MASARYKOVA UNIVERZITA
FAKULTA INFORMATIKY
Tvorba charakteru v programu
3ds Max s důrazem
na pojednání jeho povrchu
Bakalárska práca
Vypracoval: Matej Oravec
Vedúci: MgA. Helena Lukášova, ArtD.
Brno 2011
Prehlásenie
Prehlasujem, že táto bakalárska práca je mojím pôvodným autorským dielom, ktoré som
vypracoval samostatne. Všetky zdroje, pramene a literatúru, ktoré som pri vypracovaní používal
alebo z nich čerpal, v práci riadne citujem s uvedením úplného odkazu na príslušný zdroj.
Poďakovanie
Rád by som poďakoval svojej vedúcej práce MgA. Helene Lukášove, ArtD. Za odborné
vedenie , pomoc, užitočné rady a čas, ktorý mi venovala.
Zhrnutie
Práca sa zaoberá procesom tvorby unikátneho charakteru za pomoci využitia programov
3ds Max a. Photoshop. Čitateľa oboznamuje s jednotlivými krokmi zahrnujúcimi koncept,
vytvorenie 3D modelu, tvorbu a aplikovanie textúr a umiestnenie charakteru do virtuálneho
priestoru za cieľom zaujímavej kompozície výsledného obrazu.
Kľúčové slová
3D grafika, 3ds Max, Photoshop, textúrovanie, polygón, vertex, mapovanie
Obsah
Úvod 7
1 Koncept charakteru 8
1.1 Myšlienkový koncept 9
1.2 Pozadie charakteru 10
1.3 Koncepčný nákres 11
2 3D Model 13
2.1 Tvorba brnenia 14
2.1.1 Plášť 15
2.1.2 Ramenný chránič 16
2.1.3 Maska 16
2.1.4 Doplnky 17
3 Implementácia kostry 18
4 Textúrovanie 19
4.1 Tvorba textúr 20
4.2 Ostatné materiály 23
5 Kompozícia 25
Záver 31
Literatúra a odkazy 32
Prílohy 34
Obsah priloženého DVD 34
6
Úvod
V súčasnej dobe sú 3D charaktery takmer nevyhnutnou súčasťou produkcie počítačových
hier, filmov a iných vizuálnych prezentácii. V raných fázach týchto odvetví, kedy výpočtová sila
procesorov a ani grafické programy neposkytovali dostatočné možnosti pre tvorbu komplexných
virtuálnych svetov, sa čas procesu tvorenia jednej postavy zmestil do obdobia jedného týždňa.
Avšak s vývojom nových technológii a nástrojov, ktoré umožňujú vizualizáciu detailnejších scén
a simuláciu na výpočet náročných fyzikálnych javov, sa otvorili nové možnosti pre dizajnérov
a grafikov. Práca na jednom 3D charaktere, ktorú zvládal kedysi jediný človek, je dnes rozdelená
medzi konceptných návrhárov, 2D grafikov, 3D grafikov, animátorov a ďalších, ktorí majú
spoločný cieľ, čím je čo najuveriteľnejšia a čo najpútavejšia prezentácia virtuálneho prostredia
a aktérov v ňom.
V práci sa zaoberám procesom tvorby konkrétneho a unikátneho 3D charakteru od prvotnej
myšlienky, ideí, konceptu, modelovania a textúrovania, až po vytvorenie prezentácie v podobe
kompozične zaujímavých rendrov. S ohľadom na samostatnú prácu sú využité postupy rozpísané
v jednotlivých kapitolách vhodné pre dosiahnutie výslednej kvality na úkor času. Predpokladá sa
znalosť čitateľa základných nástrojov a funkcií programu 3ds Max a Photoshop. Pri práci boli
používané anglické verzie programov Adobe Photoshop CS5 a 3ds Max 2010, preto sú aj v texte
spomínané nástroje písané po anglicky a vyznačené kurzívou.
Prvá kapitola je venovaná návrhu charakteru, ktorý v sebe zahŕňa syntézu ideí okolo
vymýšľanej postavy a kreslenie koncepčných skíc. Obsahom druhej kapitoly je tvorba modelu
s malým počtom polygónov, ktorého topológia je dôležitá pre správnu funkčnosť kostry. Tá je
v závere využitá pre naaranžovanie charakteru do kompozície. Proces aplikácie kostry na model je
súčasťou tretej kapitoly. Ďalšia kapitola patrí mapovaniu modelu a tvorbe textúr, ktoré
charakterizujú materiál a povrch jednotlivých častí charakteru. V poslednej, piatej kapitole,
popisujem tvorbu kompozície a situovanie charakteru v prostredí pre dosiahnutie čo najlepšieho
efektu po vizuálnej stránke.
7
Kapitola 1
Koncept charakteru
Základným kameňom pri tvorbe charakteru je stanovenie si cieľa, čo vlastne chceme
vytvoriť, za akým účelom, čo má vyjadrovať, či má svojimi vlastnosťami odkazovať na nejakú
kultúru, udalosť alebo dokonca prírodu. Účel virtuálnej postavy musí byť v prvom rade čo
najľahšie postrehnuteľný divákom. Preto je dôležité, keď jednotlivé vlastnosti sú odvodené
z existujúcich reálií, ktoré si pozorujúci môže spojiť s našim dielom. Vymyslením dejového
pozadia dodáme výslednému dielu dôležitý prepájajúci ale aj odôvodňujúci aspekt, prečo sa
charakter nachádza v určitej situácii, do akej ho plánujeme stelesniť. Prepracovaný koncept
zároveň uľahčuje prácu v pokročilejších fázach odstraňovaním ideových nejasností v rámci tvorby
jednotlivých častí postavy.
