Nina Tancoˇs
3D modeliranje in animacija avatarja
DIPLOMSKO DELO
VISOKOˇSOLSKI STROKOVNI ˇSTUDIJSKI PROGRAM PRVE STOPNJE
RA ˇCUNALNIˇSTVO IN INFORMATIKA
Mentor : izr. prof. dr. Narvika Bovcon
Nova Gorica, 2021
koriˇsˇcenje rezultatov diplomske naloge je potrebno pisno privoljenje avtorja, Fakultete za raˇcunalniˇstvo in informatiko ter mentorja.
Besedilo je oblikovano z urejevalnikom besedil LATEX.
Tematika naloge:
V diplomski nalogi oblikujte in izdelajte 3D model ˇcloveka, na katerega pri- pnete tudi animacijo, pridobljeno prek posnetkov zajetega gibanja. Predsta- vite uporabljene tehnologije in postopek izdelave.
Povzetek Abstract
1 Uvod 1
2 Uporabljene tehnologije 3
2.1 Blender . . . 3
2.2 Procreate za iPadOS . . . 3
2.3 Rokoko Studio . . . 4
2.4 Rokoko vtiˇcnik za prenos animacije . . . 5
2.5 Tehnologija Animate3D podjetja DeepMotion . . . 5
2.6 Substance Painter . . . 7
2.7 Unreal Engine . . . 7
3 Analiza podroˇcja 9 4 Zasnova modela 11 4.1 Izgled modela . . . 11
4.2 Skiciranje modela . . . 12
5 Modeliranje 15 5.1 Referenˇcne slike . . . 15
5.2 Uvoz referenˇcnih slik v Blender in zaˇcetek modeliranja . . . . 17
5.3 Modeliranje figure . . . 19
5.3.3 Pregibi modela v sklepih . . . 26
5.3.4 Modeliranje prsi . . . 28
5.4 Modeliranje priˇceske . . . 31
5.4.1 Bezierjeva krivulja . . . 32
5.5 Modeliranje obraza . . . 33
5.6 Modeliranje oblaˇcil . . . 36
5.6.1 Delo z modifikatorjem za simulacijo blaga . . . 36
5.6.2 Roˇcno modeliranje oblaˇcil . . . 40
5.6.2.1 Modeliranje majice . . . 41
5.6.2.2 Modeliranje hlaˇc . . . 42
5.6.2.3 Modeliranje ˇcevljev . . . 43
6 Teksture in materiali 47 6.1 Lastnosti materialov in slikovne teksture . . . 48
6.2 Roˇcno slikanje tekstur . . . 50
6.2.1 Razgrinjanje tekstur in UV-mapiranje . . . 51
6.2.2 Preslikava podrobnosti na nizkopoligonsko mreˇzo . . . 54
6.2.3 Priprava tekstur v Substance Painterju . . . 57
6.2.4 Dodajanje materialov . . . 59
6.2.4.1 Plast za slikanje (Paint Layer) . . . 59
6.2.4.2 Plast s polnilom (Fill Layer) . . . 61
6.2.4.3 Maske . . . 61
6.2.5 Izvoz tekstur . . . 62
6.2.6 Uvoz tekstur v Blender in nanos na model . . . 63
7 Animacija 65 7.1 Vezanje modela na okostje . . . 68
7.1.1 Barvanje z uteˇzmi . . . 69
7.1.2 Prenos uteˇzi na oblaˇcila . . . 70
7.2 Prenos animacije na model . . . 72
7.2.3 Peˇcenje animacije . . . 77
7.3 Popravljanje posameznih kljuˇcev animacije . . . 77
8 Zajem gibanja in prenos na model 81 9 Postavitev modela v sceno in izvoz predstavitvenega posnetka 85 9.1 Uvoz modela v pripravljeno sceno . . . 86
9.1.1 Teksture . . . 88
9.2 Delo s sekvenˇcnikom . . . 89
9.2.1 Kamere . . . 89
9.2.2 Sestavljanje sekvenc . . . 92
9.3 Rezultat diplomske naloge . . . 95
10 Zakljuˇcek 101
Literatura 104
kratica angleˇsko slovensko
K-Pop Korean Pop Korejski pop
3D Three-dimensional Tridimenzionalen
MoCap Motion Capture Zajem gibanja FBX format Filmbox
GLFT format Graphics Language Tran- smission Format
MOBA Multiplayer Online Battle Arena
Spletna bojna arena za veˇc igralcev
PBR Physically Based Rende-
ring
Senˇcenje na osnovi fizike
Naslov: 3D modeliranje in animacija avatarja Avtor: Nina Tancoˇs
Diplomsko delo opisuje potek 3D modeliranja ter uporabo pridobljenih infor- macij in znanj na poljubnem modelu, ki ga bo mogoˇce animirati. Za uspeˇsno izdelavo je najprej potrebno pridobiti izkuˇsnje na podroˇcju modeliranja z opravljanjem preprostejˇsih nalog in postopno nadgradnjo na zahtevnejˇse na- loge in izzive. Problem animiranja naˇsega modela je reˇsljiv z opremo, ki je prosto dostopna tudi neprofesionalnim uporabnikom. Konˇcni rezultat pro- jekta bo animiran 3D model, ki bo imel primerne teksture in se bo nanj lahko preneslo gibanje, ki ga zajamemo z MoCap tehnologijo. Poskusili se bomo izogniti pogostim teˇzavam, kot je npr. prekrivanje telesa modela in njegovih oblaˇcil (ang. clipping). Opis procesa modeliranja, teksturiranja in animiranja modela lahko sluˇzi kot smernica drugim zaˇcetnikom na tem podroˇcju.
Kljuˇcne besede: animacija, 3D modeliranje, zajem gibanja.
Title: 3D modelling and animation of an avatar Author: Nina Tancoˇs
This paper describes the process of researching various approaches to 3D modeling and applying the acquired knowledge on a 3D model of choice, which we will be able to animate. To achieve success we will first need to sift through the necessary materials and get the appropriate skills by doing basic, simple tasks and slowly building up from there. The problem of animating this model using motion capture is already much easier due to the fact that we will be using easily accessible applications and/or technology that even non-professional users can work with. The end result of this diploma thesis will be an animatable 3D model complete with appropriate textures, whose animation will be generated by retargetting motion from MoCap data. We will take into account various workarounds to avoid problems such as clipping, accurate behavior/physics of clothes and hair etc. The process of creating, texturing and animating said model from scratch with very limited prior experience should serve as a guideline to other beginner 3D artists that wish to take on similar tasks and challenges.
Keywords: animation, 3D modeling, motion capture.
Uvod
3D modeliranje in animacija sta precej razˇsirjeni panogi, s katerima se sre- ˇcujemo v ˇstevilnih medijih. Ker se ta tehnologija nenehno razvija in napre- duje, postaja bolj dostopna in cenejˇsa tudi za navadne uporabnike, ki bi radi pridobili praktiˇcno znanje na teh podroˇcjih.
Z veˇcjo dostopnostjo tehnologije so se zaˇcele razvijati nove oblike vsebin.
Velik del le-teh zahteva doloˇceno raven znanja 2D/3D modeliranja in anima- cije za izdelavo konˇcnega produkta. Med bolj populare sodijo takoimenovani VTuberji (virtualni Youtuberji), virtualni idoli ipd. Virtualni Youtuberji naˇceloma za svoje vsebine uporabljajo lastnega 3D avatarja, ki ga lahko iz- delajo z uporabo zastonjskih aplikacij, nato pa za produkcijo vsebin uporabijo ˇse tehnologije s katerimi spremenijo svoj glas in sledijo lastnemu gibanju, da se avatar premika na podlagi njihovega gibanja. Kakˇsne vsebine virtualni Youtuberji producirajo, je odvisno od posameznega ustvarjalca, pomebno je to, da pri svojem delu za animacijo avatarja uporabljajo tehnologijo za zajem gibanja.
Zaradi naraˇsˇcajoˇce popularnosti K-Pop (Korean popular music) ˇzanra in K-Pop industrije na sploh, so se tudi podjetja, ki sicer delajo na produkciji iger, usmerila v omenjeno glasbeno industrijo. Med bolj zanimivimi projekti v teh vodah sta skupini K/DA in True Damage, ki ju je iz obstojeˇcih ka- rakterjev iz svoje popularne MOBA (Multiplayer Online Battle Arena) igre
1
ustvarilo podjetje Riot Games. Podobno so se zaˇceli tudi v K-Pop industriji pojavljati posamezni izvajalci in skupine, ki uporabljajo virtualne avatarje;
med njimi dekliˇska skupina Aespa in solistka APOKI. Ker sem tudi sama veˇc let plesala in imam interes za umetnost in glasbo, se mi je ideja virtual- nih idolov precej priljubila, zato sem se odloˇcila poglobiti v nekaj tehnologij, zaradi katerih je njihov obstoj mogoˇc.
