса, размера области притяжения и взаимного удаления.
Рассмотрим два шара одинакового размера (рис. 2.55). Область притяжения сферической формы окружает каждый из них подобно скорлупе. Любой другой шар, попадающий в зону влияния, соединяется с ними. Количество слияний зависит от веса. Если шары имеют одинаковый размер, они соединяются в месте пересечения их областей влияния. Степень слияния также определяется весом. Меняя вес и размер области притяжения, можно получать различные результаты. Чем больше сфера влияния, тем более мягким кажется объект, и с большим количеством объектов он сливается. С другой стороны, чем тяжелее сфера, тем более твердой и устойчивой она выглядит.
Многие реализации метода Metaball нe ограничиваются работой со сферами и допускают использование объектов, имеющих иную форму. Недавно разработанные пакеты позволяют создавать виртуальные мышцы, которые выглядят весьма реалистично (рис. 2.56).
|
|
|
Рис. 2.55. Пример использования метода Metaballs
Рис. 2.56. Примитивы, имеющиеся в мощных программах трехмерною моделирования
Недостатки метода Metaballs
В результате применения данного метода создается поверхность с крайне неупорядоченной структурой, которая с трудом прддается анимации. Кроме того, в большинстве программ технология Metaballs реализуется по алгоритму удаления кубов: на модель проецируется трехмерная координатная сетка и на ее основе формируется каркас. В результате вся поверхность модели покрывается гладким однонаправленным каркасом. Поверхности такого типа в исходном виде трудно использовать в анимации (рис. 2.57). Чтобы решить эту проблему, анимации подвергаются сами примитивы Metaballs, а в каркасное представление модель преобразуется непосредственно перед визуализацией (рис. 2.58).
Моделирование тела персонажа
- Моделирование тела персонажа Что бы вы ни конструировали, - реалистичную модель человека или мешка с мукой, - необходимо знать основы анатомии. Даже обычный куль может выглядеть так, будто у него есть ноги и руки.
Хорошая книга по анатомии всегда должна быть под рукой у разработчика. Другим источником необходимой информации обычно служат уроки рисования с натуры. Они помогут натренировать глаз и изучить строение фигуры человека, чтобы создавать реалистичные модели
Моделирование тела персонажа
Ознакомившись с основами проектирования персонажей и базовыми методами моделирования, можно приступать непосредственно к конструированию героя. Строение модели зависит от утвержденного эскиза и возможностей программного обеспечения. Постарайтесь использовать все преимущества выбранного пакета.
Помните - модель должна не только хорошо выглядеть, но и прекрасно двигаться. Она должна быть сравнительно несложной, тогда ею проще манипулировать. Работа над анимацией превращается в сплошное удовольствие, когда герой перемещается со скоростью вашей мысли. Совсем нежелательны такие ситуации, когда любое изменение позы персонажа занимает несколько секунд. Правильный темп достигается за счет того, что у модели нет ни одной лишней детали. Минимальное количество деталей гарантирует максимальный успех.
Строение тела
|
|
|
Что бы вы ни конструировали, - реалистичную модель человека или мешка с мукой, - необходимо знать основы анатомии. Даже обычный куль может выглядеть так, будто у него есть ноги и руки.
Хорошая книга по анатомии всегда должна быть под рукой у разработчика. Другим источником необходимой информации обычно служат уроки рисования с натуры. Они помогут натренировать глаз и изучить строение фигуры человека, чтобы создавать реалистичные модели.
Скелет
Если вы намерены конструировать человекоподобного персонажа для последующей анимации, необходимо знать строение скелета человека (рис. 3.1). Скелет состоит из более чем 200 отдельных костей, среди которых множество мелких, например, на запястьях, лодыжках и во внутреннем ухе. Необходимо знать, как основные части скелета влияют на форму и положение тела при движении.
Руки- Плечи позвоночник
- Бедра ноги
· Моделирование тела персонажа
· Руки
· Рука состоит из трех основных костей: плечевой, лучевой и локтевой. Пропорциональным считается такое строение скелета, при котором запястье вытянутой вниз руки находится на уровне бедра (рис. 3.2).
· 
· Рис. 3.1. Скелет человека
· Плечевая кость является верхней костью руки. Она соединена с плечевым суставом, имеющим конструкцию шарового шарнира и обеспечивающим широкий диапазон ее движений (рис. 3.3).