8
1.1 Myšlienkový koncept
Svoj unikátny charakter som už od začiatku chcel stvoriť na základe protikladov pokročilej
techniky z budúcnosti a zubom času podrobenej kultúry. Pomocou týchto protikladov by nejaká
ľudská postava, ako nositeľ tejto kombinácie, symbolizovala myšlienku nepokoja pri využívaní
kybernetiky na vylepšenie ľudského organizmu.
Z veľkej časti ma samozrejme inšpirovali sci-fi diela ako napríklad film Ghost in the Shell.
V tomto filme vystupujú postavy, ktorých veľká časť ľudských orgánov a aparátov je nahradená
syntetickými protézami a tak isto aj nervová sústava pozostáva prevažne z mikroprocesorov, ktoré
z nich robia tzv. nadľudí, ktorí sa dožívajú vyššieho veku ako obyčajní smrteľníci. Daná situácia
ich vedie k rôznym rozpravám, čo sa dá ešte nazvať človekom a čo strojom a kde vtom všetkom
stojí Boh ako stvoriteľ.
Pre protipříklad k sci-fi technológii som
zo začiatku uvažoval egyptskú kultúru
z obdobia staroveku. Ako Josi Pijoan píše
v knihe „Dejiny umenia"[l], vo svojich
obrazových dielach dodržiavali Egypťania
určitú hierarchiu a dokonalosť z ich pohľadu.
Stelesnením najvyššej formy dokonalosti boli
ich bohovia, ktorí boli ale zobrazovaní vždy aj
s ľudskými črtami. Spisovateľ je tej myšlienky,
že sa Egypťania snažili aj v bežnom živote
dosiahnuť tejto dokonalosti, priblížiť sa
k bohom, čo bolo ich motiváciou v živote.
Jednotlivé božské symboly, pomocou ktorých
boli egyptskí bohovia zobrazovaní, som preto
považoval za ideálnu predlohu pre súčasti
kybernetickej výbavy ľudského charakteru. Technológiou sa priblížiť
božstva.
1.1 egyptský boh Horus
[2]
1.2 egyptský boh Anubis
[3]
podobe a veľkoleposti
To som sa však dostal do konfliktu s predošlou myšlienkou temnejšej atmosféry nepokoja,
keby charakter bol zobrazený s prehnanou nadradenosťou nad človekom a suverénnou
dominanciou voči pochmúrnej fiktívnej situácii, v ktorej sa charakter nachádza. Nakoniec som sa
rozhodol postaviť ako protiklad k vyspelej technológii kultúru japonských samurajov, pretože
Japonsko je vskutku krajinou, kde sa v dennom živote spájajú tradície stou najnovšou
technológiou. Samuraji zároveň predstavujú symbol boja za svoj ideál až do konca. Moje finálne
rozhodnutie o ideologickej podobe charakteru zhŕňam v jeho príbehovom opise v nasledujúcej
podkapitole.
9
1.2 Pozadie charakteru
„V ďalekej budúcnosti, kedy ľudská spoločnosť nie je takmer vôbec delená hranicami
štátov, má mladá žena atletickej postavy a neurčitého veku časti tela nahradené syntetickomechanickými
protézami. Nevieme, či si ich dala nainštalovať dobrovoľne ako vylepšenia pre svoj
fyzický stav, alebo bola naopak donútená k ich prijatiu, či už postihnutím od útleho detstva alebo
dôsledkom nejakej vážnej havarijnej tragédie, ktorá jej spôsobila vážnu zdravotnú ujmu. Jej
oblečenie je z moderných tzv. inteligentných materiálov. Tvary jednotlivých častí pripomínajú
dávne brnenia japonských samurajov. Brnením si chráni predovšetkým pôvodné ústrojenstvo jej
organického tela. Kapucňou si zakrýva hlavu a tvár, ktorá zjavne prešla mnohými vážnymi
zraneniami a operáciami. Kľačí na zemi, v tme, osvetlená len pouličným osvetlením. Spomedzi
štrbín studeného betónu vyrastá kvet. Dotýka sa ho svojou syntetickou rukou. Taký už dlho
nevidela. "
Prečo som zvolil ženskú protagonistku?
Žena v Japonsku nikdy nemohla byť samurajom. Bola to výsada mužov. Naša hrdinka
si oblieka symbolicky samurajské brnenie, pretože situácia je pravdepodobne už
neprimerane kritická a chce dať najavo, že aj ona sama žena s tým chce niečo robiť.
Žena pre mňa symbolizuje nežnosť a krásu, ktoré používam ako protiklad k chladným
syntetickým implantátom. Ako kontrast je tu požitý aj symbol tradičného samuraj ského
brnenia k futuristickej technológii.
Prečo negatívna atmosféra?
Ako som už vyššie spomínal, pokrok v kybernetike býva v niektorých dielach
zobrazovaný ako metla toho, čo je ešte ľudské. Naša hrdinka, či už z prinútenia alebo
dobrovoľne, má vďaka technologickému vylepšeniu jej tela možnosť dlhšie trvajúceho
života, väčšej fyzickej sily a vylepšenej mozgovej činnosti. Takýchto ľudí je
pravdepodobne na svete viac ak nie všetci. Možno sa ľudia tak dožívajú aj vysokého
veku bez známky starnutia. Je naša hrdinka vôbec tak mladá?
Kvetina: Možno bola na úkor pokroku dokaličená väčšina prírody a Zem sa ocitla
v tzv. post apokalyptickej dobe. Žena si pravdepodobne pamätá, ako chutí dotyk
prírody, takže je určite staršia ako vyzerá vďaka kybernetickým implantátom.
