Character Аrtist Данил Соловьев раскрывает таинство создания 3D моделей на примере юнита Heavy Archer для игры «Спарта: Война империй».

Обычно модель юнита «с нуля» создает Character Аrtist, но на этот раз решили поработать совместно с Сoncept Аrtist. Так что я получил пачку концептов, из которых мы вместе с арт-директором выбрали и утвердили тот, который наиболее подходил для данного юнита.

Прежде всего нужно понимать, насколько важен выбор силуэта, телодвижения (gesture) и какую огромную роль играет так называемые S-curve и С-curve даже на стадии T-позы и болванки. Многие думают, что эти параметры можно задать при постановке персонажа в позу. Отчасти это правда, но поспешу заметить: в таком случае персонаж не получится настолько же плавным и динамичным, как если бы мы установили данные характеристики в болванку (тело) персонажа изначально.

У нас был один шаблон тела для всех юнитов. Его разработал Вова Силкин, наш Team Lead. Имея ранее готовый образец, я начал набрасывать на него малополигональный 3D-макет для того, чтобы быстро представить силуэт и дизайн персонажа.

Таких вариантов было много, но разновидностей шлемов было больше всего, поскольку голова персонажа – очень важный элемент дизайна. После танцев с бубном мы все-таки остановились на этом варианте, попутно доделывая элементы, которые уже устраивали нас.

Наконец-то, утвержденный дизайн! Можно приступать к проработке деталей!
Почти вся работа над персонажем была выполнена непосредственно в программе 3ds Max. Так как мы делаем иллюстрации, а не модели для игровых движков, у меня было неограниченное количество полигонов и полная свобода в разрешении текстурных карт.
В итоге у меня получилось 1,5 миллиона полигонов и 10 комплектов карт (diffuse map, reflection map, specular map, normal map,displacement и opacity) разрешением 4096x4096. Один комплект приходился чуть ли не на каждый элемент персонажа, из-за чего в конце очень «тормозила» сцена. В таких случаях надо отключать отображение текстур во вьюпорте.

Возьмем, к примеру, висящий через плечо колчан. Он кожаный, следовательно, фактура колчана не может быть такой идеально гладкой, какой мы ее смоделировали под Turbosmooth. Чтобы избавиться от этого недостатка, накидываем модификатор Noise для придания эффекта мятой поверхности.

Уже выглядит более реалистично. Поскольку это грубая и толстая кожа, такой вариант нам вполне подходит.

Складки на кожаной окантовке сделаны экструдом граней внутрь на местах, где могли бы быть складки. Таким образом я делал кожаные окантовки на всех частях брони.

Далее идет болванка под стёганую кожу, которую мы загоняем в ZBrush (рис. 1). Там же разворачиваем болванку при помощи UV master для того, чтобы наложить на нее аlpha-map. Затем делим модель на максимальное количество полигонов. Открываем Noise в свитке Surface (рис. 2), жмем совершенно незаметную кнопку Аlpha on/off для загрузки вашей альфа-карты и включаем кнопку UV, чтобы карта проецировалась по UV-развертке. Если альфа-карта легла криво, то надо выровнять развертку и повторить сделанное. (рис. 3).

После этого выравниваем UV-развертку, чтобы альфа-карта ложилась прямо.
Теперь добавляем складочки кистью Dam-Standart.

Наручи и некоторые детали я слепил в ZBrush.
Фактура металла делалась точно так же, через Noise, только с использованием другой карты.
Когда я начал ваять морду льва, столкнулся с проблемой: наручи не симметричны. Поэтому пришлось лепить без симметрии. После трех неудачных попыток я наконец нашел элементарное решение для себя, вспомнив уроки рисования. Необходимо было расчертить таким образом:

Эта ситуация еще раз доказывает, насколько важно знать и помнить основы дизайна. Возможно, дизайнеры, привыкшие к Аctivate Symmetry, могут также допустить подобные ошибки.

Рассмотрим шаги создания наколенника.

1. Сначала я моделирую болванку в 3ds Max, покрывая тело. Смотрю, нравится ли мне ее пропорции и силуэт. На данном этапе этого достаточно.
2. Начинаю подбирать подходящий дизайн в ZBrush. В данном случае, полагаясь на знание анатомии человека, повторяя направления мышц и костей, мы получим красивые линии. Так, собственно, и делали древние греки, и не только они.
3. Только после того как мы убедились, что нам нравятся пропорции и дизайн, начинаем добавлять мелкие детали. Такой метод (от общего к частному) применяют везде.
4. Теперь, когда мы закончили работу над всеми деталями, можем переносить болванку в 3ds Max обратно. Я делаю иллюстрацию, соответственно, у этой модели нет ограничения в полигонах и картах.

Следовательно, я могу позволить себе авторетопологию ZRemesher – новую функцию ZBrush. Эта опция позволяет в считанные секунды, путем нажатия всего одной кнопки, сделать из миллионной сетки вот такую, как на картинке ниже, сетку в 5к полигонов, что для 3ds Max сейчас абсолютно несмертельно.

По поводу текстурирования я мало что могу написать, потому что он был сделан дедовским способом: в Photoshop. А о Photoshop всем и так давно все известно. Не обошлось все-таки и без Mudbox: в нем я всего лишь намечал маски для царапин и импортировал модель обратно в Photoshop. Данный способ я нахожу самым удобным в последнее время.
Все развертки были произведены автоматически с помощью UV master в ZBrush.
В этой работе я открыл для себя две новые вещи: Additional bump и правила нанесения узоров по краям. Собственно, они связаны между собой.

Мне хотелось нарисовать греческие узоры по краям таким образом, чтобы они чуть-чуть выступали над тканью.

Я не знал, как это лучше сделать, поэтому полез их лепить в ZBrush. Получалось жутко криво и долго. После еще нескольких неудачных попыток я в конечном итоге нашел выход. Итак, берем прямой орнамент.

Применяем к нему Edit>Puppet Warp – функцию в Photoshop, которая позволяет смять и согнуть изображение в любую желаемую форму.
Ставим опорные точки. И, зажимая каждую из точек, выгибаем орнамент в нужную нам форму. Нажимаем Enter – и готово.

Что касается создания материалов, то здесь ничего военного! Все регулируется картами, никаких мудреных настроек нет.
Немаловажно помнить, что некоторые металлы – золото, бронза – отливают желто-оранжевым цветом. Поэтому на Reflect надо кидать карту именно с таким оттенком, а не привычную нам черно-белую. На картинке показана схема освещения.

Выполнив рендеринг, мы получаем вот такой чистый рендер без постобработки.

В этой работе я убедился, что внимание даже к незначительным и практически незаметным на первый взгляд деталям – залог успешной работы, признак профессионализма и любви к своему делу. Мой рецепт таков: не спешить и всегда двигаться от общего к частному!

ЗАПОМНИТЕ! К каждому рабочему месту подведено опасное для жизни напряжение.

Во время работы следует быть предельно внимательным.