Diplomsko delo opisuje postopke realiziranja posameznih faz projekta, teˇzave, na katere sem pri izdelavi naletela, njihove reˇsitve, opis uporablje- nih tehnologij in utemeljitev izbire le-teh, ter povzetek pridobljenih znanj in rezultatov za vsak korak.
Uporabljene tehnologije
2.1 Blender
Blender je popularna odprtokodna oprema, ki se uporablja za razliˇcne gra- fiˇcne dejavnosti - simulacije, 2D in 3D animacije, 3D modeliranje in ˇstevilne druge. Kljub temu da je oprema zastonjska, je Blender v primerjavi s komer- cialnimi alternativami precej napreden, ˇce ne ponekod boljˇsi od konkurence.
Predvsem je vredno omembe dejstvo, da ima ob tem Blender tudi ogromno podpornih platform; forumi, klepetalnice, YouTube kanali, teˇcaji ipd., zato je vstop na podroˇcje enostaven, saj so vse informacije na dosegu roke. Zaradi preprostega dostopa do programske opreme in ogromnega ˇstevila informacij, ki jih imamo na voljo, se zdi uporaba Blenderja smiselna.
Za Blender obstajajo tudi ˇstevilni zastonjski vtiˇcniki, ki so se razvili s pomoˇcjo skupnosti 2D in 3D ustvarjalcev, ki to opremo uporabljajo. Nekatere od teh vtiˇcnikov bom omenila v nadaljevanju diplomskega dela, ker sem jih tudi sama uporabljala pri izdelavi oz. animaciji 3D modela.
2.2 Procreate za iPadOS
Procreate je zmogljiva iOS/iPadOS aplikacija za urejanje oz. ustvarjanje rasterske grafike. Uporabniku nudi razliˇcne ˇcopiˇce, s katerimi se lahko pri-
3
bliˇzamo obˇcutku risanja oziroma slikanja na papir, moˇznost uporabe veˇcih plasti ob delu, uvaˇzanje in izvaˇzanje vsebin v razliˇcnih formatih (PSD, PNG, animirani GIF, TIFF...), filtre in prednastavljene barvne palete, ustvarjanje palet na podlagi uvoˇzene slike in mnoga druga orodja. Za razliko od grafiˇcnih tablic brez zaslona, na iPadu riˇsemo direktno na ekran. Zaradi tega in zaradi obˇcutljivosti na pritisk, ki jo ponujata iPad/Procreate, je obˇcutek podoben risanju na papir - s to razliko, da imamo v aplikaciji veliko veˇc moˇznosti pogleda, urejanja in popravljanja naˇsih izdelkov.
Seveda obstajajo aplikacije, ki so na nekaterih podroˇcjih boljˇse od Procre- ata. Za primer lahko vzamemo plaˇcljivo aplikacijo Clip Studio Paint (v na- daljevanju
”CSP“), ki ima med drugim vgrajeno tehnologijo UI[1]. S to tehnologijo je mogoˇce ustvariti hitre in preproste gradiente in zapolniti veˇcje povrˇsine platna ˇze s tem, da na izbrane toˇcke v naˇsem izdelku nanesemo odtenek barve, za katerega ˇzelimo, da se tam prikazuje. CSP nato samo- dejno zapolni povrˇsino do roba, ki smo ga doloˇcili. Ta tehnologija lahko uporabnikom olajˇsa in pospeˇsi delo. Poleg tega uporabniki aplikacije CSP niso omejeni na ˇstevilo plasti, v nasprotju s Procreate, ki ˇstevilo plasti omeji na podlagi velikosti naˇsega platna in zmogljivosti naprave.
Katera tehnologija je boljˇsa, je v glavnem stvar posameznega uporabnika in njegovih zahtev oz. poteka dela. Kot povpreˇcen uporabnik, ki takˇsne aplikacije uporablja v sklopu hobija in ne posla, na svojem iPadu uporabljam Procreate, saj je plaˇcilo aplikacije enkratno in nima meseˇcne naroˇcnine kot CSP.
2.3 Rokoko Studio
Rokoko Studio je zastonjska oprema, ki nudi moˇznost profesionalnega ustvar- janja, zajemanja in urejanja 3D animacije. Za resnejˇse uporabnike so na voljo plaˇcljivi pripomoˇcki za zajemanje gibanja, kot je obleka Smartsuit Pro, ter rokavice za zajem gibanja dlani in prstov Smartgloves, ampak je v studiu tudi za obiˇcajne uporabnike na voljo veliko pripomoˇckov, s katerimi si lahko
pomagajo pri izdelavi dobrih, konkretnih animacij 3D modelov.
Za potrebe diplomske naloge sem od te tehnologije uporabila Rokoko Motion Library, ki je knjiˇznica posnetkov zajetega gibanja. Knjiˇznica ima ogromen nabor datotek, za razliˇcne potrebe 3D modelov - vse od preprostih ciklov hoje (ang. walk cycle), do zahtevnejˇsih, daljˇsih gibov, kot so bojne sekvence (ang. fighting sequence) in plesne koreografije. Posnetki v knjiˇznici stanejo od 3 do 6 dolarjev, do 150 posnetkov pa lahko uporabniki koristijo povsem brezplaˇcno.
2.4 Rokoko vtiˇ cnik za prenos animacije
Rokoko svojim uporabnikom ponuja tudi vtiˇcnik za prenos animacije na po- ljubno okostje 3D modela[2] (ang. Rokoko Retargetting Tool), ki je kompa- tibilen z Blenderjem. Vtiˇcnik je izjemno preprost za uporabo, saj zahteva le dva parametra - izvorna animacija, ter ciljno okostje, na katero se animacija prenese. Vtiˇcnik je sposoben na podlagi okostja izvorne animacije ustvariti seznam kosti in sklepov, ter vsakemu elementu poiskati par na ciljnem oko- stju. V primeru da za kateri element vtiˇcnik ne najde para, lahko manjkajoˇce oziroma odveˇcne sklepe v seznamu kosti nadomestimo roˇcno.
Vtiˇcnik je izjemno uporaben predvsem zato, ker je sposoben prenesti animacije iz razliˇcnih knjiˇznic na razliˇcna okostja. Z njim sem na svoj model prenesla tri testne animacije, vsako iz druge knjiˇznice, brez teˇzav. Kasneje sem z uporabo aplikacije Animate3D podjetja DeepMotion pridobila tudi datoteko z zajetim gibanjem iz mojega lastnega videoposnetka in jo s pomoˇcjo Rokoko vtiˇcnika brez teˇzav prenesla na model.
2.5 Tehnologija Animate3D podjetja DeepMo- tion
Tehnologija Animate3D[3] je brezplaˇcna oprema, s katero lahko obiˇcajni upo- rabniki na podlagi svojih posnetkov pridobijo datoteke formata .fbx (Film-
Slika 2.1: Prenos animacije iz vira na tarˇco
box), ki nosijo informacijo o zajetem gibanju. Z registracijo na spletni strani podjetja DeepMotion so zastonjski uporabniki vsak mesec upraviˇceni do ge- neriranja animacije dolge 30 sekund. Posnetke lahko naloˇzimo direktno na spletno stran z nadzorne ploˇsˇce naˇsega uporabniˇskega raˇcuna. Predogled ani- macije je moˇzen na privzetih modelih, ki jih ponuja DeepMotion, mogoˇc je pa tudi uvoz svojega lastnega modela v formatih .fbx, .glb ali .gltf (Graphics Language Transmission Format).
Podobna tehnologija na tem podroˇcju je aplikacija RADiCAL[4]. Z re- gistracijo so zastonjski uporabniki upraviˇceni do generiranja vsebin dolgih eno minuto, ampak so vsebine, ki jih zastonjski uporabniki naloˇzijo, javno dostopne drugim uporabnikom. Podobno kot Rokoko ima tudi RADiCaL svoj vtiˇcnik za prenos animacije na okostje, je pa za delovanje tega vtiˇcnika potrebno posebno RADiCaL okostje, ki ga uporabniki lahko najdejo na sple- tni strani aplikacije. Okostje in prenos animacije na okostje sem med delom pretestirala, ampak je pri prenosu na izdelani 3D model prihajalo do raznih teˇzav, kot so nesmiselne deformacije telesa in nesledenje modela okostju, ki mi jih tekom diplomskega dela ni uspelo odpraviti. Med drugim je za zasebne vsebine za en mesec potrebno odˇsteti 24 dolarjev, s tem da so pogoji preklica
naroˇcnine neprijazni do uporabnikov, zaradi ˇcesar sem se na koncu odloˇcila, da aplikacijo RADiCAL nadomestim z aplikacijo podjetja DeepMotion.
2.6 Substance Painter
Substance Painter je orodje za 3D slikanje. V njem lahko ustvarimo teksture za modele z uporabo mask in proceduralnih orodij, zaradi katerih doseˇzemo bolj definirane in realistiˇcne teksture. Teksture, izvoˇzene iz Substance Pa- interja so pripravljene tako, da jih lahko uvozimo v katerikoli program. V programu lahko slikamo neposredno na model in spremljamo spremembe od- nosu do svetlobe v realnem ˇcasu. Program omogoˇca delo s ˇsirokim naborom materialov, ki so upodobljeni na osnovi naravnih fizikalnih zakonov.
