ponimayka1

Выбрав затем redColorCorrectionCurve, загрузите ее в правую панель Connection Editor. Соедините Out Color R слева и Input справа.

Проделайте тоже самое с кривыми greenColorCorrectionCurve и blueColorCorrectionCurve, загрузив их в правую панель Connection Editor и присоединив их атрибут Input к атрибутам текстуры Out Color G и Out Color В, соответственно.

151

Теперь подсоединим кривые к материалу lambert1. Выберите все три анимационны кривые в Outliner и загрузите их в левую часть Connection Editor. Для удобства можете выполнил Left Display=>Outputs Only. Затем выберите lamberti и загрузите его в правую часть Connection Editor.

Присоедините аттрибут Output анимационной кривой redColorCorrectionCurve к каналу (атрибуту) Color R материала lambert1. Проделайте то же самоес кривыми greenColorCorrectionCurvt и blueColorCorrectionCurve, соединяя их атрибут Output с Color G и Color В, соответственно.

Если взглянуть на связи в HyperShade, то выглядеть это будет примерно так:

Коль скоро на вход одного из атрибутов материала lambert1 приходят связи от анимационны» кривых, то можно выбрать его, а затем открыть окно Graph Editor и увидеть анимационные кривые для каждого цветового канала. (Только не забудьте нажать клавишу «f».)

Выбирая каждый канал в Graph Editor, можете отредактировать соответствующую кривую всеми известными способами. Результат будет моментально отражаться в HyperShade.

152

Таким образом, с помощью анимационных кривых мы получили привычные кривые для цветокоррекции. Вы можете расставлять и удалять ключи на них, как вам угодно, в том числе (обиваясь экзотических эффектов.

есть «тройной» атрибут Output, надо присоединить к атрибуту Color материала lambert1.

Приведенный пример еще раз подчеркивает, что вы не должны ограничивать себя только «документированными» способами построения дерева сцены. Для создания сети материалов вы «траве использовать не только утилиты из меню Create окна HyperShade, но ноды других типов, «старые решают поставленную вам задачу. И наоборот, вы можете использовать текстуры для (правления совсем не «текстурными» свойствами объектов, например, количеством испускаемых с поверхности частиц.

153

Изучение MAYA.

Методы оперативного вскрытия и анализа внутренностей. Сценарии исследования MAYA

Итак, вникнув в общую логику устройства «майской» сцены и вооружившись концепции дерева зависимостей, далее вы вполне можете изучать MAYA самостоятельно. Напомню еще раз при изучении новых модулей, инструментов, плагинов или чужих сцен вы всего лишь должны понять, какие ноды являются базовыми и каков тип этих нод (это позволит ознакомиться с и описанием в документации), а самое главное - какие атрибуты содержатся в этих нодах и каково их предназначение.

Кратко обрисую возможные пути изучения некоторых модулей.

Paint Effects. Необходимо изучить всего две ноды: штрих (тип stroke) и кисть (тип brush). Конечно количество атрибутов ноды brush велико (их более трех сотен), однако не нужно изучать ничего кроме свойств этих двух объектов. Большинство операций из меню Paint Effects работает с атрибутами ноды brush, изучив устройство которой, вы легко поймете, как они работают.

Fluid Effects. Еще проще. Все свойств нового объекта зашиты в нем самом. Контейнер (нод типа fluidShape) содержит в себе атрибуты, описывающие не только положение его в пространстве но и все динамические свойства, визуальные характеристики, параметры текстурирования даже алгоритмы просчета уравнений движения сплошной среды. Алгоритмы рассортированы по разделам и все, что вам надо сделать - это как следует их пошевелить, делая выводы, о том, какое предназначение они имеют.

Динамика твердых тел. Нетрудно заметить, что на каждом объекте, превращенном в твердое тело, появляется некая «скорлупа» - нода типа rigidBody, которая содержит в себе набор атрибутов, определяющих именно динамические свойства твердого тела, такие, как упругость или масса. Игра с этими атрибутами позволяет быстро выяснить их назначение. (Атрибуты с неочевидными свойствами описаны в документации к ноде rigidBody.) Изучение связей этой ноды в Hypergraph позволяет обнаружить еще одну важную ноду типа rigidSolver, ответственную я просчет движения всех твердых тел в сцене. Знание ее атрибутов необязательно, но желательно так как понимая предназначение ее атрибутов, вы сможете решать проблемы с той точностью, с какой производится обсчет траекторий и коллизий.

