3D Studio MAX: первые шаги. Урок 28. Использование модуля Hair and Fur
Создание волос на базе геометрической поверхности
Создание волос на базе набора сплайнов
Использование механизма Instance
Примеры сцен, полученных с использованием Hair/Fur-систем
В поставку 3D Studio MAX входит множество разнообразных модулей, упрощающих моделирование и динамику и позволяющих сделать сцены более реалистичными. В их числе — модуль Hair and Fur (ранее существовал как дополнительный, но начиная с версии 7.5 интегрирован в пакет), который позволяет моделировать волосы и создавать прически из них, а также получать мех, шерсть животных, траву и даже имитировать скопления некоторых объектов (можно, например, создать букет или цветущую поляну из одного цветка, лес из одного дерева и т.п.). С некоторыми приемами использования данного модуля мы и ознакомимся в этом уроке.
Теоретические аспекты
Модуль Hair and Fur обеспечивает формирование волос или меха на базе геометрических поверхностей самых разных типов (mesh, poly, nurbs и patch) либо набора кривых-сплайнов. Более того, при желании одной и той же поверхности может быть назначено более одного варианта Hair/Fur-систем, что позволяет добиваться более интересных эффектов (например, получить мех с подшерстком, добавить к покрытой мехом голове животного бакенбарды и т.п.). Теоретически для создания с помощью названного модуля волос или меха достаточно выделить исходную поверхность и назначить ей одноименный модификатор из группы World-SpaceModifiers (рис. 1), а затем настроить параметры модификатора по своему усмотрению, определив область покрытия волос, их геометрию и динамику.
Рис. 1. Назначение модификатора Hair and Fur
Однако на практике все оказывается не так просто, поскольку спектр параметров у данного модификатора очень велик. В частности, предусмотрены возможности настройки плотности распределения волос по поверхности (Density), их цвета у основания волос и на кончиках (Root Color и Tip Color), толщины (Root Thick и Tip Thick) и длины (Scale и CutLength), уровня спутанности прядей (секция Kink Parameters), наличия завитков (секция Frizz Parameters) и т.д. Кроме того, допускается корректировка вида волос в визуальном редакторе причесок (секция Styling свитка Tools) с помощью таких инструментов, как расческа для волос (HairBrush) и ножницы (HairCut), которые позволяют изменить вид волос не на всей модели (как параметры), а только на определенных участках поверхности. Например, можно расчесать отдельные пряди волос, завить их, обрезать, приподнять, собрать в пучки, покрыть лаком и т.д. И это еще не все — требуется также произвести настройку параметров материала, используемого для визуализации волос, создать подходящее освещение сцены, определить характер формирования теней и, возможно, изменить параметры самой визуализации (в частности, выбрать другой визуализатор), что также потребует немало времени и усилий.
Настройку осветителей и генерацию теней нужно производить с учетом того, в каком режиме будет выполняться рендеринг. Предусмотрены три различных режима рендеринга: Buffer, Geometry и MR prim. Нужный режим активируется через меню Rendering=>Effects (Визуализация=>Эффекты) — рис. 2. По умолчанию устанавливается режим Buffer, в котором учитывается освещение только от источников типов Omni и Spot, единственным допустимым типом теней для элементов Hair/Fur-объекта в данном случае могут быть только тени Shadow Map. Наилучшие результаты обеспечивает режим MR prim, в котором поддерживаются все типы источников и теней и возможна настройка глобального освещения (Global Illumination, GI). В данном режиме в качестве визуализатора используется Mental Ray, который, естественно, предварительно должен быть указан в качестве активного визуализатора (команда Rendering=>Render=>Common, свиток AssignRenderer). Независимо от выбранного режима процесс визуализации потребует очень много времени, существенными окажутся и затраты системных ресурсов, что особенно заметно при работе с высокополигональными моделями. Поэтому создавать волосы или мех рекомендуется только на базе низкополигональных объектов с хорошей топологией и примененным к ним модификатором MeshSmooth и ограничивать сферу воздействия модификатора лишь теми областями, где волосы действительно необходимы. В случаях, когда требуется получить волосяной покров для высокополигональных mesh-поверхностей, предварительно следует уменьшить число полигонов поверхности до приемлемого, а если это невозможно, то строить волосы по созданному вручную набору сплайнов, что очень трудоемко.
