Система Paint Effects

Одной из  самых трудных задач программного обеспечения  трехмерного  моделирова­ ния  и   компьютерных  разработчиков  является воссоздание  таких  природных явлений, как  деревья, растения, дождь  и   выбрасываемая  лава. Это  требует  применения  весьма сложных, кажущихся хаотичными  схем  и   органических  форм с реалистичными  движе­ ниями,  а не  "бездушной" трехмерной графики  вроде  той,  которую  можно увидеть,  на­ пример, в фильме "Трон"                               (Тrоn).                                >

Как уже упоминалось,  природные явления можно создавать с помощью динамическо­ го моделирования  (дождь, снег, вода), процедурного моделирования,  с  использованием кластеров  различных моделей  (вроде отдельных травинок  или  цветов), которые  затем компонуются и  накладываются, создавая эффект большого  количества  объектов. Встро­ енный редактор изображений Paint Effects, входящий   в  комплект версии  Maya Complete, решительно меняет этот подход, предоставляя  уникальную возможность интуитивно  на­ носить кистью двух- и  трехмерные  природные  явления непосредственно в  области  про­ смотра. Больше не нужно тратить  много времени  на создание кластеров  из отдельных тра­ винок и  моделирование  одного или десятка деревьев  с самого начала. Это, наверное, про­ звучит  необычно,  так  как  известно,  что трехмерная сцена обычно начинается с  процесса моделирования; однако в системе Paint Effects традиционные процессы разработки замене­ ны естественными  и интуитивно   понятными  средствами  для отображения  природных  яв­ лений в  трехмерном пространстве. Кроме того, здесь можно  использовать  обширную  биб­ лиотеку кистей точно так же, как и в любом редакторе двухмерных изображений.

•         Концепция  Paint  Effects

•         Рисование   в системе Paint Effects

•         Рисование  на плоском холсте

•         Объемные графические  эффекты

•         и  анимация

•         Концепция туб: учебник розового куста

Концепция Paint Effects  

Система Paint  Effects  обеспечивает  естественный способ  рисования  как  с  помощью мыши,   так    и       чувствительного    к    нажатию     планшета     (pressure-sensitive    tablet).    Набор доступных в   Paint  Effects  кистей, имитирующих  разнообразные  природные явления и многое другое, позволяет раскрашивать трехмерные объекты.  При  перенесении  эффекта на сцену создается  штрих (sTROke) кисти,  напоминающий  традиционный  мазок кисти  ху-

дожника, использующего аэрограф  (air  brash),  мелок  (crayon)  или   пастель  (pastel).   Кис­ ти  Paint Effects могут быть также использованы  как эмиттеры (источники)  эффекта, на­ пример дождя или  деревьев,  причем у каждого объекта будет  индивидуальный  внешний вид  и  поведение.  Кроме того, для имитации  естественного движения  объекты Paint Effects можно анимировать двумя способами: используя  специальные  атрибуты и  встроенные  ди­ намические  возможности  Paint Effects. Оба  способа предоставляют  методы для моделиро­  вания льющейся воды, трепещущих на ветру растений, снежных бурь, анимации  роста по­ бегов, и  это лишь краткий перечень  некоторых из  возможностей. На сцене объекты Paint Effects  представлены кривыми,   которые  отвечают за  положение эффекта  в   трехмерном пространстве, а при визуализации графический эффект интегрируется в сцену.

Объекты  Paint  Effects —  это не  настоящие геометрические  формы,  а эффекты  по­ ствизуализации,   встроенные в   программное  обеспечение Майя  (после  визуализации они  просто добавляются на сцену).  Система Paint  Effects великолепно  интегрирована в  Майя, благодаря чему на сцене поддерживается глубина,  прозрачность и  игра цветов. Зачастую просто трудно поверить,  что вся  сцена  является  всего лишь эффектом пост­ процесса.  В этом  огромное преимущество  системы Paint  Effects  перед схожим анало­ гичным программным  продуктом.  Например, для  создания элементов  природных яв­ лений можно использовать  другую программу, но тогда для их  интеграции  в  трехмер­ ную  сцену  потребуется  выполнить  одно  или  два   дополнительных действия. Первое заключается в  использовании  пакета композиции,  и  при  этом необходимо, чтобы глу­ бину,  прозрачность и   освещение  настроил квалифицированный  специалист,   чтобы  в перспективном  представлении  они  соответствовали  аналогичным параметрам рабочей версии  сцены.  Второе действие —  это  импорт природных объектов  в   Майя,  которые, кстати  сказать,  могут превратиться  в  слишком сложные и  громоздкие  полигональные поверхности.  Система Paint  Effects,  напротив,  полностью  интегрирована  в   Майя,  по­ этому с ней такие сложности  не возникнут.

