Моделирование и 3D-анимация в Autodesk Maya

Волосяной и меховой покров

 

Наборы инструментов Maya Hair и Maya Fur позволяют создавать реалистичные волосяные и меховые покровы соответственно. Это делается с помощью предустановленных стилей, например, косички, узлы, дреды, «ежик», кудри, эффект мокрых волос и др. Благодаря зависимостям вы можете создавать прически в стиле «конского хвоста», с заколками и другими аксессуарами. Есть возможность создания локализованных эффектов. Производится динамическое управление движением и столкновениями, в том числе с помощью ключевых кадров. При использовании инструмента Hair для динамической NURBS кривой реализуются эффекты веревки, цепей, выпуклых поверхностей и одежды.

1.2.4 3D рендеринг и обработка изображений

Встроенные модули рендеринга

 

Помимо программного модуля рендеринга в Maya входят: mental ray для Maya с функциями, придающими изображениям фотографическое качество: общее освещение, сбор и отслеживание объектов, каустическое тонирование, объемный свет, размытые отражения и светопреломления, эффект размытости точек и контуров и освещение, основанное на анализе изображений.

Модуль векторного рендеринга для преобразования 3D объектов в 2D с возможностью вывода данных в форматах Macromedia Flash и Adobe Illustrator для печати или публикации в Интернете.

Модуль аппаратного рендеринга позволяет быстрее получать высококачественные изображения.

Возможности рендеринга

 

Многофункциональная стереокамера, позволяющая  осуществлять стереопросмотр на видовом экране. Новый многопоточный механизм интерактивного рендеринга (IPR) обладает быстрой обратной связью при редактировании текстур, освещения, теней и других эффектов высокого качества. Инструменты HyperShade и Visor позволяют создавать и редактировать схемы со сложным затенением. Сортировка и организация узлов рендеринга, таких как материалы, текстуры, источники освещения и т.д. Функция Transfer Map предназначена для передачи данных по нормалям, смещениям, диффузии, теням, объемному свету, и тонированию mental ray между моделями различной топологии.

Maya Composite

 

Maya Composite — это полнофункциональный, высокоэффективный компоновщик с поддержкой HDR, разработанный на основе технологии Autodesk и обладающий высокоэффективной средой композитинга. Усовершенствованы проходы рендеринга Maya и их использование во фрагментах «живой» съемки. Это позволяет интуитивно и интерактивно взаимодействовать практически со всеми визуальными объектами, независимо от глубины цветности и размеров изображений. Специализированный набор инструментов позволяет осуществлять кодирование, цветокоррекцию, проецирование камеры, деформацию на основе сплайнов, размывание объектов и настройку глубины резкости. Выполняются сложные операции ротоскопинга с растровыми и векторными изображениями; имеется встроенная функция трекинга. Среда 3D композитинга включает в себя инструменты работы со стереоскопическими изображениями.

Рисование в Maya

 

Инструменты 3D рисования и наложения эффектов позволяют создавать реалистичные детальные эффекты как геометрии 3D сцен, так и 2D текстур. В распоряжении пользователя более 500 редактируемых, учитывающих силу нажатия типов кистей, включая деревья, травяной покров, цветы, кристаллические материалы, перо, колючую проволоку, молнии, дождь, звездное поле, фейерверки, огонь, искры, аэрографию, масляные краски, мел, пастель, карандаш, акварель, влажные кисти и маркеры. Встроенные эффекты анимации позволяют моделировать растущие, распускающиеся или раскачивающиеся на ветру растения. В процессе интерактивного рисования с обратной связью мазки кистей подвергаются рендерингу. Цвет, рельеф, смещение, прозрачность наносятся непосредственно на поверхности.

Мультипликация

 

3D сцены можно преобразовывать  в полноценную анимацию, с рендерингом в стиле рисованных мультфильмов, комиксов, манга/аниме и др. Вы можете создавать сложные переходы и движения камеры в 3D среде и моделировать эффекты, недоступные в 2D. Кисти Maya Paint Effects можно использовать для создания контуров с живописными эффектами, одновременно управляя стилями, положением и толщиной линий. Интерактивный предварительный просмотр выполняется в реальном времени. Рендеринг осуществляется с помощью mental ray для Maya, а также программного или аппаратного обеспечения Maya.

