MAYA 3.0 — раз в год по новой версии
Особенности новой версии пакета MAYA
С тех пор как компания Alias|Wavefront выпустила свой знаменитый пакет для 3D-анимации и спецэффектов под названием MAYA, прошло два с половиной года. За это время компания разработала пять версий этого пакета, самая последняя из которых — версия 3.0, выпущена в конце июня текущего года.
За этот период MAYA успела сменить платформу Silicon Graphics на новые операционные системы, включая Windows NT, Windows 2000 (в планах компании Alias|Wavefront намечен выпуск версий MAYA для Linux и MacOSX в начале 2001 года), обзавелась большим количеством новых модулей и обросла разветвленной инфраструктурой: появились многочисленные дополнения (plug-ins), скрипты, книги, расширилась Интернет-поддержка, включающая в себя телеконференции или новостные каналы (UseNet или News).
Прежде чем рассказать о новинках третьей версии, имеет смысл остановиться на том, что уже имеется в MAYA к настоящему моменту.
В первую очередь следует отметить моделирование в сплайнах (до седьмой степени), полигонах и поверхностях разбиения (SubDivision Surfaces). Уникальная технология Artisan может модифицировать поверхности на базе скульптурной парадигмы, при помощи трехмерных инструментов скульптора и операций выдавливания, вытягивания, сглаживания и т.д. (рис. 1). Artisan позволяет также управлять анимационными свойствами поверхностей (например, жесткостью), просто раскрашивая их в черно-белые карты.
Нельзя не рассказать и о превосходных анимационных возможностях пакета, среди которых:
- полная поддержка прямой и инверсной кинематики, включая наследие пакета KINEMATION компании Wavefront и концепции Character (рис. 2);
- наличие мощного модуля работы с динамикой твердых и мягких тел, частицами и спецэффектами (внутри MAYA полностью интегрирован и расширен небезызвестный пакет DYNAMATION компании Wavefront);
- внедрение технологии IPR (Interactive Photorealistic Render), которая позволяет интерактивно обновлять единожды отрендеренное изображение при изменении параметров материалов, текстур или освещения, не запуская для этого процесс рендеринга повторно, а отслеживая связи между каждой точкой конечного изображения и всеми параметрами, влияющими на ее окончательный цвет.
Далее следует отметить специализированные модули пакета, такие как MAYA Fur, предназначенный для работы с шерстью и мехом, MAYA Cloth — для моделирования и анимации одежды и тканей, MAYA Live — для восстановления трехмерной камеры по живым съемкам и решения задач совмещения (Camera matching) и, конечно, модуль Paint Effects, впервые появившийся в версии 2.5 и входящий в базовую поставку MAYA (см. врезку).
Особенности новой версии пакета MAYA
На этот раз компания Alias|Wavefront ограничила число революционных нововведений всего двумя, сосредоточив основные усилия на исправлении старых ошибок, увеличении производительности, улучшении и упрощении интерфейса, а также на введении многочисленных приятных «мелочей», которых так недоставало предыдущим версиям MAYA, типа поддержки русского языка или импорта PostScript-кривых.
Первое основное нововведение — это концепция нелинейной анимации (Non-Linear Animation). Сверхмодное понятие «нелинейность» склоняется сейчас во всех изданиях по компьютерной графике, хотя в его основе лежат довольно простые алгоритмы и принципы. Это в основном терминологическое и даже, можно сказать, интерфейсное понятие. Его реализация была осуществлена еще три года назад в восьмой версии Power Animator в виде концепции Sprites или, например, в пакете Mirai. Эта новая парадигма является результатом развития средств анимации на всех платформах и отражает тенденцию к универсальности понятий анимации персонажей и их независимости от конкретных реализаций.
Суть новинки заключается примерно в следующем. Имеются объекты, подлежащие анимации. У этих объектов есть атрибуты, изменяя которые во времени можно получать осмысленное движение персонажа как группы объектов в пространстве. Понятие «походка» в этом случае формулируется так: вращение одних групп объектов; перемещение других групп; неподвижность третьих; вращательно-поступательные движения четвертых и т.д. В каждый момент времени необходимо точно знать, что следует изменить. В какой-то момент рождается концепция персонажа как объединения необходимых атрибутов нужных объектов, отвечающих за саму суть его поведения. В результате возникает новый объект — персонаж с новым набором атрибутов, которые мы можем назвать так, как нам удобно. Теперь внутренняя структура персонажа больше не будет пугать нас своей сложностью: она скрыта в его конструкции, а снаружи торчат только «ниточки», дергая за которые мы сможем анимировать непосредственно персонаж, а не группы составляющих его объектов. Далее, коль скоро есть персонаж, разумно определить его «позы» как различные наборы определяющих эти позы атрибутов. (Обратите внимание, что понятие «персонаж» не стоит воспринимать буквально, как нечто человекоподобное — телефонная трубка тоже может быть персонажем анимации.) Располагая персонаж в различные позы в произвольные моменты времени, можно получить наборы движений (причем как автоматически, так и вручную, редактируя предложенные программой варианты). Получив таким образом еще более высокое по иерархии понятие — «набор движений», можно попробовать «смонтировать» поведение персонажа при помощи склейки этих движений, перехода одного движения в другое, одновременного смешивания нескольких движений и т.д. Такой «монтаж», собственно, и составляет суть понятия «нелинейная анимация», а терминология, как вы, наверное, уже догадались, заимствована у нелинейного монтажа.
В MAYA 3.0 основной инструмент нелинейной анимации называется TRAX Editor (рис. 3). С его помощью анимация может быть создана без расстановки ключей, путем простого определения набора различных поз персонажа и последовательностей перехода из одной позы в другую. Последовательности располагаются и редактируются на рабочем поле, напоминающем интерфейс такого монтажного пакета, как Adobe Premiere. Полученные последовательности можно разрезать, склеивать, масштабировать, зацикливать, накладывать друг на друга, получая в результате новые движения, которые можно также сохранять в библиотеке и переносить с одного персонажа на другой (рис. 4). Сюда же можно конвертировать уже имеющуюся традиционную анимацию по ключам или брать данные (захват движений) с системы Motion Capture, переходя таким образом на новый, более общий уровень управления персонажем не с помощью ключей, а посредством более «очеловеченных» понятий, таких как «бег», «ходьба», «прыжки» и т.д. Кроме того, после того как исходная, «низкоуровневая» анимация сконвертирована в клипы при помощи TRAX, движения перестают быть зависимыми от порождающих их данных, то есть теперь можно вместе редактировать данные с Motion Capture и ключевую анимацию для одного и того же персонажа, осуществляя многослойный анимационный композитинг и сложный нелинейный монтаж.
Основная идея такого подхода состоит в «отчуждении» традиционной ключевой анимации от персонажа, ведь после перевода ее в TRAX-клипы персонаж становится «девственно чистым» и снова готов к анимации по ключам, наложению захваченного в Motion Capture или анимации с использованием законов динамики. В результате снова создается движение, которое вновь «снимается» с персонажа в библиотеку клипов, — и персонаж опять готов к работе с новыми ключами.
Для опытных пользователей MAYA все это напоминает иерархическую анимацию, когда объект группируется сам с собой (или заносится в новую пустую группу) необходимое количество раз, имея в итоге необходимое количество независимых слоев для анимации.
Второе революционное нововведение — полноценная работа с поверхностями разбиений (Subdivision Surfaces). Поддерживается полноценное моделирование, использование деформаций, работа с кожей, рендеринг указанных поверхностей и корректное наложение текстур. Сразу оговоримся, что реализованная в MAYA технология работы с Subdivision Surfaces является полноценной реализацией концепции поверхностей разбиения и не имеет ничего общего с усеченными паллиативами типа metaNubs или metaSplines. Аналогичная по полноте и функциональности технология применяется только во внешнем модуле (plug-in) Subdivisions for MAYA компании Pixar. (Подробнее о технологии Subdivision Surface см. на врезке.)
Остальные усовершенствования новой версии можно вкратце описать по соответствующим категориям.
Система рендеринга подверглась значительной оптимизации: общая производительность возросла на 5-10%, алгоритм трассировки лучей (Ray-tracing) ускорен до 40%, многопроцессорность используется теперь и в IPR, а также при генерации карт теней (Shadow Depth Map) и при рендеринге в окне интерфейса. Кроме того, в систему рендеринга введены новые опции — прежде всего новый тип источника прямоугольного света Area Light, позволяющий производить более мягкое распределение света в соответствии с размерами самого источника и служащий для создания более реалистичных бликов и мягких теней (рис. 5).
Кроме того, поддерживаются многослойные текстуры с различными типами сочетаний между собой и многослойные UV-карты, так что для каждой текстуры может быть использован свой UV-маппинг (тип наложения — Прим. ред.) при наложении на один и тот же объект (рис. 6). При этом наконец-то в качестве текстур поддерживаются AVI-файлы.
Следует отметить и первые шаги по введению и использованию 2D/3D-интеграции. Концепция такой интеграции заключается в том, что отредеренные изображения должны тут же появляться в качестве элементов 3D-сцены в виде слоев, по которым можно рисовать, производить многослойный композитинг, совмещать их с 3D-объектами и т.д., то есть иметь в видовом окне камеры еще и полноценный 2D/3D-композер. Пока в этих целях ввели возможность рендерить сцену по разделенным ранее 3D-слоям в один проход, а также отдельно за один же проход рендерить слой теней и канал цвета без теней (рис. 7). Ну и, конечно, нужно сказать, что Artisan все-таки приобрел навыки 3D-рисования. Кистями модуля Artisan можно теперь рисовать по всем каналам материала (цвет, прозрачность, фактуру, самосвечение и т.д.; рис. 8). Причем Artisan корректно рисует по двум и более пересекающимся сплайновым (!) и полигональным поверхностям, корректно порождая текстурные карты для каждой из этих поверхностей (рис. 9).
Нельзя не упомянуть и о весьма потрясающем усовершенствовании системы PaintEffects: штрихи PaintEffects можно теперь подставлять вместо частиц! Это дает возможность быстро засевать любые поверхности цветами либо создавать фейерверки из жидкого металла или продуктов питания из коллекции PaintEffects. Это значит, что любой набор частиц может быть представлен в виде потока кистей, определенных в PaintEffects.
Небольшие изменения коснулись и MAYA Unlimited. Атрибуты тканей в MAYA Cloth стало возможным изменять с использованием кисти Artisan, а система MAYA Fur получила возможность глобального масштабирования через новый параметр Global Scale. Изменился и аппарат трекинга — MAYA Live, который стал корректнее работать с размытыми изображениями и вращающимися маркерами.
Несколько расширена функциональность модуля динамики за счет введения объемных полей, действующих только в области пространства, определенной пользователем. При помощи таких полей стало удобнее создавать потоки объектов, обтекающих препятствия, вихри, взрывы и т.д. Это нововведение относится и к объемным источникам частиц (наряду с точечными источниками частицы могут испускаться и с кривой, и с поверхности, и с заданного объема). Таким образом можно легко «набить» частицами заданную область пространства. Введена удобная система кэширования частиц, и теперь для одной сцены можно сохранять понравившееся вам движение частиц в файл на диске, причем различные модели поведения частиц можно хранить как библиотеку кэшированных файлов движения и затем загружать их для дальнейшего использования. Кардинально улучшен материал для рендеринга объемных частиц типа дыма или облаков.
В области моделирования помимо уже упомянутых усовершенствований можно отметить аппарат автоматического бесшовного разбиения сплайнов на полигоны в местах смыкания общих краев поверхностей (Crackless tesselation) и новый потрясающий инструмент сплайнового моделирования — Surface Editing Tool, который позволяет редактировать сплайновую поверхность в любой точке, а не только в контрольных вершинах. Таким образом, теперь можно схватить и потянуть произвольную точку поверхности, изменить в ней направление касательных или даже нормаль к поверхности (рис. 10). Это означает, что сплайновую поверхность теперь можно быстро «сломать», создав острый угол в произвольной точке или вдоль произвольной изопармы. Кроме того, введена поддержка Безье-патчей (фрагментов поверхностей Безье. — Прим. ред.). Большинство создаваемых поверхностей могут быть сконвертированы в Безье-патчи сразу (рис. 11) или позже при помощи функции Rebuild (рис. 12).
И в заключение необходимо отметить, что МAYA наконец-то поддерживает расширенный набор символов при создании текста и без проблем работает с русским языком. Кроме того, теперь напрямую поддерживается импортирование кривых из файлов формата Abobe Illustrator и Encapsulated PostScript.
Начиная с прошлого года можно наконец получить образование по MAYA на русском языке.
КомпьютерПресс 10'2000