Ниже приведен  пример использования  средств  Paint  Effects в   Maya  на трех уровнях представления (display  level).  На рис. 17.1  показана  одна  и   та  же  кисть Paint  Effects  в разных  режимах  представления  (display  mode):  кривых, сетки   и    визуализации.   Пред­ ставление  визуализации  доступно только в  панели  Paint Effects, которая  благодаря тех­ нологии   OpenGL  обеспечивает мгновенную визуализацию   и   качественный просмотр объектов  Paint Effects.

Рис. 17.1. предоставляет три режима отображения (слева направо): кривые и сетка доступны во всех представлениях, а визуализация с помощью OpenGL доступна только в панели Paint Effects

Поскольку объекты  Paint  Effects не являются настоящими  геометрическими  форма­ ми  и  допускают различные режимы отображения, это позволяет сократить  затраты па-

мяти  на  сцены,   перегруженные   полигональными  поверхностями   или   объектами   Paint Effects.  Использование   представления  кривых решает проблему  взаимодействия  слож­ ных объектов  Paint Effects в  перегруженной ими  сцене. Кроме того,  ограниченная  дина­ мика Paint Effects не полагается на решатели  динамики  Maya,  что устраняет некоторые из  неудобств  использования динамики  и  позволяет  наблюдать за моделированием  дина­ мического стиля при  прокрутке  временной  шкалы.  По сравнению с обычной  динамикой это  большой  шаг  вперед,  который  стал  возможен  потому,  что  динамикой Paint  Effects управляют выражения.  Они  определяют естественное поведение  и   обрабатываются без необходимости  кэширования  модели.

Хотя  изменить объект  Paint  Effects,  перемещая  вершины, нельзя,  его можно  преобра­ зовать в  трехмерный объект,  который  уже  можно модифицировать  на  уровне вершин. После преобразования в  трехмерный объект анимация  объекта Paint  Effects сохраняется и   подстраивается под  любые  изменения узлов   или   штрихов   кисти. Так  как   эффекты Paint Effects поддерживаются  только  на уровне  программной визуализации,  после пре­ образования в  трехмерные объекты их можно визуализировать с помощью любой другой системы визуализации,  например mental  ray.  Система Paint  Effects  может  взаимодейст­  вовать с новыми  системами  Toon  Shading и   Maya  Hair. Кроме того, кисти  Paint Effects, используемые совместно с   Maya  Hair,  можно  визуализировать   в   системе mental  ray. Подробно  об  использовании  Paint  Effects  вместе с Toon  Shading  см.  в  главе 13,  "Основы визуализации".

Штрихи  И  КИСТ И  

Большинство естественных  эффектов  создается с помощью разнообразных  дополни­ тельных технологий, что приводит   в компьютерной графике к  определенным  проблемам. Эти технологии  включают в  себя  имитацию дождя  и  огня,  а также  таких природных объ­ ектов, как деревья и  цветы. Последние обычно называют  также L-системами (L-system), которые    описывают  произвольны й   рост   ил и   ветвление. Например ,   ствол  дерева произвольно переходит в  ветки  и  листья.  Система Pain t  Effects  вполне может  повто­ рить эту  динамику и    моделирование   L-системы, используя тубы,   исходящие от штрихов, а  также  разнообразные   визуальные  эффект ы  вроде сияния  (glow), молний (lightning)   и   неоновых  огней  (neon  light);  все эти  эффект ы  и   многие другие  опреде­ лены как кисти  и  их  атрибуты.

В основе системы Paint  Effects лежит обычный инструмент раскрашивания  (кисть). Так  же как  и  в  редакторе  двухмерных изображений, здесь  можно  выбрать  кисть, а затем рисовать штрихи  в  области  просмотра. Кроме того, в  системе Paint  Effects все штрихи  и кисти  названы в  соответствии  с их  видом   и свойствами.  На рис. 17.2  показаны примеры применения разнообразных  кистей, находящиеся в  панели  Paint  Effects.

