ponimayka1

Не короткое, но и нескучное введение.

Программы для производства трехмерной компьютерной графики бывают разные. Различные по размеру, по характеру, по популярности, по сложности, вобщем по породе. Одна порода, например, распространена очень широко и встречается практически во всех уголках планеты. Отличается дискретным трудолюбием, немного неказиста, ее не очень любят, но широко используют для различных работ и разводят в больших количествах.

Другая порода домашняя, уютная, практически декоративная, ее легко носить с собой, она приживается практически в любых условиях и не требует особых усилий по уходу. У нее квантовофизическое название, хороший мех и неплохие способности к рендерингу. В работе ее используют редко, только для спецзадач, в силу быстрой утомляемости и ограниченной трудоспособности.

Встречается также крупная порода, пережившая всякие катаклизмы, смерчи и многочисленную смену хозяев, ускользнувшая из лап самой Microsoft. Порода эта хорошо двигается, отлично выглядит, в работе надежна, но обладает неважным характером - отчаянно ревнует своих пользователей к другим породам и не дает им общаться ни с кем кроме себя.

Иногда в природе встречается редкая красивая порода с человеческим названием. Порода уникальная, генетически модифицированная практически до полного совершенства. Умеет произносить мантры и делать все на свете. С ней мало работают, в основном изучают, совершенствуют, с удовольствием демонстрируют и восхищаются.

Говорят, в некоторых удаленных уголках планеты иногда встречается редчайшая финская трехмерная порода, но ее никто не видел живьем и приручить не пытался.

Есть также одна породистая программа, которую реально любят и ценят. За хороший характер и дружелюбный нрав. За приятный внешний вид и приспосабливаемость к любым условиям. За умение быстро и эффективно работать. За красивое имя и внутреннее обаяние.

Про эту программу по имени MAYA, я и хотел бы рассказать. Рассказ похоже получился некоротким.

Что же такое MAYA?

Рекламные заявления продавцов программного обеспечения гласят, что это «пакет для производства анимации и спецэффектов». Это не совсем так. Скорее, MAYA можно назвать средой разработки инструментов для производства трехмерной компьютерной графики. Не фиксированным набором средств, а именно средой, в которой наряду с уже имеющимися огромными возможностями можно создавать новые инструменты и разрабатывать новые методы для получения необходимых эффектов и результатов. MAYA не похожа на конкретный механизм с четко определенным набором функций - это скорее конструктор, позволяющий комбинировать уже имеющиеся работающие блоки в нужной последовательности, а при необходимости легко создавать новые блоки.

После таких туманных заявлений стоит уточнить, из чего MAYA состоит и как она устроена. Кроме того, необходим навести немного традиционного пафоса, присущего рассказам о программном обеспечении.

Начинка MAYA.

Как разработка, появившаяся сравнительно недавно, MAYA является действительно современным набором инструментов, вобравшим в себя последние идеи и технологии компьютерной графики. Средства моделирования включают в себя несколько технологий. Во-первых, это довольно удобный набор инструментов для полигонального моделирования. Во-вторых, операции NURBS-моделирования, позволяющие работать со сплайновыми моделями действительно быстро. А сохранение истории моделирования позволяет экономить массу времени и не переделывать заново множество операций. Поверхности разбиения (Subdivision Surfaces), являющиеся симбиозом

16

сплайнов и полигонов, представлены как эффективная технология иерархического моделирования

топологически произвольных поверхностей.

Средства анимации включают в себя как традиционные методы типа ключевой анимации или движения вдоль пути, так и уникальные технологии, элегантно реализованные в MAYA. Это прежде всего средство Set Driven Key, позволяющее связывать движение нескольких объектов произвольной и легко редактируемой зависимостью. Также это механизм Expressions, реализующий концепцию процедурной анимации. Современные идеи нелинейной анимации реализованы в TraX Editor, мощном инструменте для монтажа анимационных клипов. Широкий спектр средств деформации объектов и технология blend shape, расширяющая традиционное представление о морфинге, доступны для всех типов поверхностей.

Управление персонажами включает в себя прямую и инверсную кинематику, различные методы скининга с возможностью трехмерного раскрашивания зон влияния скелета на поверхность. Механизм констрейнов позволяет создать механизм управления персонажем, уникальный для каждой анимационной задачи. Концепция Character Set позволяет собрать все управляющие персонажем атрибуты в одном объекте и абстрагироваться от технического устройства персонажа. Полностью интегрированное наследство компании Kaydara, включает в себя уникальный механизм «полнотельной кинематики Full Body IK для управления персонажем как единым целым.