Program tako kot Procreate deluje na podlagi razliˇcnih tipov plasti. Na plasti lahko nanaˇsamo materiale in z njimi generiramo predpripravljene ma- ske, s katerimi dosegamo uˇcinke, kot so obraba, praske, umazanija, rja in ˇstevilni drugi. S teksturami lahko doseˇzemo viˇsji nivo podrobnosti, kot jih dejansko vidimo na modelu z generiranjem teksturnih map in peˇcenjem po- drobnosti iz viˇsjepoligonskih na niˇzjepoligonske UV mreˇze.
Teksture, ustvarjene v Substance Painterju, lahko izvozimo v razliˇcnih re- solucijah, ne glede na nastavitve izvorne resolucije datoteke, v kateri teksture izdelujemo.
2.7 Unreal Engine
Unreal Engine je industrijski standard v razliˇcnih panogah, predvsem na podroˇcju raˇcunalniˇskih iger in animacije. Je igralni pogon, ki nudi ˇstevilne pripomoˇcke za razvoj iger, produkcijo televizijskih vsebin, animacij, simulacij in drugih aplikacij v realnem ˇcasu. Tekom diplomskega dela bomo program uporabili za predstavitev modela v sceni in izvoz predstavitvenega videa, ki ga bomo ustvarili s pomoˇcjo Unrealovega sekvenˇcnika.
Program ponuja predpripravljena okolja za dela na razliˇcnih podroˇcjih - za
igre, za filmske in druge video vsebine, za arhitekturo, inˇzenirstvo in gradnjo ter za oblikovanje, razvoj in proizvodnjo motornih vozil. Igralni projekti se naprej delijo v okolja za delo na razliˇcnih tipih iger, kot so prvoosebne igre, sestavljanke, igre v navidezni resniˇsnosti, Top Down igre (sl. pogled od zgoraj) ipd. Vsako izmed okolij nudi orodja, ki so bolj specifiˇcna za ˇzeleni izdelek, da je delo ˇcim laˇzje in ˇcim bolj intuitivno.
Izbiramo lahko med pristopoma Blueprint (sl. naˇcrt) ali C++. Blue- print projekti omogoˇcajo
”drag-and-drop“ (sl. povleci in spusti) programira- nje ampak postanejo v veˇcjih igrah bolj zapleteni in teˇzje obvladljivi zaradi velikega ˇstevila vozliˇsˇc. S C++ projekti imamo dostop do celotne kode, kar nam nudi veˇcjo fleksibilnost pri programiranju funkcionalnosti igre.
Analiza podroˇ cja
Na podroˇcju tehnologije za zajem gibanja v zadnjih nekaj letih ni bilo bi- stvenega napredka. Vseeno so projekti, ki to tehnologijo uporabljajo vedno bolj ambiciozni in dodelani. Kot primer lahko vzamemo ˇstevilne video igre, ki uporabljajo zajeto gibanje za vmesne animacije (ang. cutscene), ali filme kot je npr. Hobbit[5], v katerem so tehnologijo zajema gibanja uporabili za animacijo zmaja Smauga (Slika 3.1). Film seveda ni nov, je pa bil v svojem ˇcasu precej popularen; prav tako so kar nekaj ˇcasa po spletu kroˇzili posnetki igralca iz zakulisja, ki je zmaju vdahnil ˇzivljenje.
Slika 3.1: Primerjava igre igralca Benedicta Cumberbatcha z animacijo zmaja v filmu
9
MoCap tehnologija je kljuˇcni del tudi pri ˇstevilnih video igrah. Ogledamo si lahko primer igre Detroit: Become Human[6] (Slika 3.2), kjer so igralcem na telo in obraz namestili ˇstevilne sledilce (ang. tracker), katerih gibanje so potem prenesli na 3D modele. Z drago opremo sicer dobimo percej natanˇcne rezultate, ampak kljub temu naletimo na teˇzavo, ki se pojavlja tako v 3D kot 2D medijih: prenos figure iz resniˇcnega ˇzivljenja na platno velikokrat vrne ne samo nenatanˇcne ampak tudi zelo toge rezultate. ˇCe za primer vzamemo risanje, lahko kot referenco za pozo uporabimo 3D model zaradi pravilnosti anatomije, ampak je zaradi obˇcutka dinamiˇcnosti (ˇce si tega ˇzelimo) potrebno ponekod pretiravati (Slika 3.3). Pri zajemu gibanja se poraja podoben pro- blem, zato je pri razvoju omenjene igre ponekod bilo potrebno zajeto gibanje modificirati, izboljˇsati, da je izpadlo bolj dinamiˇcno in zanimivo.
Slika 3.2: Primerjava igre igralcev z animacijo v igri
Slika 3.3: Primerjava izvorne skice s konˇcno
Zasnova modela
Model, ki ga tekom diplomskega dela izdelujem, ima vlogo idola. Velik del inspiracije zanj izhaja predvsem iz Juˇzne Koreje, kjer je v glasbeni industriji zelo razˇsirjen koncept glasbenih skupin, ki v svojih nastopih vkljuˇcujejo zah- tevne koreografije, petje/rap in igro (K-Pop). Skupnosti oboˇzevalcev ome- njenih skupin so precej velike in jih sestavljajo ljudje z razliˇcnimi ozadji - med njimi je velik deleˇz umetnikov, glasbenikov, pisateljev in tudi plesalcev - ki v znak podpore ustvarjajo svoje vsebine in jih delijo z drugimi, ter s tem tudi sami pripomorejo k ˇsirjenju popularnosti skupine. V doloˇcenih krogih je precej popularna izdelava fiktivnih karakterjev, ki jih lastniki postavijo v K-Pop industrijo. Drugje obstajajo skupnosti plesalcev, ki se uˇcijo obstojeˇce koreografije in nato objavijo svoje posnetke. Ker sem tudi sama plesalka in umetnica, me zanima zdruˇzitev obojega - iz tega torej izhaja osnova za model.
4.1 Izgled modela
Ker je model idol, sta zanj potrebna temu primerna izgled in animacija.
Pri smernicah za izgled se ponovno naslanjam na modo v K-Pop industriji.
Odvisno od koncepta skupine je moda drastiˇcno razliˇcna in vˇcasih precej nenavadna - od kraljevskih oblek z raznimi bleˇsˇceˇcimi dodatki, do fluore-
11
scentnih plastiˇcnih oblaˇcil. Konceptu primerno si skupine barvajo tudi lase, zato nenaravne barve niso nekaj neobiˇcajnega.
Slika 4.1: Koncept skupine ATEEZ za pesem HALA HALA [7]
Slika 4.2: Koncept skupine Rocket Punch za pesem Bouncy [8]
Ker je model ˇzenskega spola, sem za njegove karakteristike iskala inspi- racijo pri dekliˇskih K-Pop skupinah, saj se njihov modni stil, stili koreo- grafije/naˇcin plesa in sploˇsni izgled bistveno razlikujejo od njihove moˇske polovice. V velik navdih in pomoˇc mi je bila skupina ANS (Angel N Soul) [9], ter solistka AleXa[10]; iz glasbenih posnetkov sem si izbrala nekaj za- nimivih dinamiˇcnih poz in jih poskusila poustvariti, ter v njih narisati moj model. Tako sem lahko karakterju doloˇcila izgled, oblaˇcila in mu ustvarila koncept.
4.2 Skiciranje modela
S skiciranjem zasnove modela se ˇze v tem koraku lahko bolj pribliˇzamo konˇcni viziji in s slikami nakaˇzemo, kaj je njegova vloga, s ˇcim se ukvarja, mu doloˇcimo osebnost. Risba modela ne sluˇzi le kot smernica za izgled, temveˇc se lahko uporabi tudi kot pomoˇc pri modeliranju samem. Blender omogoˇca istoˇcasni pogled na naˇso mreˇzo z razliˇcnih smeri; recimo pogled od spredaj in stranski pogled. Potemtakem si lahko z risbami pomagamo tako, da toˇcno definiramo obrazne poteze karakterja od spredaj in s profila, ter si ti dve risbi uvozimo v Blender in modeliramo po njiju. Pri tem pristopu je predvsem po- membno, da se poteze in proporci res ujemajo iz vseh smeri. Podobno se za
samo figuro/telo modela lahko uporabi referenˇcne slike, saj je bistveno laˇzje delati, ˇce imamo neke realistiˇcne smernice, kot iz niˇcesar ustvariti model.
Tako so proporci modela tudi bolj realistiˇcni in natanˇcni, ˇceprav je vˇcasih potrebna stilizacja (ang. stylisation) in pretiravanje da posamezne poteze postanejo bolj vpadljive, bolj dinamiˇcne ter bolj zanimive in lepˇse na pogled.