Рис. 2. Окно выбора режима визуализации
 |
|
Создание волос на базе геометрической поверхности
Как уже было отмечено, генерировать систему волос или меха можно сразу на геометрической поверхности (то есть на той поверхности, которая должна быть покрыта волосами) либо на базе предварительно созданного набора сплайнов. Рассмотрим оба варианта на практике. Для примера создайте новую сцену с обычным шаром (рис. 3). Выделите шар, активируйте панель Modify и назначьте шару модификатор Hair and Fur — на шаре появятся отдельные волосы, разбросанные случайным образом (рис. 4). Полученный результат в окне проекции будет мало напоминать реальные волосы или мех, поскольку количество волосков незначительно — это связано с тем, что в целях экономии машинных ресурсов в окнах проекции отображаются не все, а лишь единичные волоски. Однако при визуализации можно будет увидеть, что шар имеет покрытие, напоминающее довольно редкий мех (рис. 5). Сделать полученный мех густым и более естественным несложно — достаточно лишь увеличить общее количество ворсинок, регулируемое параметром HairCount1 (свиток GeneralParameters), примерно до 60 тыс. (рис. 6). А также подкорректировать цвет мездры (то есть самого шара, которому назначено меховое покрытие) через редактор материалов, поскольку оттенок мездры должен соответствовать цвету ворсинок у корня (Root Color). Полученный в итоге мех уже вполне походит на настоящий (рис. 7). Сохраните сцену, позже мы к ней вернемся.
Рис. 3. Исходная сцена
Рис. 4. Появление на шаре отдельных ворсинок
Рис. 5. Вид покрытого мехом шара с параметрами модификатора по умолчанию
Рис. 6. Увеличение общего количества ворсинок
Рис. 7. Вид покрытого мехом шара после корректировки параметров
При желании у созданного меха можно изменить множество самых разных параметров. Например, сделать ворсинки более скрученными. Для этого придется вручную подобрать значения параметров Frizz Root, Frizz Tip, Kink Root и Kink Tip (свитки FrizzParameters и KinkParameters соответственно), которые регулируют наличие завитков вблизи оснований ворсинок, на их концах и по всей длине волос в целом. А также существенно увеличить уровень их сегментации (параметр Hair Segments в свитке GeneralParameters) — рис. 8. Либо, наоборот, сделать ворсинки совершенно прямыми, обнулив значения параметров Frizz Root, Frizz Tip, Kink Root и Kink Tip (рис. 9).
Рис. 8. Скручивание ворсинок
Рис. 9. Выпрямление ворсинок
Можно изменить длину ворсинок, правда осуществляется это не совсем напрямую, поскольку параметра, который бы позволял задавать длину явным образом, в рассматриваемом модуле нет. В некоторой степени управлять длиной волос можно через параметры Scale (Масштаб) и CutLength (Длина волос в процентном соотношении), расположенные в свитке GeneralParameters, но в данных параметрах длина ворсинок устанавливается неявно — то есть путем определения процента от общей длины. Поэтому с их помощью можно сделать ворсинки короче, а вот удлинить уже не получится. Альтернативным способом управления длиной является их масштабирование в визуальном редакторе причесок, где ворсинки можно не только укоротить, но и удлинить. Попробуем это сделать. Раскройте свиток Styling и активируйте режим работы в редакторе, щелкнув на кнопке StyleHair (Стиль волос). Визуальное редактирование здесь может производиться в одном из трех режимов: HairBrush (Расческа для волос), HairCut (Ножницы для волос) и Select (Выделить) — рис. 10. Режим HairBrush является основным (он устанавливается по умолчанию) и позволяет проводить перемещение, масштабирование, завивку волос и т.п. В режиме HairCut осуществляется стрижка волос, а в режиме Select можно выделять волосы, используя стандартные инструменты выделения. Удостоверьтесь в том, что установлен режим HairBrush, выберите инструмент Scale (Масштабирование), увеличьте размер кисти так, чтобы ее диаметр оказался немного больше диаметра окружности, внутри которой распределены ворсинки (рис. 11), установите кисть в центр шара и перетащите ее при нажатой левой кнопке мыши немного вправо — ворсинки станут длиннее (рис. 12). А теперь зачешем ворсинки вниз — включите режим выделения концов ворсинок, щелкнув на кнопке SelectbyHairEnds (Выделить вершины на концах волос), подберите нужный размер кисти и причешите торчащие в разные стороны ворсинки, опустив их вниз с помощью инструмента Translate (Перемещение) — рис. 13. Когда данным инструментом будут обработаны все концы волос, щелкните на кнопке Recomb (Повторное расчесывание) — это позволит автоматически подобрать наиболее естественное положение волос в том направлении, которое было указано при их расчесывании (рис. 14).
