Porsche — Underwater road
3d award

Моделирование кистей рук для анимации Часть 1

 diablo_ 388.03587.2 4 мая 2006 в 00:00

Кисти рук являются наиболее выразительной частью человеческого тела. Если вы когда-либо наблюдали за жестикулирующим человеком, то знаете, что движения кистей могут сказать о многом.

Анимация кистей рук обычно вызывает затруднения. Подобно актерам, которых вытолкнули на сцену без подготовки, многие аниматоры не знают, что делать с руками своих героев.

Кисти рук имеют очень сложное строение. Они состоят из множества косточек, мышц и сухожилий, покрытых эластичной кожей. Сконструировать их нелегко и еще труднее подготовить модель для дальнейшей анимации. Однако, как и во многих аналогичных ситуациях, сложную задачу можно разбить на простые шаги.

Строение кисти руки

Кисти рук можно рассматривать как совокупность объектов простой формы (рис. 4.1). Взгляните на собственную руку, и вы увидите, что ладонь по форме напоминает параллелепипед, а пальцы (кроме большого) похожи на цилиндры, пристыкованные к его верхней грани. Большой палец - тоже цилиндр, но укороченный и пристыкованный к нижнему углу параллелепипеда под углом 45°. В зависимости от особенностей персонажа, кисть может быть удлиненной, костлявой или иметь короткие, похожие на обрубки, пальцы, или представлять собой некоторый промежуточный вариант между этими двумя достаточно разными формами. Независимо от пропорций базовые элементы всегда одни и те же.

Базовые элементы, составляющие модель кисти, могут быть просто связаны в иерархическую цепочку, в результате чего получится стилизованный и сегментированный, но вполне работоспособный образец. Можно усовершенствовать его с помощью имеющихся инструментов моделирования. Допускается применение практически любой технологии. С многоугольниками, по-видимому, работать проще всего. Подойдет и метод Metaballs, а эффективный инструмент NURBS-моделирования, обеспечивающий сопряжение поверхностей, значительно повысит качество полученной конструкции.

Еще один вопрос связан с тем, сколько пальцев будет у вашего героя. Реалистичные персонажи должны иметь по пять пальцев на каждой руке. Неизвестно почему у многих мультипликационных героев лишь по три пальца, а у некоторых инопланетян - только по одному или по два.


Рис. 4.1. Модель ладони и образующие ее примитивы

Чем меньше пальцев, тем проще конструкция, но используемые при их построении приемы остаются неизменными.

Кисти рук подвергаются анимации различными способами. Если модель состоит из сегментов, можно установить между ними иерархическую связь и манипулировать ими непосредственно. Для модели, созданной на основе метода Metaballs, также можно выстроить иерархию, как при использовании сегментов, и манипулировать компонентами напрямую. К моделям, построенным на основе полигональных или сплайновых каркасов, придется применить инструмент деформирования каркаса, которым управляет скелет, состоящий из костей (более подробно эти вопросы рассматриваются в главе 6). Форма кистей рук изменяется и при помощи морфинга. Каждый из указанных методов имеет свои преимущества и недостатки, и выбор зависит от внешности конкретного персонажа и возможностей имеющегося у вас программного обеспечения.

Гибкость кистей и пальцев

Независимо от того, каким способом вы планируете выполнять анимацию кистей рук, вам придется позаботиться об их гибкости, иначе движения будут неестественными. Диапазон движений в определенной степени зависит от поставленной задачи. В одних проектах необходимы руки, с высокой точностью воспроизводящие реальный прообраз, вплоть до формы суставов и сухожилий. В других требования не столь высоки, и достаточно, чтобы пальцы хорошо двигались. Поскольку в реальности кожа то сжимается, то растягивается в зависимости от изгибов кисти, рука, управляемая с помощью методов использования скелета или морфинга, вероятно, будет более гибкой, чем та, которая состоит из жестких сегментов.

Лучше всего изучать форму рук на собственном примере. Изогните кисть и понаблюдайте, как меняются ее очертания по мере движения. Сведения из следующих разделов помогут вам понять строение кисти и принципы ее движения.

Пальцы

Посмотрите на свою руку и понаблюдайте, как двигаются пальцы. Сравните движения кисти с приведенными иллюстрациями (рис. 4.2-4.4).