Kot rezultat tega projekta si ˇzelimo pribliˇzno realistiˇcnega ˇcloveˇskega modela s proporci v mejah realnosti, ampak s pridihom popularnih kliˇsejev v svetu animacije.
Slika 4.3: Skica izgleda modela
Modeliranje
5.1 Referenˇ cne slike
Pred zaˇcetkom modeliranja je potrebno natanˇcno razmisliti o naˇsih ciljih;
ˇcemu bo model namenjen, ali se ga bo animiralo, ali bo imel oblaˇcila. Dobra ocena zahtev pomeni manj teˇzav oziroma napak pri konˇcnem izdelku. ˇCe nismo prepriˇcani, kako se spopasti s katerim izmed korakov, je najbolje, da si ogledamo videe z navodili, oz. poiˇsˇcemo obstojeˇce reˇsitve na spletu. Podpore za 3D modeliranje je na spletu ogromno. Sama sem si pri izdelavi diplomske naloge precej pomagala z video serijami, namenjenimi uˇcenju 3D modeliranja modelov za animacijo[11], ter video serijami, namenjenimi uˇcenju ustvarjanja okostja modela in vezanja modela na to okostje, da ga lahko premikamo[12].
Za zaˇcetek se osredotoˇcimo na figuro modela - torej na njegovo telo. V naˇsem primeru smo si za osnovo izbrali ˇcloveˇsko telo. Naˇs model smo najprej poslikali z vseh pomembnejˇsih strani; spredaj, zadaj ter z leve in desne strani.
Te slike smo nato prenesli v program Procreate, kjer smo na roke odpravili vse nevˇseˇcnosti, ki nam na izvornih slikah niso bile vˇseˇc, ter stilizirali figuro.
Ker cilj za naˇs prvi model ni popolni realizem, imamo nekaj svobode pri tem, kako poudarimo doloˇcene poteze modela - recimo bolj poudarjeni boki, veˇcje oˇci, preprostejˇsi lasje, ki jih sestavimo iz veˇcjih kosov namesto s pomoˇcjo realistiˇcne simulacije las ipd.
15
Slika 5.1: Primer izdelave refe- renˇcnih slik za modeliraje
Slika 5.2: Vse uporabljene refe- renˇcne slike
Vse referenˇcne slike (sliki 5.1 in 5.2 zgoraj) je pred uvozom v Blender potrebno pravilno pripraviti, da pri modeliranju ne bo prihajalo do teˇzav.
Model naj bo na vseh slikah enake velikosti, ter naj se drˇzi enakih proporcev ne glede na pogled. Natanˇcnost pri tem koraku nam olajˇsa in skrajˇsa delo, zato si je vredno vzeti ˇcas in pravilno skalirati in pozicionirati reference.
Zgornji sliki sluˇzita zgolj kot pregled uporabljenih slik, ne kot primer pravilno pripravljenih referenc.
Slika 5.3: Primerjava konˇcnega modela z referenˇcnimi slikami
5.2 Uvoz referenˇ cnih slik v Blender in zaˇ cetek modeliranja
Preden v Blender karkoli uvozimo moramo razmisliti o dimenzijah naˇsega modela. To bo predvsem pomembno v kasnejˇsih poglavjih diplomskega dela, ko bomo naˇs 3D model uvaˇzali v druge programe. Ko zaˇzenemo program Blender, se nam odpre nov projekt, v katerem je ˇze postavljena kocka. ˇCe kliknemo na kocko in nato pritisnemo gumb na tipkovnici za ˇcrko N, se bo odprl stranski meni, v katerem vidimo transformacije telesa, 3D kurzorja in pogleda, nastavitve orodja, ki ga trenutno uporabljamo, ter nastavitve vtiˇcnikov, ki smo jih uvozili. V zavihku
”Item“ (sl. predmet) se nahajajo informacije o lokaciji, rotaciji, skali in dimenzijah naˇse kocke.
Slika 5.4: Stranski meni (bliˇznjica na tipkovnici: N)
Pod razdelkom
”Dimensions“ (sl. dimenzije) so vidne dimenzije predmeta glede na posamezno os koordinatnega sistema; torej ˇsirina, dolˇzina in viˇsina predmeta. Kocka trenutno v vsako smer meri 2m, kar je za preprosto kocko precej veliko.
Idealno je, ˇce se pri izdelavi naˇsega modela drˇzimo realnih dimenzij, ker bo to pomembno pri prenaˇsanju modela v program Unreal Engine, kjer ga bomo postavili v sceno. Ena Blender enota je enaka enemu centimetru v Unreal Enginu. Za naˇs model bomo torej doloˇcili viˇsino med 160cm in 170cm (1.60m - 1.70m), ki se bo obdrˇzala tudi pri prenosu v Unreal Engine. ˇCe ˇzelimo delati z drugaˇcnimi nastavitvami skale, lahko to spremenimo v nastavitvah scene (slika 5.4).
Slika 5.5: Nastavitve scene
5.3 Modeliranje figure
Ko so referenˇcne slike pripravljene, jih uvozimo v Blender. To storimo tako, da najprej v Blenderju preklopimo v sprednji ortografski pogled. V objek- tnem naˇcinu (ang. Object Mode) v spodnji orodni vrstici kliknemo na gumb
”Add“ (sl. dodaj). Prikaˇze se spustni meni, v katerem izberemo tip pred- meta, ki ga ˇzelimo dodati v sceno. Ker potrebujemo referenˇcne slike izberemo moˇznost
”Background Image“ (sl. slika ozadja). V stranskem meniju lahko na zavihku nastavitev slike doloˇcimo, ali se bo referenˇcna slika prikazovala pred ali za modelom, ter ji doloˇcimo transparentnost. Z visoko prosojnostjo reference laˇzje sledimo deformaciji modela glede na smernice.
V sprednji ortografski pogled pridemo s pritiskom na tipko 1 na ˇstevilˇcni tipkovnici. Na prenosniku je temu namenjena tipka
”backtick“, ki odpre kroˇzni meni iz katerega lahko izberemo ˇzeleni pogled. Med objektnim naˇcinom in urejevalnim naˇcinom (ang. Edit Mode) lahko prehajamo s pritiskom na tabulator. Objekte lahko v sceno dodajamo tudi s pritiskom na gumba SHIFT+A, ko smo v objektnem naˇcinu.
Slika 5.6: Dodajanje referenˇcne slike
Slika 5.7: Nastavitve referenˇcne slike
Objekte preprosto premikamo po sceni s klikom na ˇzeleni objekt in priti- skom na tipko G. ˇCe pred premikom pritisnemo ˇse ˇcrko za katero izmed osi (X,Y,Z), se bo objekt premikal samo po tisti osi. ˇCe predmetu ˇzelimo spreme- niti pozicijo na Z osi, najprej nanj kliknemo, nato pa na tipkovnici pritisnemo G→Z. Premikamo lahko tako objekte kot posamezna ogliˇsˇca (ang. verti- ces). S premikom ogliˇsˇc objekt razˇsirimo v smer premika ogliˇsˇca. Da objekt poviˇsamo, mu oznaˇcimo zgornja ˇstiri ogliˇsˇca (ali zgornjo ploskev kocke) in jih zamaknemo po Z osi. Za laˇzje urejanje lahko izberemo, ali bomo zajemali ogliˇsˇca, robove ali celotne ploskve.
Slika 5.8: Nastavitve izbire elementov v sceni; izbira ogliˇsˇc, izbira robov ali izbira ploskev
Ko za vsak pogled naloˇzimo referenˇcne slike, lahko zaˇcnemo modelirati trup. V sprednjem ortografskem pogledu ustvarimo kocko, ki jo centriramo glede na model - poloviˇcni prerez kocke naj bo poravnan s poloviˇcnim pre- rezom referenˇcne slike. Dimenzije ustvarjene kocke prilagodimo na ˇsirino in viˇsino trupa modela. Kocko nato prereˇzemo po polovici. V urejevalnem naˇcinu pritisnemo CTRL+R, kar nam omogoˇca razpolovitev zank objekta (ang. Loop Subdivide). Ko prepolovitev potrdimo, bo kocka sestavljena iz dveh enakih polovic. Levo polovico izbriˇsemo; torej oznaˇcimo vsa ogliˇsˇca, ki so samo na levi strani, pritisnemo tipko za izbris in izberemo moˇznost
”Delete Vertices“ (sl. Odstrani ogliˇsˇca).
Slika 5.9: Kocko dodamo v sceno in jo poravnamo z referenˇcno sliko. Po ˇsirini in viˇsini naj prekrije trup. Kocko razpolovimo in pobriˇsemo levo polovico.
