Новые возможности в Maya 6



NURBS-поверхности, полигональные поверхности и поверхности с иерархическим разбиением

В этом разделе мы обсудим процесс выбора метода моделирования. В Maya моделирование осуществляется на основе трех разных форматов: неоднородных рациональных сплайнов Безье (о них мы поговорим в этой главе), сеток полигонов (они являются предметом обсуждения следующей главы) и поверхностей с иерархическим разбиением (этот усовершенствованный метод будет представлен в главе 6). Хотя традиционным методом является именно NURBS-моделирование, проще всего описать процесс создания объектов на основе полигональных сеток. Поэтому начнем мы именно с него.

Полигональное моделирование

Полигоны, или многоугольники, состоят из граней (faces). Одна грань представляет собой плоскую поверхность, полученную соединением трех точек, называемых вершинами (vertex). Положение вершин определяет форму и размер грани. Линии, соединяющие вершины друг с другом, называются ребрами (edges). Как правило, полигональные грани имеют три вершины, но могут иметь и четыре вершины и, соответственно, как треугольную, так и четырехугольную форму.

Грани соединяются друг с другом вдоль ребер, формируя более сложную поверхность (рис. 4.2).



Рис. 4.2. Полигональная сфера и составляющие ее подобъекты

Полигональные модели проще всего визуализируются, и именно по этой причине они обычно используются в игровых приложениях, где визуализация должна происходить прямо по ходу игры. Для игр также предпочтительно создавать объекты, состоящие из небольшого числа полигонов, чтобы максимально ускорить

процесс визуализации. Модели с плотной сеткой обычно используются в кино 11 на телевидении. Благодаря возможности создания моделей из одного куска данный формат применяется для получения персонажей. Персонажи в процессе анимации деформируются различными способами, поэтому крайне выгодно иметь модель, которая не будет разламываться в области швов.

Практические навыки моделирования на основе полигонов вы получите в главе 5.

NURBS-моделирование

В основе NURBS-моделирования лежат математические формулы, намного более сложные, чем для создания полигонов. Так как сцены с NURBS-моделямп требуют дополнительных ресурсов, они используются в ситуациях, когда визуализация производится заблаговременно, например в анимационных фильмах или на телевидении. Так как NURBS-модели отличаются плавными и искривленными формами, моделирование на основе неоднородных рациональных сплайнов Безье чаще всего используется для создания персонажей автомобилей и тому подобных объектов.

Как уже упоминалось, аббревиатура NURBS расшифровывается как «неоднородные рациональные сплайны Безье». NURBS-геометрия основана на кривых, математическая концепция которых была разработана французским инженером Пьером Безье. Кривые Безье располагаются между управляющими вершинами (CV — control vertices) и основаны на уравнениях третьего порядка.

Для создания кривой Безье требуются как минимум четыре управляющих вершины. Установка каждой следующей такой вершины приводит к появлению очередного участка кривой, или сплайна, изогнутого наиболее удобным способом.

Как показано на рис. 4.3, управляющие вершины контролируют кривизну. Они соединяются друг с другом с помощью каркаса (hull), который используется для одновременного выделения наборов вершин. Первая управляющая вершина выглядит как закрытый квадратик, а вторая, задающая направление кривой, — как открытый. Кривой принадлежат только первая и последняя управляющие вершины, которые определяют ее начало и конец.



Рис. 4.3. Кривая Безье и ее компоненты

В то время как управляющие точки контролируют кривизну сплайна Безье, сами сплайны, называемые изопараметрическими кривыми (isoparams), определяют Кривизну NURBS-поверхности (рис. 4.4). Расстояние между двумя изопараметрическими кривыми называется интервалом (span). Чем больше количество интервалов, тем более детализированной является поверхность. Однако имейте В Виду, что наличие в сцене поверхностей с высокой детализацией замедляет процесс визуализации.