Za čo bojovať?
Situácia v jej živote a možno na celej planéte dosiahla takého štádia, že ľuďom sa
začína čnieť po časoch života plného pocitov. Aj naša hrdinka chce návrat ku koreňom,
ktoré symbolizuje samuraj ské brnenie.
10
1.3 Koncepčný nákres
Druhý krok v rámci návrhu virtuálneho charakteru v sebe zahŕňa zhmotnenie myšlienky,
podľa ktorej chceme postavu vytvoriť. Väčšinou to býva vo forme nie detailných skíc na papieri
alebo prepracovaných artworkov, prostredníctvom ktorých sa zvyšku produkčného týmu dá lepšie
popísať tvorcova predstava o charaktere. Zároveň sú to užitočné podklady pre tvorbu budúceho
modelu a jeho textúr. Čím viac nejasností je vyriešených v tejto fáze, o to menej nejasností sa
vyskytne pri modelovaní a texturovaní.
Pri tvorbe koncepčného nákresu pre svoj charakter som predovšetkým čerpal inšpiráciu zo
samurajských brnení s cieľom pretransformovať jednotlivé prvky do futuristicky pôsobiacich
tvarov. Pri tomto prevode som čiastočne využil ako predlohu oblek jednej protagonistky
z počítačovej hry Mass Effect a nakoniec doplnil vlastné nápady.
Pri spájaní týchto dvoch predlôh som chcel dosiahnuť funkčnosti pôvodného samurajského
brnenia, prípadne niektoré jeho prvky len symbolicky naznačiť na mojom koncepte a tvarom
oblečenia sa priblížiť sci-fi obleku.
Neoplývam veľkou zručnosťou vkreslení, ale snažil som sa vyčleniť časti, ktoré budú
ohybné, ochranné, doplnkové a hlavne funkčne zasadiť jednotlivé diely samurajského brnenia do
nového dizajnu. Nešlo mi o prevod do najmenších detailov, ale o to, aby chrániče končatín
zachovávali tzv. tok línii podľa predlohy. Ako príklad uvediem samurajské chrániče na lýtka, ktoré
pozostávajú z drevených dosiek rovnobežne zviazaných tak, aby obopínali holennú kosť a svalstvo
okolo nej. Preto vnútorné línie na návrhu sú paralelne a pozdĺžne rozložené ale tvar samotného
chrániča má bližšie k sci-fi predlohe.
Viac by som však chcel popísať plášť v mojom nákrese, ktorý kombinuje viacero prvkov.
Predovšetkým je pri stehnách zakončený sukňou, ktorá je vo finálnej podobe rozstrihaná na časti,
1.3 Predloha samuraja [4] 1.4 Koncept spojením predlôh 1.5 Predloha futuristického obleku [5]
11
ktoré sú podobné platovej sukni na samurajskom brnení. Tento prvok zvýrazňuje ženskú postavu
a dodáva jej eleganciu. Súčasťou plášťa je aj kapucňa chrániaca hlavu, vo vnútri ktorej sa pred
tvárou projektuje hologram samurajskej masky, ktorou si hrdinka zakrýva svoju zničenú, kedysi
peknú tvár. Plášť dodáva charakteru tak isto aj nobilitu, ale má aj ochrannú funkciu, preto
pozostáva z flexibilných inteligentných materiálov, ale
aj neohybných plátov.
Pod plášťom a brnením má charakter oblečený
overal využívajúci nanotechnológiu, umožňujúci ľahko
nosiť jednotlivé súčasti výbavy, ako aj prenos informácii
o zdravotnom stave nositeľa a fyzickom stave výzbroje
medzi jednotlivým súčasťami oblečenia. O tzv.
inteligentných materiáloch, ktoré sú v súčasnej sci-fi
tvorbe populárne, som sa podrobnejšie dočítal v jednom
článku z časopisu „21. Století "[6]. Keďže sú to
v súčasnosti ešte vedecky neprebádané materiály,
dovoľujú voľnejšie zapojenie fantázie a menšie
obmedzenie súčasných materiálov pri tvorbe
charakteristiky povrchu jednotlivých dielov zbroje.
Z dôvodu mojej neskúsenosti s kresbou som koncept na
papieri ďalej nerozvíjal a na bližších detailoch som
1.6 Referencia súčastí samurajského brnenia p r a c o y a l ^ p n t y o r b e m o d e l u a
12
Kapitola 2
3D Model
Základným krokom v tejto fáze je vytvorenie modelu ľudského charakteru, ktorý bude do
ošatenia a brnenia oblečený. Kedze moja práca sa zaoberá predovšetkým tvorbou oblečenia, popis
tohto kroku vynechám a odkážem na bakalársku prácu Tomáša Mádru: „Příprava 3D charakteru
lidské postavy pro animaci "[8], v ktorej sa čitateľ dozvie užitočné postupy pre tvorbu ľudskej
postavy za pomoci využitia programu Zbrush. Pre zoznámenie sa s programom 3ds Max
a s tvorbou ľudskej hlavy by som odporučil bakalársku prácu „Metodika vyúky predmetu výtvarné
anatomie v programu 3ds Max 8 "[9], ktorej autorom je Jiří Schlemmer. Pre svoju prácu som
využil model ženy[10] zo stránky poskytujúcej databázu zdrojových súborov od samotných
tvorcov.
Prevzatý model ženskej postavy je zjavne anatomicky dobre vytvarovaný, avšak musel som
na ňom previesť pár úprav vyhovujúcich pre môj účel.