Во избежание несчастного случая, поражения электрическим током, поломки оборудования рекомендуется выполнять следующие правила:
Входите в компьютерный класс спокойно, не торопясь, не толкаясь, не задевая мебель и оборудование и только с разрешения преподавателя.
Не включайте и не выключайте компьютеры без разрешения преподавателя.
Не трогайте питающие провода и разъёмы соединительных кабелей.
Не прикасайтесь к экрану и тыльной стороне монитора.
Не размещайте на рабочем месте посторонние предметы.
Не вставайте со своих мест, когда в кабинет входят посетители.
Не пытайтесь самостоятельно устранять неисправности в работе аппаратуры; при неполадках и сбоях в работе компьютера немедленно прекратите работу и сообщите об этом преподавателю.
Работайте на клавиатуре чистыми, сухими руками; легко нажимайте на клавиши, не допуская резких ударов и не задерживая клавиши в нажатом положении.

ЗАПОМНИТЕ! Если не принимать мер предосторожности, работа за компьютером может оказаться вредной для здоровья.

Чтобы не навредить своему здоровью, необходимо соблюдать ряд простых рекомендаций:
Неправильная посадка за компьютером может стать причиной боли в плечах и пояснице. Поэтому садитесь свободно, без напряжения, не сутулясь, не наклоняясь и не наваливаясь на спинку стула. Ноги ставьте прямо на пол, одна возле другой, но вытягивайте их и не подгибайте.
Если стул с регулируемой высотой, то её следует отрегулировать так, чтобы угол между плечом и предплечьем был чуть больше прямого. Туловище должно находиться от стола на расстоянии 15-16 см. Линия взора должна быть направлена в центр экрана. Если вы имеете очки для постоянного ношения, работайте в очках.
Плечи при работе должны быть расслаблены, локти - слегка касаться туловища. Предплечья должны находиться на той же высоте, что и клавиатура.
При напряжённой длительной работе глаза переутомляются, поэтому каждые 5 минут отрывайте взгляд от экрана и смотрите на что-нибудь, находящееся вдали.

Правильная посадка

Самое главное

1. При работе за компьютером необходимо помнить: к каждому рабочему месту подведено опасное для жизни напряжение. Поэтому во время работы надо быть предельно внимательным и соблюдать все требования техники безопасности.

2. Чтобы работа за компьютером не оказалась вредной для здоровья, необходимо принимать меры предосторожности и следить за правильной организацией своего рабочего места.

Плакат «Техника безопасности»

Основные этапы моделирования

Изучив эту тему, вы узнаете:

Что такое моделирование;
- что может служить прототипом для моделирования;
- какое место занимает моделирование в деятельности человека;
- каковы основные этапы моделирования;
- что такое компьютерная модель;
- что такое компьютерный эксперимент.

Место моделирования в деятельности человека

В теме "Представление о модели объекта" мы определили, что такое модель. Моделью может быть абстрактный или физический объект, исследование которого позволяет познавать существенные черты другого объекта - оригинала. Построение и изучение моделей является сферой человеческой деятельности, которая называется моделированием.

Моделирование - исследование объектов путем построения и изучения их моделей.

Почему не исследовать сам оригинал, зачем создавать модель?

Во-первых, оригинала может не существовать в настоящем: это объект прошлого или будущего. Для моделирования время не помеха. На основании известных фактов, методом гипотез и аналогий можно построить модель событий или природных катаклизмов далекого прошлого. Так, к примеру, были созданы теории вымирания динозавров, зарождения жизни на Земле. С помощью такого же метода можно заглянуть в будущее. Ученые-физики построили теоретическую модель «ядерной зимы», которая наступит на нашей планете в случае ядерной войны. Эта модель - предостережение человечеству . 

Во-вторых , оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей, На модели, являющейся упрощенным представлением объекта, можно изучать некоторые интересующие исследователя свойства, не учитывая других. Например, при изучении сложнейшего человеческого организма на уроках биологии используются его разнообразные модели.

В-третьих, часто модель является абстрактным обобщением реально существующих объектов. Манекенщица (модель), демонстрирующая новый фасон одежды, представляет не какого-то реального человека с его особенностями и недостатками, а некоторый обобщенный идеальный образ, стандарт. Говоря о природных явлениях на уроках географии, мы имеем в виду не какое-то конкретное природное явление, например землетрясение, а некоторое обобщение, модель этого явления. В таких случаях прототипом модели является целый класс объектов с какими-то общими свойствами.

В-четвертых, оригинал может быть недоступен исследователю по каким-либо причинам: модель атома водорода, рельефа лунной поверхности, парламентской власти в стране.

Что поддается моделированию? Объектом моделирования может быть материальный объект, явление, процесс или система.

Моделями материальных объектов могут служить наглядные пособия в школьном кабинете, чертежи архитектурных сооружений, уменьшенные или увеличенные копии самих объектов.

Для предотвращения катастроф и применения природных сил на благо человека создаются и изучаются модели явлений живой природы. Академик Георг Рихман, сподвижник и друг великого Ломоносова, еще в первой половине XVIII века моделировал магнитные и электрические явления с целью их изучения и дальнейшего применения.

Можно также создавать модели процессов: ход, последовательную смену состояний, стадии развития объекта или системы. Вы, вероятно, слышали о моделях экономических или экологических процессов, модели развития Вселенной, общества и т. п. 

Если объект рассматривается как система, то строится и исследуется модель системы. Перед строительством жилого массива архитекторы создают натурную модель района застройки, учитывающую расположение зданий, скверов, парков и дорог.

Моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека и всегда в той или иной форме предшествует другим ее видам.

Прежде чем браться за любую работу, нужно четко представлять себе отправной и конечный пункты деятельности, а также ее примерные этапы. То же можно сказать о моделировании.

Отправной пункт здесь - прототип (рисунок 11.1). Как было сказано ранее, это может быть существующий или проектируемый объект, явление, процесс или система.

Рис. 11.1. Обобщенные этапы деятельности человека при исследовании объекта

Конечный этап моделирования - принятие решения . В результате моделирования приобретается новая информация и принимается решение о создании нового объекта либо о модификации и использовании существующего.

Примером моделирования при создании новых технических средств может служить история развития космической техники. Для реализации космического полета надо было решить две проблемы: преодолеть земное притяжение и обеспечить продвижение в безвоздушном пространстве. О возможности преодоления притяжения Земли говорил еще Ньютон в XVII веке. К. Э. Циолковский предложил для передвижения в пространстве использовать реактивный двигатель. Он составил довольно точную описательную модель будущего межпланетного корабля с чертежами, расчетами и обоснованиями.

Не прошло и полувека, как описательная модель Циолковского стала основой для реального моделирования в конструкторском бюро С. П. Королева. В натурных экспериментах испытывались различные виды жидкого топлива, форма ракеты, системы управления и жизнеобеспечения, приборы для научных исследований и т. п. Результатом разностороннего моделирования стали мощные ракеты, которые вывели на околоземную орбиту искусственные спутники Земли, корабли с космонавтами на борту и космические станции.

