Книга 3ds max 9.Библия пользователя: Анимация волос и ткани

Отрывок из новой книги
3ds Max 9. Библия пользователя
Келли Л. Мэрдок
Издательский дом "Вильямс", 2007г.

Глава 38. Анимация волос и ткани

Специализированные системы Hair and Fur (Волосы и шерсть) и Cloth (Ткань) позволяют создавать невероятно реалистичные модели волос и одежды, но все их преимущества становятся ощутимыми в наиболее полной мере при использовании их динамических свойств.

В этой главе рассматриваются динамические возможности систем Hair and Fur и Cloth, с помощью которых можно моделировать развевающиеся на ветру волосы и складки ткани, драпирующей другие объекты.

Способы создания и определения объектов с помощью систем Hair and Fur и Cloth описываются в главе 19.

Динамика волос

Было бы замечательно имитировать динамичное поведение волос, например на ветру. Именно для этого в разворачивающейся панели Dynamics (Динамика) предусмотрены элементы управления для имитации специальных сил, действующих на волосы.

Старайтесь в меру использовать внешние силы для системы Hair and Fur. Слишком много сил или слишком большие силы могут разрушить любую созданную вами прическу.

Как оживить волосы

Разворачивающаяся панель Dynamics доступна только в том случае, если модификатор Hair and Fur (WSM) применен к объекту. В верхней части этой панели в разделе Mode (Режим) располагаются три переключателя режима: None (Нет), Live (В текущем времени) и Precomputed (Предварительно вычисленный). Если вы выберете переключатель Live, то волосы объекта мгновенно будут подвержены силе притяжения и другим силам в текущем времени, т.е. станут свисать вниз вокруг объекта. Более того, при перемещении объекта в окне проекции волосы будут обтекать объект, как было при движении аналогичного реального объекта с волосами. На рис. 38.1 показан простая модель мышки с волосами: в режиме None (слева) и в режиме Live (справа). Обратите внимание, как ведут себя волосы в этих двух режимах по отношению к объекту.

Рис. 38.1. В режиме Live волосы реагируют на внешние силы в текущем времени

Если в режиме Live нажать клавишу <Esc>, то в появившемся диалоговом окне Live Dynamics (Динамика в текущем времени) можно выбрать один из вариантов продолжения работы с помощью кнопок Freeze (Заморозить), Stop (Остановить) или Continue (Продолжить). Если щелкнуть на кнопке Freeze, то волосы заморозятся, т.е. останутся в текущем положении.

Режим Precomputed доступен только в том случае, если в разделе Stat Files (Статичные файлы) указано имя файла, в котором сохранены предварительно вычисленные параметры движения волос.

Установка свойств

Для определения динамики волос достаточно указать значения только нескольких свойств в разворачивающейся панели Dynamics, а именно: Gravity (Сила тяжести), Stiffness (Твердость), Root Hold (Удержание корня) и Dampen (Ослабление). Эти свойства определяют поведение волос в ответ на воздействие со стороны окружающей среды. Значение параметра Gravity может быть отрицательным, если нужно, чтобы волосы торчали вверх, а не свешивались вниз. Для имитации невесомости можно установить значение 0. Если для параметра Stiffness задать значение 1.0, то таким образом можно исключить все динамические движения, например если нужно, чтобы волосы незначительно двигались при перемещении объекта. Параметр Root Hold аналогичен параметру Stiffness, но применяется только к корням волос. Параметр Dampen регулирует быстрое затухание движения волос.

Всеми динамическими свойствами, за исключением гравитации, можно управлять с помощью карты в оттенках серого цвета, воспользовавшись маленькой кнопкой справа от параметра.

Применение столкновений

Применение динамических сил прежде всего означает учет столкновений между волосами и другими объектами сцены. Для применения столкновений между объектом и связанными с ним волосами нужно установить флажок Use Growth Object (Использовать объект, на котором растут волосы) в разделе Collisions. Помимо объекта, на котором растут волосы, в список объектов столкновений можно включить другие объекты сцены, щелкнув на кнопке Add (Добавить) и выбрав нужные объекты в окне проекции. Для каждого объекта столкновения можно задать объем столкновения либо на основе сферы (переключатель Sphere), ограничивающей объект, либо на основе совокупности многоугольников объекта (переключатель Polygon), где учитывается возможность столкновения с любой гранью объекта. Последний способ работает гораздо медленнее, но дает более точные результаты.

Применение сил

Помимо вездесущей силы тяжести, можно имитировать столкновения волос между собой и с другими объектами сцены. Для включения объекта сцены в вычисления таких столкновений щелкните на кнопке Add и выделите новый объект столкновения. В списке External Forces (Внешние силы) предусмотрены искривления пространства (Space Warps) и такие силы, как, например, ветер (Wind).