Создав пару полей, вы можете заметить, что все они устроены практически одинаково и имеют большой набор общих атрибутов. «Методом тыка» по отношению к этим атрибутам можно быстро разобраться с полями.

Динамика частиц. Большинство свойств частиц, как динамических так и визуальных, собраны в одной ноде типа particleShape. Источники частиц (ноды типа emitter) также имеют набор вменяемых атрибутов, хорошо поддающихся дрессировке. Конечно, от знания expressions для частиц вас никто не освобождал, но следует помнить, что такие expressions, как правило, модифицируют значения атрибутов (скорости, ускорения и пр.), назначение и тип которых надо понимать.

MAYA Fur. Все основные свойства меха сосредоточены в ноде типа FurDescription. Можно рассматривать ее как большую процедурную текстуру. Изучив параметры такой текстуры, можно довольно быстро освоится с «майским» мехом. Конечно, работа с картами атрибутов меха требует некоторого времени для освоения и понимания, однако вам не придется сталкиваться с многочисленными вспомогательными объектами. Вся работа с мехом выполняется, как правило, с помощью Attribute Editor для ноды FurDescription и инструмента Fur Paint Tool, меняющего атрибуты этой ноды. Свойства специального рендерера для визуализации меха также сосредоточены в одном месте, в ноде типа FurGlobals, атрибуты которой довольно внятно описаны в документаци (иногда в документацию заглядывать придется, особенно когда речь заходит про рендеринг).

MAYA Hair. Совершенно шикарная и стройная концепция. Всего две ноды определяют поведение и внешний вид волос. Общие свойства прически задаются нодой типа hairSystem

154

включая форму, цвет, физические свойства и параметры численного просчета траекторий. Индивидуальные свойства каждой -волосины» определяются атрибутами ноды типа follicle. Встроенная в ноду hairSystem гравитация и турбулентность, а также способность к отслеживанию столкновений, позволяет почти не привлекать стандартную динамику и сосредоточиться на работе с атрибутами только двух нод. Большинство операций в меню Hair предназначены для удобства выбора и отображения системы волос, основная работа же производится опять-таки с атрибутами.

К сожалению, часть MAYA, касающуюся моделинга и анимации, не удастся так же ловко описать, пользуясь концепцией работы с атрибутами базовых нод. Форма объекта определяется набором точек, редактируемых, как правило, вручную (никто, кроме программистов, не пытается изменять атрибут inMesh! (, а вид анимации задается набором ключей, которые также проставляются в основном вручную. Количество вспомогательных объектов и операций для моделирования и анимации чудовищно велико, поэтому и освоение этих областей MAYA требует и времени и усилий, несопоставимых с другими модулями. Но делать нечего - из MAYA слова не выкинешь. В дальнейших главах я попробую взглянуть на моделирование и анимацию изнутри и попытаться описать логику использования инструментов и ключевые понятия, лежащие в основе их «майской» реализации.

Догоняя MAYA

Благодаря MAYA, мне довелось много путешествовать. Первая вылазка была в ноябре 1997 года на тренинг по MAYA в Лондоне. Главным техническим специалистом в компании, где я тогда работал, был Леша Плотников, человек добрейшей души и центнера весу. Именно он и должен был поехать учиться, и на вопрос начальства: «Леша, поедешь на учебу в Лондон?», Леша широко улыбался и мечтательно растягивал: «Да-а-а-а!...». Однако в ответ на следующий вопрос: «А что у тебя с загранпаспортом?», Леша вдумчиво мял свою шикарную бороду и, как настоящий митек, отвечал: «Ну, дык, ведь, елы-палы, типа, паспорт, кхгм...». Что означало: паспорта нет, но он постарается.