Рассмотрим другой пример. Известный химик XVIII века Антуан Лавуазье, изучая процесс горения, проводил многочисленные опыты. Он моделировал процессы горения с различными веществами, которые нагревал и взвешивал до и после опыта. При этом выяснилось, что некоторые вещества после нагревания становятся тяжелее. Лавуазье предположил, что к этим веществам в процессе нагревания что-то добавляется. Так моделирование и последующий анализ результатов привели к определению нового вещества - кислорода, к обобщению понятия «горение». Это дало объяснение многим известным явлениям и открыло новые горизонты в других областях науки, в частности в биологии. Кислород оказался одним из основных компонентов дыхания и энергообмена животных и растений.

Схема, представленная на рисунке 11.1, показывает, что моделирование занимает центральное место в исследовании объекта. Построение модели позволяет обоснованно принимать решения по усовершенствованию имеющихся объектов и созданию новых, изменению процессов управления ими и, в конечном счете, изменению окружающего нас мира в лучшую сторону. 

Моделирование - творческий процесс и поэтому заключить его в формальные рамки очень трудно. В наиболее общем виде его можно представить этапами, как изображено на рисунке 11.2.

Рис. 11.2. Этапы моделирования

Каждый раз при решении конкретной задачи такая схема может подвергаться некоторым изменениям: какой-то блок будет исключен или усовершенствован, какой-то - добавлен. Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования. 

Постановка задачи

Жизнь постоянно ставит перед человеком проблемы, требующие разрешения. Эти проблемы по своей сложности нельзя сравнить ни с одной, даже самой трудной задачей из школьных учебников. В школьных задачах вам четко указано, что дано и что требуется получить, а в разделе, где приводится задача, рекомендованы возможные методы ее решения. Как правило, в реальной жизни человек имеет дело с задачами (проблемами), где этого в явной форме нет. Поэтому важнейшим признаком грамотного специалиста является умение поставить задачу, то есть сформулировать ее таким образом и на таком языке, чтобы ее однозначно понял любой, кто будет участвовать в ее решении.

Этап постановки задачи характеризуется тремя основными моментами: описание задачи, определение целей моделирования и формализация задачи .

Описание задачи

Постановка задачи, как правило, начинается с ее описания . Делается это на обычном языке, самыми общими фразами. При этом подробно описывается исходный объект, условия, в которых он находится, и желаемый результат, иначе говоря, отправной и конечный пункты моделирования.

По характеру постановки все задачи можно разделить на две основные группы .

К первой группе можно отнести задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него. Такую постановку задачи принято называть «что будет, если?..». Например, будет ли сладко, если в чай положить две чайные ложки сахара? Или: что будет, если повысить плату за коммунальные услуги в два раза? 

Некоторые задачи формулируются несколько шире. Что будет, если изменять характеристики объекта в заданном диапазоне с некоторым шагом? Такое исследование помогает проследить зависимость параметров объекта от исходных данных. Например, модель информационного взрыва: «Один человек увидел HJIO и рассказал об этом своим знакомым. Те, в свою очередь, распространили новость дальше и т. д.» Необходимо проследить, каково будет количество оповещенных через заданные интервалы времени.

Вторая группа задач имеет такую обобщенную формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию? Такая постановка задачи часто называется «как соелатъ, чтооыпа- пример, какого объема должен быть воздушный шар, наполненный гелием, чтобы он мог подняться вверх с грузом 100 кг?

Наибольшее количество задач моделирования, как правило, являются комплексными. Решение таких задач начинается с построения модели для одного набора исходных данных. Иначе говоря, прежде всего решается задача «что будет, если?..». В редких случаях, но все же бывает, что конечная цель достигается после первого же эксперимента. Чаще этого не случается, и тогда проводится исследование объекта при изменении параметров в некотором диапазоне. И наконец, по результатам исследования производится подбор параметров с тем, чтобы модель удовлетворяла некоторым проектируемым свойствам. Важно понимать, что чем опытнее исследователь, тем точнее он выберет диапазон входных данных и шаг, с которым этот диапазон будет проверяться, и, как следствие, тем скорее он достигнет прогнозируемого результата.

Примером такого комплексного подхода может служить решение задачи о получении химического раствора заданной концентрации: «Химический раствор объемом 5 частей имеет начальную концентрацию 70 %. Сколько частей воды надо добавить, чтобы получить раствор заданной концентрации?»

Сначала проводится расчет концентрации при добавлении 1 части воды. Затем строится таблица концентраций при добавлении 2, 3, 4... частей воды. Полученный результат позволяет быстро пересчитывать модель с разными исходными данными. По расчетным таблицам можно дать ответ на поставленный вопрос: сколько частей воды надо добавить для получения требуемой концентрации.

Рассмотрим три простые задачи, на примере которых в дальнейшем проследим этапы моделирования.

Задача 1. Набор текста.

Набрать и подготовить к печати текст.

Такая задача часто возникает при создании составных документов, в которых одним из элементов является текст. Эта задача относится к постановке «что будет, если?..» .

Задача 2. Движение автомобиля.

Как изменяется скорость автомобиля при движении?

В данной задаче предполагается проследить, как будет изменяться скорость автомобиля в некотором диапазоне времени. Это расширенная постановка задачи «что будет, если?..» .

Задача 3. Расстановка мебели.

Найти наиболее удобную расстановку подросткового мебельного гарнитура в комнате.

Эта задача относится к постановке «как сделать, чтобы?..» .

Цель моделирования

Важным моментом на этапе постановки задачи является определение цели моделирования. От выбранной цели зависит, какие характеристики исследуемого объекта считать существенными, а какие отбросить. В соответствии с поставленной целью может быть подобран инструментарий, определены методы решения задачи, формы отображения результатов.

Рассмотрим возможные цели моделирования.

Первобытные люди изучали окружающую природу, чтобы научиться противостоять природным стихиям, пользоваться природными благами, просто выживать.

Накопленные знания передавались из поколения в поколение устно, позже письменно и, наконец, с помощью предметных моделей. Так был создан глобус - модель Земного шара, позволяющая получить наглядное представление о форме нашей планеты, ее вращении вокруг собственной оси и о расположении материков. Такие модели помогают понять, как устроен конкретный объект, узнать его основные свойства, установить законы его развития и взаимодействия с окружающим миром. В этом случае целью построения модели является познание окружающего мира.

Накопив достаточно знаний, человек задал себе вопрос: «Нельзя ли создать объект с заданными свойствами и возможностями, чтобы противодействовать стихиям и ставить себе на службу природные явления?» Человек стал строить модели еще не существующих объектов. Так родились идеи создания ветряных мельниц, различных механизмов, даже обыкновенного зонтика. Многие из этих моделей стали в настоящее время реальностью. Это объекты, созданные руками человека.

Таким образом, другая важная цель моделирования - создание объектов с заданными свойствами. Эта цель соответствует постановке задачи а как сделать, чтобы...».

Цель моделирования задач типа «что будет, если..» - определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения. Подобное моделирование имеет важное значение при рассмотрении социальных и экологических вопросов: что будет, если увеличить плату за проезд в транспорте, или что произойдет, если закопать ядерные отходы в некоторой местности? 

Например, для избавления Санкт-Петербурга от постоянных наводнений, приносящих огромный ущерб, было решено возвести дамбу. При ее проектировании было построено множество моделей, в том числе и натурных, именно с целью предсказания последствий вмешательства в природу.