Про средства разработки динамических спецэффектов в MAYA можно говорить бесконечно. Их уникальность заключается нетолько в широких возможностях, позволяющих решать практически сколь угодно сложные задачи, но и в гибкости, настраиваемости и продуманности инструментов. Именно баланс между сложностью решаемых проблем и гуманностью методов делает майскую динамику столь привлекательной для технических директоров и постановщиков спецэффектов. Системы частиц, динамика твердых тел, мягкие тела, система волос, симуляция одежды, механика сплошных сред - это лишь формальный список инструментов и методов.

Paint Effects - уникальная концепция трехмерных кистей и штрихов. Можно назвать это L- системой с человеческим лицом. Или огромной трехмерной процедурной текстурой. С помощью этого инструмента в несколько движений создаются сложные трехмерные объекты, описываемые параметрами используемых кистей. Библиотеки кистей огромны, более того, кисти можно смешивать или порождать новые. Деревья, цветы, облака, галактики, молнии, чайники(!) и многое другое может быть описано и нарисовано трехмерными штрихами. И не только трехмерными, так в состав Paint Effects входит эффективный модуль плоского рисования, использующий те же самые кисти.

Про MEL (MAYA Embedded Language) уже написаны отдельные книги. Революционная идея сделать открытым язык, с помощью которого описываются майские сцены и интерфейс, превратила MAYA в безгранично расширяемую среду разработки новых инструментов.

Создание сложных материалов и моделей освещения производится в графическом редакторе Hypershade. Этот эффективный инструмент позволяет конструировать довольно сложные сетки материалов (Shading Networks), интерактивно соединяя между собой различные элементы в нужной последовательности.

Выбор средств для финального рендеринга вызывающе велик. Software Render, Mental Ray Render, Hardware Render, Paint Effects Render, Fur Render, Vector Render, Hardware Render Buffer, In­ teractive Photorealistic Render. Восемь вариантов. Последний из них - IPR - является произведением искусства, позволяющим практически мгновенно, не пересчитывая сцену целиком, обновлять финальное изображение при изменении исходных параметров материалов и источников света.

Плагины сторонних производителей позволяют осуществлять просчет сцен в других программах рендеринга. Наиболее известные из них MTOR(MAYA То Renderman Converter) и Renderman for Maya, позволяющие просчитывать майские сцены с помощью пакета Renderman, являющегося промышленным стандартом . В последнее время появляется все больше независимых систем рендеринга, поддерживающих работу с MAYA: Turtle Render, finalRender, Brasil, TomCat Render и другие.

17

Свойства MAYA.

Теперь, когда нужный пафос и небходимые приличия соблюдены можно поговорить о природных свойствах MAYA.

Бешеная конкуренция и звериный оскал капитализма заставляют производителей программного обеспечения не только плодотворно красть хорошие идеи и решения, но и разрабатывать новые технологии, впоследствии тиражируемые конкурентами. В результате все современные трехмерные пакеты имеют схожий набор технологических возможностей, отличающийся лишь особенностями реализации в той или иной трехмерной программе.

Что же отличает MAYA от конкурентов и создает вокруг нее некое мистическое настроение? (MAYA - это невыносимо круто», вот квинтэссенция такого мистического настроения в русскоговорящей среде).

Во-первых, настраиваемость, или, говоря совсем технически, кофигурируемость. Гибкость

ввыборе не только внешнего вида, но способов взаимодействия с MAYA позволяет адаптировать MAYA в соответствии с личными пристрастиями и требованиями рабочего процесса в равной степени. Таким образом, MAYA не диктует четкой последовательности действий или набора правил

впроцессе работы с её различными модулями. Это иногда обескураживает, ибо пользователи программного обеспечения привыкли, что, как правило, любой пакет навязывает некоторый стиль работы. В случае с MAYA пользователь частично чувствует себя художником, частично - разработчиком новых инструментов.

Во-вторых, это приспособляемость, то есть возможность использовать MAYA так, как требуют этого обстоятельства работы, а не наоборот.

В-третьих, уже упомянутая выше расширяемость. Использование MEL и MAYA API позволяет дополнить имеющиеся возможности новыми инструментами, причем в вызывающе короткие сроки.

В-четвертых, открытость. Сохранив трехмерную сцену, пользователь MAYA имеет возможность отредактировать ее в любом текстовом редакторе, ибо сцена представляет собой просто набор инструкций на языке MEL, который описывает создание объектов, составляющих сцену. Кроме того, наряду с поддержкой импорта-экспорта промышленных стандартов IGE5 и OBJ, MAYA позволяет легко читать и записывать данные в произвольных форматах с помощью соответствующих функций чтения и записи языка MEL. Многие наверное читали, что MAYA использовалась при создании того или иного фильма или что MAYA активно используется крупными и известными студиями для производства тех или иных спецэффектов. Именно открытость и настраиваемость MAYA позволяет внедрять ее на крупных студиях и подстраивать под любой производственный процесс. Это не означает, конечно, что MAYA противопоказана индивидуальным труженикам от компьютерной графики. Напротив, вы можете настроить и использовать пакет в соответствии с вашими пристрастиями и темпераментом и работать в среде, максимально отвечающей вашим требованиям.