Predovšetkým som jeho štruktúru mesh konvertoval
do polygónov (Convert to Editable Poly), pretože som
využíval úpravy možné len nad polygónmi. Potom som
polovicu modelu za pomoci selekcie polygónov vymazal
a pridal modifikátor Symmetry, aby sa prípadné zmeny
nemuseli robiť dva krát.
Prvou z nich bolo pridanie svalovej hmoty horným
končatinám, aby postava aspoň trochu vyzerala, že
dennodenne nosí určitú zbroj. Postávaje zároveň využitá
ako model pre overalový oblek najspodnejšej vrstvy, preto
som upravil oblasti brucha a slabín, ktoré bude najviac
vidno. Prsia však na výslednom modeli vidno nebudú a boli
preto odstránené. Rovnako aj detailne vymodelované nechty
sú zbytočné. Zvyšné úpravy boli s ohľadom na model
asymetrické. Preto objekt aj s jeho symetrickým obrazom 2.1 model prevziatý z databázy
bol spojený do jedného. V pokročilej fáze sa tento krok
ukázal ako unáhlený a spôsobil komplikáciu pri modelovaní.
13
V koncepte charakteru je jedna horná
končatina syntetická. Keďže náš charakter
využíva technológiu budúcnosti, táto
robotická ruka je stavbou veľmi podobná
pôvodnej ľudskej. K jej tvorbe bol využitý
ako základ ruka pôvodného modelu.
Konkrétne jeho tok polygónovej siete, ktorý
mi umožnil rýchlo a efektívne zmeniť tvar
modelu ruky, ale zároveň sa zachovala
podobnosť s jej organickým protikladom.
Pomocou modifikátorov nad polygónmi
Extrude a Bevel sa do priestoru dali vytiahnuť
jednotlivé alebo skupiny plôch oddelené
sieťou. Zahustením polygónov štruktúra
nadobudla hranaté tvary, ktoré vynikajú aj pri
aplikovaní Meshsmooth na model (2.2).
2.2 Pôvodne organická pravá ruka upravená do
syntetickej podoby
2.1 Tvorba brnenia
Po úprave nahého charakteru bolo všetko pripravené pre tvorbu oblečenia a častí výzbroje.
Ako prvým som začal chráničom na predkolenie. Opäť bol využitý pôvodný model ľudskej
postavy. Polygóny v oblastiach lýtka a holennej kosti som pomocou funkcie Detach skopíroval,
následne pomocou funkcie Scale zväčšil. Delením polygónov pomocou Cut, Extrude, Coonect,
Inset a Bevel, prípadne ich pridávaním s využitím kombinácie Shift+Move a ručným rozmiestnením
vertexov, sa dalo dosiahnuť požadovaného tvaru (2.3).
2.3 Vytvorenie časti brnenia využitím polygónov pôvodného modelu človeka
14
Aplikáciou modifikátoru Shell sa
dodáva objektu objem. Zmenou vlastností Inner
Amount a Outer Amount kontrolujeme expanziu
objemu smerom dovnútra a smerom od modelu.
Osobne odporúčam vytvoriť škrupinu objektu
tak, ako ju chceme, aby vyzerala a následne
pracovať už len s Inner Amount, pretože Outer
Amount môže povrch objektu značne
zdeformovať (2.4).
Druhou dôležitou vlastnosťou
modifikátoru Shell je Segments, ktorá nám
určuje počet prechodných vrstiev do objemu.
V prípade aplikácie modifikátoru Meshsmooth
alebo Turbosmooth, je dobré nastaviť toto číslo
aspoň na 3, lebo v prípade nízkej hodnoty nám
v hraničných oblastiach vzniknú ostré hrany.
Vyššie spomenutý postup som aplikoval
aj na iné časti brnenia: chránič stehna, chránič predlaktia a ochranné pláty ľavej rukavice.
V prípade hrudného plátu, som pre uľahčenie práce opäť pracoval s modifikátorom Symmetry,
keďže sa jednalo o osovo symetrický objekt. Tento spôsob odporúčam pre rýchle a efektívne
modelovanie častí oblečenia alebo brnenia, ktoré sú priliehavé alebo kopírujú tvar modelu, ktorý je
obliekaný.
2.1.1 Plášť
Pri modelovaní ochranného plášťa bol postup zo začiatku rovnaký ako pri tvorbe hrudného
brnenia. Polygónový základ som ale vytvoril tento krát z časti hrudného plátu. Rozširovaním
polygónov pomocou Shift + Move smerom k pásu a kľúčnych kostí postavy som sa snažil
umiestňovať jednotlivé vertexy čo najbližšie k telu a hrudnému plátu, aby úplne nezanikli tvary
ženskej postavy (2.5).
Doteraz som sa pri rozširovaní objektov o polygóny snažil zachovať sieť objektu zloženú
z konvexných štvoruholníkov. Pri páse som však musel plášť „rozstrihať" na časti sukne, pričom
v niektorých prípadoch museli byť použité trojuholníkové plochy, čo v konečnom dôsledku až tak
nevadí. Topólogiu polygónov som sa snažil tvoriť tak, aby svojou štruktúrou vymedzovali plochy
s rôznym materiálom. Kvalitná topológia uľahčí vo fáze textúrovania veľa práce.
Pri dotváraní kapucne a rukávov som postupoval štandardne ako v predošlých prípadoch.
Podotknem len, že kapucňa bude ako primárna ochrana hlavy z pevnej šieho ale ohybného
materiálu, preto pôsobí mohutnejšie a jej štruktúra ďalej poslúži aj pri tvorbe masky. Detaily
formou delením polygónov som pri plášti vynechal, pretože to bude pózováním jedna z najviac
deformovaných oblastí.