Нередко целью моделирования является эффективность управления объектом (или процессом). Поскольку критерии управления бывают весьма противоречивыми, то эффективным оно окажется только при условии, что будут «и волки сыты, и овцы целы».

Например, нужно наладить питание в школьной столовой. С одной стороны, питание должно соответствовать возрастным требованиям (калорийное, содержащее витамины и минеральные соли), с другой - нравиться большинству ребят и быть «по карману» их родителям, а с третьей - технология приготовления должна соответствовать возможностям школьной столовой. Как совместить несовместимое? Найти правильное решение помогает построение модели.

Вернемся к ранее описанным задачам и определим цели моделирования.

Задача 1. Набор текста.

Цель: получить грамотный, удобочитаемый документ.

Задача 2. Движение автомобиля.

Цель: исследовать процесс движения.

Задача 3. Расстановка мебели.

Цель: найти наилучший вариант расстановки мебели с точки зрения проживающего.

Определение цели моделирования позволяет четко установить, какие данные являются исходными, какие - несущественны в процессе моделирования и что требуется получить на выходе.

Формализация задачи

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с проявлением формализма, означающего строгий порядок. И хотя мы часто говорим о формализме с отрицательной оценкой, в некоторых случаях без него не обойтись. Возможно ли организовать учет и хранение лекарств в больнице или диспетчерское управление в авиации, если не подчинить эти процессы строгой формализации? В таких случаях она означает четкие правила и их одинаковое понимание всеми, строгий учет, единые формы отчетности и т. д.

Обычно о формализации говорят и тогда, когда собранные данные предполагают обрабатывать математическими средствами.

Те из вас, кто участвовал в переписи населения, вероятно, обратили внимание, какие формы заполняли инспекторы по результатам беседы с членами семьи. В этих формах не было выделено места для эмоций, они содержали формализованные данные опроса - единицы в строго определенных графах. Эти данные затем обрабатывались с использованием математических методов. Нельзя не упомянуть и о том, что обработка велась при помощи компьютера. Компьютер является универсальным инструментом для обработки информации, но для решения любой задачи с его использованием надо изложить ее на строгом, формализованном языке. Каким бы чудом техники ни казался компьютер, человеческий язык ему не понятен.

При формализации задачи отталкиваются от ее общего описания. Это позволяет четко выделить прототип моделирования и его основные свойства. Как правило, этих свойств довольно много, причем некоторые невозможно описать количественными соотношениями. Кроме того, в соответствии с поставленной целью необходимо выделить параметры, которые известны (исходные данные) и которые следует найти (результаты).

Как уже упоминалось выше, прототипом моделирования может быть объект, процесс или система. Если моделируется система, производится ее анализ: выявляются составляющие системы (элементарные объекты) и определяются связи между ними. При анализе необходимо также решить вопрос о степени детализации системы.

Формализацию проводят в виде поиска ответов на вопросы, уточняющие общее описание задачи.

Проведем формализацию ранее описанных задач.

Задача 1. Набор текста.

Что моделируется? Объект «текст» Где взять содержание текста? Имеется в виде черновика Каков предполагаемый тип печати? Черно-белая Каковы параметры текста? Абзацный отступ, правая и левая границы, гарнитура, размер и начертание шрифта, цвет (черный) Что надо получить? Набранный, отредактированный и оформленный текст

Задача 2. Движение автомобиля.

Что моделируется? Процесс движения объекта «автомобиль» Вид движения Равноускоренное Что известно о движении? Начальная скорость (V 0), ускорение (∝), максимальная развиваемая автомобилем скорость (V Maкc) Что надо найти? Скорость (V i) в заданные моменты времени (t i) Как задаются моменты времени? От нуля через равные интервалы (A t) Что ограничивает расчеты? V i х V Maкc

Такие характеристики объекта, как цвет, тип кузова, год выпуска и общий пробег, степень изношенности шин и многие другие, в данной постановке учитывать не будем.

Задача 3. Расстановка мебели.

Что моделируется? Система КОМНАТА-МЕБЕЛЬ Комната - рассматривается Система как объект или как система? Какие элементы системы Стены, дверь, окно КОМНАТА важны в данной задаче? Мебель - рассматривается Система как объект или как система? Что входит в состав мебели? Диван, письменный стол, платяной шкаф, шкаф общего назначения (для книг, музыкального центра, игрушек и прочего), настенный спортивный комплекс Какие параметры мебели Длина, ширина, высота заданы? Какие параметры комнаты В виде эскиза заданы: геометрическая заданы? форма, размеры, расположение окна и двери Что надо получить? Вариант наиболее удобной расстановки мебели, представленный в виде чертежа (эскиза)

В данной задаче нецелесообразно деление предметов мебели на составляющие. Например, не имеет смысла вместо стола рассматривать совокупность объектов - столешница, ящики, ножки.

При расстановке мебели надо учитывать следующие отношения:

♦ высота мебели меньше высоты комнаты;
♦ предметы мебели должны располагаться лицевой стороной внутрь комнаты;
♦ предметы мебели не должны заслонять собой дверь и окно;
♦ вокруг спортивного комплекса должно быть достаточно свободного места.

При расстановке мебели надо также учитывать следующие связи:

♦ все предметы мебели должны быть вплотную придвинуты к стене;
♦ письменный стол должен стоять либо у окна, либо недалеко от окна у стены так, чтобы свет падал слева.

Связи между самими предметами мебели учитывать не будем. Это означает, что все предметы могут располагаться по отношению друг к другу как угодно. Это существенно упрощает задачу.

Этап постановки задачи движет исследователя от описания задачи через уяснение целей моделирования к ее формализации. 

Он является основополагающим в моделировании. Этот этап человек проходит самостоятельно, без помощи компьютера. Дальнейшая успешная работа по разработке модели зависит от правильности постановки задачи.

Разработка модели

Этап разработки модели начинается с построения информационной модели в различных знаковых формах, которые на завершающей стадии воплощаются в компьютерную модель. В информационных моделях задача приобретает вид, позволяющий принять решение о выборе программной среды и четко представить алгоритм построения компьютерной модели.

Информационная модель

Выбор наиболее существенных данных при формировании информационной модели и ее сложность определяются целью моделирования. Параметры объектов, определенных при формализации задачи, располагаются в порядке убывания значимости. При моделировании учитываются не все, а лишь некоторые свойства, интересующие исследователя.

Если отбросить существенные факторы, то модель будет неверно отражать оригинал (прототип). Если оставить их слишком много, модель окажется сложна для построения и исследования. Во многих исследованиях создают несколько моделей одного объекта, начиная от простейших, с минимальным набором определяющих параметров. Затем постепенно уточняют модель, добавляя некоторые из отброшенных характеристик.

Иногда задача может быть уже сформулирована в упрощенной форме, цель - четко поставлена, а параметры модели, которые надо учесть, - определены. Задачи такого вида вам приходилось неоднократно решать на уроках математики и физики. Однако в обычной жизни отбор информации приходится проводить самостоятельно. 

Результатом построения информационной модели является хорошо знакомая вам таблица характеристик объекта. В зависимости от типа задачи таблица может видоизменяться.