Рис. 4.4. NURBS-поверхность создается между изопараметрическими кривыми; отредактировать ее форму можно перемещением управляющих вершин

Изменение формы NURBS-поверхности основано на интерполяции кривых, в то время как деформация полигональных моделей связана с изменением ориентации наборов граней. Именно по этой причине намного проще получить гладкую деформацию NURBS-поверхности с небольшим набором управляющих вершин. Чтобы достичь аналогичного результата у сетки полигонов, потребуется увеличить детализацию поверхности.

NURBS-поверхность позволяет получить более гладкую деформацию (рис. 4.5), в то время как полигональная сетка разбивается на набор граней в местах расположения ребер. Для достижения такого же результата у сеток полигонов требуется дополнительная детализация.

Таким образом, если объект имеет плавные очертания, для его моделирования лучше использовать NURBS-поверхность. Если вы сомневаетесь в правильности выбора формата, все равно лучше начать моделирование на основе неоднородных рациональных В-сплайнов. Ведь потом готовую модель можно легко преобразовать в сетку полигонов, в то время как обратное преобразование зачастую довольно сложно реализуемо.

Рассмотрим процесс создания NURBS-кривой. Выберите в меню File (Файл) команду New (Создать) и разверните на весь экран окно проекции Perspective (Перспектива). Выберите в меню Create (Создать) команду CV Curve Tool (Построение CV-кривой) и обратите внимание на то, как при этом изменится форма указателя мыши. Несколько раз щелкните в разных точках координатной плоскости, формируя кривую. Как легко заметить, кривая Безье создается между управляющими вершинами. Нажмите клавишу Enter, чтобы закончить кривую.



Рис. 4.5. Результат сгиба NURBS-цилиндра (слева) и полигонального цилиндра (справа). NURBS-цилиндр остался гладким, в то время как полигональная модель приобрела фасеточный вид

Поверхности с иерархическим разбиением

Поверхности с иерархическим разбиением приобрели лучшие черты NURBS-no-верхностей и полигональных сеток. Они совмещают простоту создания модели и гладкость ее формы.

Обычно построение модели начинается с сетки полигонов. Затем вы используете математику неоднородных рациональных сплайнов Безье для сглаживания полученной поверхности путем дополнительных разбиений нужных участков. Таким способом можно, например, легко превратить полигональный куб в сферу. Быстро создавая полигональные модели и увеличивая уровень их детализации, вы получаете новую гладкую поверхность. При этом существует возможность в любое время вернуться к исходной полигональной модели и внести в нее глобальные изменения.

Преимуществом моделей, полученных на основе поверхностей с иерархическим разбиением, является отсутствие складок и разрывов в местах соединения отдельных кусков, с которыми так часто приходится сталкиваться во время работы с NURBS-объектами. В результате именно этот формат становится предпочтительным для создания персонажей.

К сожалению, поверхности с иерархическим разбиением требуют еще большего количества вычислительных ресурсов, чем NURBS-модели. Практические навыки работы с этими поверхностями вы получите в главе 6.

Выбор формата

В Maya существует обширный инструментарий для работы с поверхностями всех видов, что позволяет создавать модели любого формата. Выбор по большей части зависит от предпочтений пользователя.

Пользователи, имеющие опыт лепки из глины, скорее всего, предпочтут работать с NURBS-поверхностями. Формирование нужных контуров путем изменения положения управляющих вершин во многом подобно именно этому процессу.

Полигоны напоминают инструмент сварщика или плотника. Моделирование на их основе включает в себя разрывы поверхностей, выдавливание отдельных участков и соединение кусков друг с другом. Проще всего таким способом создаются прямоугольные модели с прямыми линиями и острыми углами.

Как уже упоминалось, поверхности с иерархическим разбиением обладают достоинствами двух предыдущих форматов. Начав работу с довольно грубой формы, затем можно легко перейти к созданию мелких деталей. Причем последовательным разбиениям подвергаются только выбранные пользователем участки. Моделирование на основе поверхностей с иерархическим разбиением превосходно подходит для создания объектов органического происхождения, состоящих из одного куска.

Назад Начало Вперед