Nato roˇcno ali s pritiskom na ˇcrko A oznaˇcimo celotno preostalo polo- vico in v nastavitvah objekta kliknemo na ikono kljuˇca - to je zavihek za modifikatorje - ter objektu dodamo modifikator za zrcaljenje (ang. Mirror Modifier). S tem doseˇzemo, da se objekt deformira na obeh straneh enako in si tako prihranimo ˇcas, ki bi ga sicer zapravili za modeliranje okonˇcin na drugi polovici telesa. Modifikator za zrcaljenje lahko prilagodimo, da se zrcali preko poljubne osi, ampak za potrebe naˇsega modela pustimo, da se zrcali
prek X osi. Pomembno je, da obkljukamo polje ob moˇznosti
”Clipping“, da ogliˇsˇca na stiku obeh polovic ostanejo fiksna - v smislu, da se ne zamikajo po X osi in tako ne prihaja do prekrivanja med levo in desno polovico ogliˇsˇc posameznega modela.
Slika 5.10: Nastavitve modifikatorja za zrcaljenje. Moˇznost
”Clipping“ vklo- pimo, da se ogliˇsˇca leve in desne polovice ne prekrivajo ˇcez sredino.
Zdaj se trup zrcali preko X osi in ga lahko zaˇcnemo oblikovati. Upo- rabna funkcija Blenderja je moˇznost proporcionalnega urejanja (ang. Pro- portional Editing), ki jo bomo uporabljali v kombinaciji z razpolavljanjem in izvleˇcenjem (ang. Extrusion). Ko vklopimo funkcinalnost proporcionalnega urejanja, se ob premiku izbranih ogliˇsˇc na kurzorju prikaˇze krog, ki predsta- vlja obseg vpliva premika naˇsega ogliˇsˇca. ˇCe je krog majhen in zajame samo izbrano ogliˇsˇce, ne bo priˇslo do veˇcjih deformacij pri premiku le-tega; ˇce pa so v krogu zajeta tudi druga ogliˇsˇca, bo premik izbranega ogliˇsˇca proporcionalno
vplival na pozicijo le-teh.
Slika 5.11: Razlika med vplivom navadnega urejanja (slika levo) in proporci- onalnega urejanja (slika desno) na istem ogliˇsˇcu v mreˇzi.
Zanke trupa razpolovimo tako, da ˇcim bolj zajamemo obliko telesa - v bokih, okrog prsi in okrog reber. Razpolavljanje nam ustvari veˇc toˇck za natanˇcnejˇse oblikovanje trupa. Ko razpolavljamo, se drˇzimo tega, da ne dodajamo nepotrebne geometrije, saj je cilj naˇsega dela preprostejˇsi, low- poly (ang. nizkopoligonski) model, ki ga bomo animirali. Veˇc poligonov kot model ima, veˇc operacij bo potrebnih za njegovo upodobitev in ˇce naˇs sistem ni zmoˇzen izvesti takˇsnega ˇstevila operacij v zahtevanem ˇcasu, bo priˇslo do zakasnitev pri upodabljanju le-tega.
Glede na to, da naˇs model ne bo uporabljen v aplikaciji, ki teˇce v realnem ˇcasu, lahko bolj prosto razpolagamo s ˇstevilom poligonov, se pa potem poraja vpraˇsanje sploˇsne zmogljivosti naprave, na kateri delamo z modelom. Ker moja naprava ni najbolj zmogljiva, sem ˇze za izris slike preprostejˇsega modela iz Blenderja potrebovala nekaj minut, zato razmislimo o poligonih, ki jih ustvarjamo, ko modeliramo, saj podrobnosti na model lahko preslikamo tudi drugaˇce, brez da geometrijo naredimo preveˇc zahtevno.
5.3.1 Roke in noge modela
Za modeliranje okonˇcin bomo potrebovali funkcijo izvleˇcenja in orodja za zanke (ang. Loop Tools). Naˇceloma bi ta orodja morala biti dostopna v meniju, ki se prikaˇze, ˇce z desnim gumbom miˇske kliknemo na naˇso izbiro v urejevalnem naˇcinu. ˇCe teh moˇznosti nimamo, jih lahko aktiviramo tako, da v orodni vrstici kliknemo na sklop
”Edit“, izberemo alinejo
”Preferences“ in z iskalnikom poiˇsˇcemo
”Mesh: LoopTools“ (Slika 5.12).
Zdaj lahko zanke z enim klikom spremenimo v katero izmed oblik, ki nam jih orodja ponujajo. Torej, ˇce ˇzelimo iz neenakomerne zanke ustvariti krog, oznaˇcimo celotno zanko in nato z desnim gumbom miˇske kliknemo na izbrano vsebino, da se nam pokaˇze kontekstni meni, v katerem najdemo orodja za zanke. To orodje bomo uporabili na ramenih in kolkih, da lahko iz trupa izvleˇcemo valje, ki jih bomo oblikovali v noge in roke.
Slika 5.12: Nastavitve Blenderjevih preferenc in upravljanje vtiˇcnikov. V iskalniku vnesemo ime vtiˇcnika, ki ga iˇsˇcemo, s klikom nanj pa ga vklopimo.
Izberemo ploskve, iz katerih bomo izvlekli roke in noge. Nato pritisnemo tipko za izbris in izberemo moˇznost
”Faces“ (sl. ploskve), s katero odstranimo izbrane ploskve (Slika 5.13) - vkljuˇcno z robovi, ki se nahajajo znotraj zanke,
ki te ploskve obkroˇza. ˇCe bi izbrali moˇznost
”Only faces“ (sl. samo ploskve), bi po izbrisu na mreˇzi ostali robovi in ogliˇsˇca, ki so tvorili izbrisane ploskve (Slika 5.14).
Slika 5.13: Rezultat brisanja ploskev na mestu rok in nog.
Slika 5.14: Razlika med naˇcinoma brisanja
”Faces“ (levo) in
”Only Faces“
(desno)
5.3.2 Poza T in poza A
Ker bomo gibanje zaˇceli v poziciji T, tudi naˇs model modeliramo tako, da stoji v tej poziciji. Torej z zravnanimi nogami, poravnanimi s kolki, z rokami
iztegnjenimi v stran. Tako bomo laˇzje na model povezali okostje, s kate- rim bomo model premikali in na katerega bomo prenesli animacijo naˇsega zajetega gibanja.
Poza T se v animaciji uporablja zato, ker drˇzi sklepe telesa oddaljene enega od drugega in se noben del telesa pri tem ne prekriva. MoCap posnetki, ki jih bomo zajemali v naslednjih poglavjih, se bodo tudi zaˇceli v pozi T zato, da bodo uporabljene aplikacije laˇzje definirale pozicije posameznih sklepov v okostju.
Dandanes se uporablja poza A, ker so v pozi T pozicije okonˇcin ekstremne, zaradi ˇcesar v animaciji prihaja do ˇcudnih deformacij. Poza A je bolj naravna in vseeno prepreˇcuje prekrivanje sklepov in delov telesa.
Slika 5.15: Primerjava poze T (levo) in poze A (desno).
5.3.3 Pregibi modela v sklepih
Upoˇstevati moramo, da se bo ponekod telo pregibalo, ko ga bomo animirali.
V kolkih, v kolenih, v gleˇznjih, ter v ramenih, komolcih, zapestjih in prstih.
Iz posnetka iz katerega bomo zajemali gibanje, ne bomo dobili podatkov o premikanju prstov, zato trenutno niso tako pomembni. Na vseh toˇckah
pregiba moramo ustvariti pogoje za pravilno deformacijo mreˇze modela. En primer tega je, da v geometriji na teh pregibnih lokacijah doloˇcimo nekaj deltoidov, s katerimi spremenimo potek geometrije v mreˇzi. S tem ustvarimo v mreˇzi polkrog, ki bo objel sklepe naˇsega modela, ter ˇzeleni sklep malo izboˇcimo. Ta korak prepreˇci ˇcudno in nenaravno pregibanje okonˇcin modela.
Slika 5.16: Razlika med pregibom mreˇze v kolenih modela pred in po po- pravkih v mreˇzi.
Slika 5.17: Polkrog v mreˇzi modela, zaradi katerega se mreˇza lepˇse pregiba, ko se deformira.
Po izvleˇcenju in oblikovanju
”valjev“ naˇsih okonˇcin, da se prilagajajo re- ferenˇcni sliki, moramo modelu izdelati ˇse dlani in stopala. Ker bo model nosil
ˇcevlje, se na podrobnosti stopal ne oziramo. Za posamezne prste na dlani ustvarimo toˇcke pregibov. ˇCe ˇze ne za vsak ˇclenek, je dobro, da te pregibe ustvarimo vsaj pri stiku prstov in dlani, tako za palec kot za preostale ˇstiri prste. Palec ˇstrli v stran in se zaˇcne ˇze v koncu zapestja. Nahaja se tudi niˇzje kot ostali ˇstirje prsti in se obraˇca drugaˇce, zato temu primerno prila- godimo njegovo zaˇcetno pozicijo; z izvleˇcenjem ga usmerimo stran od dlani in navzdol, ne naravnost in naprej. Doloˇcimo tudi toˇcke pregiba zapestja samega.
Slika 5.18: Pregibi za deformacije v mreˇzi roke.