Рассмотрим информационные модели описанных выше задач.

Задача 1. Набор текста.

Информационная модель

При построении компьютерной образно-знаковой модели (текстовый или графический документ) информационная модель будет описывать объекты, их параметры, а также предварительные исходные значения, которые исследователь определяет в соответствии со своим опытом и представлениями, а затем уточняет в ходе компьютерного эксперимента.

Задача 2. Движение автомобиля.

Информационная модель

 

В расчетных задачах таблица содержит перечень исходных, расчетных и результирующих параметров.

Задача 3. Расстановка мебели.

Информационная модель

Информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме. Таблица - один из примеров знаковых моделей.

Иногда полезно дополнить представление об объекте и другими знаковыми формами (схемой, чертежом, формулами), если это способствует лучшему пониманию задачи.

Рассмотрим знаковые модели для описанных выше задач.

Задача 1. Набор текста.

Знаковая модель является результатом решения задачи.

Задача 2. Движение автомобиля.

Задача о движении автомобиля становится более понятной, если привести рисунок с указанием обозначений, используемых в задаче (рисунок 11.3). 

Рис. 11.3. Иллюстрация к задаче о движении автомобиля

Математическая модель движения автомобиля имеет вид:
t i + 1 = t 1 +
V i + 1 = V 0 + ∝t 1

Правильно составленная математическая модель просто необходима в задачах, где требуется рассчитать значения параметров объекта.

Для систем информационная модель дополняется схемой связей, выявленных при анализе. Примеры таких схем приведены в п. 8.4. Схема связей может иметь вид, представленный на рисунке 11.4. На этой схеме связи изображаются стрелками, направленными от одного объекта к другому. Односторонние стрелки показывают направление действия связи - от определяющего объекта к определяемому. Двухсторонние стрелки указывают, что объекты взаимно влияют друг на друга. Отношения при построении подобных схем изображаются пунктирными стрелками.

Около стрелки можно пояснить характер связи.

Рис. 11.4. Пример схемы связей между объектами системы

Задача 3. Расстановка мебели.

Схема связей и отношений представлена на рисунке 11.5.

Рис. 11.5. Схема связей и отношений к задаче о расстановке мебели

Знаковые формы могут иметь и другой вид.

Например, при создании географических или исторических карт разрабатывается система условных обозначений.

И лишь для простых, знакомых по содержанию задач знаковые модели не требуются.

Процесс творчества и исследования всегда предполагает мучительные поиски знаковой и образной формы представления модели. Раньше этому процессу сопутствовали корзины выброшенных черновиков. В настоящее время, когда компьютер стал основным инструментом исследователя, многие предпочитают составлять и записывать предварительные наброски, формулы сразу на компьютере, экономя при этом время и горы бумаги. 

Компьютерная модель

Теперь, когда сформирована информационная знаковая модель, можно приступать собственно к компьютерному моделированию - созданию компьютерной модели. Сразу возникает вопрос о средствах, которые необходимы для этого, то есть об инструментах моделирования.

Компьютерная модель - это модель, реализованная средствами - программной среды.

Существует множество программных комплексов, которые позволяют проводить построение и исследование моделей (моделирование). Каждая программная среда имеет свой инструментарий и позволяет работать с определенными видами информационных моделей. Поэтому перед исследователем возникает нелегкий вопрос выбора наиболее удобной и эффективной среды для решения поставленной задачи. Надо сказать, что одну и ту же задачу можно решить, используя различные среды.

Первоначально, много лет назад, компьютеры использовались только для решения вычислительных задач. Для этого надо было составлять программы на специальных языках программирования. С развитием программного и аппаратного обеспечения круг задач, которые можно решать при помощи компьютера, существенно расширился.

В среде программирования можно теперь не только провести традиционный расчет параметров объекта, но и построить образную модель (рисунок, схему, анимационный сюжет), используя графические средства языка.

В процессе разработки компьютерной модели исходная информационная знаковая модель будет претерпевать некоторые изменения по форме представления, так как должна ориентироваться на определенную программную среду и инструментарий. Возможности конкретных программных сред вы изучили на практических занятиях. О выборе программной среды в соответствии с видом информации говорилось в темах 9, 10.

От выбора программной среды зависит алгоритм построения компьютерной модели, а также форма его представления. 

Например, это может быть блок-схема. На рисунке 11.6 представлен алгоритм задачи о движении автомобиля в виде блок- схемы. Руководствуясь блок-схемой, задачу можно решить в разных средах. В среде программирования это программа, записанная на алгоритмическом языке. В прикладных средах это последовательность технологических приемов, приводящая к решению задачи.

Рис. 11.6. Представление алгоритма в виде блок-схемы

Например, при моделировании в среде графического редактора или текстового процессора алгоритм может быть представлен в словесной форме, описывающей последовательность действий по созданию объектов и, если требуется, технологических приемов. При разработке алгоритма построения модели в электронных таблицах особое внимание обращается на выделение областей исходных и расчетных данных и правила записи формул, связывающих данные разных областей.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что при моделировании на компьютере необходимо иметь представление о классах программных средств, их назначении, инструментарии и технологических приемах работы. Разнообразное программное обеспечение позволяет преобразовать исходную информационную знаковую модель в компьютерную и провести компьютерный эксперимент.

Рассмотрим возможные варианты выбора компьютерной среды для приведенных выше примеров. Справедливости ради следует заметить, что предложенные в качестве иллюстраций задачи могут быть решены и зачастую решаются без применения компьютера.

Задача 1. Набор текста.

Для моделирования текстовых документов традиционно используется среда текстового процессора.

Задача 2. Движение автомобиля.

Для задач, в которых требуется получить расчетные значения, подходит среда электронных таблиц. В этой среде информационная и математическая модели объединяются в таблицу, содержащую три области: исходные данные, промежуточные расчеты и результаты. Электронная таблица позволяет не только рассчитать требуемые скорости, но и построить график движения автомобиля.

Не менее успешно подобную задачу можно решить в среде программирования. Например, среда ЛогоМиры позволяет рассчитать значения скорости автомобиля через равные промежутки времени, а также создать сопровождающий анимационный сюжет, в котором будет двигаться машина и через равные промежутки будут появляться расчетные значения.

Задача 3. Расстановка мебели.

Результатом решения задачи является наиболее удобный вариант расстановки мебели, представленный в том или ином виде: мысленном, в виде чертежа (эскиза), в форме описания. Очень часто подобная задача решается «в уме». Но если требуется облечь рассуждения в знаковую форму, то подойдет любая среда, позволяющая работать с графикой. Это может быть графический редактор, встроенный инструментарий векторной графики текстового процессора или среда программирования. 

Этой статьей я начинаю серию уроков по органическому 3D-моделированию. Эта статья именно о принципах моделирования, т.е. абсолютно не зависит от особенностей вашего (любого) 3D-пакета. В серии статей будут рассмотрены такие темы:

• форма,
• пропорции,
• полюса,
• топология
• и многое другое.

Существует огромное количество методов моделирования и все из них имеют свои достоинства и недостатки, так что нет такой штуки как "Самый лучший метод моделирования" .