Применения MAYA.

Изначально проектируемая для индустрии развлечений MAYA неожиданно распространилась как в смежные, так и в довольно отдаленные области. Никого не удивишь тем, что МАУА используется в кинопроизводстве, рекламном бизнесе или в игровой индустрии. Благодаря открытому формату данных MAYA нашла интенсивное применение в сфере научной визуализации, когда огромные массивы уже полученных данных чрезвычайно гибко и интерактивно представляются на экране с помощью разнообразных майских инструментов. Помню, что когда мне потребовалось, я без особого труда запрограммировал MAYA для решения нелинейной системы дифференциальных уравнений, после чего в реальном времени менял параметры математической модели, наблюдая результат в окне камеры - как в виде траекторий, так и в виде движущегося тела в набегающем потоке.

18

Промышленные дизайнеры сразу оценили возможности быстрой и качественной визуализации, доступные в MAYA. Я неоднократно обучал специалистов с ВАЗа, которым необходимо было не только спроектировать модель, но и выгодно ее представить.

Возможности выразительного органического моделирования и наглядной визуализации сделали MAYA привлекательной и для медицины. Мне лично довелось работать с глазными хирургами, удачно дополнявшими съемки реальных операций богатым иллюстративным трехмерным материалом.

Список можно продолжать, ибо благодаря открытости MAYA области ее применения весьма широки. Из своего личного опыта упомяну сотрудничество с ювелирными мастерами и дизайнерами салонов самолетов.

Кстати, банальный факт использования MAYA в индустрии компьютерных игр можно дополнить нетривиальным вариантом использования MAYA в качестве интереснейшей, красивой, (и трехмерной!) компьютерной игры с бесконечным количеством уровней.

Феномен MAYA.

В принципе MAYA появилась на рынке сравнительно недавно. Феноменальной является ее популярность и скорость, с которой MAYA распространилась среди специалистов. Кроме того, надо признать, что появление MAYA не только всколыхнуло индустрию, но и изменило ее. В течение первых двух лет после выхода первой версии разработчиками конкурирующих пакетов были творчески заимствованы все основные свежие идеи и новые технологии, впервые появившиеся именно в MAYA. Это сильно повысило требования, предъявляемые к инструментам трехмерной графики и позволило всем пользователям (а не только пользователям MAYA) получить новые, как правило, более удобные и дружественные возможности. С моей точки зрения, в нашей части света некоторая доля феномена скрывается в имени пакета. Точнее в его женском роде. До этого на рынке доминировали исключительно -мужские» названия. Power Animator, Explore, 3ds max, Lightwave, Photoshop, Illustrator, Softimage и даже XSI уверенно идентифицируются нами как «он». Только Houdini со своим предком Prisms представляются как нечто среднего рода в множественном числе, которого никто не видел, но все про них слышали (аналог Странников в романах Стругацких). MAYA же со своим женским именем стоит особняком и тем самым провоцирует на несколько иное (причем бессознательно иное) отношение. Созидательность (или, по-модному, креативность), присущая женскому роду, сослужила MAYA неплохую службу. (Конечно весь этот бред сугубо моя личная гетеросексуальная точка зрения. Плюс дополнительная политкорректность .)

А что же было до появления феномена MAYA?

История MAYA.

В далеком 1993 году в канадской компании Alias началась разработка нового пакета, который впоследствии обрел имя MAYA . В 1995 году произошло слияние компаний Alias и Wavefront под крышей корпорации Silicon Graphics. Соответственно, разработчики будущей MAYA столкнулись с необходимостью не только использовать все имеющиеся к тому моменту наработки в пакетах Alias Power Animator, Wavefront Explore и Advanced Visualizer, но еще и дать возможность пользователям вышеупомянутых пакетов чувствовать себя в привычной обстановке при работе с MAYA. Этим и объясняется открытость и гибкость первой же версии пакета, которая появилась в феврале 1998 года.

