Моделирование объектов с использованием сплайновых сеток и модификатора Surface

 

В данной главе мы рассмотрим построение стопы трехмерного мультяшного героя при помощи модификатора Surface и каркасной сетки, построенной с помощью сплайнов.

 

Внимание!

Данный метод построения и последовательность построения, описанная ниже, не является единственной.  Подходы к созданию объектов могут быть разными. Аналогичный результат можно получить, используя кривые и поверхности NURBS.

 

Последовательность работы по созданию объекта «стопа», будет следующая:

1.                  Создание «образующих» видов (сечений).  Это вид сбоку, сверху (несколько видов), спереди (несколько видов).

2.                  Корректировка каркаса (добавление недостающих точек и объединение уже имеющихся в рамках подготовки каркаса к присвоению модификатора Surface)

3.                  Применение модификатора Surface

4.                  Настройка сплайновой сетки с активным модификатором Surface (корректировка готовой модели)

5.                  Зеркальное отображение половинки объекта. Соединение 2-х половинок.

 

На рисунке 8.105. представлено изображение итоговой модели, которая должна получиться в результате наших усилий.

 

Рис. 8.105. Итоговая модель

 

Создание «образующих» видов

Мы сразу переходим к моделированию, хотя на самом деле процесс куда более сложен. Первоначально, прежде чем начинать создавать виды и каркас, необходимо сделать наброски того объекта, который мы будем моделировать. Исходя из полученных набросков, формируются сечения объекта по горизонтали и вертикали. Вот эти сечения и будут являться «образующими» видами. В нашем случае мы предусматриваем наличие набросков и полное представление о том объекте, который будем создавать.

Работать следует с половиной объекта, вторая половина получится путем зеркального отображения первой.

Вид сверху. Подошва (рис. 8.106). При создании видов рекомендуется использовать как можно меньшее количество точек, иначе работа по их последующему объединению может серьезно усложниться.

 

Рис. 8.106. Половина сечения подошвы. Вид сверху

 

Вид сверху. Верхнее ограничение стопы (полукруг). Данный сплайн будет определять место окончания объекта сверху. К этому месту будет «присоединяться» нога (рис. 8.107).

 

Рис. 8.107. Полукруглый сплайн определяет место, к которому в дальнейшем будет «присоединяться» нога

 

Вид спереди. В свою очередь тоже будет иметь несколько сечений (сплайнов). Данный сплайн, изображенный на рис. 8.108, определяет форму задней части стопы.

Рис. 8.108.  Задняя часть стопы

 

Дополнительно сечение к виду спереди, определяет форму носка стопы (рис. 8.109).

 

Рис. 8.109. Передняя часть стопы. Форма носка стопы.

 

Итоговая форма и расположение созданных сплайнов (рис. 8.110). Необходимо во время работы всегда сверятся с видом Perspective. В нем наиболее наглядно можно посмотреть: где и как должны располагаться созданные объекты.

 

 

Рис. 8.110. Вид каркаса в окнах проекций

 

Из изображения видно, что форма объекта уже определена, но для присвоения модификатора этого не достаточно.

 

Например, для определения конечной формы носка по его длине, нужно создать дополнительный сплайн или скопировать его (рис. 8.111).

 

Рис. 8.111. Создание дополнительного сплайна

 

Далее его необходимо подогнать под уже имеющуюся форму (рис. 8.112-113). Это необходимо сделать на уровне редактирования точек Editable Spline, используя все виды или один вид Perspective.

Рис. 8.112. Копирование сплайна

 

Рис. 8.113. Вид скопированного сплайна в окне проекций Top

 

Исследуя полученную модель, мы приходим к выводу, что необходимо создать еще одно сечение по горизонтали (рис. 8.114).

Рис. 8.114. Создание дополнительного горизонтального сечения путем копирования верхнего сплайна

 

Его так же можно скопировать и настроить под уже имеющийся каркас.

Вначале настраиваем вид спереди (рис. 8.115). Затем вид сбоку (рис. 8.116).

Рис. 8.115. Вид каркаса спереди в окне Left

 

Рис. 8.116. Вид каркаса сбоку в окне Front

 

В итоге мы получаем следующую каркасную модель (рис. 8.117). Но это еще не все.

Рис. 8.117. Вид каркаса в окне Perspective

 

Для более характерного выделения основания стопы, мы создаем дополнительный сплайн. Своего рода подошву (рис. 8.118).

 

Рис. 8.118. Дополнительный горизонтальный сплайн

 

Корректировка и объединение каркасной сетки.

 

Теперь можно сказать, что весомую часть работы мы уже сделали. Теперь нужно объединить всю систему сплайнов в единый каркас, чтобы мы могли на уровне редактирования точек увидеть их на всех сечениях. Для этого выделите любой сплайн,  например, верхний (рис. 8.119), и нажмите кнопку Attach Mult.

Рис. 8.119. Объединение сплайнов в единый каркас

 

Теперь выбираем все сплайны нажатием кнопки All и объединяем их нажатием на кнопку Attach (рис. 8.120).

 

Рис. 8.120. Диалоговое окно присоединения сплайнов

 

Если сейчас перейти на уровень редактирования точек, то можно увидеть следующую картину - рис. 8.121. Обратите внимание на расположения точек. Очень мало из них стыкуются или хотя бы располагаются рядом. В этом будет заключаться наша дальнейшая работа: добавление новых точек или уничтожение старых. Каркас нужно настроить таким образом, чтобы пространство в объекте было ограничено 3-мя, максимум 4-мя точками. Это необходимо для корректной работы модификатора Surface.

 

Внимание:

На данном этапе у вас может появиться большее, либо меньшее количество точек, не схожих с картинкой на рис. 8.121. Это не страшно, последующее описание поможет вам разобраться с этой проблемой. Продолжим разбор нашего примера.

 

Рис. 8.121. Вид каркаса после присоединения сплайнов. Режим работы с подобъектами Point

 

Нам необходимо создать т.н. узлы, которыми будут ограничены «лоскутки» будущей плоскости. Для этого нужно совместить точки, стоящие рядом друг с другом. Задание одинаковых координат соседним точкам, находящимся на разных сплайнах («объединение») осуществляется следующим образом:

1.                  Выделить две точки – точки станут красными

2.                  Нажимаем кнопку Fuse, располагающуюся в свитке Geometry свойств сплайна (8.122).

 

  

Рис. 8.122. Выделение двух точек. Команда Fuse - cвиток Geometry, раздел End Point Auto-Welding

Рис. 8.123. Выполнение операции Fuse

 

Для начала объединим точки, которые стоят рядом друг с другом. Рис. 19. Это может привести к некоторому искажению имеющегося каркаса. Этого не стоит пугаться. В последствии мы подкорректируем все неровности на уже готовой модели.

Внимание:

Координаты точек совпадут, но две точки не превратятся в одну.. Их всегда можно разъединить путем выделения одной из них и перемещения. Включите опцию Automatic Welding, тогда крайние точки сплайнов объединяться в одну.

Итог соединения точек можно увидеть на рис. 8.124.

Рис. 8.124. Результат объединения точек

 

Точек может не хватать, например на рис. 8.125 у выделенной точки нет пары, с которой можно было бы ее объединить и, соответственно поверхности в этом месте мы не получим. Для этого на соседний сплайн можно добавить дополнительную  точку, но прежде нужно немного переместить первую, чтобы было видно, куда добавлять новую и чтобы случайно не добавить ее не на тот сплайн..

 

Рис. 8.125. Ситуация, когда отсутствует парная точка

 

Инструмент, отвечающий за добавление точек, называется Refine, свиток Geometry (рис. 8.126).

 

 

Рис. 8.126. Команда Refine - добавление точки

Когда точка добавлена, можно опять применить инструмент Fuse. В итоге мы получаем еще одно пересечение, готовое к применению модификатора Surface (рис. 8.127).

 

Рис. 8.127. Две точки на разных сплайнах

 

Возможны случаи, когда какого-либо сплайна не хватает, а свободные точки, через которые он мог бы пройти, есть. Если вы внимательно посмотрите на рис. 8.127, то увидите, что этот сплайн должен идти сразу за тем, который мы только что построили. Там идут подряд 3 точки. Вот между ними и нужно создать сплайн.

Сплайн создается на уровне редактирования точек с помощью инструмента Create Line (рис. 8.128).

Рис. 8.128. Свиток Geometry, команда Create Line

 

Прежде чем мы преступим к созданию сплайна, нужно активизировать привязку к точкам, иначе мы можем создать сплайн не там, где хотим. Зайдем в параметры привязок и поставим галочку напротив Vertex (рис. 8.129).

 

Рис. 8.129. Установка параметра привязок к точкам пространства

 

Теперь можно смело создавать сплайн от точки к точке, результат можно увидеть на рис. 8.130.

 

Рис. 8.130. Между тремя точками создан новый сплайн

 

Созданный сплайн получился «угловатым», его необходимо сгладить, для этого существуют типы точки (Bezier, Bezier Corner), на данный момент у точек стоит тип Corner (рис. 8.131). Эти параметры можно получить, щелкнув правой кнопкой мыши на выделенной точке.

Внимание:

Помните: точек в узле не одна, а две. У одной может стоять тип Corner, у другой Bezier. Будьте внимательны.

 

Рис. 8.131. Контекстное меню. У точки тип вершины Corner

 

Изменив тип точки на  Bezier Corner, мы можем на удобном нам виде (в нашем случае это вид Left) скруглить сплайн, используя направляющие (рис. 8.132).

 

Рис. 8.132. Скругление сплайна

 

Теперь обратим внимание на заднюю часть стопы. Здесь тоже необходимо создать сплайн. Не хватает двух точек (рис. 8.133).