Причина, почему я пошел именно по пути формы – она работает. А еще я всегда хотел стать скульптором. Перед тем как углубиться в детали, я люблю набрасывать черновую форму. Именно благодаря этому я достиг так много и поэтому решил написать эту статью, чтобы помочь начинающим в органическом 3D моделировании и показать им форму прежде, чем они начнут что-либо делать.

Первым делом я начал с формы головы и нарвался на разочарование, поскольку я пытался ее сделать без какой-либо справочной информации (без референсов - от английского reference), только используя свое воображение. Вместо того, чтобы набросать черновую форму, мой мозг был занят такими вопросами как: "Как много разрезов нужно? Почему? Где и Когда?".

Я переживал не только по поводу головы, но также по поводу глаз, носа и рта (а я к ним еще даже не добрался). Мой мозг был сбит с толку и я был в полном непонимании как же создать эту голову… до одного дня, когда я ухитрился набросать базовую голову из бокса и узреть… узреть момент истины ! Я был так возбужден, что решил повторить это снова! А потом еще и еще, до тех пор, пока мне это надоело и я не вымотался.

Оглядываясь назад, это выдается мне таким элементарным и простым. Все, что было нужно - это создать бокс и сделать пару срезов и правок!

Однако, если это так просто, то почему же я так долго страдал над этим? Можем ли мы все делать это без таких проблем, какие испытал я? Что ж, мой ответ - ДА! Но только если вы имеете для этого нужный склад ума . К примеру я, не имел, когда только начинал.

Что я понял сейчас, так это то, что когда мы изучаем 3D-моделирование , то мы как раз вообще не учим 3D ! Что мы действительно делаем, так это ищем подходящий "склад ума". Так что когда вы испытываете трудности в каком-то деле – это не значит, что у вас не хватает навыков или знания. Это все потому, что у вас нет нужного склада ума, чтобы сделать то, что вы пытаетесь сделать.

Как только вы перестроили свой ум, ваш рассудок возьмет верх и вы начнете делать вещи естественно. Поэтому это первая вещь, которую мы должны попробовать перестроить – склад ума.

Склад ума

Рисование профиля (контура): соединение точек

Этот маленький пример поможет вам перестроить склад ума.

Сначала просто посмотрите на это изображение. Теперь мы нарисуем профиль с помощью точек и соединим их. Если бы у вас было только две точки (на лбу и подбородке), чтобы соединить их. Как бы вы это сделали? Ответ: от лба к подбородку, поскольку другого пути просто нет.

Однако, если вы увеличите количество точек, то они не только позволят вам придать форму профилю более точно , но и позволят это сделать многими способами , а это уже приводит к формированию стиля (художественного).

Это очень важно держать в уме, когда вам нужно сделать разрезы или знать где их завершить.

Ключевой Разрез (КР) и Заполняющий Разрез (ЗР).

Поначалу мне было очень тяжело понять, где и сколько я должен сделать разрезов при создании той или иной формы. Поэтому я искал аналогию этому процессу. Этой аналогией оказалась Анимация .

В Анимации есть концепция Ключевых Кадров (КК). Если коротко, то это характерные позы персонажа в определенный момент времени . Эта концепция также включает в себя Промежуточные Кадры (ПрК), которыми заполняют временные интервалы между Ключевыми Кадрами.

Это не только убыстряет процесс, но и делает его проще . Чем больше у вас Промежуточных Кадров (заполняющих разрезов), тем более гладким и точным будет движение.

Если вы аниматор, то в вашей власти контролировать количество ПрК. Это очень похоже на резку полигонов в 3D.

Рисование большОго количества ПрК и управление ими всеми – это очень утомительная работа. То же самое касается перемещения большОго количества вершин в 3D – это очень трудоемко.

Идея, которая лежит за КР – это суставы. Когда моделер набрасывает черновую форму, то обязательно начинает с КР, которые всегда выглядят грубо. Если редактор, который вы используете, поддерживает кости, то воспользуйтесь ими, чтобы понять это. Сгибайте/скручивайте кости в суставах, чтобы увидеть вашу грубую форму в позах.

После того, как все КР готовы, у вас есть два варианта:

1. Сгладить модель.
   Иногда я создаю КР, а потом просто позволяю коду, отвечающему за разбиение модели на большее количество полигонов (subdivision - разбиение), дорисовать вместо меня все ЗР. Недостаток в том, что это не выглядит реалистично. Поэтому следующим шагом является использование мягкого выделения, чтобы подправить форму. Иногда это позволяет сэкономить кучу времени (но это зависит от того, что вы моделируете).
2. Добавить ЗР вручную.
   В большинстве случаев я предпочитаю ручную работу, поскольку так я могу контролировать количество ЗР и их местоположение.

Обращаю ваше внимание, что эта концепция с Ключевыми и Заполняющими разрезами годится не только для создания форм, но и для детализации вашего меша. КР и ЗР, созданные с помощью разбиения, это один из способов оптимизирования меша (ягодицы, бедра и т.п.). Также, иногда Заполняющий Разрез может становится Ключевым Разрезом в зависимости от того как посмотреть. Вы - творец, поэтому всё в вашей власти.

Важно еще то, что эта концепция также отлично работает для топологии/лупов (Ключевые и Заполняющие Лупы).

Основной и Заполняющий – это очень интересная концепция, поскольку ее можно применить почти ко всему! В следующий раз, когда вы будете смотреть на сетку топологии, попробуйте найти Ключевой Луп, поскольку каждая голова имеете хотя бы один такой.

Исходя из того, что я видел существуют такие топологии головы:

• C-луп
• X-луп
• Е-луп
• И куча других

Обо всем этом я расскажу позже, а сейчас сфокусируемся на форме.

Округление

Это наиболее частая ошибка всех новичков. Они создают Ключевые Разрезы, а потом Заполняющий между ними и все это оставляют без малейших изменений. Если вы не будете округлять ваши ЗР, то результат будет квадратным (неестественным, неорганическим) и придется потом хорошенько попотеть, чтобы это исправить. Если вы, каждый раз при создании очередного Заполняющего Разреза, вы будете его правильно подгонять под форму, то избавите себя от постоянных переделок меша.

Следование линиям формы (линиям тела, плавность линий).

Другая частая ошибка – это НЕ следование плавным линиям объекта. Помните, что это органическое моделирование, поэтому пытайтесь думать органически. Когда вы набрасываете такие части тела как хвост или тело, которое изгибается, попробуйте представить изгибающийся цилиндр. И создавайте блоки соответствующим образом.

Страх, спешка и сомнения

Это психический уровень проблемы, когда вы только начинаете 3D-моделирование.

Каждый раз, когда вы что-либо делаете впервые, вы испытываете большие трудности. Суть в том, что не нужно сдаваться! Через это проходят все . Редко можно встретить человека, который прошел этот начальный этап и не рассказывает, как он страдал.

Поэтому вот мой совет: легче, притормозите, тут некуда спешить. Попробуйте потратить месяц или два на игры с формой. Начните с таких объектов, которые позволят вам наделать кучу ошибок, к примеру, с существ. И просто практикуйтесь. Если получилось говняно – удалите и начните сначала.