Сложнее моделировать последнее движение (сгибание пальца и образование складок кожи). Как правило, столь высокая степень детализации не требуется, но ее можно обеспечить при помощи скелета и инструмента деформирования каркаса, которые позволяют выпячивать каркас и делать на нем складки в соответствии с движением сустава. Другой способ - использовать систему анимации контура, в результате чего пальцы получат желаемые очертания. Имеются и другие инструменты деформирования, которые помогают воспроизводить данное движение, например, те, которые предназначены для полигональных каркасов и сплайнов.

Движение большого пальца несколько сложнее, чем остальных. Три его сустава обеспечивают большую свободу движений, чем три сустава любого другого пальца. Сравните следующие иллюстрации с движением собственного пальца (рис. 4.5-4.8).


Рис. 4.2. Пальцы располагаются под углом, и кисть руки становится шире


Рис. 4.3. Пальцы могут загибаться к ладони. При этом первым обычно загибается мизинец, остальные следуют за ним


Рис. 4.4. При сгибании пальца кожа сжимается, и образуется складка, указанная стрелкой


Рис. 4.5. Верхний сустав позволяет изогнуть большой палец по направлению к ладони


Рис. 4.6. Второй сустав позволяет прижимать большой палец к ладони и отодвигать его


Рис. 4.7. У большого пальца есть и третий сустав, который располагается е основании ладони и скрыт от наблюдателя. Он позволяет отводить большой палец вниз от плоскости ладони


Рис. 4.8. Большим пальцем можно дотянуться до кончика каждого из остальных пальцев. Это один из анатомических признаков, отличающих человека от животных

При последнем движении возникают складки кожи на ладони. Однако такой уровень детализации обычно не требуется. Для моделирования движений кожи можно использовать скелет, а для анимации складок кожи -морфинг или инструменты деформирования других типов.

Методы моделирования кистей рук

Как и тело, кисти рук можно конструировать из сегментов, объектов Metaballs, многоугольников, патчей или геометрических объектов других типов, в зависимости от имеющегося программного обеспечения. В большинстве случаев готовая модель будет выглядеть вполне правдоподобно.

В следующих упражнениях рассматриваются различные методы конструирования кистей. Наверняка хотя бы один из них подойдет для вашего проекта. В каждом упражнении создается только одна модель. Чтобы получить парную, воспользуйтесь зеркальным отражением.

Сегментированная модель кисти

Сегментированную модель кисти построить довольно легко, и хотя швы на ней будут заметны, ее движения могут быть достаточно выразительными. Обычно такие руки бывают у роботов, насекомоподобных персонажей или героев компьютерных игр, то есть у моделей с низким разрешением. Вспомните, например, как выглядят сегментированные конечности персонажей фильма «A Bugs Life» компании Pixar.

Упражнение 1. Конструирование сегментированной модели кисти руки

1. Начните с отдельной фаланги. На ее концах располагаются две полусферы.

2. Создайте две копии исходной фаланги.

3. Расположите фаланги в одну линию. Поскольку на концах фаланг находятся полусферы, можно перейти к каркасному представлению и выровнять их вдоль общей оси. Тогда при анимации стыки будут почти незаметными.

4. Создайте необходимое количество копий пальцев.

5. Создайте две копии фаланги, чтобы сформировать из них большой палец.

6. Создайте ладонь и постройте иерархическую цепочку сегментов.

По сравнению с бесшовными, сегментированные модели легче не только конструировать, но и включать в анимацию, особенно, если вы начинающий аниматор.

Это, безусловно, очень простая модель кисти руки, но, тем не менее, ее конструирование способствует выработке необходимых навыков. Особенно важно, что она представляет собой совокупность объектов, связанных отношениями иерархии. Для более сложных персонажей можно подобрать очертания пальцев и ладоней, соответствующие их характерам.

Полигональная модель

Поскольку с многоугольниками можно обращаться достаточно свободно, они прекрасно подходят для моделирования кистей рук. Как уже говорилось, конструирование следует начинать с образца, имеющего низкое разрешение, и затем добавлять необходимые детали при помощи дробления многоугольников.

В следующем упражнении строится простая базовая модель кисти руки с пятью пальцами. С небольшими изменениями предлагаемый метод можно использовать при конструировании руки практически любого персонажа.

Упражнение 2. Конструирование модели кисти руки из многоугольников

1. Начните с элементарного параллелепипеда, имеющего восемь рядов вершин вдоль оси X, четыре ряда вершин вдоль оси Y и два ряда вершин по оси Z.