И в результате в Лондон поехал я. В аэропорту Хитроу таксист спросил меня, куда ехать, на таком английском, что я подумал, будто перепутал самолеты и улетел в другую страну, языка которой не знаю. Позже выяснилось, что это был «кокни» (лондонский диалект), но тогда «всерьез призадумался, а пойму ли хоть слово на будущих занятиях. Занятия, впрочем, мало походили на учебу, несмотря на то, что сидеть пришлось всего по двое за одной станцией SGI lndigo. Все равно это больше напоминало групповую медитацию или массовое просветление. Франк Китцен показывал какие-то такие невероятные вещи в MAYA, что со всех сторон неслось: «Не может быть!», «Конец глазам!», «Разбудите меня!», «Фрэнк, давай еше!». И Фрэнк давал еще...

Так продолжалось три дня. С тех пор я перестал играть в компьютерные игры. Есть только одна игра, и я привез ее из Лондона...

Второе «майское» путешествие было более замысловатым. Началось все с того, что завис компьютер. Причем не мой, а в немецком посольстве, где мой паспорт ждал проставления в нем визы. Не знаю, что это был за мегакомпьютер, но висел он не час и не два, а ровно три дня. Партсобрание компании Alias I Wavefront проходило тогда в Испании, в местечке Марбейя около Малаги, поэтому без шенгенской визы туда было никак не добраться. Дима Озерец, с которым мы должны были вдвоем лететь в январскую Испанию, счастливый обладатель трехгодовой визы, утром уехал в Шереметьево, ехидно заметив, что мероприятие начинается на следующий день в 10 утра, и было бы любопытно посмотреть, как я собираюсь успеть к началу, не имея не то что билетов, но и визы на руках. Ласково глядя ему вслед, я уныло поплелся в посольство, вызволять

Марш-бросок в Шереметьево и опрос девушек, продающих билеты, показал, что все рейсы в Испанию на сегодня давно улетели. «А куда еще не улетели? Дайте билет на попутный самолет!», истошно вопрошал я, лихорадочно прокладывая в голове маршрут в сторону Испании. Очаровательно улыбаясь, девушки отправили меня последним самолетом в Мюнхен. Разница во времени работала на меня, и в аэропорту Мюнхена я снова общался с девушками и ловил попутный самолет. Он был только до Барселоны. Я летел над Пиренеями поздним вечером и соображал,

155

как же проехать восемьсот километров от Барселоны до Малаги: автостопом или на поезде совершенно не предполагая, что самолеты могут летать по ночам. Однако совершенно случайно

всамолете Мюнхен-Барселона, в тот момент, когда все уже нетерпеливо толпились в проходе в ожидании трапа, я вдруг обнаружил соотечественника, давно живущего в Испании и знающей

вкаком направлении надо совершить забег по безумному аэропорту Барселоны, чтобы попасть к кассам внутренних авиалиний. Забег (не меньше километра) был совершен, и я в третий раз умолял очередных девушек устроить меня на аэропопутку. И хотя билетов не было, лист ожидания был открыт, и через час я уже сидел в довольно забавном самолете, берущем курс на Малагу Проехать оставшиеся 60 ночных километров оказалось делом техники, отточенной еще в Москве до совершенства, и в два часа ночи я застал участников грядущего семинара, идущих из бара нетвердой походкой. Видели бы вы лицо Димы...

Семинар удался, до выхода первой версии MAYA оставалось два месяца, и все демонстрации возможностей MAYA воспринимались, как соприкосновение с чем-то сакральным и потусторонним Все ждали чуда и были переполнены самыми невероятными иллюзиями. Время было удивительное и Artisan тогда еще назывался Jasper...

