Моделирование объектов с использованием сплайновых сеток и модификатора Surface (теоретические основы метода)

 

Этот метод моделирования давно уже завоевал сердца многих 3D художников. Он прост с технологической стороны, но человеку, работающему с ним, нужно иметь навыки хорошего скульптора, плюс ко всему, он должен обладать достаточно развитым пространственным мышлением. Используя данный метод, можно создать реалистичную модель любого объекта. В большинстве случаев его применяют для создания персонажей, животных и людей.

 

Рис. 1

 

Одним словом все то, что нельзя сделать, используя полигональное моделирование или моделирование NURBS.

Суть метода заключается в построении сплайновой сетки в пространстве (используя объекты Shape), с последующим обтягиванием поверхностью (используя модификатор Surface - рис. 1). Самый сложный этап создания объекта заключается в построении сплайнового каркаса.  Он должен быть правильно построен, не должно быть ничего лишнего, любая лишняя точка или лишний сегмент сплайна может привести к неправильному отображению поверхности. Но есть и положительная черта и она самая существенная: на любом этапе работы мы можем подкорректировать получаемый каркас, даже после присвоения модификатора Surface.

Каркас можно строить по-разному, например:

Если вы хотите получить копию реального объекта (например, создать 3D портрет друга), то нужно использовать его фотографии сбоку, спереди и сверху. Причем по высоте они должны совпадать и быть не растянутыми.

 

Рис. 2

(www.render.ru – урок по созданию лица с помощью сплайновой сетки)

 

Если объект-друг согласится, ему на лицо, перед фотографированием,  следует нанести контурные линии, которые будут подчеркивать индивидуальные черты лица. Потом полученные фотографии перевести в 3D Studio MAX в видовые окна проекций, используя меню View (рис 2). Дальше - дело техники, последовательно строим сплайны, начиная с контурных, и выравниваем их на всех видах. Единственное, что нужно помнить при построении сплайновой сетки, это то, что в ней не должно быть фрагментов которые состоят из 5 точек. В этом случае модификатор surface не сможет создать поверхность. Поверхность может получится только между 3-мя или 4-мя точками: это принцип построения объектов в 3D пространстве. С этим мы ничего поделать не можем.

 

Рис. 3 (готовая структура головы с присвоенным к ней модификатором Surface)

Рис. 4 (появление пятой точки, поверхность исчезла)

 

Если же вам не нужно точное сходство или у вас в голове созрел какой-либо образ и его нужно перевести в трехмерную модель, то придется строить каркас постепенно без использования вспомогательных картинок. Конечно, вы можете их нарисовать на листе бумаги,  а потом перевести в компьютер (так делают все 3D художники), но, в принципе, можно и без рисунков, если у вас отлично развитое пространственное мышление.

Построив каркас можно смело присваивать к нему модификатор. После этого наступает процесс последовательного выравнивания модели, после этого наложение текстур и все, объект готов. Прошу любить и жаловать.

 

Особенности построения каркаса

 

Как уже было сказано в предыдущей главе, каркас нужно строить, внимательно соблюдая следующую последовательность.

  1. Контурные сплайны, определяющие общую форму объекта в случае с головой человека это виды слева, спереди и сверху. Следует обратить внимание на виды сверху их, понадобится несколько. Минимум: сечение в области глаз, носа (нижней его части), рта, и шеи. Данные сплайны могут строится не только в одной плоскости.

Рис. 5 (начало построение, вид слева)

 

Рис. 6 (начало построения, вид спереди)

 

Рис. 7 (начало построения, вид сверху)

 

 

  1. Необходимые сечения по вертикали, причем некоторые из них опять могут строится не в плоскости, а в пространстве.
  2. Далее сплайны, определяющие объем объекта

 

Рис. 8 (добавление сплайнов определяющих объем)

 

  1. И, наконец, сплайны, подчеркивающие мелкие детали

Рис. 9 (создание сплайнов подчеркивающих мелкие детали)

 

Рис. 10 (готовая сплайновая сетка с продублированной второй половинкой головы)

 

После построения всех сплайнов нужно их объединить в единую систему функцией Attach. Например: объединить эти две половинки

 

Рис. 11 (место нахождения инструмента Attach)

 

В свою очередь структура сплайновой сетке должна отвечать следующим правилам:

  • пересечений сплайнов, вокруг места последующего создания поверхности, должно быть не больше 4 –х, можно 3 –х; 
  • сетка не должна быть перегружена ненужными сплайнами, это ведет к усложнению работы с ней и некорректным отображением некоторых элементов будущего объекта;
  • в месте пересечения сплайнов должно быть две точки, т.е. на одном пересекающемся сплайне в месте пересечения и на другом соответственно. В последствии эти точки нужно будет соединить инструментом Fuse в параметрах сплайновой сетки.

 

Рис. 12 (место нахождения инструмента Fuse)

 

Далее идет группа рисунков отражающих возникшие проблемы после присвоения модификатора Surface к готовой сплайновой сетке, которые можно решить, используя инструмент Fuse.

 

Рис. 13 (разрыв поверхности)

 

Рис. 14 (нахождение несоединенных точек)

 

Рис. 15(поверхность после соединения точек инструментом Fuse)

 

После того как мы проверили наш каркас, можно приступить к присвоению модификатора Surface. Если разрывы все-таки появились, см. Рис. (13, 14, 15).

 

Особенности модификатора Surface (поверхность).

 

Параметров у модификатора не много.

 

Рис. 16 (параметры модификатора Surface)

 

Значение силы притяжения находящихся рядом точек сплайновой сетки

Remove interior patches – удалить внутренние лоскуты.

Flip Normalпоменять нормали.

Use only selected segs. – использовать только выделенные сегменты.

После присвоения данного модификатора может появиться ряд проблем.

Между какими-то точками внутри объекта создалась поверхность. Эту проблему можно устранить, используя параметр Remove interior patches.

 

 

Рис. 17 (готовая сплайновая сетка)

 

Рис. 18 (сетка после присвоения модификатора Surface, видны проблемы с поверхностью)

 

Рис. 19 (устранение проблемы путем использования параметра Remove interior patches)

 

Могут появиться дырки в поверхности. Это означает, что ни все точки были корректно соединены. Необходимо вернутся к сплайновой сетке, проверить соединение точек вокруг образовавшегося отверстия и воспользоваться инструментом Fuse заново (Рис. 13, 14, 15).

Объект оказался вывернутым. Используйте функцию Flip normal.

Так же во время объединения одной сплайновой сетки с другой, могут появиться проблемы с поверхностью. Здесь следует предпринять ряд мер.

Проверьте, все ли точки соединены между собой. Посмотрите, совпадают ли нормали объединяемых сеток. И, наконец, есть ли лишние сплайны в месте пересечения (их можно просто удалить, не нарушая структуры соединения сетки).

 

Рис. 20 (соединение двух сеток)

 

Рис. 21 (на рисунке отчетливо видны два сплайна и несоединенные точки)

 

Рис. 22 (соединение точек)

 

Проделав все эти действия, мы получаем готовую модель. Осталось наложить текстуры и воспользоваться рядом плагинов для наиболее реалистичного отображения.