Отслеживание камеры на профессиональном уровне

 

Существует возможность точного  извлечения данных 3D-камеры и координат перемещения из результатов видеосъемок для вставки элементов компьютерной графики в сцену с помощью Autodesk MatchMover. Согласование перемещений с помощью функции Push-Button Matchmoving позволяет выполнять 3D трекинг в автоматическом режиме. Ее совместное использование с контролируемым трекингом обеспечивает эффективную работу со сложными кадрами. Точное ручное управление помогает создавать пользовательские 3D системы опорных точек камеры и 3D элементов. Рабочий процесс может включать в себя фильтрацию и точную настройку параметров отслеживания, трекинг нескольких потоков отснятых видео- и фотоматериалов, перемещений объектов, а также 3D трекинг на основе данных управления движением.

Управление данными и сценами

 

Для работы со сложными элементами сцен в Maya предусмотрены специализированные инструменты и процедуры, позволяющие обрабатывать большие объемы данных. Мощная графическая архитектура позволяет просматривать и редактировать связи между узлами. Улучшения для цифровых объектов и связывания файлов дают возможность разделять сцены для ускорения работы и наладить коллективный рабочий процесс. Узлы можно группировать в контейнеры и дополнять адаптированными и пользовательскими видами. Редактируемая и анимированная история формирования позволяет модифицировать данные по модели без необходимости ее повторного создания. Функция Render Proxy в модуле mental ray позволяет заменять элементы сцен простыми сетями низкого разрешения, загружая для рендеринга только заранее подготовленные данные.

1.2.5 Скрипты и API-интерфейс

 

 

Maya — это открытое, легко расширяемое приложение. Художники, технические специалисты и разработчики ПО могут создавать дополнительные скрипты и надстройки, выполнять настройку инструментария и т.д., повышая конкурентоспособность своей продукции. Для этого можно использовать любой из двух языков программирования: Maya Embedded Language (MEL) или Python. Надстройки и самостоятельные приложения можно создавать на языках C++ и Python и запускать из командной строки Maya. Вы можете создавать новые типы объектов Maya, включая трансляторы файлов, аппаратные шейдеры, формы поверхностей, инструменты управления, локаторы и команды сценариев.

1.2.6 Интеграция 2D и 3D

 

 

Maya позволяет эффективно работать с лучшими в отрасли программами 2D рисования, создания векторной графики и композитинга. Для выполнения нескольких проходов рендеринга одной и той же сцены служит команда Render Layers. Результаты рендеринга можно получить в различных форматах: Adobe Photoshop (PSD) или Adobe Flash (SWFT), в которых объекты и элементы располагаются в отдельных слоях. На основе рендеринга слоев сцены в Maya можно создать структуру композитинга. Создание и редактирование кромок в Adobe Illustrator с возможностью обновления оригинальных файлов. Созданные с помощью 3D Paint текстуры можно экспортировать в Adobe Photoshop для их дальнейшей доработки [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Конструкторская часть

2.1 Работа с объектами

 

Перед началом  творческой работы необходимо создать  проект для хранения информации в  Maya. Для этого используется команда File>Project>New. Для перемещения по сцене используются клавиша Alt и кнопки мыши.

Все создаваемые  в Maya элементы называют объектами. К ним относятся геометрические тела, формы камеры, источники света и другие. Объектами можно управлять, модифицируя их произвольным образом, объединяя в группы, связывая друг с другом и прочее.

Процесс создания объекта называется моделированием. Моделирование осуществляется в  окнах просмотра проекций. По умолчанию  на экране отображается одно прямоугольное  окно, соответствующее проекции «Перспектива». Можно отобразить проекции «Сверху», «Сбоку», «Спереди» и «Перспектива» одновременно, нажав клавишу пробел. Объекты отображаются в окне проекций в виде каркаса или с раскрашенной поверхностью.

Значительная  часть объектов может быть представлена в виде сеток, состоящих из однотипных элементов или подобъектов. К  числу подобъектов относятся  вершины, рёбра, грани и полигоны.

Основным  базовым элементом являются узлы. Существует несколько разновидностей узлов: узел трансформации, узел формы и входной узел [3].

 

 

 

 

 

 

 

Действия  над объектами:

• создание – меню Create
• выделение – Select Tool
• перемещение – Move Tool
• наложение материала – меню Fluids
• поворот – Rotate Tool
• масштабирование – Scale Tool
• рендеринг – кнопка Render the current frame
• редактирование на уровне вершин – правая кнопка мыши + Vertex
• редактирование на уровне объекта – правая кнопка мыши + Object Mode
• отображение объектов в окне проекций – меню Shading
• выравнивание объектов – Modify>Snap Align Objects> Align Objects
• объединение объектов в группу – Edit>Group
• отображение объектов в виде списка – окно Outlinear
• отображение объектов в виде схемы – окно Hypergraph
• вырезание – Edit>Cut
• копирование – Edit>Copy
• вставка – Edit>Paste
• дублирование – Edit>Duplicate
• дублирование с трансформацией – Edit>Duplicate with Transform

 

 

 

 

Итак, создадим простую сцену, состоящую из полигональных примитивов. В основании сцены плоскость. На ней разместим стол, диван, светильник в виде дерева и ёмкость с водой. Для этого были использованы цилиндр, куб, торус, а так же источники света Point и Ambient для моделирования светильника и свечи (рисунок 2.1.1).