Каждый элемент Paint Effects формируют три  первичных  элемента: кривая,  штрих и кисть. На рис. 17.3  показаны  отношения между  этими  элементами.  Элементы  curve 4  и sTROkel   являются  узлами   положения,  привязанными   к   узлам   формы   Maya.   Штрих имеет две входящие  связи: одна — от узла кривой,  передающего штриху  "форму", а дру­ гая — от узла кисти,  передающего штриху  визуальные  свойства.  Обратите  внимание на то,  что узел  кисти  соединен с узлом  time1 , что позволяет анимировать атрибуты кисти во  времени.

Рис. 17.2. Несколькими штрихами кисти Paint Effects можно создать и крошеч­ ный город, и нависшие над ним тучи, и льющийся из них дождь

Рис. 7 7.3. Отношения между узлами положения, кисти и штриха элемента Paint Effects, ото­ браженные в окне гиперграфа

Штрихи

Штрихи (sTROke) представляют собой нарисованные  линии, подобные художественному штриху, который может быть определен цветом  (например,  линия от мелка) или как основа для эффектов, вроде дождя или травы. Эти эффекты называются тубами (tube), которые в основном являются кривыми,  несколько выступающими  за границы штриха, и  обладают собственными атрибутами кисти, определяющим  их вид при визуализации.

Объекты  Paint  Effects  создаются  на  основании   туб,  которые  "отображают"   форму Paint Effects на сцене. Эти  тубы определяют положение и  размер графических  эффектов по  первоначальной тубе-штриху. Тубы можно рассматривать  как  заменители  графиче­ ских эффектов, что позволяет осматривать  их  вокруг в   перспективном  представлении.

Ведь хотя объекты Paint Effects и  являются эффектами  постпроцесса, они  реагируют на ракурсы и  реально присутствуют на сцене. Таким образом,  использование негеометриче­  ских объектов  (туб) для представления  эффектов  Paint  Effects обеспечивает существен­ ное увеличение производительности.

Эффекты  Paint Effects — это не изображения,  накладываемые на заменители  с  прозрачно­ стью  и  текстурой, а скорее самостоятельные полноценные объекты,  видимые  под любым ракурсом камеры.

Штрих неразрывно  связан с кривой, которая на трехмерной сцене играет роль  перво­ начальной штриховой  "тубы". Следовательно, форму и  длину штриха  определяет траек­ тория кривой  на сцене.  В общем случае штрих можно считать  кривой  (штрих кисти)  с индивидуальными характеристиками толщины, качества представления,  видимости и др.

Кисти

Кисть (brush), как и  следует из  ее названия,  определяет физические  свойства  штриха, или,  можно сказать, его "внешний  вид". Всего в  Maya предварительно  установлено более чем 400 эффектов  кистей. В наборе меню rendering  (Визуализация)  (клавиша  <F6> ) вы­ берите пункт меню Paint Effects => Get Brush (Графические эффекты => Выбрать кисть), что­ бы открыть окно Visor (Просмотр) с вкладкой Paint Effects (рис. 17.4). В ней находятся папки графических  эффектов  и  их  корневой каталог.  При  выборе любой из  папок отображаются уменьшенные  изображения доступных кистей. Чтобы лучше рассмотреть кисть, можно уве­ личить размер окна и прокрутить его аналогично любому плоскому изображению.

Рис. 17.4. Окно Visor позволяет просмотреть и выбрать любую  из 400 кистей, установленных в Maya

Кисти   здесь   упомянуты   как   предварительно  установленные   специально  для   того, чтобы  подчеркнуть   возможность  смешивать  их, как   краски  на  палитре,  чтобы  создавать новые, бесконечно  разные  кисти, которые  к  тому  же  можно  сохранять.  Различие в  ис­ пользовании  обычной  кисти  вроде мелка  и   кисти  эффекта,   например  трава  (grass),  за­ ключается  в   способе  отображения  и   визуализации  штриха.  Обычная  кисть окрашивает штрих вдоль его  траектории  (определяемой   кривой), тогда  как  кисть  эффекта  распро­ страняет  вдоль штриха тубы,  сам  же штрих цвета не  имеет.  Кроме  того,  у каждой  кисти есть  обширный набор  вкладок  и  атрибутов,  предоставляющих огромное  количество раз­ личных эффектов  и  анимаций.