Возвращение обратно было не менее замысловатым. Я уговорил Диму вылететь на сутки позже из Мадрида, а освободившийся день использовать для поездки в Сьєрра-Неваду аргументируя, что это как раз по пути. Я давно мечтал попасть на этот самый южный горнолыжни курорт Европы, у меня просто в голове не укладывалось, как в семидесяти километрах от моря могут существовать горы высотой более трех километров и все это - прямо напротив марокканскогс побережья Африки (http://www.iespana.es/sierra-nevada/). Мы взяли напрокат маленький «Фиат» и двинулись на восток, вооруженные картой и моим оптимизмом. По дороге Дима не один раз пристально поинтересовался, а не будет ли осложнений на дороге при подъеме на такую высот) (ведь именно он сидел за рулем), и я с видом коренного тореадора уверенно отвечал, что дорога будет просто шикарная. Действительно, первые 150 километров оказались чудовищно хороши, в Гранаде мы набили багажник изумительным вином "Malaga" и начали углубляться в материк. Я по-прежнему обещал чудесную дорогу до самой Сьерра-Невады и остервенело изучал карту. Все было просто прекрасно, правда, когда до цели оставалось двадцать километров, пошел мелкий дождь. Минут через 15 он превратился в уверенный ливень и Дима начал нехорошо посматривал на меня. Вдобавок моментально стемнело, и фары маленького «фиата» с трудом выхватывал горную обочину из хлещущего в темноте ливня. Когда указатель сообщил, что до цели - пять километров, дождь без всяких предупреждений превратился в снег. Дорога кучеряво лезла вверх, но наша машина цеплялась за нее всеми колесами... Дабы не пугать себя, я старался на поворачивать голову в сторону Димы и тщательно считал стометровые столбики, которые были пусть с трудом, но видны. Когда, по моим подсчетам, мы должны были въехать в поселок, снег превратился в настоящий буран, и мы, естественно, проскочили поворот в кромешной тьме, продолжая карабкаться куда-то в тучи. Подозрительным казалось также полное отсутствие машин на дороге в течение уже довольно длительного времени. В салоне было тепло и темно, и лишь побелевшие костяшки водительских пальцев, судорожно вращавших руль, освещали озверевшее лицо Димы. Когда появился непредвиденный поворот, мы обнаружили, что, проскочив въезде поселок, мы взобрались на уровень первой очереди подъемников и перед нами открылся туманный вид освещенного поселка, лежащего прямо внизу перед нами. Причем буран неожиданно стих или просто остался за спиной, а вниз, в поселок, по склону сбегала практически прямая дорожка, Сбегать-то сбегала, но прямолинейность дороги с лихвой компенсировалась ее крутизной. Сколько Дима ни пытался остановить машину, это было бесполезно. Маленький «Фиат», набрав снега под колеса, вскоре превратился в детские санки, неторопливо ползущие вниз и никак не реагирующие на усилия водителя. В ответ на повороты руля санки вяло рыскали, кое-как позволяя уворачиваться от запаркованных по обочинам машин. Машины были засыпаны снегом, одеты в цепи и являли собой образец благоразумия. Хорошо, что в конце дороги был здоровенный сугроб, в который мы мягко ткнулись, крайне удачно при этом запарковавшись.

Если бы у водителя еще оставались силы, я вряд ли писал бы сейчас эти строки...

За ужином мы раздумывали, где раздобыть цепи и как выбраться отсюда, поскольку наш самолет улетал из Мадрида, который находился где-то на полтыщи километров севернее. Однако солнечным утром мы обнаружили абсолютно чистую дорогу с остатками тающего снега. Это позволило нам с легким сердцем откататься полдня в удивительных горах Сьерра-Невады и без проблем домчаться до Мадрида за три с небольшим часа. Второе майское путешествие было закончено, и в Москве меня ждала седьмая бета-версия MAYA 1.0...

156

Немного «воды»

Трехмерное моделирование можно довольно условно определить как процесс создания геометрических форм (поверхностей и кривых) для их последующей анимации и визуализации Можно также условно выделить два крупных направления в трехмерном моделировании: создание реалистичных моделей для компьютерного дизайна и построение моделей для трехмерной анимации. К моделям для дизайна предъявляются, как правило, повышенные требования с точки зрения реалистичной визуализации и точной передачи форм объектов. Сюда же следует отнести такое направление, как архитектурное моделирование. Можно, однако, с известной долей цинизма сказать, что для дизайна не так важно, как модель устроена или изготовлена, главное чтобы она хорошо выглядела. (Представляю, как возмутятся некоторые дизайнеры...)

Однако такой циничный подход неприемлем при изготовлении моделей для анимации, ибо их основные критерии качества - «легкость» и «управляемость». Понятно, что супер-реалистичную модель, составленную из пары миллионов полигонов, вряд ли можно назвать легко анимируемой в общем случае анимация предполагает деформацию, производительность которой напрямую зависит от количества компонент модели.