Первые три модуля - MAYA Base, MAYA FX и MAYA Artisan - стоили в то время в России тридцать две тысячи долларов и работали исключительно на платформе Silicon Graphics. Но время шло, MAYA понемногу дешевела и в 1999 году эволюционировала в два варианта поставки. В MAYA Complete вошли все инструменты от первой версии, а вот MAYA Unlimited дополняла версию Complete новыми модулями MAYA Live, MAYA Fur и MAYA Cloth. Впоследствии появился еще и MAYA Builder - усеченная версия MAYA Complete для разработчиков игр. Фраза «понемногу дешевела» означает то, что цена MAYA Complete составляла уже 9 ООО долларов, a MAYA Unlimited 16 000 долларов. В сентябре 1999 года в составе MAYA Complete 2.5 появился знаменитый модуль Paint Effects, использующий

19

концепцию трехмерных кистей для создания и анимации процедурных трехмерных объектов. В 2001 году появились версии для Linux и MacOSX. В апреле 2002 произошло потрясающее снижение цен: MAYA Complete стоит на сегодняшний день 1999 долларов, MAYA Unlimited 6999. Ирония судьбы заключается в следующем: в 1999 году в Москву приезжал мой хороший знакомый Bart Nel, заведовавший тогда в компании Alias I Wavefront продажами MAYA во всей восточной Европе. На его вопрос, что можно было бы сделать для увеличения объемов продаж MAYA в России, я не раздумывая ответил: «Уравнять цены MAYA и 3DS МАХ». На что Bart грустно заметил: «Этого не произойдет никогда».

Итак, MAYA Complete и MAYA Unlimited - это варианты комплектаций MAYA. В состав MAYA Com­ plete вместе с основными инструментами входит модуль Paint Effects, а также все инструменты, использующие технологию трехмерных кистей, включая 3DPaint Tool. MAYA Unlimited это MAYA плюс следующие дополнительные модули:

• MAYA Fur - инструмент для создания меха и шерсти;

• MAYA Hair средства создания и анимации длинных волос;

•MAYA Cloth - модуль моделирования и анимации тканей;

•MAYA Live - инструмент для совмещения трехмерных объектов и живых съемок, подгоняющий трехмерную камеру под движения реальной камеры;

•MAYA Fluids - модуль для работы с динамикой сплошных сред, как жидкости или газы.

•MAYA Hair - система анимации и визуализации волос

Кстати, название MAYA никак не связано с древними цивилизациями Южной Америки или индейскими племенами. Термин для кодового названия программного продукта был взят из индийской философии. В соответствии с определением Вивеканады, "майя - иллюзия, скрывающая истинную реальность". Кодовое название проекта обычно заменяется на что-то более официальное (как, например, Chicago было кодовым названием Windows95), но харизма имени «MAYA» была столь высока, что его оставили для окончательного названия.

...В России же история появления MAYA такова. Слухи о том, что в застенках элитных американских компаний происходит секретная разработка программного пакета-убийцы для производства спецэффектов и анимации (убийцы пакетов-конкурентов, естественно) ходили аж с 1995 года. Правда, эти же слухи гласили, что мифический суперпакет с названием то ли «Циклон», то ли «Тайфун», работает только на инопланетной платформе Silicon Graphics, которую никто в глаза не видел, и что управляться с ним могут только специально обученные люди - всенепременно трехметровые гиганты с голубыми глазами. (Минимальные требования были - двухметровые блондины, с серыми глазами, и я тогда тоннами закупал «растишку», чтобы добрать в росте недостающие сантиметры) Однако, 12 марта 1998 года в Москве несколько российских компаний совершенно официально получили настоящую MAYA для операционной системы Irix. Соответственно, фантазии в умах информированных российских пользователей 3dstudio для DOS начали приобретать патологические формы. И тут как гром среди ясного неба прозвучало заявление компании Alias | Wavefront о портировании MAYA на платформу Windows.

Через две недели после исторического заявления я демонстрировал Maya 1.0 на одном из стендов выставки «Аниграф-98». Вокруг меня толпилось человек сорок молодых и пытливых умов. Все были чрезвычайно возбуждены и приятно взволнованы. Дело в том, что большинство этих умов были до зубов вооружены дискеткой с файлом Foundation.dll, который при должном использовании позволял запустить MAYA на любом компьютере с операционной системой WindowsNT и 24 мегабайтами памяти. То и дело со всех сторон раздавались восторженные выкрики «Ну сейчас мы научим весь мир делать компьютерную графику!» и «Все переходим на Майю!». Настроение было действительно праздничное у всех без исключения, и MAYA весело и гладко крутилась на довольно средних компьютерах с процессорами Pentium II.

Прошел год, и на выставке «Аниграф-99» я демонстрировал новоиспеченную вторую версию MAYA. Вокруг меня бурлила и кипела толпа из... одного пытливого ума. Некто Коля Рагозин задавал мне вполне адекватные вопросы про майские частицы. Остальные попиратели мирового порядка при встрече виновато опускали глаза и роняли скупые фразы: «Как-то сложно там все устроено... и по-английски», «Спросить не у кого...», «И примитива «чайник» в MAYA нету..». После опроса значительной части просвещенных умов выяснилось, что постигнуть MAYA традиционным

20