5.3.4 Modeliranje prsi
Kot pri modeliranju rok in nog, izberemo ploskve na trupu, kjer se bodo nahajale prsi modela, ter jih pobriˇsemo. Zanko, ki zajema nastalo luknjo v mreˇzi modela nato oznaˇcimo (kombinacija ALT in levi klik), ter jo z orodji za zanke spremenimo v krog. Dokler je zanka ˇse izbrana, lahko s tipko R za rotacijo popravimo usmerjenost zanke, saj se vˇcasih zgodi, da se ob pretvarjanju zanke v doloˇceno obliko ogliˇsˇca zamaknejo in niso poravnana s preostalim delom mreˇze. Vmesni prostor v nastali luknji potem zapolnimo z eno ploskvijo. To storimo tako, da oznaˇcimo kroˇzno zanko in pritisnemo tipko F. S tipko F lahko ustvarjamo nova ogliˇsˇca, nove robove in nove ploskve. ˇCe
izberemo dve posamezni ogliˇsˇci, se bo med njima ustvaril rob. ˇCe izberemo tri, se bo med njimi ustvarila nova ploskev.
Slika 5.19: Pobrisane ploskve spremenimo v kroˇzno zanko z uporabo pri- kljuˇcka
”LoopTools“.
Na novi ploskvi nato izvedemo operacijo
”vlaganja“ (ang. inset), s priti- skom na tipko I. To bo povzroˇcilo, da se vsa ogliˇsˇca, ki jih ploskev obsega, vdrejo proti srediˇsˇcu izbrane ploskve, ter za seboj pustijo rob. Ustvarjamo torej nov nivo geometrije na ploskvi. To naredimo tolikokrat, kot se nam zdi potrebno, da lahko dobro zajamemo obliko prsi, ko bomo to obmoˇcje deformi- rali. Na koncu nam bo v sredini ostal mnogokotnik. ˇCeprav je morda majhen, je najbolje, da se ga znebimo, oz. ga nadomestimo s tri ali ˇstirikotniki. Mno- gokotniki so lahko problematiˇcni pri uvozu v druge programe, saj jih nekateri programi (Zbrush, Unreal Engine) lahko teˇzje obravnavajo, prav tako pa se
z mreˇzo, sestavljeno iz ˇstirikotnikov, lahko izognemo ˇcudnim deformacijam in sencam.
Slika 5.20: Funkcija
”Inset“ (I) - ogliˇsˇca in robovi se vdrejo navznoter. S premikom miˇske lahko doloˇcimo, kako daleˇc se bodo vdrli
5.4 Modeliranje priˇ ceske
Za priˇcesko modela sem izbrala ˇcop, ker sem ˇzelela imeti dokaj preprosto frizuro, na kateri vseeno lahko preizkusim animacijo, ki naj bi upoˇstevala fiziko.
Ker v navadnem ˇcopu ni veliko oblike, lahko na glavi mreˇze modela izbe- remo tiste ploskve, iz katerih ˇzelimo ustvariti lase, in jih nato dupliciramo. Iz duplikata ustvarimo nov objekt in ga odebelimo s pritiskom na tipki ALT+S.
Lasem lahko dodatno obliko dodamo z vdiranjem nekaterih robov tako, da izbrani rob oznaˇcimo in premaknemo v poljubni smeri, da ustvarimo razliko v viˇsini s preostalimi robovi. Veˇc podrobnosti lahko na frizuri ustvarimo tudi s teksturo samo v naslednjih korakih. Glede na to, da so lasje speti v ˇcop, za frizuro potrebujemo ˇse elastiko in preostanek frizure. Za elastiko lahko uporabimo preprost torus, ˇcop pa bomo ustvarili s pomoˇcjo Bezierjeve krivulje.
Slika 5.21: Slika priˇceske modela
5.4.1 Bezierjeva krivulja
Bezierjevo krivuljo v sceno dodamo tako, da preklopimo v objektni naˇcin in s tipkama SHIFT+A odpremo meni za dodajanje objektov, kjer izberemo krivuljo. Bezierjeve krivulje imajo kontrolne toˇcke, s katerimi lahko spre- minjamo njihovo obliko. Vsaka toˇcka ima roˇcaje, ki krivuljo usmerjajo oz.
kontrolirajo njeno velikost. Roˇcaje lahko premikamo, rotiramo in skaliramo na enak naˇcin kot preostale elemente v sceni. Da dodamo nove toˇcke na krivulji, izberemo poljubno toˇcko, ki ˇze obstaja na krivulji, in pritisnemo E, da iz nje izvleˇcemo novo.
Krivuljam kot parametra doloˇcimo konusni in robni (bevel) objekt. Ko- nusni objekt bo doloˇcal, kako se izvorna krivulja oˇza in ˇsiri v posamezni toˇcki krivulje, robni objekt pa bo definiral vzorec oziroma teksturo krivulje.
Ta tehnika je velikokrat uporabljena pri modeliranju las 3D modelov, saj z njo hitro in preprosto ustvarimo posamezne pramene las in jih oblikujemo v priˇcesko.
Slika 5.22: Konusni objekt levo, robni objekt desno
V nastavitvah izvorne krivulje poiˇsˇcemo polji za dodajanje robnega in ko- nusnega objekta in ju doloˇcimo. ˇCe krivulji ˇzelimo nastaviti konusni objekt, izvorno krivuljo dupliciramo. Za robni objekt s tipkma SHIFT+A dodamo novo krivuljo, tokrat krog. Kot je vidno na spodnjih slikah, se z dodaja- njem robnega objekta krivulja razˇsiri in iz nje nastane tulec, z dodajanjem konusnega objekta pa se ta krivulja na vsakem koncu zoˇza.
Slika 5.23: Nastavitve krivulje
Roˇcajem na toˇckah krivulje lahko spremenimo tip. Lahko so avtomatski, vektorski, poravnani (aligned) ali prosti (free). Za namene naˇse priˇceske bomo roˇcaje na krogu in na konusnem objektu spremenili v poravnane roˇcaje tako, da bomo izbrali vse roˇcaje na krivulji in pritisnili tipko V. Poravnani roˇcaji leˇzijo v ravni ˇcrti in krivuljo ohranjajo neprekinjeno, brez ostrih robov.
Ce na teksturi ˇˇ copa ˇzelimo veˇc podrobnosti, na robnem objektu razpo- lovimo toˇcke. Tako kot na drugih objektih, razpolavljanje deluje tudi na krivuljah - izberemo vse toˇcke, nad katerimi ˇzelimo izvesti funkcijo razpo- lavljanja, nato pa z desnim klikom odpremo kontekstni meni in izberemo moˇznost subdivide.
5.5 Modeliranje obraza
Tudi pri modeliranju obraza uvozimo referenˇcne slike, ki nam bodo v pomoˇc pri izdelavi mreˇze modela. Kljuˇcne so predvsem reference za sprednji in
Slika 5.24: Primerjava geometrije po razpolavljanju toˇck krivulje stranski pogled. Redno moramo spremljati, kako deformacije v posameznih pogledih vplivajo na mreˇzo, saj nimamo skiparjenega modela, po katerem bi lahko izdelovali mreˇzo, temveˇc zgolj 2D slike. Zelo hitro pride do tega, da se mreˇza v sprednjem pogledu zaˇcne ˇsiriti v stran, saj ˇzelimo pokriti lica obraza, ampak pri tem ne gradimo mreˇze v globino, zaradi ˇcesar je mreˇza ploska in zgolj na X osi.
Slika 5.25: Referenˇcni sliki obraza od spredaj in s profila.
Modeliranje obraza je precej zahtevno, saj je pri tem koraku veliko spe- cifik, ki definirajo, kako se bo model obnaˇsal, ko bo animiran. Razumeti je
potrebno, kako obrazna mimika vpliva na dele obraza, ter temu primerno pripraviti mreˇzo, oziroma usmerjenost posameznih delov obraza v mreˇzi. Pri modeliranju sklepov smo bili pozorni na polkroge v mreˇzi, zaradi katerih se pri deformaciji modela ustvarijo lepˇsi pregibi. Na podoben naˇcin pri obrazu usmerjamo mreˇzo v petih kljuˇcnih toˇckah. Tako urejena mreˇza se bo lepˇse in bolj naravno deformirala, ˇce se odloˇcimo modelu animirati tudi obraz.
Slika 5.26: Primerjava modela iz spletnega vodiˇca[13] in naˇsega modela - pet kljuˇcnih toˇck v katerih se spremeni smer geometrije mreˇze.
Kot vidimo na slikah, so okrog oˇci neprekinjene kroˇzne zanke. Vmes je zanka, ki obkroˇza zgornji del obraza, iz katerega se mreˇza usmeri proti licem navzdol. Neprekinjeni zanki najdemo tudi na nosu in na obmoˇcju ust.