Рис. 10. Режимы работы визуального редактора
Рис. 11. Настройка параметров масштабирование
Рис. 12. Масштабирование волос
Рис. 13. Начальный этап причесывания волос
Рис. 14. Вид причесанных волос в окне визуального редактора (слева) и при рендеринге (справа)
Часть волос несложно обрезать, активировав режим HairCut — сделайте это, перемещая мышь и щелкая в тех местах, где требуется удалить волосы (рис. 15). А затем, переключившись в режим HairBrush, произвольным образом увеличьте длину отдельных прядей инструментом Scale (рис. 16) и сделайте их растрепанными, подобрав значения параметров Frizz Root, Frizz Tip, Kink Root и Kink Tip (рис. 17). В итоге вид волос совершенно изменится (рис. 18). При желании созданные настройки параметров могут быть сохранены в списке шаблонов для дальнейшего использования, для чего достаточно открыть свиток Tools, щелкнуть на кнопке Save в группе Presets и ввести имя шаблона.
Рис. 15. Обрезка волос
Рис. 16. Удлинение отдельных прядей
Рис. 17. Настройка параметров скрученности и спутанности волос
Рис. 18. Вид растрепанных волос
Вернемся к сохраненной рабочей сцене с шаром. Полученный в ней мех выглядит весьма неплохо, но несколько неестественно — для исправления ситуации вначале придется заняться установкой осветителей, а затем еще и подкорректировать параметры материала, используемого для визуализации волос, а также увеличить количество проходов при визуализации. Создайте три источника типа TargetSpot и разместите их сверху, слева и справа от шара (рис. 19). Установите для всех трех источников чуть желтоватый цвет и активируйте отображение теней, включив в области Shadows флажок On. Уменьшите интенсивность (Multiplier) вспомогательных источников (то есть тех, что находятся слева и справа от шара) примерно до 0,7. Если вы сразу проведете рендеринг, то увидите не более привлекательный результат, чем наблюдался до установки источников света (рис. 20).
Рис. 19. Появление источников света
Рис. 20. Вид шара до (слева) и после установки источников света
Дело в том, что для получения естественного меха требуется изменить еще целый ряд настроек. Откройте свиток MaterialParameters и сделайте оттенок в поле RootColor (Цвет волос у корня) немного темнее, чем в поле TipColor (Цвет волос на концах). Увеличьте число просчетов волосяного покрова (параметр HairPasses в свитке GeneralParameters) до четырех — это сделает ворсинки более нежными и пушистыми (а значит, и более естественными) за счет некоторой полупрозрачности. Для того чтобы получить неоднородный по цветовым оттенкам мех, увеличьте значения параметров HueVariation (Разброс оттенков цвета) и ValueVariation (Разброс яркости) до 30 и 55 соответственно. Немного уменьшите уровень яркости бликов, введя в поле Specular значение 65, и снизьте степень самозатенения ворсинок (то есть уровень интенсивности теней от них), установив для параметра SelfShadow значение 70 (рис. 21). Полученный в итоге мех будет выглядеть уже гораздо более естественно (рис. 22).
Рис. 21. Настройка параметров свитка MaterialParameters
Рис. 22. Окончательный вид визуализированного меха
|
|