Поскольку MAYA позиционируется в основном как средство для анимации и спецэффектов набор ее инструментов моделирования в основном предназначается или, как говорится, «заточен» - для создания «хороших» моделей для анимации. По моему субъективному мнению, MAYA не является идеальным инструментом для промышленного дизайна и, несмотря на шикарный набор средств сплайнового моделирования, не может обеспечить выполнения всех требования к форме и точности моделируемых поверхностей в этой отрасли. Для таких задач существуют специальные пакеты типа Alias Studio, способные адекватно решать соответствующие проблемы.

Еще чуть-чуть «воды»

Моделирование трехмерных поверхностей вполне естественно сравнить с такой обласьтю изобразительного искусства, как скульптура. Поэтому если у вас есть хотя бы небольшой опыт лепки, создания объемных изображений из обычных материалов (пластилина, глины и т. п. ). это сослужит вам хорошую службу и в освоении программы. Кроме того, привычка и умение делать наброски будущей трехмерной модели на бумаге перед началом работы сэкономят вам массу времени и улучшат качество ваших моделей. Многие «трехмерщики», однако, имеют манеру моделировать «из головы», мотивируя это недостатком времени. Имейте в виду: подобная экономия времени в начале процесса оборачивается, как правило, многочисленными переделками на поздних стадиях и сводит на нет эту, пресловутую «экономию».

История моделирования, но не Construction History

Давным-давно трехмерные модели были исключительно полигональными, поэтому у компьютерных художников не было особых проблем с выбором подходящих инструментов моделирования. Рахитичные компьютеры того времени еле ворочали скудное количество полигонов по экрану, так что моделировать приходилось частично вслепую, оценивая результат лишь по итогам рендеринга. Однако пытливые умы из рядов инженеров-конструкторов разработали для своих секретных нужд программы типа CAD (Computer Aided Design, дословно «дизайн с помощью компьютера»). Эти программы использовали параметрическое представление поверхностей и дали миру инструменты сплайнового моделирования. История умалчивает, как все было на самом деле, однако, по-видимому, группа товарищей-художников, зайдя «на чашку пива» к группе приятелей-инженеров, увидела в одночасье, что форму сложной поверхности можно гладко изменять с помощью лишь нескольких контрольных точек. Вот тут вся художественная команда явно призадумалась... В результате, так или иначе, появился новый класс методов моделирования и началось победное шествие сплайновых инструментов в индустрии компьютерной графики. К слову сказать, еще в 1999 году, когда я обучался в компании Alias - тогда еще Wavefront, сплайновые инструменты позиционировались как оружие будущего, а полигоны - как скромные труженики села. Про сабдивы тогда никто вслух еще не говорил. Боялись.

158

Тем не менее, за прошедшие пять лет концепция создания трехмерных моделей несколько изменилась. Во многом благодаря возросшей мощности компьютеров и новым методам вычисления неявных поверхностей.

Методы моделирования

Имеет смысл еще немного поговорить о различных методах создания трехмерных форм и их адекватном применении. Дальнейшие рассуждения отражают моё субъективное мнение на этот счет и никак не могут считаться категорическим императивом.

Так вот, вернемся к истории. Сплайновые поверхности имели массу достоинств перед полигонами. Прежде всего они были потрясающе легкие при помощи нескольких контрольных точек, можно было задавать формы, требовавшие сотен и тысяч вершин в полигональном представлении. (Все написано в прошедшем времени для усиления литературного эффекта, но они, сплайновые поверхности, и сейчас все еще легкие.) Сплайны имели идеальные текстурные координаты, в отличие от адского процесса UV-маппинга полигонов. Они позволяли создавать гадкие сопряжения между поверхностями без всякой ручной работы! Их можно было гладко резать (тримировать). Список можно продолжить, читая рекламные брошюры тех лет.

Однако у сплайнов был маленький недостаток по сравнению с полигонами - объект не мог иметь произвольную топологию (или, если попроще, форму). Любая сплайновая поверхность всегда обязана быть сеткой из изопарм. Иначе говоря, сеткой из взаимно пересекающихся «параллельных» кривых. Даже сплайновая сфера представляет собой сетку из меридианов и параллелей, состоящую «прямоугольных ячеек. По-другому можно сказать, что сплайновую поверхность всегда можно развернуть в прямоугольную сетку, или наоборот, свернуть из прямоугольной сетки.

