2.2.6. 3D редактори
Мабуть вам вже доводилося, зустрічаючи вражаючі тривимірні зображення, говорити собі: «От би зробити таке самому!». У наш час це стало можливим завдяки тому, що з’явилося багато різноманітних програм для створення тривимірних ілюстрацій, серед яких можна вибрати пакет на будь-який смак і гаманець. Навіть новачки в об’ємному мирі стануть спроможними, підібравши собі додаток, який стане вашим новим натхненням, або реалізувати свої задумки. У запропонованій вашій увазі курсовій роботі описуються деякі популярні програми тривимірного моделювання та анімації.
Спочатку термінологія і перелік можливостей продуктів старшого класу можуть звучати доволі важко. Наприклад, для початківця професія «моделювальника на базі непропорційних раціональних В-сплайнів (nonuniform rational B-splines, NURBS) з інтерактивними булевими відношеннями» може виявитися таємницею за сім’ю печатями. Інструменти з такими складними спеціальними можливостями призначені для досвідчених користувачів, і це знаходить своє відображення і в їхній вартості. Багато продуктів з категорії «більше 3000 $» володіють повним набором функцій для створення ігрового фільму. З іншого боку, пакети, вартість яких менше 100 $, значно легше використовувати, але вони позбавлені деяких цінних функцій, таких, наприклад, як анімація та трасировка променей. Але перед тим, як ми розпочнемо обговорення можливостей конкретних пакетів створення тривимірних зображень, розглянемо деякі основи розробки об’ємної графіки.
Створення тривимірних ілюстрацій звичайно представляє собою трьохступеневий процес: побудова тривимірної моделі (або моделей); застосування атрибутів поверхонь і, нарешті, рендеринг композиції у файл і відображення її на екрані. Четвертий (необов’язковий) крок, який підтримують багато з тривимірних пакетів, — це анімація композиції. У склад деяких пакетів входять засоби для моделювання віртуальної реальності (Virtual Reality Modeling Language, VRML) для створення об’ємної анімації у мережі Web.
Звичайно більшу частину часу віднімає побудова моделі. В абсолютному виразі це може бути і година, і декілька тижнів. Додання деталей поверхні, таких, як кольору і карти поверхонь, може зайняти ще один або два дня. Рендеринг сцени з дозволом друку (вище 1000 dpi) може зайняти від декількох хвилин до декількох годин, це вже залежить від продуктивності апаратного забезпечення і складності зображення.
Для розробки сцени, в якій єдиним персонажем є об’ємний текст, навіть початківцю може знадобиться менше години. Створення трохи складнішої моделі типу простої сцени із будинком може зайняти від пари днів до декількох тижднів. Побудова продвинутої моделі — спортивного автомобіля або ландшафта із науково-фантастичного фільму — відбере значно більше часу. Створення органічних моделей, таких, як рослини, тварини або люди, — із підвищеними вимогами до реалістичності — найбільш складна робота, яка незалежно від програми, яку ви використовувєте або навиків користувача може зйняти декілька тижнів напруженої праці.
Сцена оживає на наступному етапі — при завданні атрибутів поверхні або «відображенні». Наприклад, можна преобразувати просту поверхню у кам’яний мур з єгипетськими ієрогліфами на ній, задавши для неї потрібне растрове зображення, — цей процес називається «накладення текстури» (texture mapping). Схожий процес, «накладення рельєфу» (bamp mapping), дозволяє витягати або гравірувати поверхню, перетворюючи її у пересечену місцевість із кучугурами і ярами. У подальшому сцену можна покращити, додавши джерела освітлення, задавши розташування камери або оживити тіло зображення растровим зображенням або текстурою. Хоча цей процес досить простий, нинішній митець може годинами возитися із картинкою, доводячи її до досконілості або до абсурду.
Після того, як спрага творчості буде адовільнена, можна приступати до рендерінгу сцени. Рендеринг — це процес, у результаті якого ваши креслення у трьохвимірному світі, перетворюються у дуже гарне двовимірне зображення обо ролік, який насправді виглядає як тривимірний. Існує два основних засоби рендерінгу зображень: засіб сканування рядків (scan-line) і засіб трасировки променей (ray tracing). Найбільш розповсюджений засіб, це засіб сканування рядків; з його допомогою зображення обробляється значно швидше, але результати одержуються менш реалістичними. Трасировка променей дає більш фотореалістичні зображення, оскільки дозволяє імітувати взаємні відображенна від об’єктів, наприклад відображення скла у склі. Крім того, цей засіб працює повільніше, трасировка променей має ще один нестаток: вона не спроможня відтворити «м’які» тіні. Це обмеження можна подолати за допомогою «затінення по Фонгу» (або «рендерінгу по Фонгу»), яке створює затінену поверхню, вираховуючи правильний колір і освітлення для кожного пікселю. Незалежно від засобу, який використовується для вибору оптимального балансу між швидкістю і якістю у багатьох пакетах є спеціальні засоби налагодження затінення. Якщо ви збираєтесь анімірувати моделі, то вам слід знати, які вихідні формати підтримує пакет. Для дизайнерів мережі Web важлива підтримка VRML 2.0 і анімірованних файлів GIF. Видавникам цифрових фільмів не обійтися без форматів AVI, PIC або QuickTime, а також таких можливостей вищого класу, як «инверсна кінематика», яка пов’язує компоненти таким чином, щоб вони могли рухатися узгодженно, і «ротоскопинг» (roto-scoping) фільмів (пофарбування, малювання або накладення зображень на анімаційні кадри). Вибір програми тривимірного моделювання, яка задовольняє всім вимогам користувача, — часто досить тяжка задача. Перерахування можливостей типового тривимірного пакету старшого класу схоже на читання підручника по вищій математиці. Тому необхідно орієнтуватися на тих програмах, можливості яких вам дійсно необхідні, а рішення приймати, враховуючи свої фінансові можливісті і тимчасові затрати на освоєння пакету.
Один з найвідоміших пакетів ЗD-анімации та моделювання — це 3D Studio фірми Kinetix. Програма працює у DOS, забезпечує весь процес створення тривимірного фільму: моделювання об’єктів і формування фільму: моделювання об’єктів і формування сцени, анімацію і рендеринг, роботу з відео. Крім того, існує широкий спектр прикладних програм (IPAS-процесів), написаних спеціально для 3D Studio.
Пакет 3D Studio Max (плакат 1, мал. 3) — це 32-разрядний, багатопоточний пакет, орієнтований на ринок інструментів старшого класу, де дуже важлива точність. Функція Track View управляє анімаційними ефектами аж до інтервалу у чверть мілісекунди. Вбудований метроном дозволяє синхронізувати анімацію зі звуковим супроводом у стереорежимі. Пакет 3D Studio Max володіє унікальною можливістю під назвою «історія даних»; ця функція дозволяє розглядати будь-який етап роботи незалежно від того, як давно цей етап був виконаний: хвилину або місяці назад. У програмі реалізовані також об’ємне освітлення, генератор частинок і аніміровані функції деформації. Для рендеринга застосовується 64-разрядний механізм сканування рядків з повним гама-аудитом до 10000 рядків. Підтримуються також механізми рендеринга третіх фірм. Пакет 3D Studio Max, розроблений для створення професійного відео, включає у себе засоби інверсної кінематики, ротоскопіювання і кольорокорекції відео.
Завантажити реферат