15
2.5 Tvorba plášťa využitím modelu hrudného brnenia a následným rozširovaním o okrajové polygóny
2.1.2 Ramenný chránič
Pôvodný ramenný chránič mali samuraji pripevnený na hrudnom pláte, prípadne zavesený
okolo krku (1.6). V prípade môjho konceptu, kde charakter má na sebe plášť, by bol podobný
spôsob uchytenia nemožný. Preto som zvolil pevné uchytenie o časť tela v oblasti ramennej kosti.
Pri tvorbe modelu úchytu som postupoval rovnako ako pri predkolennom chrániči. Z neho som
potom využitím techník a funkcií spomenutých v kapitole 2.1 postupne vymodeloval ramenný plát.
Keďže je to súčasť brnenia, ktorá sa vplyvom kostry nebude deformovať, dovolil som si na ňom
vytvoriť jemné povrchové detaily.
2.1.3 Maska
Samuraj ská prilba s masku Mempô
(2.6) je jednou z charakteristických súčastí
samuraj skej zbroje. Maska slúžila hlavne
na vyvolanie strachu v protivníkovi. Naša
hrdinka ju využíva zároveň aj ako kryt
svojej znetvorenej tváre. Maska j e v tomto
prípade projektovaná kapucňou pred tvár
ako hologram, čiže nebolo treba riešiť jej
upevnenie.
2.6 Samurajská prilba 2.7 Démon šikami [12]
s maskou [11]
16
Ako základ som použil tvár,
ktorej vertexy som následne
poposúval tak, aby znázorňovala
démonov z japonskej mytológie oni,
prípadne šikami (2.7). Bolo treba
posúvať pomerne veľký počet
vertexov, preto pre podobné
modifikácie modelu odporúčam
využiť funkciu Soft selection, ktorá
okrem označeného elementu
umožňuje naraz manipuláciu aj
s okolitými elementmi.
2.8 Upravením tvárovej topologie nebolo problém vytvoriť masku
2.1.4 Doplnky
Pre zvyšok súčastí brnenia som ľudský model už nevyužíval ako zdroj polygónov pre
základ. Sú to konkrétne chrániče na koleno a remene upevňujúce stehenné a ramenné pláty.
U spomenutých častí bol postup vcelku jednoduchý. Základom bolo vytvoriť objekt Piane, ten
prekonvertovať na Editable Poly, následne ho upraviť pomocou vyššie spomenutých techník do
požadovaného tvaru a aplikovať modifikátor Shell. Nakoniec prípadne aj výsledný objekt upraviť
manipuláciou elementov polygónov a vertexov. Pre tvorbu chrániča členku bol postup podobný,
len som vychádzal zo základného objektu Tube.
Pre vytvorenie obuvi som využil celkom neefektívnu metódu. Základom bol kváder, ktorý
som následne „rozsekával" na menšie časti, ktorých vertexy som potom upravoval podľa tvaru
nohy ľudského chodidla.
2.9 Obuv bola vytvorená z kvádra delením polygónov a posúvaním vertexov
17
Kapitola 3
Implementácia kostry
V prípade, že daný 3d charakter bude umiestnený do scény v inej póze, v akej je vytváraný,
odporúčam otestovať modifikátory pohybu ešte pred texturovaním. Pokiaľ by dochádzalo pri
implementácii kostry k takým problémom, že by musel byť model zmenený na elementárnej úrovni
polygónov, vo väčšine prípadoch musí byť objekt otexturovaný nanovo kvôli narušeniu poradia
vertexov modelu.
Keďže charakter v rámci tejto práce je humanoidnej postavy, využil som pre tento účel
systém prepojených kostí Biped. Bližšie o tomto kostnom systéme sa čitateľ môže dozvedieť
v bakalárskej práci „Příprava 3D charakteru lidské postavy pro animaci "[13], ktorú napísala Jitka
Daňková. Chcel by som však zdôrazniť, že vyžitie Biped kostry poskytuje jednoduchý import
Motion Capture dát pre uľahčenie animácie a realistický pohyb.
V tejto kapitole by som len rád podotkol, že pokiaľ užívateľ ešte nie je plne stotožnený so
všetkými pokročilými možnosťami kostry Biped, je lepšie tvoriť základný model charakteru
s mierne rozkročenými nohami a hornými končatinami v rovnobežnej polohe so zemou). Uľahčí to
následnú činnosť úpravy vplyvu kostí končatín na jednotlivé vertexy modelu.
V mojom prípade bolo problémom najmä so spodnými končatinami, kde pohyb jednej
zasahoval aj do modelu opačnej. Tento problém som vyriešil ručným upravením vertexov nôh ešte
pred zavedením kostry. Absenciou modifikátoru Symmetry bolo nutné vykonať úpravu na oboch
končatinách zvlášť. Je to však
zdĺhavá technika a nemôžem ju
okrem krajných situácii
odporučiť.
V rámci modelovania je
charakter s implementovanou
kostrou ľahko uspôsobený pre
iné pózy, v ktorých sa napríklad
rôzne diely ošatenia lepšie
vytvárajú. Osobne som využil
upravenie polohy horných
končatín pre opravu topologie
rukávov plášťa (3.1).
