Моделирование головы. Часть 2

• Глаза
• Модель посаженных глаз
• Модель выпуклых глаз
• Асимметричные глаза
• Брови
• Зубы
• Язык
• Соединение головы с телом
• Шея как часть тела
• Шея как часть головы
• Голова, шея и тело как единый объект
• Заключение

Глаза

Глаза - одна из самых выразительных черт лица, поэтому необходимо моделировать их так, чтобы ими было легко управлять. Модели глаз бывают двух основных типов: расположенные внутри головы (посаженные) и снаружи (выпуклые).

Модель посаженных глаз

Модель посаженных глаз сродни реальному прототипу. В этом случае веки являются частью поверхности лица, а глазные яблоки располагаются внутри черепа. Если для разработки персонажа требуются именно такие глаза, создайте глазные впадины на этапе конструирования головы, как было сделано при построении полигональной модели в предыдущем упражнении. Если используется NURBS-модель, можно изготовить небольшие углубления и посадить в них глазные яблоки. Однако для этого потребуется довольно много дополнительных элементов каркаса, что, возможно, усложнит анимацию. Другой способ заключается в том, чтобы вырезать отверстия для глаз, а затем построить сопряжение между поверхностями век и головы.

В качестве модели глазного яблока можно использовать сферу или полусферу, поскольку видна лишь передняя часть глаза (рис. 5.20). Зрачок рисуется при помощи несложной карты текстуры или второй полусферы, расположенной поверх первой.

Основная проблема, связанная с использованием моделей глаз данного типа, состоит в том, чтобы удержать их в глазных выемках йри перемещении головы. Обычно ее решают при помощи иерархических цепочек - модели глаз становятся потомками модели головы. Еще одна неприятность - движение век. Обычно их строят как часть поверхности головы (рис. 5.21). При анимации они должны скользить по дуге, радиус которой равен радиусу глазного яблока. Для этого применяют морфинг. Анимацию век можно также осуществлять при помощи кластеров или иным способом непосредственного манипулирования.

Рис. 5.20. Сфера для модели глаза

Рис. 5.21. Веки как часть поверхности головы

Рис. 5.22. Веки в виде отдельных объектов

Если веки являются самостоятельными объектами, например в форме закругленных шторок, они тоже могут участвовать в анимации и быть невидимыми, пока глаз открыт (рис. 5.22). Подобный подход удобен при моделировании быстрых движений, таких как моргание. Но если веки опущены в течение долгого времени, зритель может заметить шов в том месте, где они стыкуются с кожей лица.

Модель выпуклых глаз

Данная модель глаз создается в виде отдельных объектов, построенных из элементарных сфер или цилиндров, которые размещаются на поверхности лица (рис. 5.23). Они чаще используются для создания мультипликационных персонажей, и управлять ими легче, чем расположенными внутри модели головы (рис. 5.24). Поскольку такие глаза не должны находиться строго в глазных выемках, разработчик обладает большей свободой выбора при их размещении. Они прекрасно подходят пучеглазым героям в стиле проектов TexAvery и открывают простор для фантазии аниматора.

Глаз несложно создать из объекта любого геометрического типа. Модель, рассматриваемую в следующем упражнении, можно сделать как посаженной, так и выпуклой, и использовать в сочетании с моделями головы, изготовленными в предыдущих упражнениях.

Рис. 5.23. Стилизованная модель с выпуклыми глазами

Рис. 5.24. Персонаж с подчеркнуто мультипликационным обликом

Упражнение 3. Моделирование глаз

1. Начните с элементарной сферы. Она будет имитировать глазное яблоко.

2. Создайте зрачок. Его роль может выполнять маленький фрагмент полусферы с радиусом, немного превосходящим радиус глазного яблока, но с тем же центром. Зрачок будет скользить по поверхности глазного яблока подобно контактной линзе.

3. В качестве альтернативы можно воспользоваться картой текстуры, накладываемой на поверхность глазного яблока. В более сложной модели применяют две карты: на одной нарисована радужная оболочка, а на другой, с прозрачными краями,- зрачок. Координаты отображения второй карты можно масштабировать, и тогда зрачок будет расширяться.