Компания  Autodesk   предоставляет   обширные  ресурсы   для   пополнения   коллекции кистей, которые  можно  найти  на Web-сайте  компании  (www. autodesk . com).  Множест­ во     кистей    можно     также     найти     в       разделе     Maya     Paint     Effects     по     адресу www.Highend3D.com.  Все  новые кисти  можно  добавить в  корневой  каталог  графиче­ ских эффектов в окне Visor (Просмотр).

Помимо параметров  динамической и  потоковой  анимации,  анимированы  могут  быть  прак­ тически  все атрибуты кистей и  штрихов.

Кроме возможности  выбрать любую  из  множества кистей, каждую  из  них можно  ото­ бразить в  окне  Brush  Settings  (Параметры  кисти), показанном  на рис. 17.5,  как  один  из шести  типов  кисти. Типами  кисти   являются  Paint  (Кисть), Blur  (Размытие),  Smear  (Смазывание), Erase (Стереть), ThinLine (Тонкая линия)  и Mesh (Сетка). Все типы кистей рассматриваются в этой главе. По умолчанию для кистей установлен тип Paint (Кисть), при котором  элементы  Paint Effects накладываются  на тубы.  Как правило, этот  тип  использует­ ся для создания облаков, дыма, огня, сияния  и других подобных  эффектов.

Puc. 17.5. Шесть типов кистей, доступных в системе Paint Effects

Типы  кистей  Smea r  (Смазывание),  Blur  (Размытие)  и   Eras e  (Стереть)   позволяют (сюрприз!) размазывать, размывать и  стирать объекты  в  сцене.  Например,  если  нанести штрих перед  персонажем  на  сцене,  а затем  поменять  тип  кисти  на  Smea r  (Смазывание), то при  визуализации  на месте  штриха персонаж  размажется  согласно  параметрам  кисти. Проведите такой   эксперимент:  нанесите  на  окружающие  объекты   несколько   штрихов разными  кистями  (такими, например, как  airbrush  (аэрограф),  plants  (растения),  water (вода)),   а   затем   установите  для   кистей   разные    типы    (Smea r   (Смазывание),   Blur (Размытие)  и   Eras e  (Стереть))  и   обратите внимание  на  эффекты,  полученные   при  ви­ зуализации.  Продолжайте  экспериментировать и  после  того,  как  закончите чтение этой главы. Paint Effects  — это мощный  инструмент,  особенно  при использовании  в анимации.  Премии  Американской  киноакадемии   (Academy  Award)   был  удостоен   короткометраж-

ный  фильм "Райан"  (ryan )  ( www.nfb.ca/ r yan/ ) ,  который  неплохо  было  бы  посмот­ реть всем художникам трехмерной графики:  интенсивное использование  этих типов  кис­ тей   позволяет  получить то,   что   Крис  Ландрет   (Chris   Landreth)   назвал  эффектом "психореализма".

Типы кистей ThinLin e (Тонкая линия)  и Mes h (Сетка) будут подробно описаны далее в  этой главе. А пока лишь заметим, что кисть типа ThinLin e (Тонкая линия)  непосредст­ венно визуализирует тубы без наложения на них изображений,  кисть типа Mes h (Сетка) визуализирует  геометрические   формы,  так  же,  без  наложений.   Кисть типа ThinLin e (Тонкая линия)  обычно используют  для изображения  волос,  в  то время как  кисть типа Mesh (Сетка) использует множество таких  геометрических эффектов, как деревья и  рас­ тения. Кисть типа ThinLin e (Тонкая  линия)   в Майя 8.5 очень часто используется  систе­ мами  Maya Hair и  Toon Shading.  Поскольку для мультипликационных контуров  поддер­ живаются  различные типы  кистей, заданный  по  умолчанию тип  кисти  Paint  (Кисть) вполне подходит.  Использование  кисти  типа ThinLin e  (Тонкая  линия)  целесообразно для  эффектов,  которые  предназначены для создания тонких штрихов  расцветки,  таких как  карандашные штрихи  или  волосы. Однако для штрихов,  имитирующих  облака  или пастель, лучше использовать установленный  по умолчанию  тип кисти Paint (Кисть).

Источник: Кундерт-Гиббс, Джон,  Ларкинс, Майк,  Деракшани, Дариус, Кунзендорф, Эрик,  и др., Освоение Maya  8.5.:  Пер.  с англ.  – М.:  ООО  «И.Д.  Вильямс», 2007.  – 928  с.:  ил.

По теме:

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий