XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ДВИЖЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО МИРА: АНИМАЦИЯ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В современном мире технологии 3D моделирования занимают все более значительное место, играя важную роль в различных областях деятельности, начиная от разработки компьютерных игр и анимации, заканчивая проектированием архитектурных объектов и созданием медицинских имплантатов. Они позволяют создавать виртуальные трехмерные модели объектов, которые могут быть использованы для визуализации, анализа, проектирования и симуляции.
3D моделирование сегодня является одной из самых востребованных технологий в различных областях, таких как инженерное дело, архитектура, медицина, игровая индустрия, кино и дизайн. Его актуальность обусловлена рядом причин:
-
Визуализация и проектирование: 3D моделирование позволяет создавать реалистичные визуализации объектов и проектов, что помогает инженерам, архитекторам и дизайнерам лучше представить себе конечный результат и улучшить процесс проектирования.
-
Снижение затрат и ускорение процессов: благодаря 3D моделированию можно проводить виртуальное тестирование и анализ объектов, что позволяет выявлять ошибки на ранних стадиях разработки, сэкономить времен и ресурсы.
Актуальность проблемы исследования заключается в возрастающем интересе к 3D моделированию, его применении в различных сферах и возможности создания реалистичных трехмерных объектов.
Объект: 3D моделирование
Предмет: возможности анимации в 3D моделировании
Целью данного проекта является создание анимированной сцены из объектов в программе Блендер.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1. изучить инструменты и возможности программы Blender
2. прорисовать раскадровку и концепты сцены и персонажей для анимации
3. создать анимированную сцену
Методы исследования включают в себя анализ литературы, использование практических навыков моделирования, а также проведение тестирования и оценки качества созданной модели.
Этапы исследования включают в себя подготовку к работе, моделирование, текстурирование и визуализацию модели.
Таким образом, 3D моделирование играет важную роль в современном мире, обеспечивая возможность быстрого и точного создания трехмерных моделей, улучшая процессы дизайна и проектирования и способствуя развитию новых отраслей промышленности.
Глава 1
3D моделирование в современном мире
-
-
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
-
В компьютерной 3D-графике, 3D моделирование - это процесс разработки основанного на математических координатах представления поверхности объекта (неодушевленного или живого) в трех измерениях с помощью специализированного программного обеспечения путем манипулирования ребрами, вершинами и полигонами в моделируемом 3D-пространстве.
Трехмерные (3D) модели представляют физическое тело с использованием набора точек в 3D-пространстве, соединенных различными геометрическими объектами, такими как треугольники, линии, криволинейные поверхности и т.д. Являясь набором данных (точек и другой информации), 3D-модели могут создаваться вручную, алгоритмически (процедурное моделирование) или путем сканирования их поверхности могут быть дополнительно определены с помощью отображения текстур.[1]
1.2. ИСТОРИЯ
Само понятие трёхмерности сформировалось задолго до появления первых компьютеров. Древнегреческий математик, «отец геометрии» Евклид ещё в III веке до нашей эры представил концепцию плоскостей и примитивных трёхмерных фигур, изложенную в «Началах».[2]
Почти две тысячи лет спустя, в XVII веке, философ и математик Рене Декарт открыл прямоугольную систему координат, которая легла в основу аналитической геометрии. Система позволяла определить расстояние и расположение объектов. Чуть позже, в середине XIX века, математик Джеймс Джозеф Сильвестр ввёл понятие матрицы. На этом математическом объекте построен принцип шифрования данных, в том числе 2D- и 3D-объектов, отображаемых на экране, и их характеристик — таких как отражение и преломление света. [6]
Sketchpad, и DAC-1 можно считать самыми первыми версиями интерфейсов для систем автоматизированного проектирования (САПР).
В 1965 году ещё один специалист из Bell Labs, Майкл Нолл, создал стереоскопическую анимацию с вращающимся трёхмерным гиперкубом.
В этот же период Уильям Феттер создал на компьютере IBM 7094 первую модель каркаса человеческой фигуры, известную в истории как Boeing Man. По задумке образ человека мог более выигрышно подчеркнуть дизайн кабины самолёта. Модель состояла из линий, формирующих объём фигуры, причём на чертежах отображались все элементы, даже те, которые должны быть скрыты из-за перспективы. Фактически это можно назвать первым концептом фигуры человека, представленным в виде полигональной сетки. В дальнейшем различные вариации Boeing Man стали своеобразным арт-объектом и неоднократно демонстрировались на художественных выставках.
В 1972 году группа студентов под руководством Айвена Сазерленда подготовила реалистичную визуализацию автомобиля Volkswagen Beetle. Молодые люди чертили точки и линии прямо на корпусе авто, а затем накидывали поверх них волейбольную сетку, формируя таким образом систему координат.
В дальнейшем Фредерик Парк продолжил свои эксперименты с лицевой анимацией и в 1974 году представил новый фильм — Faces and Body Parts. В нём 3D-модель человеческого лица не только строила гримасы, но и могла изменить структуру полигональной сетки до неузнаваемости. В глазах современного зрителя подобные эксперименты могут выглядеть странно, но именно эти визуализации считаются прообразом лицевой анимации в 3D и блендшейпов.
Ажиотаж, связанный с 3D-графикой, охватил и другие исследовательские центры. На базе Университета Огайо в 1971 году образовалась Computer Graphics Research Group (CGRG) под руководством художника Чарльза Цури. Цель новой организации заключалась в раскрытии потенциала компьютерной анимации в контексте работ студентов художественного факультета и привлечении других исследователей.
Учитывая, что основные технологии для воплощения 3D-графики на экране уже существовали, специалисты сфокусировались на создании более сложных и детализированных объектов для моделирования и анимации. В итоге новым направлением заинтересовался Голливуд и анимационные студии.
Впервые 3D-визуализации отвели относительно большое количество экранного времени в фильме «Чёрная дыра» 1979 года. Начальную заставку создал визионер моушн-графики Роберт Абель. В ней видеоряд представлен с перспективы космического корабля, попавшего в чёрную дыру в виде векторной
Ввиду слабых систем в начале 1990-х 3D-графика в играх ограничивалась низко-полигональными моделями с плоским затенением, которые встречались, например, в Alone in the Dark. К тому же в индустрии был тренд на псевдотрёхмерность, и 3D-графика в основном появлялась в играх в формате статичных рендеров.
1995 год стал знаковым в истории компании Pixar и 3D-графики в целом. На большие экраны вышел первый полнометражный анимационный фильм «История игрушек». Успех картины повлиял на дальнейшее производство анимаций от Disney, DreamWorks и других компаний. Всё это привело к тому, что в наше время 3D-анимации стали одним из самых популярных развлечений юных зрителей.
С середины 1990-х годов на рынке появилось знаковое ПО для 3D-графики: 3ds Max (1996), Houdini (1996), Maya (1998). В дальнейшем эти программы стали основными инструментами в рабочих процессах кинопроизводства и игровой индустрии.
В последней к тому времени произошёл технологический скачок из-за появления более мощных консолей и ПК с графическими 3D-ускорителями. Вышедшая в 1996 году трёхмерная Quake установила новые стандарты для шутеров от первого лица. Впрочем, другие жанры тоже стали постепенно переходить на использование трёхмерных персонажей и объектов окружения. Конечно, ввиду определённых технических ограничений новые модели пока не могли похвастаться высокой детализацией, но это вполне компенсировалось CG-анимациями в формате full-motion video, которые транслировались в перерывах между уровнями во многих сюжетных играх.
2009 год стал знаковым для инди-разработчиков. Unity Technologies объявила о переходе на условно-бесплатную модель распространения своего движка. В дальнейшем это привело к большому росту количества инди-игр на рынке. Ведь теперь каждый мог донести своё видение до игроков и зрителей.
Одним из ключевых факторов, существенно повлиявших на 3D-графику в 2010-е годы, стала эволюция аппаратного обеспечения. Графические процессоры стали мощнее и эффективнее, а также доступными более широкому кругу устройств. Помимо ПК и консолей, они появились в ноутбуках, планшетах, смартфонах, что позволило расширить рынок видеоигр и охватить большее количество пользователей.
К тому же в связи с появлением софта для фотограмметрии разработчики и 3D-художники стали оцифровывать окружение из реальной жизни и переносить его в виртуальную среду. И наоборот: технология 3D-печати позволила перенести виртуальный объект в реальность, причём не только в виде фигурок, но и в виде важных для производства деталей, спроектированных в ПО для 3D-моделирования.
Одним из самых знаковых событий в области 3D-графики стал релиз четвёртых итераций движков Unity (2012) и Unreal Engine (2014). Годом позднее Epic Games объявила о переходе на условно-бесплатную модель распространения Unreal Engine 4. Учитывая, что уровень графики и фирменный подход Epic Games позволял получить контент высокого качества, технология вскоре вышла за рамки игр. Движку очень быстро нашли применение в строительстве, дизайне, кинематографе и других неигровых сферах.[4]
Также прослеживается чёткая тенденция использования нейросетей, которые заложены во многих современных программах. Например, уже сейчас можно:
-
Сгенерировать образ реального человека и его мимику (MetaHuman Animator);
-
Создать анимацию с учётом физики или захватить движения с видеореференса (Cascadeur, Rokoko Vision, Move AI);
-
Отсканировать бесшовную среду с захватом мельчайших деталей (Luma AI);
-
Создать 3D-модели с помощью промта (3DFY Prompt, Genie, Meshy AI и другие инструменты). [7]
1.3. АНИМАЦИЯ
Анимация в 3D моделировании представляет собой процесс создания движущихся изображений в трехмерном пространстве. В отличие от традиционной 2D анимации, где объекты рисуются на плоской поверхности, 3D анимация использует трехмерные модели, которые могут вращаться, перемещаться и изменять форму в пространстве. Это позволяет создавать более реалистичные и сложные сцены, которые могут быть использованы в фильмах, видеоиграх, рекламе и других медиа. 3D анимация открывает перед художниками и разработчиками безграничные возможности для творчества и инноваций, позволяя воплощать в жизнь самые смелые идеи и концепции.
Основные принципы и техники анимации
-
Ключевые кадры и интерполяция
Основой любой анимации являются ключевые кадры (keyframes). Ключевые кадры определяют важные моменты в движении объекта, такие как начальная и конечная позиции. Интерполяция (tweening) заполняет промежутки между ключевыми кадрами, создавая плавное движение. Этот процесс позволяет аниматору сосредоточиться на создании основных поз и движений, а программное обеспечение автоматически генерирует промежуточные кадры. Это значительно упрощает процесс анимации и позволяет создавать более сложные и детализированные движения.
-
Скелетная анимация
Скелетная анимация (rigging) включает создание "скелета" для 3D модели, который состоит из костей и суставов. Этот скелет позволяет аниматору управлять движением модели, как марионеткой. Скелетная анимация часто используется для персонажей, так как она позволяет создавать реалистичные движения. Например, при анимации человека, скелетная структура может включать кости для рук, ног, позвоночника и головы, что позволяет аниматору точно контролировать каждое движение и позу персонажа.
-
Морфинг
Морфинг (morphing) — это техника, при которой одна форма плавно преобразуется в другую. В 3D анимации морфинг часто используется для изменения выражений лица персонажей или для создания специальных эффектов. Например, морфинг может быть использован для превращения одного объекта в другой, что создает впечатляющие визуальные эффекты. Эта техника также широко используется в кино и видеоиграх для создания трансформаций и других динамичных изменений.[3]
Процесс создания анимации: от концепта до финального рендера
-
Концепт и планирование
Первый шаг в создании 3D анимации — это разработка концепта и планирование. На этом этапе создаются эскизы, сценарии и раскадровки, которые помогают визуализировать конечный результат. Планирование включает определение основных сцен, движений и эффектов, которые будут использоваться в анимации. Этот этап является критически важным, так как он закладывает основу для всего проекта и помогает избежать ошибок и недоразумений в дальнейшем.
-
Моделирование
После планирования начинается процесс моделирования, где создаются 3D модели персонажей, объектов и окружения. Это может включать создание текстур и материалов для придания реалистичности моделям. Моделирование может быть выполнено с использованием различных техник, таких как полигональное моделирование, скульптинг и процедурное моделирование. Этот этап требует внимательности и точности, так как качество моделей напрямую влияет на конечный результат анимации.
-
Анимация
На этапе анимации модели оживают. Аниматор создает ключевые кадры и использует интерполяцию для создания плавных движений. Также могут использоваться физические симуляции для добавления реализма. Этот этап включает настройку движений, поз и выражений персонажей, а также анимацию объектов и окружения. Аниматор может использовать различные техники и инструменты для создания сложных и детализированных движений, таких как скелетная анимация, морфинг и динамические симуляции.
-
Рендеринг
Рендеринг — это процесс преобразования 3D сцены в двухмерное изображение или видео. Это включает вычисление освещения, теней и других эффектов для создания финального изображения. Рендеринг может быть выполнен с использованием различных методов, таких как рейтрейсинг, глобальное освещение и физически корректное рендеринг. Этот этап требует значительных вычислительных ресурсов и времени, особенно для сложных и детализированных сцен. Качество рендеринга напрямую влияет на визуальное восприятие анимации, поэтому важно уделить внимание настройке параметров и оптимизации процесса.
-
Постобработка
После рендеринга может потребоваться постобработка, которая включает добавление спецэффектов, цветокоррекцию и монтаж. Это последний шаг перед тем, как анимация будет готова к показу. Постобработка позволяет улучшить качество изображения, добавить дополнительные эффекты и настроить цветовую палитру. Этот этап также может включать монтаж и композитинг, что позволяет объединить различные элементы и слои в единое целое. Постобработка является важным этапом, так как она позволяет довести анимацию до совершенства и создать впечатляющий финальный результат.[10]
Анимация в 3D моделировании открывает безграничные возможности для творчества и инноваций. Независимо от того, хотите ли вы создать анимационный фильм, видеоигру или рекламный ролик, понимание основных принципов и техник 3D анимации поможет вам достичь ваших целей. Изучение и освоение 3D анимации требует времени и усилий, но результаты стоят того. С каждым новым проектом вы будете улучшать свои навыки и открывать для себя новые горизонты в мире 3D анимации.[5]
3D-анимация произвела революцию в том, как мы взаимодействуем с технологиями во многих отраслях. От развлечений до медицины, маркетинга и рекламы; преимущества этой мощной технологии практически безграничны. По мере того, как 3D-анимация продолжает развиваться и совершенствоваться, возможности того, что она может делать, становятся все более и более захватывающими.[8]
Глава 2
Знакомство с программами и создание 3D модели.
2.1. ПРОГРАММА Blender
Одним из наиболее популярных инструментов для создания 3D моделей является программа Blender, которая является бесплатной и открытой для использования. Ее графический интерфейс и функциональность позволяют даже начинающим пользователям создавать сложные трехмерные объекты. [1]
Перед тем как мы начнем, нужно выбрать программу (или больше одной). Выбор достаточно большой, каждая программа по-своему уникальна и интерфейс понятен для всех по-своему. Выбор остановился на Blender. Но почему она?
Blender – это бесплатная и популярная программа с открытым исходным кодом. С помощью Blender можно создавать 3D-визуализации, такие как статичные изображения, 3D-анимацию и кадры с визуальными эффектами. Также можно редактировать видео. Он хорошо подходит для индивидуальных пользователей и небольших студий, которым нравится его единый конвейер и гибкий процесс разработки. «Многие, слыша сочетание слов «бесплатная программа» представляют себе некачественный сырой продукт. Однако, реалии жизни показывают, что не всегда коммерческая программа является самой удобной и надежной, часто бывает наоборот… В случае с Blender вы получаете не только мощный и удобный инструмент, но и дружелюбное сообщество его пользователей, готовых всегда прийти на помощь». [1, 2]
Особенности программы заключаются в том, что она довольно сложная в своем интерфейсе и количестве функций, некоторые из которых зависят друг от
друга. Освоить всё это помогут руководства на официальном сайте Blender, или видеоматериалы опытных пользователей. Изучение возможностей данной программы является важной частью, так как они могут намного облегчить работу с моделью и обеспечить качество для нее.
Кроме того, в программе можно устанавливать плагины (в простонародье их называют аддон) – дополнительные компоненты или программные модули, динамически подключаемые к самой программе. Обычно плагины выполняются в виде библиотек (dll). Использовать их не всегда обязательно, но обычно они очень помогают и упрощают работу с 3D моделью и могут добавить новые функции.
2.2. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
1 этап - изучение новых функций и инструментов программы Blender, материалов и скелета модели. Мы не будем моделировать что-то новое сейчас, а просто поработаем над формами/моделями, которые предлагает сама программа. Изучение будет проводится с использованием различных интернет/медиа ресурсов. Начнем с создания материалов, которые будем смотреть на простой сфере. Для этого сначала очистим сцену и добавим сам объект и перейдем во вкладку Shading (Рис. 1).
(Рис. 1)
Левые два окна уберем для свободного места. В нижнем окне будут создаваться ноды (Nodes), которые будут изменять материал. Создадим его - сверху этого окна есть кнопка New, она создает новый материал. Появились две новые ноды. В первой из них мы можем настроить отражаемость, шероховатость, прозрачность и прочее. Alpha отвечает за прозрачность, Emission делает предмет светящимся, Metallic - блестящее и так далее. Несмотря на то, что Alpha делает материал прозрачным, Transmission так же делает его прозрачным, но позволяет пропускать свет (главное настроить IOR - коэффициент преломления света, на более низкие показатели, иначе материал потеряет свою прозрачность). С Transmission материал будет выглядеть по-другому (Рис. 2)
(Рис. 2)
С Alpha так (Рис. 3):
(Рис. 3)
Можно так же настроить Base Color, который меняет цвет материалу. Но его можно сделать интереснее, если добавить еще одну ноду, правой кнопкой мыши выбираем Add > Color > Color Ramp. Желтые точки Color и Base Color соединяем нодой. Color Ramp позволяет использовать сразу несколько цветов материала, можно использовать два или более, например красный и синий (Рис. 4)
(Рис. 4)
Если бы мы выбрали просто синий, то шарик и остался бы синим, но в данном случае мы замечаем наличие красного и смешанный оттенок синего и красного - фиолетовый. Теперь попробуем создать камень. Ноду Color Ramp оставим на месте и заменим красный и синий на черный и серый цвета. Добавим Noise Texture и соединим точку Color с Factor ноды Color Ramp. Мы получили грязный гладкий шарик, чтобы придать ему более реалистичный эффект, соединим точку Color (Color Ramp) с Displacement (Material Output), получаем эффект камня (Рис. 5)
(Рис. 5)
Теперь попробуем создать что-то необычное, например, мультяшный материал. Создадим новую сферу и материал для нее. Ноду Principted BSDF удаляем, заменим ее на Diffuse BSDF и добавим Shader to RGB, Gamma и Color Ramp. Объединим их следующим образом (Рис. 6)
(Рис. 6)
В Color Ramp заменим Linear на Constant. Добавим источник света и выберем вкладку Viewport Shading: Rendered. Настраиваем цвета и получаем нужный результат (Рис. 7)
(Рис. 7)
Но это еще только начало. Создадим новый слот для этого объекта и новый материал, который пригодится для мультяшного контура. Снова удалим первую ноду и добавим RGB (Color). Настроим на более темный цвет и добавим модификатор Solidify. В этом модификаторе в Normals ставим галочку на Flip, в Material на Material Offset ставим 1. Наша сфера стала черной, чтобы это исправить, находим в сером окне (где мы настраиваем ноды) маленькую стрелочку справа, откроются разные вкладки. Выбираем Options и в Surface ставим галочку на Backface Culling и Shadow. Теперь сфера снова стала нормальной, а контур выделяется. В модификаторе ставим Offset на 1, и настраиваем ширину контура (Рис. 8)
(Рис. 8)
Вернемся к первому слоту. Выберем Color Ramp и добавим больше ползунков, что бы добавить блик и переходы теней (Рис. 9)
(Рис. 9)
Что бы лучше рассмотреть результаты, добавим Monkey, и применим все материалы к этому объекту (Рис. 10)
(Рис. 10)
С материалами законченно. Разберемся с armature (по-другому скелет или rig)
Создадим обычный куб и Armature > Single Bone. Что бы увидеть кость, зайдем в Data в Viewport Display параметр, поставим галочку на In Front (Рис. 11)
(Рис. 11)
Т еперь кость отображается перед объектом. Зайдем в режим редактирования, чтобы добавить больше костей: выбираем сферу на кончике кости, и клавишей E тянем новую кость вверх (для симметрии нажимаем Z, Рис. 12)
(Рис. 12)
Дальше перейдем в режим редактирования для куба, выберем его целиком и используем Subdivide. Теперь объединим объект и скелет, объект выбираем первым. Объединять нужно не через Join, как с другими объектами, а через Parent > With Automatic Weights. Выбираем скелет и переходим в Pose Mode. Двигая кость, вместе с ней будут передвигаться определенные вершины объекта (Рис. 13)
(Рис. 13)
Посмотреть, какие именно она двигает, можно двумя способами: Через Weight Paint, или в режиме редактирования самого объекта в Data > Vertex Groups, где будут отображаться кости.
В Vertex Groups, выбрав кость, нужно нажать Select, чтобы выделились те вершины, на которые кость влияет (Рис. 14) (Рис. 14)
Можно выделять вершины и удалять или добавлять их.
Е сли смотреть Weight Paint, то там все сложнее, но виднее. Вернемся в Pose Mode и правой кнопкой мыши выбираем Clear User Transforms, выбрав все кости. В Weight Paint вы увидим разноцветный куб, цвета на нем показывают вес. Чем больше вес (к красному цвету, значению 1.0), тем сильнее влияет на ту поверхность кость. Чем вес меньше (к синему цвету, значению 0.0), тем слабее влияние кости на поверхность (Рис. 15)
(Рис. 15)
Тут мы видим, что кость влияет не только на свою верхнюю половину, но и на нижнюю, но слабее. Если закрасить все синим, то при движении кости, деформаций (движений) объекта происходить не будет. Если же обе кости (или в других примерах больше двух костей) будут влиять на одни и те же вершины, то при движении одно из них могут появиться странные "желейные" эффекты, или похожие. Теперь добавим два разных объекта, и попробуем объединить их в один скелет. Удаляем все остальное и добавляем сферу и куб, вместе с новым скелетом. Проделываем все тоже самое, как и с прошлым кубом и создаем простую позу (Рис. 16)
(Рис. 16)
Можно увидеть, что объекты двигаются правильно - кость шара двигает именно шар, кости куба - куб. Если бы модель была сложнее, объекты ближе друг к другу, то кость шара могла бы так же влиять на куб. Для создания поз так же можно включить Auto IK (инверсная кинематика). Она упрощает позиционирование тем, что, двигая одну кость, за ней будут двигаться другие кости. Без этой функции пришлось бы двигать каждую кость отдельно.
2 этап - создание текстур, изучение скелета и анимирование объектов. Принцип анимирования в 3D чем-то напоминает обычную анимацию в 2D - создаются ключевые кадры анимации, но в первом случае мы просто двигаем кости модели и настраиваем, как будет работать переход из одного ключевого кадра в другой, то есть не нужно делать каждый кадр, программа делает это почти за нас. Создадим простую модель змеи. Добавим Circle и Path, Circle конвертируем в Curve, что бы использовать для Path, в Data > Geometry, вместо Round выбрать Object и пипеткой выбрать круг, получим цилиндр (Рис. 17)
(Рис. 17)
В режиме редактирования растянем точки и изменим их размеры, что бы создать кончик хвоста и змеиные формы тела (с помощью Alt + S, Рис. 18)
(Рис. 18)
Г олову змеи сделаем с помощью сфер. Форму головы отредактируем в режиме редактирования, глаза просто расставим с помощью модификатора Mirror (Рис. 19)
(Рис. 19)
Выбираем всю модель и конвертируем ее в Mesh. Далее соединим все объекты правильно с помощью инструмента Boolean. Выбираем два объекта и находим маленькую стрелочку справа сверху, выбираем вкладку Edit и используем Union. Теперь у глаз и головы есть общая сетка, что упростит создание скелета и веса для модели. То же самое проделываем с телом змеи и сгладим готовую модель (Shade Smooth). Модель выглядит немного странной (Рис. 20)
(Рис. 20)
Некоторые полигоны выглядят склеенными. Исправим это в режиме редактирования - выбираем нужные ребра, в которых видны кривые поверхности и используем Mark Sharp (ПКМ), получим голубые ребра. Можно так же использовать Shade Auto Smooth, программа сама установит эти ребра так, чтобы не было странных эффектов (можно так же настроить, под каким углом будет добавлен Sharp Edge). Теперь создадим текстуры модели. Для этого добавим новый материал, добавим ноду Image Texture и соединим его с Base Color. В ноде Image Texture добавим новое изображение и выберем зеленый. Рядом с Shading перейдем в UV Editing. Можно увидеть, что сетки разных поверхностей модели пересекаются друг с другом (Рис. 21)
(Рис. 21)
Так как мы не будем полностью раскрашивать модель, уберем эту кучу в одну точку. Выберем поверхности глаз и используем UV > Project from View (Рис. 22)
(Рис. 22)
Раскрасим их с помощью кистей в Texture Paint. Можно сделать это прямо на модели, а можно на текстуре (Рис. 23)
(Рис. 23)
Аналогично сделаем остальные детали и попробуем применить мультяшный материал. Для этого копируем его содержимое, удаляем все в материале змеи (кроме Image Texture) и вставляем. Добавляем Color Mix, объединяем ноды текстур и Color Ramp в точки A и B, Mix заменяем на Multiply. Так же добавим ей контур с помощью модификатора Solidify. Создадим скелет для змеи и позу, что бы по смотреть как она будет выглядеть (Рис. 24)
(Рис. 24)
Все это на самом деле можно немного упростить. Зайдем в Pose Mode, сбросим все изменения позы (Clear User Transforms) и выберем две последние кости, сочетанием клавиш Ctrl + Shift + C выбираем Damped Track, а в Bone Constraints меняем значение Influence на меньшие. Так проделываем со всеми костями до головы. Теперь, двигая одну кость, за ней будут двигаться другие (Рис. 25)
(Рис. 25)
Можно увидеть странные волны. Лучше создать больше конечностей, чтобы движение было более плавным и эластичным (Рис. 26)
(Рис. 26)
Т еперь попробуем анимировать модель. Для этого создадим начальную позу змеи, выберем все ее кости и добавим Keyframe. Для этого внизу есть полоска с числами, ее нужно потянуть вверх и дотянуть ползунок до начала. Сохраняем ключевой кадр клавишей I и увидим желтый ромбик (Рис. 27)
(Рис. 27)
Этот кадр можно будет перемещать или даже копировать. Создадим другую позу змеи, как она поворачивает в одну сторону и сохраним этот кадр. Что бы сделать этот момент более плавным, создадим еще один кадр, как змея начинает поворачивать в другую сторону.
Есть другой способ анимации, с помощью линии. Для этого создадим Curve > Bezier и отредактируем ее во что то волнистое (Рис. 28)
(Рис. 28)
Переходим в Pose Mode, выбираем кость головы и в Bone Constraints добавляем Follow Path. Target будет линия Bezier. Дальше просто меняем значение Offset и видим, как наша змея преследует путь. Что бы сохранять ключевые кадры, клавишу I нужно использовать в окне Bone Constraints. Данный метод анимации можно использовать для упрощенного передвижения объектов (другие движения можно так же отдельно анимировать, для каждой кости создается свой ключевой кадр).
3 этап – применение полученных новых знаний для создания короткой анимированной сцены. На данном этапе первым делом будет создана раскадровка в виде быстрых эскизов/рисунков (сцен), которая нужна, чтобы грамотно выстроить композицию каждого кадра. После, будут нарисованы дизайны выбранных персонажей, которые будут участвовать в анимации.
Результаты представлены по ссылкам:
https://drive.google.com/file/d/1hQNdzOG3wYFteZLInelv0khOSTIEadPz/view?usp=drivesdk
https://drive.google.com/file/d/1BF8kCj6-HydaMSUh56ljupLsnvwlyb7Y/view?usp=drivesdk
Заключение
В процессе работы над проектом мы выяснили, что 3D-моделирование – это процесс создания виртуальных моделей, с помощью которого можно с максимальной точностью представить внешние характеристики объекта, такие как форма, размер, общий внешний вид, узнали историю создания 3D-моделирования. Также мы смогли создать анимированные сцены с моделью змеи с использованием разных методов анимации.
В процессе мы столкнулись с некоторыми трудностями. Опыт в использовании программы не такой большой как хотелось бы, поэтому не все возможности давались легко. Но, несмотря ни на что 3D моделирование - это очень прогрессивный и увлекательный способ создания моделей.
3D-анимация произвела революцию в том, как мы взаимодействуем с технологиями во многих отраслях. От развлечений до медицины, маркетинга и рекламы; преимущества этой мощной технологии практически безграничны. По мере того, как 3D-анимация продолжает развиваться и совершенствоваться, возможности того, что она может делать, становятся все более и более захватывающими.
Список литературы:
-
Прахов А.А, «Blender: 3D-моделирование и анимация. Руководство для начинающих», БХВ-Петербург, 2009, 272 стр.
-
Землянов Г. С, «3D-моделирование», Молодой ученый, 2015, №11, стр. 186-189.
-
https://render.ru/ru/SmirnovSchool/post/21348
-
https://dzen.ru/a/ZuBk7iPl5UPFk1GI
-
https://dzen.ru/a/ZG_FkRMpdGuXlQh3
-
https://skillbox.com/media/gamedev/istoriya-3dgrafiki-ot-vektornykh-liniy-do-realistichnykh-renderov/
-
https://dtf.ru/gamedev/92943-vidy-3d-modelirovaniya-i-ne-pravda-o-processe-sozdanie-3d-modeli-dlya-igry
-
https://media.contented.ru/glossary/3d-modelirovanie/
-
https://skillbox.ru/media/gamedev/professii-budushchego-oblasti-primeneniya-3dmodelirovaniya/