2.Выделите указанные ребра и сместите их к центру модели. Расстояние между ними и соседними будет определять промежутки между пальцами.

3. Проделайте аналогичную операцию с внутренними ребрами. Сдвиньте их в центр кисти и расположите примерно на том же расстоянии, что и две другие пары линий.

4. Выделите грань на передней части параллелепипеда, соответствующую мизинцу, и экстру-дируйте ее, чтобы создать основание пальца. Расстояние, на которое выдвигается эта грань, должно соответствовать длине первой фаланги.

5. Экструдируйте ту же грань еще раз и создайте тонкий сегмент, соответствующий суставу, расположенному между двумя фалангами. Наличие таких сегментов облегчает деформирование модели при имитации сгибания пальцев. Повторите операцию экструдирования и создайте среднюю фалангу, верхний сустав и последнюю фалангу.

6. Выполните аналогичные действия для других пальцев (кроме большого).

7. Теперь приступайте к конструированию большого пальца. Выделите грань, прилегающую к нижнему углу ладони и расположенную по диагонали от мизинца. Экструдируйте ее.

8. Повторите операцию экструдирования и сформируйте первую фалангу, сустав и вторую фалангу.

9. Выделите грани, соответствующие большому пальцу, и поверните их вокруг вертикальной оси на 45° по направлению к ладони.

10. Базовый каркас кисти руки построен. Теперь придайте модели более реалистичные очертания.

11. Необходимо тыльную сторону кисти сделать выпуклой, а ладонь - вогнутой. Выделите вершины, расположенные в середине модели, и приподнимите их. Затем поверните кисть руки обратной стороной и проделайте аналогичную операцию с вершинами ладони.

12. Если форма модели вас устраивает, выполните операцию дробления многоугольников, чтобы придать объекту более плавные очертания. Если для деформирования модели используется скелет, советую выполнять указанную операцию после изменения формы кисти руки.

Готовую модель кисти можно пристыковать к руке персонажа. Если необходима абсолютно бесшовная модель, базовый параллелепипед, послуживший основой кисти, следует экструдировать из руки героя. Кисть можно также соединить с рукой, построив дополнительные грани между моделью руки и основанием кисти. В этом состоит большое преимущество полигонального моделирования.

Конечно, полученная модель - весьма упрощенная. Чтобы кисть руки выглядела более реалистично, следует добавить к ней некоторые детали. Но для стилизованной модели вполне подойдет и имеющийся вариант.

Комментарии (Всего: 1)

Online|Offline vexter 0.0 0.0 28 марта 2008 в 20:42 #0

Аватар vexter
млин, где пояснения?!!! ничего же не понятно!
Что бы оставить комментарий вам необходимо войти или зарегистрироваться!

Советуем почитать

Создание дождевых капель

В этом уроке Вы ознакомитесь с процессом построения природной сцены, начав с основ моделирования и получая в итоге качественное визуализированное изображение.Для выполнения туториала желательно иметь

Комментарии 19 Рейтинг 4 Просмотры 84 987 Автор: diablo_ 7 января 2008 в 00:00

Огненный шар

Урок, по созданию огненного шара (метеорита), с использованием Afterburn. Урок, подробный и очень красивый результат. Но он не из простых.

Комментарии 21 Рейтинг 2 Просмотры 45 338 Автор: diablo_ 12 сентября 2006 в 00:00

Видео Моделирование диска при помощи NURBS

Урок, посвящённый моделированию автомобильного диска, при помощи NURBS. Урок, ориентирован на новичков.

Комментарии 10 Рейтинг 2 Просмотры 22 948 Автор: delt 19 мая 2007 в 00:00

Применение Face Type в UVWMap

В данном уроке рассматриваются различные концепции , позволяющие научиться правильно применять UVWMap в процессе моделирования.

Комментарии 5 Рейтинг 1 Просмотры 17 579 Автор: diablo_ 19 января 2006 в 00:00

Создаем лампу в 3ds max

Простой урок, по моделирование «Лампы».

Комментарии 7 Рейтинг 0 Просмотры 22 475 Автор: seaman 14 ноября 2006 в 00:00

3D моделиприслатьещё

Форумещё

Конкурсы CGWarsещё

CG Art XXV
28.11.2016 — 07.12.2016 Комментарии7 Просмотров2 0

Блогиещё

Популярные урокиещё

Реклама

3dmir.ru - Вся компьютерная графика
      www.megastock.ru