3.1 Úprava pozície modelu pomocou kostry
18
Kapitola 4
Textúrovanie
Začiatkom tejto kapitoly by som chcel upozorniť, že k samotnej tvorbe textúr je dobré
pristúpiť až po tom, ako sme si istí, že model sa už na úrovni elementárnych častí, ako sú vertexy
a polygóny, nebude meniť. Ako som už v predošlej kapitole spomenul, prechody medzi
modelovaním a textúrovaním môžu spôsobiť komplikácie.
Rutinné postupy a pokročilé techniky mapovania a tvorby textúr pre modely sú prehľadne
popísané v práci ^Mapovanie a textúrovanie organických objektov v programe 3ds Max #"[14] od
Jitky Daňkové. V tejto kapitole sa však budem venovať predovšetkým technikám a postupom,
ktoré som využíval a uľahčili prácu.
Základom tvorby textúr je samozrejme namapovanie jednotlivých objektov, pre ktoré budú
tvorené textúry. Komplikácie pri tomto kroku sa môžu vyskytnúť pri častiach modelu, ktoré majú
veľký počet polygónov a najmä pri tých, ktorých polygónová sieť sa neskladá z konvexných
štvoruholníkov. Dobre namapované modely, uľahčujú prácu pri tvorení textúr. Efektivitu
mapovania som kontroloval pomocou referenčnej mapy.
S pomocou vyexportovaných máp pre textúry som mohol prehľadne a efektívne vytvoriť
textúry za využitia rastrového grafického programu Adobe Photoshop CS5. Tým, že v rámci
editoru materiálov v programe 3ds Max je možno priamo načítať súbor predošlého programu vo
formáte .psd, sú výsledky prevedených zmien na textúre viditeľné v modelovacom programe
priamo na modeli.
Program Photoshop svojim rastrovým charakterom nie je práve ideálnou aplikáciou pre
tvorbu zložitých tvarov ako sú krivky, preto by som odporučil používať v kombinácii s ním aj
nejaký vektorovo zameraný program. V prípade produktov firmy Adobe najmä Adobe Illustrator
ktorých formáty súborov navzájom spolupracujú.
19
4.1 Tvorba textúr
Ako je vyššie spomenuté, kvalitná topológia a dobre namapované modely skutočne uľahčia
kreslenie textúr. Postup tvorby textúr pre jednotlivé súčasti zbroje by som popísal na textúre
hrudného plátu, pretože dané kroky som dodržiaval aj pri ostatných súčastiach výstroje.
Na začiatku som si rozvrhol, aké materiály budú požité na danej časti brnenia. Základ tvoril
inteligentný materiál, ktorého textúru som zvolil pravidelný hexagonálny vzor. Tento druh
materiálu zároveň podporuje elasticitu v rámci pohodlného nosenia. Druhým materiálom sú pevné
neohybné pláty, ktorých funkcia j e najmä ochranná. Prechod medzi jednotlivými materiálmi som sa
rozhodol zabezpečiť nitmi, ktoré symbolizujú švy na pôvodnom samurajskom brnení. Na každom
objekte som sa snažil udržať množstvo rôznych materiálov na počet 3 až 5, aby charakter nepôsobil
celkovo moc prekombinované.
Podobné pravidlo platilo aj pri množstve použitých
farieb. V japonskej mytológii patrí červená farba hrdinom
a zároveň pridaním jej tmavého odtieňa naberá farbu,
charakteristickú pre opracovanú kožu, ktorá bola využívaná
na samuraj ských brneniach. Preto som túto farbu použil pre
ochranné pláty. Odtieňu zlatej som sa snažil priblížiť
spájajúce nity, ale tak, aby zároveň boli výrazné, nezanikli
a dodávali charakteru honosnosť vyššieho postavenia
v rámci spoločnosti. Pre zvyšok brnenia, ako je podklad
z inteligentného materiálu, som zvolil farbu šedú a j ej
odtiene, ktorá dáva vyniknúť ostatným zložkám.
4.1 Šablóna pre textúru hrudného panciera
Základom tvorby textúry bolo využitie šablóny (tzv.
template mapy) modelu ako pozadia (4.1), na ktorú boli potom nanášané vrstvy v podobe farieb
a obrázkov. Pre každý materiál som následne využil 3 vrstvy. Prvou sa udáva pozícia materiálu,
druhou jeho odtieň a v tretej obrázok pre daný materiál (4.2).
20
Na samotnej šablóne som hneď na začiatku aplikoval inverziu farieb, pretože mi je
prirodzenejšie kresliť na biely podklad (4.1). V tomto momente sa ukázali výhody dobrej topologie
polygónov, ktorých plochy na šablóne ohraničujú časti modelu, pre ktoré som sa rozhodol naniesť
konkrétne materiály. Pre výber potrebných plôch som zvolil nástroj Magic Wand Tool. Pomocou
Paint Bucket Tool boli tieto plochy vyplnené farbou a na vrstve odpovedajúceho materiálu.
Farebnú plochu je však potrebné upraviť, pretože modifikátor Meshsmooth v modelovacom
programe prechody medzi plochami zaobluje (4.3). Na túto úpravu mi stačili nástroje Brush Tool,
Pencil Tool a Eraser Tool.
4.3 Vyfarbenie hranatých plôch šablóny nekopíruje povrch modelu s modifikátorom Meshsmooth, preto bola
dodatočná manuálna úprava pre zaoblenie nutná (4.2)
Vymedzením si priestoru na šablóne pomocou farieb na jednotlivých vrstvách mi umožnilo
jednoducho a dynamicky upravovať textúry pre jednotlivé modely.