Geometrija na licih naj bo sestavljena tako, da imamo nekakˇsno U obliko ˇcez lica od ust do oˇci modela. Bolj kot je mreˇza simetriˇcna, laˇzje bo z njo manipulirati v naslednjih korakih. Poskusimo doseˇci to, da ni ostrih presekov v geometriji oz. velikih razlik med geometrijo telesa modela in geometrijo glave modela. Mreˇza naj se povsod povezuje ˇcez vse okonˇcine; primer na sliki spodaj, kjer lahko vidimo zanko, ki objame model po sredini telesa modela.
Slika 5.27: Zanka, ki poteka ˇcez celotno telo modela. Vir: https://www.
youtube.com/watch?v=SwM19PgSdCM, [Dostopano: 2. 9. 2021]
5.6 Modeliranje oblaˇ cil
Za izdelavo oblaˇcil modela sem preizkusila dva pristopa. Oblaˇcila sem naj- prej poizkusila izdelati s pomoˇcjo Blenderjevega modifikatorja za simulacijo blaga. ˇZal sem s tem naˇcinom imela teˇzave pri simulaciji sami; namreˇc, moj prenosnik te simulacije ni bil sposoben izvesti v sprejemljivem ˇcasu. Zato sem ta pristop opustila in se osredotoˇcila na roˇcno modeliranje oblaˇcil. Ker ima model oprijeta oblaˇcila brez prostih, plavajoˇcih dodatkov, zaradi tega pristopa nisem veliko izgubila, saj mi ni bilo treba razmiˇsljati o kolizijah;
sem pa izgubila nekaj zanimivejˇsih interakcij blaga s telesom, recimo gube na oblaˇcilih, nabiranje blaga zaradi gravitacije in okrog ˇsivov (odvisno od tipa blaga) ipd.
5.6.1 Delo z modifikatorjem za simulacijo blaga
Blender ima vgrajen modifikator za simulacijo blaga. Opisani postopek ni edini naˇcin, s katerim se lahko modelu ustvari oblaˇcila, je zgolj eden od dveh, ki sem ju preizkusila.
Zaˇcnemo tako, da v sceno dodamo ravnino (plane). Ravnino postavimo pred naˇs model ter jo dovolj poveˇcamo, da po viˇsini in ˇsirini prekrije tisti del
telesa, za katerega izdelujemo oblaˇcilo. Kot pri modeliranju telesa modela tudi tukaj ravnino razpolovimo, eno polovico odstranimo in ji nato dodamo modifikator zrcaljenja, da lahko enakomerno urejamo levo in desno polovico oblaˇcila. Objekt naj se ne prekriva z mreˇzo telesa objekta, sicer bomo imeli teˇzave pri ˇsivanju oblaˇcila. Da bodo pregibi okrog telesa bolj realistiˇcni, poveˇcamo ˇstevilo razpolovitev.
V naslednjem koraku ravnino izvleˇcemo skozi model. Sedaj na vseh me- stih, kjer bodo v oblaˇcilu luknje, odstranimo ploskve – ˇce izdelujemo majico, to pomeni, da v mreˇzi ustvarimo luknje za vrat, za roke ter za trup. Ko bomo oblaˇcilo v naslednjem koraku seˇsili okrog modela, se bo oblaˇcilo seˇsilo tako, da objame telo po zadani obliki.
Slika 5.28: V sceno je dodana ravnina, ki jo oblikujemo v majico z naramni- cami. Ravnina je izvleˇcena skozi model.
Preden oblaˇcilo seˇsijemo, moramo ˇse doloˇciti, kje oziroma kako se bo oblaˇcilo seˇsilo. Oznaˇcimo preostale stranske ploskve med sprednjo in zadnjo stranjo. Iz izbrane povrˇsine pobriˇsemo ploskve, ogliˇsˇca in robove pa pustimo.
To bodo ˇsivi. Izberemo celoten objekt in v zavihku za fiziko poiˇsˇcemo modi- fikator za simulacijo blaga. V nastavitvah lahko doloˇcimo kvaliteto korakov simulacije (quality steps), izgled blaga, kolizije in druge parametre. Preden se simulacija izvede, je potrebno vklopiti moˇznost ˇsivanja (ang. sewing) v zavihku za fiziko.
Za najbolj osnovne potrebe naˇsega oblaˇcila je potrebno objektu doloˇciti kolizije, saj se bodo deli blaga sicer prekrivali med seboj. Modifikator za
Slika 5.29: Po brisanju stranskih ploskev ostanejo ˇsivi, po katerih se oblaˇcilo seˇsije. S spreminjanjem nastavitev modifikatorja blaga se oblaˇcilo seˇsije.
kolizije dodamo tudi na telo naˇsega modela, da imajo oblaˇcila ob kaj zadeti, ko jih seˇsijemo. Pri nastavitvah kolizij z modelom moramo poviˇsati vrednost trenja (ang. friction), da oblaˇcila ne zdrsnejo z modela. Kvaliteto korakov simulacije poveˇcamo, da bodo kolizije in sploˇsno gibanje oblaˇcil v simulaciji bolj realistiˇcni, ne smemo pa je nastaviti na 0, sicer do kolizij med blagom in telesom sploh ne bo priˇslo.
Slika 5.30: Vklopimo moˇznost ˇsivanja.
Slika 5.31: S spreminjanjem zunanje in notranje debeline (inner/outer thic- kness) in oddaljenosti od telesa (ang. distance) prepreˇcimo, da bi se blago direktno dotikalo telesa, zaradi ˇcesar bi priˇslo do prekrivanja z mreˇzo modela.
Slika 5.32: Spreminjanje parametra krˇcenja majice v fizikalnih nastavitvah.
Blagu lahko doloˇcimo tudi ˇstevilne druge parametre, kot je masa ogliˇsˇc (zaradi katere bo blago postalo laˇzje ali teˇzje in se bo bolj drˇzalo telesa, ob katerega zadane), napetost blaga (zaradi katere se bo blago manj raztezalo), kompresija (zaradi katere se bo blago manj krˇcilo) ipd. Z igranjem s temi parametri spreminjamo obnaˇsanje in izgled materiala.
Ko smo zadovoljni z razrezom blaga, v objektnem naˇcinu pritisnemo na tipko za presledek, da se simulacija izvede. ˇCe smo pravilno pripravili objekt za oblaˇcilo, se bo ob izvedbi simulacije seˇsilo po izbranih robovih, ki smo jih v prejˇsnjih korakih pripravili. V kolikor je zvedba simulacije dovolj dobra, jo po ˇzelji zapeˇcemo na model. V tem primeru se bo animacija kasneje vedno izvedla enako, ˇcetudi izpod oblaˇcila umaknemo model, saj bo za vsak posamezen premik sedaj obstajala svoja sliˇcica oziroma okvir.
5.6.2 Roˇ cno modeliranje oblaˇ cil
Kot ˇze prej omenjeno, so oblaˇcila naˇsega modela precej oprijeta, zato je roˇcno modeliranje oblaˇcil precej laˇzje, kot bi bilo sicer. Na naˇsem modelu izberemo tiste ploskve v mreˇzi, kjer se bodo nahajala njegova oblaˇcila. Nato to obmoˇcje podvojimo; ustvarimo duplikat izbranih ploskev in iz njih ustvarimo objekt s tipkami SHIFT+D (duplikat) in tipko P. S pritiskom na tipko P odpremo meni, v katerem izberemo, iz ˇcesa bomo naredili nov objekt. V naˇsem pri- meru bo to izbira (ang. Selection), saj imamo ˇse vedno izbran ustvarjeni duplikat. Ker je naˇs objekt duplikat drugega objekta, ki ˇze ima modifikator za zrcaljenje, se ta modifikator prenese tudi na naˇs duplicirani objekt.
Pozorni moramo biti, v katerem urejevalnem naˇcinu smo po ustvarjanju novega objekta; ko objekt ustvarimo, smo z Blenderjem ˇse vedno v ureje- valnem naˇcinu izvornega objekta, iz katerega smo naredili nov objekt. V urejevalnem naˇcinu potem izberemo novo ustvarjeni objekt. Nad njim s kombinacijo tipk ALT+S izvedemo operacijo
”debeljenja“ (ang. fatten), da bodo oblaˇcila bolj tridimenzionalna. Ta operacija nam omogoˇca, da objekt odebelimo ali stanjˇsamo v smeri normal njegovih ogliˇsˇc, robov ali ploskev.
Oblaˇcila nato modificiramo na enak naˇcin, kot smo telo modela. Ker
Slika 5.33: Funkcija debeljenja na vrhnji plasti majice.
oblaˇcila prekrivajo nekatere dele telesa, razmislimo o tem, ali sploh ˇzelimo obdrˇzati telo, ki se nahaja pod oblaˇcili. To pomeni, da lahko v naslednjih korakih, ko model konˇcamo, odstranimo dele modela, ki niso vidni. S tem prihranimo na ˇstevilu operacij, ki jih bo naˇsa naprava morala izvesti, ko bo model animiran, pa tudi do prekrivanja telesa z oblaˇcili ne bo priˇslo, ko se bo model premikal.