4. Веко создается так же, как и зрачок. Оно является полусферой, по размеру чуть большей, чем глазное яблоко.

5. Подгоните размеры века по размеру глазного яблока, чтобы у них был общий центр. Установите иерархическую связь: зрачок и веко становятся потомками глазного яблока.

6. Второе веко создается при помощи дублирования первого.

7. Глаз моргает за счет поворотов век.

Асимметричные глаза

Как правило, реалистичные персонажи имеют глаза в виде сферы, похожие на те, что были созданы в предыдущем упражнении. Однако стилизованным героям больше подходят удлиненные или асимметричные глаза. Их можно смоделировать несколькими способами. Чтобы получить удлиненные глаза, воспользуйтесь свойствами иерархии. Если предком века и зрачка является глазное яблоко, измените его масштаб по горизонтали или вертикали (рис. 5.25). Это преобразование унаследуют потомки, что позволит им перемещаться строго по поверхности глазного яблока, хотя его форма уже не будет сферической. Если включить масштабирование в анимацию, возникнет эффект сплющивания и растяжения объекта.

Аналогичный прием можно применить и при использовании инструмента Lattice (Решетка). Окружите решеткой все объекты иерархической цепочки; это даст возможность по-разному искажать форму глаз (рис. 5.26). Поскольку решетка воздействует на всю цепочку, веки продолжают скользить по поверхности глазного яблока. Если включить движение решетки в анимацию, будет достигнут типичный мультипликационный эффект.

Рис. 5.25. Получение удлиненных глаз

Рис. 5.26. Примеры деформации глаз

Брови

Брови играют важную роль при имитации различных выражений лица, поэтому их конструированию следует уделить особое внимание. В зависимости от строения модели лица, брови могут быть как частью его поверхности, так и отдельным объектом.

Если брови являются частью поверхности лица, их можно изобразить при помощи выступа, проходящего над верхним краем глаз и переносицей (рис. 5.27). Степень правдоподобия такой модели зависит от ряда факторов. Большой неуклюжий персонаж может иметь широкие брови, а у младенца они должны быть едва различимыми. После того, как брови сформированы, вдоль них следует расположить волоски. Их изображают при помощи текстуры. Можно усложнить решение, и для моделирования волосков создать отдельные геометрические объекты (рис. 5.28).

Рис. 5.27. Выступающие брови

Рис. 5.28. Волоски бровей, созданные с помощью отдельных объектов

Брови, расположенные вне лица, менее реалистичны, но могут иметь разнообразную форму и достаточно свободно перемещаться (рис. 5.29). Двигаться брови могут как независимо от поверхности лба, так и в синхронном с ней режиме. Для анимации бровей используют кластеры, решетки, деформацию скелета или анимацию формы объекта.

Рис. 5.29 Брови в предельно стилизованной модели

Зубы

Поскольку зуб является твердым телом, его легко сконструировать из многоугольников, но можно применить и патчи. Зубы в целом имеют прямоугольную форму и чуть закруглены на углах. Их можно создавать по одному, а затем объединить в иерархическую цепочку или сформировать сразу как единый объект (рис. 5.30). Линия, вдоль которой располагаются зубы, должна повторять форму черепа и челюсти.

Моделирование головы

Обычно модель зубов не является частью модели головы, но располагается под ее поверхностью за губами (рис. 5.31). Поскольку как правило, череп или челюсть не воссоздаются в моделзи, зубы - единственная часть этих внутренних структур, которую может видеть зритель. Но иногда приходится показывать и десны (рис. 5.32). При анимации модель зубов должна двигаться так же, как движутся настоящие зубы.