Просмотр результатов динамического моделирования

Как уже упоминалось выше, в режиме Precomputed можно использовать предварительно вычисленные параметры движения волос сохраненные в статичных файлах (stat files). Для захвата кадра динамического моделирования нужно указать статичный файл, щелкнув на кнопке справа от раздела Stat File (Статичный файл). После выбора статичного файлы щелкните на кнопке Run (Пуск) в разделе Simulation (Моделирование) для вычисления динамического решения. В полях Start (Начало) и End (Конец) определяется диапазон моделирования. Статичный файл генерируется для каждого кадра анимации.

Если до визуализации выбран режим Precomputed, то статичный файл считывается и используется во время визуализации. Все статичные файлы можно быстро удалить с помощью кнопки Delete.

Упражнение: моделирование динамики волос

Динамическое поведение волос выражается в их плавном движении и обволакивании других объектов сцены во время анимации. В качестве примера попробуем создать модель женской головы и имитировать динамику волос при движении головы вперед или назад. Здесь выбрана прическа “ирокез”, которая не только оригинальна, но и достаточно проста, чтобы с нее можно было начать работу. Кроме того, на этой прическе можно продемонстрировать возможности параметра Stiffness.

Чтобы имитировать динамику волос, выполните ряд действий.

1. В папке Chap 38 на прилагаемом компакт-диске найдите и откройте файл Female head.max. В нем находится модель женской головы, созданная компанией Zygote Media, для которой уже применен модификатор Hair and Fur (WSM).

2. Щелкните на кнопке Auto Key и перетащите бегунок Time Slider к кадру 5, а затем переместите персонаж вправо в окне проекции Top. Далее перетащите бегунок Time Slider к кадру 10 и переместите персонаж назад влево. Этого простого движения вполне достаточно, чтобы волосы начали развеваться. Затем снова щелкните на кнопке Auto Key.

3. Выделите голову, перейдите в раскрывающуюся панель Dynamics (Динамика) и в поле Stiffness (Жесткость) установите значение 0.8, чтобы волосы были направлены вверх. Для проверки заданного поведения, перейдите в режим Live (В текущем времени) и понаблюдайте за полученным результатом.

4. В разделе Simulation (Моделирование) в поле Start (Начало) установите значение 0, а в поле End (Конец) — 10. Укажите статический файл, путь к которому отобразится в разделе Stat Files (Статичные файлы). Затем щелкните на кнопке Run для запуска моделирования. Все предварительно вычисленные значения берутся из статичного файла.

5. Выберите режим Precomputed и перетащите указатель мыши через кадры анимации, чтобы просмотреть полученные результаты.

На рис. 38.2 показан результат анимации волос, которые отклоняются в сторону при движении головы.

Рис. 38.2. Использование статичного файла с предварительно вычисленными параметрами может сэкономить время визуализации

Динамика ткани

Кроме волос, явные преимущества динамического поведения демонстрирует система Cloth (Ткань). Причем этапы подготовки динамического моделирования ткани очень похожи на этапы моделирования динамического поведения волос. Сначала нужно задать параметры ткани, затем определить внешние силы, которые действуют на ткань, а после чего запустить процесс моделирования.

Определение свойств ткани и внешних сил

Чтобы включить объекты (ткань и объекты столкновений с ней) в процесс моделирования, щелкните на кнопке Object Properties (Свойства объекта) в разворачивающейся панели Object (Объект). В появившемся диалоговом окне Object Properties (Свойства объекта), показанном на рис. 38.3, щелкните на кнопке Add Objects (Добавить объекты), которая предназначена для выбора добавляемых в моделирование объектов. В процесс моделирования будут включены только те объекты, которые явно выбраны таким образом, а все остальные игнорируются. Все объекты, включенные в процесс моделирования, перечисляются в списке слева. Выделенные объекты в списке можно сделать неактивными (переключатель Inactive), объектами ткани (переключатель Cloth) или объектами столкновения (переключатель Collision Object). Для объектов типа Cloth и Collision Objects можно указать значения параметров. В разделе Cloth Properties (Свойства ткани) в списке Presets (Предварительно заданные параметры) можно выбрать предварительно заданные параметры ткани, загрузить их (кнопка Load) из файла с расширением .sti и сохранить их (кнопка Save) в файле с расширением .sti.

Если ткань проходит сквозь объекты, попробуйте увеличить значение параметра Offset (Отступ) для объекта столкновения.

Свойства Cling (Липкость) и Stretch % (Растяжение) являются новинками 3ds Max 9.

Рис. 38.3. В диалоговом окне Object Properties можно определить свойства ткани и объектов столкновения

После включения и определения всех объектов столкновения можно установить диапазон моделирования в разворачивающейся панели Simulation Parameters (Параметры моделирования). Исходное состояние драпируемого объекта можно вернуть, щелкнув на кнопке Set Initial State (Вернуть исходное состояние) в разворачивающейся панели Object (Объект). После щелчка на кнопке Cloth Forces (Силы, действующие на ткань) в разворачивающейся панели Object открывается простое диалоговое окно Forces (Силы), в котором можно выбрать и включить в процесс моделирования дополнительные силы. Гравитация используется по умолчанию, но ее интенсивность можно изменить в разворачивающейся панели Simulation Parameters (Параметры моделирования).