Рис. 8.133. Задняя часть стопы. Не хватает двух точек

 

Добавим точки на сплайны (рис. 8.134).

 

Рис. 8.134. На сплайны добавлены точки

 

Теперь создадим по этим точкам сплайн, используя привязку (рис. 8.135).

 

Рис. 8.135.  Создаем новый сплайн

 

Полученный сплайн так же требует сглаживания (рис. 8.136).

 

Рис. 8.136. Скругление сплайна

 

Сгладив сплайн, обратим внимание на точку оставшуюся посередине (рис. 8.135). Через нее можно провести новый горизонтальный сплайн, который яснее подчеркнет форму стопы. Добавим по всей длине точки (рис. 8.135).

 

Рис. 8.135. Создание новых точек

 

Теперь, используя привязку и инструмент Create Line, создадим дополнительный сплайн (рис. 8.136).

 

Рис. 8.136. Дополнительный горизонтальный сплайн

 

Осталось только его сгладить в нужных местах (рис. 8.137-138).

 

Рис. 8.137. Сглаживание созданного сплайна

 

Рис. 8.138. Придавая необходимую форму сплайнам необходимо использовать все проекции

 

Наша итоговая каркасная модель, должна выглядеть так - рис. 8.139.

 

Рис. 8.139. Вид итоговой каркасной модели

 

Применение модификатора Surface

 

Теперь, когда у нас есть готовый каркас, можно смело присваивать модификатор Surface. После присвоения, скорее всего, могут появиться дырки в поверхности (рис. 8.140).

 

Рис. 8.140. После применения модификатора Surface в созданной поверхности могут присутствовать «дырки»

 

Это происходит потому, что некоторые точки были не объединены. В данном примере мы нарочно разъединили точки, чтобы продемонстрировать процесс решения данной проблемы. Перейдем теперь в стеке модификаторов на уровень редактирования точек и включим режим действия всех модификаторов одновременно (рис. 8.141).

 

Рис. 8.141. Вид стека модификаторов. Режим работы с подобъектами Vertex. Включенная опция «показывать действие всех модификаторов» позволяет видеть готовую поверхность, находясь на уровне редактирования сплайнов

 

После этого действия модель будет выглядеть так (рис. 8.142).

 

Рис. 8.142. Вид модели. Работа с вершинами. Включено действие всех модификаторов

 

Теперь рассмотрим ситуации, при которых поверхность не создастся.

 

Случай, когда точки были не соединены (рис. 8.143).

 

Рис. 8.143. Точки не объединены

 

Так произойдет после объединения центров данных точек Fuse (рис. 8.144).

 

Рис. 8.144. Вид поверхности после выполнения команды Fuse

 

Возможны случаи, когда точки просто отсутствовали, но этот случай мы исключили когда создавали каркас, внимательно проверив все соединения.

Теперь нам осталось выровнять неровности на модели.

 

Настройка сплайновой сетки с активным модификатором Surface

 

В некоторых места объект может быть неровным. Сложно предугадать, как будет точно выглядеть часть модели. В данном случае мы приступаем к этапу выравнивания.

В задней части стопы есть неровность (рис. 8.145).

 

Рис. 8.145. Сзади стопы обнаружена неровность

 

Данную неровность мы устраняем, опять используя редактирование точки методом Bezier (рис. 8.146).

 

Рис. 8.146. Изменение типа вершины на Bezier

 

Убираем переднюю складку, которую очень хорошо заметна на рис. 8.144, корректируя направляющие точки (рис. 8.147).

 

Рис. 8.147. Корректировка формы сплайна для устранения складок поверхности

 

Заключительным этапом нашей работы будет являться создание зеркального отображения половинки стопы и объединение полученных половинок в единую сплайновую сетку.

 

Зеркальное отображение половинки объекта.

 

Для начала просто применим инструмент Mirror и получим дубль половинки. Рис 44.

 

Рис. 8.148. Зеркальное отображение поверхности

 

Далее необходимо отключить (временно) модификатор Surface с обеих половинок (рис. 8.149)

 

Рис. 8.149. Обнаружены два сплайна на стыке

 

Обратите внимание, что по шву соединения идет теперь по 2 сплайна. После присоединения 2-х половинок функцией Attach это наиболее заметно (рис. 8.150).

 

Рис. 8.150. Два сплайна на стыке

 

Для начала пробежимся по стыковым точкам и соединим их инструментом Fuse. Затем по очереди будем удалять лишние сплайны (рис. 8.151-152). Это можно сделать в режиме редактирования Spline.

 

Рис. 8.151. Удаление лишних сплайнов

 

Рис. 8.152. Удаление лишних сплайнов

 

После этого, включив модификатор Surface, можно увидеть полученную модель (рис. 8.153).

Рис. 8.153. Готовая модель

 

Остается только взглянуть на низ стопы и «зашить» ее снизу поверхностью, опять воспользовавшись инструментом Create Line и создав недостающие сплайны (рис. 8.154).

 

Рис. 8.154. Нижняя часть стопы