В действительности верхние зубы прикреплены к черепу и не перемещаются относительно головы в целом (рис. 5.33). Чтобы воспроизвести этот эффект, сделайте модель верхних зубов потомком модели головы и не меняйте их положение. Нижние зубы соединены с челюстью и перемещаются одновременно с ее поворотами, когда открывается рот (рис. 5.34). Для реализации такого движения задайте для модели нижних зубов ось вращения, совпадающую с осью вращения реальной челюсти. Она располагается ниже уха и смещена вперед относительно его. Благодаря этому нижние зубы выглядят достаточно убедительно.

Рис. 5.30. Варианты формирования зубов

Рис. 5.31. Расположение модели зубов относительно модели головы

Рис. 5.32. Модель, у которой видны десны

Рис. 5.33. Верхние зубы прикреплены к черепу

Рис. 5.34. Нижние зубы перемещаются при движении челюсти

Язык

Язык играет важную роль, когда анимация сопровождается речью, но не в такой степени, как может показаться. Многие персонажи фильма «Toy Story» («История игрушек»), например, лишены языков. Однако с этой деталью персонаж выглядит правдоподобнее.

Язык должен быть гибким, поэтому для его анимации применяют деформацию скелета, решетку, кластер или иной способ. Обычно язык является отдельным объектом, перемещающимся внутри полости рта (рис. 5.35).

Рис. 5.35. Язык в виде отдельного объекта

Рис. 5.36. Этапы моделирования языка

Поскольку камера редко заглядывает в глотки персонажей, мы нечасто видим основание языка.

Модель языка проще всего сконструировать в три приема: создать сферу, затем сплющить ее и посередине сделать ложбинку (рис. 5.36). Чтобы получить более детализированную поверхность, применяют карты текстур и неровностей. Если цвет текстуры постепенно переходит в черный по мере приближения к основанию языка, эту часть зритель не увидит.

Соединение головы с телом

После того как модель головы создана, необходимо сконструировать шею и присоединить ее к телу. Есть три основных способа решения данной задачи.

Шея как часть тела

Можно сформировать шею как небольшой выступ из тела и разместить на ней голову (рис. 5.37). При этом в области соединения головы с шеей возникает шов. Если модель строится на основе NURBS, шов нетрудно скрыть при помощи сопряжения двух поверхностей (рис. 5.38).

Рис. 5.37. Шея в виде выступа

Рис. 5.38. Использование сопряжения в NURBS-модели

Шея как часть головы

Можно также экструдировать шею из головы и присоединить ее к телу на уровне плеч. Такое решение более предпочтительно, поскольку шва между головой и шеей не остается. Шов между шеей и телом легче скрыть, например воротником или другой деталью одежды (рис. 5.39). Если вы работаете с патчами, для стыковки шеи с телом используйте инструменты, обеспечивающие бесшовное соединение (рис. 5.40).

Рис. 5.39. Маскировка шва с помощью воротника

Рис. 5.40. Стыковка полигональных моделей головы и тела

Голова, шея и тело как единый объект

Если вам нужна модель, не имеющая ни единого шва, можно построить голову и тело как единый объект. Это несложно сделать в полигональной модели. Очень часто голова конструируется из многоугольников, экструдированных из тела. И наоборот, тело можно построить из многоугольников, которые экструдируются из нижней части головы. Вершины, принадлежащие каркасу тела, допускается также склеивать с вершинами головы и строить грани, соединяющие два объекта. Некоторые пакеты выполняют данную операцию автоматически.

В NURBS-моделях для бесшовного соединения необходимо, чтобы и голова, и тело имели отверстие в области шеи. Кроме того, направления сплайнов в моделях должно быть

Рис. 5.41. Удобное расположение сплайнов в NURBS-моделях

одинаковым Лучше всего для этих целей подходит модель головы, полюс координатных линий которой находится на макушке (рис. 5.41). Можно воспользоваться и радиальной моделью с полюсом, расположенным в области рта, но только если сплайны каркаса направлены вниз и шея открыта.

Заключение

Постарайтесь полностью построить хотя бы одну модель персонажа. В следующих главах рассматривается процесс анимации тела и лица. Будьте готовы опробовать на своей модели предлагаемые методы.