Ako náhle som mal vymedzené plochy pre jednotlivé materiály, mohol som začať
s vkladaním fotografických obrázkov, charakterizujúce povrch. V mojom prípade som sa snažil
náj sť obrázky s vysokým rozlíšením, aby som ich nemusel v editore zväčšovať, čim by bola kvalita
a ostrosť textúry znehodnotená. V situácii, keď bolo treba kvôli rozľahlosti plochy polygónov
obrázok „rozmnožiť", snažil som sa o tak, aby bol prechod medzi jednotlivými inštanciami čo
najmenej viditeľný (4.4).
4.4 Rozloženie textúry materiálu po celej ploche šablóny a následne odstránenie prebytočnej oblasti
21
4.5 Úprava hexagonálnej textúry z dôvodu optickej deformácie na trojrozmernom modeli plášťa
Jedným z problémov sú aj oblasti, v ktorých
mapovanie modelu neprebehlo ideálne a textúra sa
v danom mieste v konečnom výsledku deformuje
(4.5). Tieto plochy treba následne upraviť buď
premapovaním modelu a vygenerovaním novej
šablóny, alebo ručnou deformáciou obrázku textúry
v editore.
Pre dosiahnutie plastickosti materiálu v
priestore, som z vytvorenej farebnej textúry už len
odstránil farebné odtiene a prípadne previedol
odtieňov šedej farby, čím vznikla mapa nerovností
(tzv. bump map) (4.6).
použité pre textúry boli prevzaté z webových
voľne šíriteľných fotografických podkladov pre
textúrovanie.
>MA«A l.
»
4.6 Bump map pre hrudný pancier
Všetky fotografické materiály
stránok[15][16] obsahujúcich databázu
22
4.2 Ostatné materiály
Postup tvorby textúr bol pre zvyšné objekty zachovaný, preto v tejto podkapitole
spomeniem už len ostatné druhy materiálov, ktoré boli použité pre iné časti výstroje.
Pre elastický oblek som opäť zvolil tzv.
inteligentný materiál s hexagonálnym vzorom. Pre
tento prípad je však čiernej farby, aby dal
vyniknúť brneniu na povrchu. Má jemnejšie
vzorkovanie, pretože tým, že je priamo na tele,
musí by ohybnej ši ako zvyšok ochranných súčastí
brnenia. Povrch dopĺňajú žlté čiary, ktoré
znázorňujú tok nanorobotických prvkov, ktoré
zabezpečujú komunikáciu medzi živým tkanivom,
syntetickým doplnkami a brnením (4.7).
4.7 povrch telového obleku
Syntetické súčasti ľudského tela ako ruka a časti tváre
sú vyjadrené pomocou textúry plošných spojov. Keďže tieto
časti majú najviac vyjadrovať pokročilú technológiu
budúcnosti, zvolil som pre ne odtiene modrej ako kontrast
k červenej farbe plátov brnenia, ktorým som sa naopak snažil
priblížiť k tradičnej kultúre. Syntetické prvky sú na povrchu
sčasti chránené čiernymi plátmi (4.8).
Tvár charakteru je poznamenaná ťažkým fyzickým
zranením a pokožka bola nahradená syntetickým tkanivom,
ktorého povrch som sa snažil
vyjadriť povrch poškodenej
umelej hmoty. Preto je výraz
tváre bližší bábike ako
výrazu ľudskej tváre.
Najviac poškodené časti tváre odhaľujú kybernetickú zložku,
podobnú tej na syntetickej ruke, čo svedčí o úplnom poškodení
tvárovej časti dôsledkom ťažkého zdravotného úrazu. Rovnako
aj neprirodzene červená farba očí svedčí o ich nie prírodnom
pôvode. Kráse ženskej tváre uberá tak isto aj absencia
obočia, mihalníc a vlasov (4.10).
4.9 Povrch dlane syntetickej ruky
Na plášti sú okrem doteraz spomenutých materiálov dve
zložky, ktoré mu dotvárajú charakteristiku. Oblasti rukávov
a najmä kapucne sú pohybom najviac deformované, ale zároveň
musia zabezpečiť ochranu daných partií. V tomto smere
4.10 Povrch zničenej tváre
charakteru
23
samuraj ská zbroj neposlúžila ako zdroj inšpirácie, preto som v tejto
oblasti čerpal trochu zo stredovekej krúžkovej zbroje. Avšak tá by
sa k symbolu samurajského brnenia nehodila, preto som pre jej
materiál zvolil sieť šedej až čiernej farby, aby som sa jej vzhľadom
vzdialil od tradičnej krúžkovej zbroje, ale zároveň aby si zachovala
pravidelný vzor.
Doplnky zlatej a zlatočervenej farby na kapucni
symbolizujú tvary samuraj skej prilby Mempô (2.6). Textúru pre
túto súčasť som zvolil poškriabaný plech, avšak funkciu majú len
dekoratívnu (4.12).
4.1 Krúžková zbroj s kapucňou [17] Pre masku (2.8)
som z dôvodu, že je to
hologram, nevytváral žiadnu textúru. Má svetložltú
farbu, aby dotvárala zlatý ornament kapucne a zároveň,
aby bola v rámci celého charakteru výrazná. Spôsob,
ako vytvoriť holografický materiál som prevzal
z videotutoriálu[18].
4.12 Povrch kapucne plášťa
24
Kapitola 5
Kompozícia
Pre prezentáciu vytvoreného 3d modelu je vhodné vytvoriť vyrenderované obrázky
zachytávajúce charakter v prostredí, ktoré robí kompozíciu zaujímavú, prípadne dáva vyniknúť
samotnému modelu. To môže byť zložené z komplikovanej scény, alebo len pomocou pár
jednoduchých objektov. Pre svoju prácu som zvolil druhú variantu. S obmedzenými prostriedkami
sa však dá dosiahnuť pôsobivého efektu aj vďaka dobre umiestnenej kamere a hre svetla a tieňov.