Этот маленький недостаток наложил существенное ограничение на применение сплайнов для, например, органического моделирования. Оказалось, что обыкновенную руку можно представить, как минимум, с помощью одиннадцати объектов (сферическая ладонь, пять цилиндрических пальцев и еще пять соединений между ладонью и пальцами ) и что эти поверхности в принципе нельзя превратить в один сплайновый объект. На примере истории развития MAYA можно сказать, что развитие инструментов сплайнового моделирования было направлено на преодоление, а точнее на компенсацию этого недостатка. Появлялись методы, позволяющие подтягивать и гладко сшивать края нескольких поверхностей, возник термин «патчевое моделирование». Вершиной компенсации стал инструмент Stitch, позволяющий не только бесшовно сшивать края поверхностей, но и удерживать эти края в гладко-сшитом состоянии при последующих деформациях поверхностей. С помощью таких инструментов стало возможным в принципе делать отличные модели персонажей. Вот только состоят такие модели из десятков патчей, и при анимации основной задачей становится оберегание этих кусков от разъезжания и сгибов. Кроме того, при попытке добавить детали в конкретную область модели приходится

перестраивать не только нужный патч, но и зачастую всю «сшитую» модель. (Оговорюсь на всякий случай, здесь и далее речь идет о майских сплайнах.)

Поэтому сплайновое моделирование все меньше стало походить на процесс работы скульптора и сильно напоминать работу инженера (даже при моделировании органических или «непромышленных» форм). Художнику приходится удерживать в голове много технических понятий, таких, как параметризация, степень гладкости, непрерывность по кривизне и пр.

борьба за минимальное количество контрольных точек и топологическую «правильность» модели приводит к тому что ее «легкость», с точки зрения анимации, теряет смысл. А моделирование персонажей при помощи сплайнов больше напоминает конструирование персонажей.

Один из моих лучших учеников, Миша Лапицкий, человек с великолепным художественным образованием и талантом, приходя в ужас от излагаемых мной кошмаров от всяческих «бирэйлов» (birail), «стичей» (stitch) и «алайнов» (align), просто брал сплайновый цилиндр, сгибал его так, чтобы один край цилиндра принимал форму шеи, а второй сужался в область ротового отверстия. Затем в течение получаса, добавляя, где надо, дополнительные ряды контрольных точек, Миша лепил потрясающие, выразительные головы, заявляя при этом, что никогда скульптору не понять различия

159

между типами параметризации поверхностей и что он хочет просто моделировать персонажей, а не делать бесконечный «ребилд» (rebuild)... И пусть его модель была «неправильная» (то есть имела массу лишних контрольных точек в неиспользуемых областях), но еще через полчаса для нее появлялись «блендшейпы» (blendshapes) для морфинга, и модель начинала говорить, причм не надо было бояться, что где-нибудь могут разъехаться швы между патчами. (Вышеупомянутый метод моделирования хорошо известен и называется sock-head. Я подозреваю, что его придумал художники, озверевшие от «инженерности» сплайнов. И до сих пор продолжают придумывать другие методы...)

Смысл моих эмоциональных и субъективных эскапад, сводится к тому, что единственна скромное преимущество полигонов перед сплайнами (а именно, возможность поверхности иметь произвольную внутреннюю топологию) не может быть скомпенсировано никакими изощреннейши» сплайновыми инструментами.

И тут появились сабдивы...

Терминологичекий комментарий. Если с полигонами все понятно, и даже воет\ патриотический термин «многоугольники» практически не путает пользователе, то в отношениий сплайнового моделирования в народе употребляется мои

Слово «неравномерные» (non-uniform) означает возможность неравномереной параметризации вдоль протяженности поверхности, хотя в основном работа ведется с равномерными (uniform) сплайнами.

умолчанию работа в MAYA ведется с нерациональными поверхностями и кривым: веса точек у которых одинаковы.

Кривые и патчи Безье - более примитивный подкласс NURBS, в котором возможно редактировать объекты только в конкретных узловых (knot) точках. В MAYA этот, более простой тип сплайнов не используется для моделирования. Таким образом термины «сплайновые объекты» и «NURBS-объекты» являются синонимами (по крайней мере, в зтой книге).

160