Источники света выбираются на вкладке Rendering или при помощи команды меню Create>Lights. Изменить параметры источника света можно при его создании или позже, в редакторе атрибутов.

 

 

Рисунок 2.1.1 – Вид смоделированной сцены в окне Autodesk Maya

 

 

 

 

 

2.2 Работа с материалами

 

В Maya под материалом понимают набор характеристик, которые в той или иной мере влияют на отображение поверхности объекта в процессе визуализации сцены.

Операции  с материалами проводятся в редакторе  узлов Hypershade, который можно вызвать при помощи команды Window>Rendering Editors> Hypershade. Редактор позволяет просматривать базовые материалы, видоизменять параметры материалов, создавать новые материалы.

Автоматическая  генерация материала на основе текстурных карт: в редакторе Hypershade выбираем текстуру, выделяем объект на рабочем пространстве, в окне Work Area редактора Hypershade щёлкаем правой кнопкой мыши на выбранной текстуре, в выпадающем меню выбираем команду Assign Texture’s Material to Selection. Модифицировать материал можно в редакторе атрибутов [3].

После рендеринга сцена принимает следующий вид (рисунок 2.2.1).

Рисунок 2.2.1 – Вид сцены после визуализации

2.3 Инструменты управления анимацией

 

Параметры анимации вызываются через окно Window>Setting/Preferences> Preferences. Просмотр анимации в окне Perspective осуществляется при помощи кнопки Play. Команда Window>Playblast позволяет просматривать результат анимации в окне установленного по умолчанию в Windows проигрывателя.

2.4 Деформация

 

Деформаторы – это особые типы объектов, используемые для деформации формы других объектов. Широко применяются как в непосредственно моделировании, так и в анимации. Плюсов является возможность быстро изменять геометрию объекта без необходимости перемещения вручную его вершин. За работу с деформаторами отвечает меню Create Deformers. Нелинейные деформаторы находятся в меню Nonlinear и применяются для создания нелинейной деформации. Она отличается от линейной тем, что изменение формы объекта осуществляется неравномерно вдоль его оси [3].

 

Типы  нелинейных деформаторов:

• Bend – изгиб
• Flare – выпуклость
• Sine – синусоидальная деформация
• Sqwash – сплющивание
• Twist – скручивание
• Wave – волна

 

3. Технологическая часть

3.1 Запуск приложения

 

Для запуска  программы необходимо дважды щёлкнуть по значку Autodesk Maya на рабочем столе.

3.2 Интерфейс программы

 

Одним из преимуществ интерфейса Maya является размещение большого количества инструментов на небольшом пространстве. Главное меню может изменяться в зависимости от выбранного модуля. Часто используемые инструменты располагаются на так называемой «полке». Большую часть окна занимает рабочее пространство. Слева располагается панель инструментов. Справа может быть отображено поле слоя, поле канала или два поля одновременно. Под рабочим пространством находятся поля время и диапазон. Ниже располагается командная строка и строка подсказки

(рисунок  3.2.1).

Рисунок 3.2.1 – Окно программы Autodesk Maya

 

3.3 Системные требования

 

 

• Операционная система Microsoft Windows Vista Business (SP2 или выше), Microsoft Windows XP Professional (SP3 или выше), Microsoft Windows 7 или Apple Mac OS X 10.6.2
• Windows: Процессор Intel Pentium 4 или выше, AMD Athlon 64, AMD Opteron или AMD Phenom
• Компьютеры Mac: Процессор Intel
• 2 ГБ оперативной памяти
• 4 ГБ свободного места на жестком диске
• Графический адаптер OpenGL с аппаратным ускорением из перечня совместимых
• Трехкнопочная мышь с установленным драйвером
• Привод DVD-ROM
• Требования Maya Composite к объему кэша:
• Минимум 10 ГБ свободного места на жестком диске; рекомендуется 200 ГБ
• Жесткий диск: IDE, SATA, SATA 2, SAS, SCSI
• Браузеры: Microsoft Internet Explorer 7.0 (или выше), Apple Safari, либо Mozilla Firefox [4].