Моделирование динамики ткани

После указания значений параметров щелкните на кнопке Simulate (Моделировать) для запуска процесса моделирования. На каждом кадре анимации объекты обновляются в окнах проекций. После вычисления всех кадров полученную динамическую анимацию можно проверить, перетаскивая бегунок Time Slider или щелкая на кнопке Play Animation (Воспроизвести анимацию). Если нужно покрыть тканью объект без ее изменения на протяжении нескольких кадров, следует щелкнуть на кнопке Simulate Local (Моделировать локально). Это приводит к локальному моделированию со значительным затуханием, что удобно в том случае, если ткань образует складки очень быстро. Для удаления текущего моделирования из-за изменения некоторых свойств щелкните на кнопке Erase Simulation (Стереть моделирование) либо удалите все кадры после текущего кадра моделирования с помощью кнопки Truncate Simulation (Сократить моделирование).

Если для вычисления моделирования сложной сцены требуется очень много времени, то моделирование можно отменить с помощью клавиши <Esc>.

Для изменения свойств ткани или сил щелкните на кнопке Erase Simulation, внесите изменения и запустите процесс моделирования снова. Результаты моделирования можно сохранить в виде ключевых кадров с помощью кнопки Create Keys (Создать ключевые кадры). На рис. 38.4 показан простой плоский объект, который был наброшен на стул на протяжении 100 кадров.

Рис. 38.4. После определения свойств ткани и сил получается реалистичная анимация ткани, наброшенной на стул

Просмотр натяжения ткани

Для объектов ткани, созданных с помощью модификатора Garment Maker, можно просматривать натяжение ткани, устанавливая флажок параметра Tension (Натяжение) в разворачивающейся панели Simulation Parameters (Параметры моделирования). Таким образом можно просматривать области наибольшего натяжения. На рис. 38.5 показано распределение натяжения для платья на модели женщины (см. главу 19).

Свойство Tension является новинкой 3ds Max 9.

Рис. 38.5. Для ткани, созданной с помощью модификатора Garment Maker, можно наблюдать распределение натяжения

Упражнение: моделирование динамичного поведения ткани

В следующем примере моделируется поведение ткани, покрывающей реактивный самолет.

Чтобы смоделировать динамичное поведение ткани, выполните ряд действий.

1. На прилагаемом компакт-диске в каталоге Chap 38 найдите и откройте файл Sheet over Mig jet.max с моделью реактивного самолета MИГ-29, созданной компанией Viewpoint Datalabs.

2. Выберите команду меню Create Standard Primitives Plane (Создать->Стандартные примитивы->Плоскость) и перетащите указатель мыши в окне проекции Top для создания плоскости, которая покроет реактивный самолет. В полях Length Segment (Сегменты по длине) и Width Segment (Сегменты по ширине) установите значение 100 для повышения разрешения ткани, а затем перетащите плоскость вверх в окне проекции Front, чтобы она располагалась над реактивным самолетом.

3. Выделите плоскость и выберите команду меню Modifiers->Cloth->Cloth, чтобы применить модификатор Cloth для плоскости.

4. Откройте вкладку Modify (Изменить) и щелкните на кнопке Object Properties (Свойства объекта) в разворачивающейся панели Object (Объект), чтобы открыть диалоговое окно Object Properties (Свойства объекта). Выделите объект Plane01 в списке слева и выберите переключатель Cloth. Затем выберите элемент Silk (Шелк) в списке Presets (Предварительно созданные типы) и укажите значение 0.5 в поле Thickness (Толщина).

5. В диалоговом окне Object Properties последовательно щелкните на кнопках Add Objects (Добавить объекты), All (Все) и Add (Добавить). Выделите все вновь созданные свойства в списке слева, установите параметр Collision Object и щелкните на кнопке OK, чтобы закрыть диалоговое окно.

6. В разворачивающейся панели Simulation Parameters (Параметры моделирования) установите флажок End Frame (Конечный кадр) и в поле справа введите значение 100. Затем щелкните на кнопке Simulate (Моделировать) в разворачивающейся панели Object. В результате плоскость опустится и покроет реактивный самолет.

На рис. 38.6 показан результат моделирования ткани, покрывающей реактивный самолет.

Рис. 38.6. Результат вычисления динамики ткани с помощью системы Cloth

Резюме

С помощью инструментов динамического моделирования можно управлять сложными движениями волос, шерсти и ткани с учетом разных сил и столкновений с другими объектами сцены.

В этой главе рассматривалось следующее:

* моделирование динамичного поведения волос и ткани.

В следующей части представлены способы создания персонажей, кожи и деталей одежды для подготовки к анимации. В главе 39 рассматриваются основные способы работы со скелетной системой.