Вначале у вас все будет получаться медленно, но по мере того как вы будете делать схожие задания, ваша скорость будет все время возрастать. Именно для этого нам и нужна практика, чтобы делать всё лучше и быстрее.

Когда вы создаете модель впервые - это может быть очень забавным процессом. Все из-за "взгляда на целое".

Возьмем, к примеру, человеческую фигуру. Скажем, вы начали с туловища и экструдом (extrude) вытягиваете его. Если у вас еще нет ног и рук/головы, то все это выглядит очень комично. Чтобы "это" выглядело как человек, вы должны доделать все оставшиеся части тела.

Так что не нужно терять интерес из-за страшного результата, не имея всех частей на месте. Вам просто необходимо доэкструдить все части тела и расположить их в правильных местах, только тогда "это" начнет выглядеть как человеческая фигура.

Практикуйтесь

Субъект моделирования

Сначала давайте поговорим о субъекте моделирования.

Если вы занимаетесь моделированием персонажей , то вы явно начнете с головы и будете спускаться вниз. Упрощенная голова, туловище, а потом руки и ноги. Через несколько недель вы поймете, что голова это наиболее простая часть тела, поскольку это всего лишь один блок, целиком видимый из одной точки. И все что вам нужно для моделирования это приближать (zoom) и отдалять её (голову).

Другие части тела (руки, ноги) будут вызывать больше сложностей, поскольку тут необходимо, чтобы вы вращали (rotate) и масштабировали (zoom) модель в окне проекции. А поскольку вы новичок в 3D, то большая вероятность, что вы не привыкли по полной программе использовать вращение, облет (spin), панорамирование (pan) и масштабирование в окнах проекций.

Поначалу, чтобы избежать ненужных трудностей используйте референсы. И уже когда набьете руку, попробуйте моделировать по памяти.

Создать впервые руку по памяти – это тяжело. Поэтому старайтесь сперва использовать справочные изображения/фотографии, а позже – память.

Зачем вообще делать по памяти? Да просто чтобы проверить, улучшилось ли ваше понимание формы руки (или другого объекта, что вы создаете).

Если вы моделируете разных существ , то тут такая же ситуация. Начинайте с головы, далее тело, а потом все ниже. Не ограничивайте себя, моделируя только какую-то одну часть. Прыгайте с одной части на другую (я, к примеру, так делаю), так у вас (благодаря смене вида деятельности) будет постоянно поддерживаться интерес к этому процессу.

Выдавливание (Extrude).

Перед тем как вы приступите к экструду таких частей как руки и ноги, вы должны знать, что существует всего два пути это сделать. Это связано с тем, как смоделировать угол.

Метод А, конечно же, более быстрый, но вы все равно, рано или поздно, вы придете к методу Б. Вы также можете преобразовать А в Б с помощью метода Располюсовки (об этом позже). Также обратите внимание на линию формы (красная).

Я видел много разновидностей метода А для создания реалистичной человеческой руки . В то время как метод Б подходит для нереалистичных персонажей , к примеру, мультяшных и подобных.

Если вам сложно поворачивать каждый раз, когда вы экструдите, то используйте метод А. Но это не имеет особого значения (какой вы метод выберите) поскольку вы можете конвертировать одну топологию в другую по ходу работы.

На этом первая часть статьи заканчивается. Можете задавать вопросы если что-то неясно.

Привожу в завершение несколько лучших .

Это мой перевод отличной серии постов от SomeArtist на subdivisionmodeling.com (которые были удалены, поскольку форум прекратил своё существование ).

Подпишитесь на обновление блога (вот ).

Введите ваш e-mail:

P.S. Варвар-черепаха на заглавной картинке сделан американцем Jesse Sandifer. Моделирование было выполнено полностью в Mudbox , потом вся сцена была собрана в 3ds Max и визуализирована силами VRay . Photoshop использовался для текстурирования и постобработки. Другие виды персонажа, а также обсуждение работы читайте

1

Для начала вам потребуется сделать от 20 до 40 снимков объекта с разных точек, используя камеру с матрицей в 3–6 мегапикселей. Фотографируйте модель по кругу; следите за тем, чтобы объект занимал большую часть пространства кадра. После каждого кадра делайте небольшой шаг влево, чтобы разница между углами от центра объекта составляла около 15 градусов. За один обход модели съёмки по кругу вам нужно сделать около 20–30 кадров. После того как вы закончили снимать с низкой точки, отснимите модель сверху с захватом макушки.

Фотографируемый человек должен
сидеть абсолютно неподвижно
и должен быть хорошо освещён

3

Отсняв объект, загрузите одну из популярных программ по захвату, самая доступная из которых, - 123D Catch компании Autodesk. Эта простая программа сама сделает практически всю работу.

4

После загрузки в 123D Catch все снимки автоматически конвертируются в 3D-модель в облаке. Однако если вы посмотрите на получившуюся модель с разных сторон, обязательно найдутся искажения. Они появляются из-за того, что программа не смогла в автоматическом режиме правильно выстроить точки.

Придётся расставлять дополнительные точки вручную. Для этого выбираем фотографию, расположенную ближе всего к искажённой зоне, выбираем пункт Check manual points. В новом окне появятся три фотографии: на главной нужно выбрать точки, на вспомогательных показать их местоположение. Далее вспомогательные фотографии необходимо пролистать и также выставить на них точки.

Большинство людей, начинающих знакомство с трехмерной анимацией, бросают это дело, как только узнают, сколько времени и сил нужно потратить на создание 3D-моделей. Действительно, в традиционных пакетах для создания 3D-анимации (таких как 3ds Max, Maya, Blender и пр.), в основном, используется моделирование вручную. За основу моделей берутся примитивы - простые геометрические фигуры - которые затем видоизменяются при помощи специальных инструментов. Процесс этот трудоемкий и требующий усидчивости и терпения.

Однако существуют программы, в которых реализован иной подход к созданию 3D-анимации. Всю «черную» работу по созданию моделей разработчики берут на себя, и пользователю предлагаются уже готовые наборы библиотек, из которых он может выбирать подходящие элементы. Таким образом, если конечная цель - спроектировать дизайн интерьера, не нужно тратить время на моделирование каждого стула и окна, достаточно просто сделать 3D-проект по заданному плану и расставить готовые модели на свои места. А если захотелось создать 3D-анимацию, в которой принимают участие трехмерные персонажи, пользователю может быстренько отредактировать готовые модели, добившись нужных черт лица, и визуализировать проект.

Понятно, что программы для «быстрого» 3D-моделирования не дают так много простора для творчества, как более сложные трехмерные редакторы, но зато они более доступны для широкого круга пользователей и позволяют приобщиться к миру 3D даже тем, чья профессия не имеет к нему никакого отношения.

Когда речь заходит о 3D-редакторах, как правило, подразумевается, что в них есть средства для трехмерного моделирования. В этом смысле DAZ Studio - необычный редактор, ведь в нем нет практически никаких инструментов для моделлинга. Эта программа, скорее, напоминает виртуальную площадку для игры в кукол или в другие ролевые игры. Пользователю предлагаются готовые модели, которые он может размещать в сцене по собственному усмотрению и изменять их позы.