Keďže charakter odkazuje vo veľkej miere na samurajskú kultúru, jedným z
kompozične spestrujúcich prvkov sa ponúkal samuraj ský meč katana, ktorý postava drží v ruke.
Meč bol vytvorený podľa ľahko zvládnuteľného tutoriálu[19]. Jedná sa o jednoduchý model, ktorý
je v tomto prípade len kompozičným doplnkom a nebol naň kladený dôraz na detail. Vďaka
použitému systému kostí Biped bolo možné postavu umiestniť do rôznych postojov vytvárajúce
určitú dynamiku v statickom obraze.
Príklad tvorby jednoduchej scény je detailnejšie popísaný v online tutoriáli[20], kde je celý
dojem vytvorený len za pomoci svetelných efektov. Pre svoju prácu som však zvolil kompozíciu
jednoduchého pozadia a účelného osvetlenia postavy, aby vynikli jednotlivé detaily. Viacero
svetiel som využil najmä pre zvýraznenie obrysov modelu.
Pri umiestňovaní kamery treba samozrejme dbať na objekty, ktoré sú v zábere, ich línie
a farebné zloženie výsledného záberu. Cieľom je pútavý optický vnem, ktorý má za účel osloviť
pozorovateľa. Na zaujímavosti obrazu pridávajú aj efekty ako motion blur (rozmazanie pohybom)
a depth offield (hĺbka ostrosti), ktoré simulujú vnem vykresleného obrazu tak, ako by ho vnímali
ľudské oči v reálnom svete.
25
5.1 3ds Max, Scanline Renderer
26
5.2 3ds Max, Mental Ray Renderer
27
5.3 3ds Max, Mental Ray Render
28
5.4 3ds Max, Mental Ray Renderer
29
5.5 3ds Max, Scanline Renderer
30
Záver
V bakalárskej práci som popísal proces tvorby unikátneho trojrozmerného charakteru od
konceptu, cez modelovanie, textúrovanie až po jeho prezentáciu prostredníctvom statických
rendrov.
Pri tvorbe konceptu som čerpal inšpiráciu predovšetkým z kultúry japonských samurajov
a súčasnej sci-fi tvorby. Referencie mali dopad na vizuálnu, ale aj ideovú zložku charakteru.
Z dôvodu nízkej zručnosti v tvorbe kresleného konceptu som ho rozvíjal v priebehu celého
procesu. To malo za následok, že finálny produkt sa mierne líšil od konceptu. Na vytvorenie
trojrozmerného modelu som použil základné techniky polygonálneho modelovania pomocou
programu 3ds Max. Polygónovú topológiu som budoval s ohľadom na ďalšie kroky v procese
tvorby charakteru, čo mi uľahčilo najmä tvorbu textúr. Pre tie som použil rastrový grafický editor
Photoshop. Využitím šablóny vygenerovanej modelovacím programom som vďaka nástrojom
programu rozdelil časti výstroje podľa aplikovaného materiálu.
V texte som pri rutinných procesoch odkázal na práce autorov, ktorí už danú problematiku
detailne opísali a zameriaval som sa skôr na techniky uľahčujúce moju tvorbu. Pri niektorých
technikách sú taktiež uvedené ich klady a zápory. Vytvorený charakter môže byť ďalej použitý
v audiovizuálnej prezentácii akou je napríklad krátka animácia.
31
Literatúra a odkazy
[I] Pijoan José. Dejiny umenia 1. Ikar. 1999. ISBN: 80-7118-629-5
[2] Love-egypt, [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011],
Dostupné na http://www.love-egvpt.com/images/skv-god.ipg
[3] Newton, [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.newton.kl2.ma.us
[4] Mcgill, [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.mcgill.ca/files/ nea/170166 Samurai.jpg
[5] Cosplayisland, [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.cosplayisland.co.uk
[6] Andrle Michal. Chytré materiály, které mění svět. 21. Století, 2011, č 4, st. 52-59
[7] Deviantart, [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.deviantart.com
[8] Mádr Tomáš. Příprava 3D charakteru lidské postavypro animaci
[9] Schlemmer Jiří. Metodika vyúky předmětu výtvarné anatomie v programu 3ds Max 8
[10] Crazy3dsmax. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011],
Dostupné na http://www.crazy3dsmax.com
[II] Behance. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://behance.vo.llnwd.net
[12] Nohmask. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.nohmask.com/masklist/nohipg/shikami.ipg
[13] Daňková Jitka. Příprava 3D charakteru lidské postavypro animaci
[14] Daňková Jitka. Mapovanie a textúrovanie organických objektov v programe 3ds Max 8
[15] Mayang. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011],
Dostupné na http://mayang.com/textures/
[16] Photoshoptextures. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.photoshoptextures.com/
[17] 7gadgets. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.7gadgets.com
32
[18] Xirtam86. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.youtube.com/watch?v=TuMVuB7iSS4
[19] Escalight. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.escalight.com/tutorials/
[20] Polygonblog. [Online]. Máj 2011 [cit. 19.5.2011].
Dostupné na http://www.polygonblog.com/mental-rav-lighting
Prílohy
Obsah priloženého DVD
K bakalárskej práci je priložené D V D so zdrojovými súbormi z aplikácii 3ds Max
a Photoshop. Súčasťou sú aj obrázky z bakalárskej práce, konceptné nákresy, referenčné materiály,
použité prevzaté textúry, rendry a bakalárska práca v elektronickej podobe.
34