· 
· Рис. 3.2. Рука
· 
· Рис. 3.3. Плечевая кость
· 
· Рис. 3.4. Предплечье
· Предплечье образовано двумя костями: лучевой и локтевой, которые соединены с плечевой костью локтевым суставом. Он имеет конструкцию шарнирного узла и ограничивает движение вдоль одной оси. Лучевая и локтевая кости могут поворачиваться одна вокруг другой, в результате чего вращается запястье (рис. 3.4).
· Моделирование тела персонажа
· Плечи
· Плечо состоит из двух костей. Вдоль передней стороны тела располагается ключица. Вдоль спины идет широкая кость, называемая лопаткой. Плечи соединяют руки с позвоночником и одновременно могут выполнять ряд движений. Плечами можно пожимать, двигать их вперед и назад (рис. 3.5).
· 
· Рис. 3.5. Плечо
|
|
|
· Позвоночник
· Позвоночник или спинной хребет поддерживает верхнюю часть тела (рис. 3.6). Вес верхней части тела через позвоночник передается на бедра. Отдельный позвонок допускает лишь небольшой изгиб, но собранные воедино позвонки позволяют наклонять и поворачивать верхнюю часть корпуса (рис. 3.7).
· 
· Рис. 3.6. Позвоночник
· 
· Рис. 3.7. Направления движения позвоночника
· Моделирование тела персонажа
· Бедра
· Бедра состоят из нескольких костей, наиболее важными из которых являются тазовые (рис. 3.8). Бедра фиксируют позвоночник, и через них вес верхней части тела передается на ноги. Таким образом, они являются центром распределения массы всего тела, которое двигается относительно неподвижных бедер.
· 
· Рис. 3.8. Бедра
· Ноги
· Нога, как и рука, состоит из трех костей: бедренной и голени,.состоящей из больше-берцовой и малоберцовой костей (рис. 3.9).
· Бедренная кость соединяется с тазовой суставом, имеющим конструкцию шарового шарнира, благодаря чему она может совершать движения в широком диапазоне, однако не так свободно, как верхняя часть руки относительно плеча (рис. 3.10).
· Голень состоит из болылеберцовой и малоберцовой костей. Они соединяются с бедренной костью в колене, имеющем конструкцию шарнирного узла. Большеберцовая и малоберцовая кости могут поворачиваться относительно друг друга, в результате чего ступня вращается в лодыжке (рис. 3.11).
· 
· Рис. 3.9. Ноги
· 
· Рис. 3.10. Диапазон движений бедренной кости
· 
· Рис. 3.11. Возможные движения голени
- Мышцы
Мышцы
Кости определяют конструкцию тела, а мышцы - форму. Человеческое тело состоит из сотен мышц, и каждая из них имеет свою функцию (рис. 3.12). Мышцы могут сокращаться и растягиваться, вызывая перемещение костей и кожи. Ниже приводится список основных мышц человеческого тела, которые необходимо знать тем, кто занимается конструированием моделей и их анимацией:
- дельтовидные мышцы. Они расположены поверх плеч и придают им форму. Благодаря дельтовидным мышцам руки поднимаются над головой;
- грудные/широчайшие спинные мышцы. При помощи грудных мышц руки опускаются и выставляются вперед. Широчайшие мышцы спины позволяют опускать руки и отводить их назад;
- бицепсы/трицепсы. Эти мышцы окружают плечевую кость, то есть верхнюю часть руки. При помощи бицепсов предплечье поднимается, а трицепсов - опускается;
- супинаторы. Они необходимы, чтобы лучевая и локтевая кости могли поворачиваться относительно друг друга, вследствие чего поворачивается и предплечье;
- сгибающие/разгибающие мышцы. Это мышцы предплечья, при помощи которых сжимается и разжимается кисть;
- большие ягодичные мышцы. Они располагаются сзади и позволяют отводить ногу назад;
- портняжные/четырехглавые мышцы. Их называют также бицепсами ног. Портняжные мышцы позволяют сгибать ногу в колене и отводить голень назад. Их дополняют четырехглавые мышцы, обеспечивающие перемещение голени вперед;
|
|
|
Рис. 3.12. Мышцы человека
икроножные мышцы. Они расположены вдоль задней стороны голени и соединяются со стопой при помощи пяточного (ахиллова) сухожилия.
|
|
|