Некоторые модели доступны в DAZ Studio сразу после установки, и на них можно оценить, как работает программа. Попробуйте, например, Genesis (доступен в архиве с дистрибутивом, но устанавливается отдельно). Это - модель человека с множеством детальных параметров для изменения внешнего вида. Изменяя положение нескольких ползунков, можно достигать практически любых форм - от супермена с огромными мускулами до стройной девушки. На модели Genesis также можно потренироваться в изменении поз, заставив персонажа сидеть или лежать. И никаких проблем с некорректной работой костей - все модели используют инверсную кинематику, то есть их виртуальная структура костей естественна. Если поднять руку персонажа вверх, то ладонь тоже поднимется, если вытянуть руку вперед, модель согнет спину так, как это делает человек.

Трехмерные модели можно не только размещать в сцене должным образом, но и одевать. Этот процесс тоже максимально автоматизирован - подберите подходящую одежду, и она сама ляжет по фигуре модели. Если же в каких-то местах возникают ошибки, и ткань проходит через кожу, можно легко подправить это при помощи инструментов программы.

Конечно же, для того чтобы с DAZ Studio было работать интересно, вам понадобятся дополнительные модели. И вот тут-то становится понятно, на чем разработчики зарабатывают деньги. Сама программа бесплатная, модели в ней создать невозможно, а на официальном сайте их можно… правильно, купить. Выбор огромен: тут и фигуры людей, и модели животных, и различные аксессуары, в числе которых транспортные средства, одежда, элементы окружающей среды. В общем, все для создания виртуального мира.

Компания Reallusion хорошо известна своей программой CrazyTalk, которая превращает изображения в говорящих 3D-персонажей. iClone - более сложная программа, хотя создание трехмерных анимированных аватаров - одна из тех задач, которые с ее помощью получается решать особенно хорошо. Просто загрузите в программу фотографию (обязательно нужно, чтобы лицо на портрете было изображено крупным планом), выберите 3D-персонажа, на голову которого будет «натянуто» изображение и подкорректируйте положение основных элементов лица с помощью специальных маркеров. За считанные минуты фотоснимок превратится в 3D-модель, которую можно затем заставить разговаривать и двигаться.

Упор в iClone сделан на анимацию персонажей - программа предлагает сразу несколько вариантов оживления 3D-моделей. Один из них - технология HumanIK, лицензия на которую была приобретена у компании Autodesk, разработчика 3ds Max, Maya и Softimage. В процессе анимации пользователь может почувствовать себя актером, управляющим марионетками. Просто укажите точку на скелете персонажа и задайте для нее нужное движение. При этом разными частями тела можно управлять от отдельности, например, сначала настроить анимацию нижних конечностей, затем перемотать временную шкалу на первый кадр и заняться оживлением верхних.

Трехмерные сцены, создаваемые в iClone, могут содержать практически все те же компоненты, которые обязательны для профессиональных 3D-редакторов. Хотите изменить освещение? Нет проблем! А может, добавить еще одну камеру? Пожалуйста! Проект также может содержать музыкальное сопровождение, но самая потрясающая возможность iClone - поддержка технологии захвата движения. Для этого, правда, понадобится дополнительное оборудование (специальные датчики), но если оно у вас есть, вы сможете с интересом наблюдать, как 3D-персонажи в iClone повторяют за вами все движения. Такой инструмент особенно понравится детям, которые могут сами разыгрывать сценки, а затем смотреть, как их движения переносятся в виртуальный мир.

В отличие от программ, рассмотренных выше, Sculptris не предлагает готовых 3D-моделей. Однако в этой программе реализован столь удобный подход к моделированию, что создавать собственные трехмерные объекты несложно. Вместо того, чтобы придавать модели форму, работая с полигонами, ребрами и вершинами, в Sculptris можно просто лепить объекты как из пластилина. В распоряжении пользователя есть разнообразные виртуальные кисти, имеющие разный профиль.

Используя эти нехитрые инструменты, можно создавать в исходных поверхностях углубления или наоборот, наращивать их, выдавливая наружу. Силой воздействия на объект можно легко управлять. Также настраивается радиус воздействия инструмента, жесткость кисти и другие необходимые параметры.
По умолчанию в Sculptris используется симметричный режим моделирования, который удобен для создания лиц людей или морд животных. В этом случае по центру модели проходит условная плоскость симметрии, и все изменения, которые пользователь вносит с одной стороны модели, симметрично отражаются с другой. Если для текущего проекта предпочтительнее использовать ассиметричный режим, его можно без труда включить.

В Sculptris нет инструментов анимации, а возможности оформления моделей сводятся к рисованию разными цветами по их поверхности. Для текстурирования можно использовать и рисунки из графических файлов. Но в целом, Sculptris, как правило, стоит применять в связке с другими приложениями для создания 3D-графики. Благо, программа поддерживает экспорт в популярный формат OBJ, с которым работают почти всеми 3D-редакторами.

К сожалению, ждать от Sculptris новых возможностей в будущем не приходится. Некогда перспективный проект пару лет назад был приобретен компанией Pixologic, разрабатывающей схожий по функциональности коммерческий продукт ZBrush. С тех пор развитие Sculptris было заморожено, поэтому если хочется больше возможностей моделирования и раскрашивания персонажей, нужно переходить на ZBrush. Проекты, созданные в Sculptris, в коммерческой программе от Pixologic поддерживаются.

Быстрое создание архитектурных проектов

3D-графика - это не только анимация и персонажи, но и виртуальные интерьеры и экстерьеры. Для быстрого создания архитектурных проектов можно использовать бесплатные программы SketchUp и Sweet Home 3D . Первый до недавнего времени разрабатывался компанией Google, и в нем реализован доступ к бесплатному репозиторию моделей Google 3D Warehouse. Прямо из программы можно скачать множество готовых моделей зданий, заборов, предметов мебели, окон, дверей, фонтанов, клумб, деревьев и пр. Тут есть специальный инструмент для быстрого создания стен зданий, а также линейка для соблюдения точных размеров.

У Sweet Home 3D нет такого властного покровителя, как Google, но, тем не менее, проект вполне успешно развивается уже много лет. На сайте проекта можно найти сотни бесплатных 3D-моделей, созданных пользователям программы, а удобная функция импорта поможет внедрить загруженную модель в готовый проект. При помощи Sweet Home 3D удобно строить по чертежу или наброску, в программе есть удобные инструменты для создания комнат, добавления этажей и возведения лестниц.

Железный вопрос

Создание трехмерной графики всегда требует значительных аппаратных ресурсов, даже если речь идет не о профессиональных редакторах, а о программах для «быстрого» создания 3D. Поэтому если в вашем распоряжении есть только старенький ноутбук, работающий под Windows XP, вряд ли стоит устанавливать софт, о котором идет речь в этой статье. Для моделирования в Skulptris, создания анимированных роликов и визуализации их в iClone и Daz 3D лучше всего использовать 64-разрядные системы с большим количеством оперативной памяти. Не помешает и мощный процессор, а также современный видеоадаптер (например, с поддержкой CUDA), который может взять на себя часть вычислений.