5.6.2.1 Modeliranje majice
Majica naˇsega modela je sestavljena iz dveh razliˇcnih materialov. Na ma- teriale se bomo sicer osredotoˇcili v nadaljevanju, ampak moramo zaenkrat vseeno definirati, kako bo sestavljena. To storimo na vsaj dva naˇcina; lahko izberemo del naˇsega objekta, ki predstavlja spodnjo majico, ter na njem izvedemo operacijo debeljenja, da dobimo izgled debelejˇsega materiala nad tanjˇsim. Pri teksturiranju kasneje objektu doloˇcimo dva loˇcena materiala glede na to loˇcitev. Alternativno lahko enako kot v prejˇsnjem koraku, ko smo podvajali en del telesa modela, tudi tukaj podvojimo del majice in iz te kopije ustvarimo nov objekt. Osebno sem uporabila drugi pristop, saj se mi je ob modeliranju takrat zdel najlaˇzji, oziroma najbolj logiˇcen. Objektu, ki predstavlja drugi material na majici, sem nato doloˇcila ˇse modifikator za
utrjevanje (ang. solidify), s katerim sem dodala debelino temu materialu.
Slika 5.34: Konˇcni izgled majice modela.
5.6.2.2 Modeliranje hlaˇc
Tako kot majica so tudi hlaˇce sestavljene iz veˇc materialov - imajo gumbe in rumeno ˇcrto na zunanji strani, preostali del hlaˇc pa je ˇcrn. Gumbi in rumena ˇcrta bodo iz drugaˇcnega materiala kot preostali del hlaˇc, kar bomo doloˇcili v naslednjih korakih.
Zaenkrat moramo najprej definirati toˇcnejˇsi izgled hlaˇc. Ko enkrat ustva- rimo nov objekt in ga odebelimo, doloˇcimo podrobnosti. V naˇsem primeru to pomeni vdiranje mreˇze hlaˇc tam, kjer bi radi doloˇcili ˇsive na hlaˇcah (na vsaki strani rumene ˇcrte), kjer bi radi doloˇcili vzorec na hlaˇcah in tam, kjer bi radi postavili gumbe.
Za izdelavo gumbov uporabimo orodje za zanke, s katerim smo na telesu modela izdelali luknje za prsi in okonˇcine. Z orodjem za razpolavljanje na mestih, kjer ˇzelimo postaviti gumbe, razdelimo mreˇzo hlaˇc na manjˇse kose, kjer bomo pobrisali nekatere ploskve in iz nastalih kvadratnih lukenj ustvarili kroˇzne zanke. ˇCe ne ˇzelimo ustvarjati nepotrebne geometrije, lahko razpo- lovitev naredimo roˇcno; torej pobriˇsemo veˇcje ploskve in roˇcno ustvarimo
delitev z dodajanjem ogliˇsˇc, robov in ploskev tam, kjer je potrebno.
Slika 5.35: Gumbi in podrobnosti na hlaˇcah modela.
Gumbi so navadno na sredini hlaˇc; to pomeni, da moramo v zrcalnem naˇcinu pravzaprav ustvariti le pol kroga za posamezen gumb, sicer bomo na hlaˇcah imeli dve vrsti gumbov, saj se vse, kar poˇcnemo na eni strani, ˇse vedno zrcali preko Z osi. Ko imamo enkrat obliko gumbov narejeno, naˇse okrogle luknje izberemo v celoti (ALT + levi klik) in jih zapolnimo s ploskvami (tipka F). Nato to ploskev izvleˇcemo (tipka E), da doloˇcimo gumbom debelino.
5.6.2.3 Modeliranje ˇcevljev
Za ˇcevlje sem uporabila drugaˇcen pristop kot pri preostalih kosih oblaˇcil.
Imela sem namreˇc referenˇcne slike, na podlagi katerih sem ˇcevlje izdelala.
Preden sem zaˇcela, sem si za pomoˇc pri delu ogledala vodiˇc[14] za izdelavo superg, s katerim sem si pomagala ustvariti vrstni red korakov, po katerih sem modelirala ˇcevlje.
Kot pri modeliranju telesa modela tudi tokrat v vsak posamezni ortograf- ski pogled uvozimo referenˇcne slike. Ker je najlaˇzje zaˇceti s podplatom ˇcevlja, najprej preklopimo v spodnji pogled in v sceno dodamo ravnino. Obliko
podplata poskusimo objeti s ˇcim manj razpolovitvami te ravnine. Ko smo z obliko zadovoljni, preklopimo v stranski pogled in ravnino izvleˇcemo po Z osi navzgor. Sedaj podplat izgleda 3-dimenzionalen.
Podplatu dodamo modifikator za razpolavljanje, da zgladimo izgled ˇcevlja.
Ker se bodo vsi ostri robovi zaradi tega zgladili, podplat ne bo imel primer- nega izgleda. To teˇzavo reˇsimo tako, da izberemo zanko na vrhu podplata in pritisnemo tipki SHIFT+E, nato pa rob ˇcevlja izvleˇcemo navzven, dokler se ne izostri. Postopek ponovimo tudi na spodnji strani podplata.
Slika 5.36: Primerjava podplata pred in po izvleˇcenju
Ker imajo izbrani ˇcevlji od roba podplata majhen razmak, temu primerno na vrhu podplata malo od roba ustvarimo novo zanko s tipko I. Izberemo ploskve znotraj nove zanke in tudi te izvleˇcemo navzgor, da dobimo vrhnji del ˇcevlja. Ker se ˇcevelj zoˇza proti vrhu, lahko zgornjo ploskev skaliramo navznoter s pritiskom na tipko S. Na podlagi referenˇcnih slik originalni obliki ˇcevlja primerno popravimo izgled izvleˇcenega dela. Nato izvleˇcemo ˇse vrat ˇcevlja in na vrhu pobriˇsemo ploskve, da dobimo odprtino za stopala.
Slika 5.37: Konˇcni model ˇcevlja
Teksture in materiali
Teksture so lahko preprosti materiali, teksturne mape (ang. texture map) ali celo zahtevni proceduralno generirani senˇcilniki (ang. shaders). Lahko jih pripravimo v Blenderju, lahko jih uvozimo kot slike neke realistiˇcne teksture, lahko jih pa tudi sami naslikamo na objekte.
Vsakemu izmed objektov v sceni, ki sestavljajo naˇs model, lahko doloˇcimo materiale. Pravzaprav jim doloˇcamo materialne reˇze in ne materialov samih;
razlika med njimi je ta, da je materialna reˇza le zbirka ploskev, katerim bomo material doloˇcili, material pa je skupek informacij o znaˇcilnostih povrˇsine, barve in teksture teh izbranih ploskev. Vsaka reˇza ima lahko le en material, posamezen objekt pa lahko ima veˇc materialnih reˇz. Prav tako isti material smemo uporabiti v veˇc razliˇcnih materialnih reˇzah.
Da ustvarimo materialno reˇzo na posameznem objektu, v urejevalnem naˇcinu izberemo tiste ploskve, za katere ˇzelimo, da imajo doloˇceno teksturo, ter v nastavitvah v zavihku za materiale dodamo novo reˇzo. Nato na to reˇzo poveˇzemo izbrane ploskve s pritiskom na gumb
”Assign“ (sl. doloˇci).
Ker smo sedaj tej reˇzi doloˇcili ploskve, lahko kadarkoli pogledamo v seznam materialov in z enim gumbom izberemo vse ploskve, ki tej reˇzi pripadajo. Ko imamo ustvarjeno reˇzo, jo izberemo iz seznama materialov in v njej ustvarimo nov material
47
Slika 6.1: Dodajanje novih reˇz (levo) in dodajanje materiala v reˇzo (desno).
6.1 Lastnosti materialov in slikovne teksture
Materiali imajo ˇstevilne lastnosti oziroma parametre, ki doloˇcajo njihov iz- gled in obnaˇsanje v odnosu s svetlobo. Dve pomembni lastnosti sta hrapa- vost (roughness) in zrcalnost (specular). Hrapavost doloˇca ostrino odseva svetlobe, ko pride v stik z materialom. Viˇsja hrapavost pomeni bolj razprˇsen oz. zamegljen odsev, niˇzja pa ostrejˇsi, ˇcistejˇsi odsev. Zrcalnost doloˇca moˇc odseva; ˇce zrcalnost nastavimo na 0, na povrˇsini naˇsega objekta sploh ne bo odseva. Obe lastnosti bomo kasneje zasledili v programu Substance Painter, ko bomo izbirali naˇcin dela s teksturami.
Slika 6.2: Nastavitve lastnosti specular in roughness, od leve proti desni:
Specular-0, Specular-1, Specular-1 Roughness-1
Kot osnovno barvo materiala lahko doloˇcimo posamezno barvo, med dru- gim pa lahko zanjo uvozimo tudi sliko. Kliknemo na gumb ob izbirniku
barve, ki odpre nov meni, v katerem lahko izberemo tip vsebine, ki jo nala- gamo. Izberemo opcijo slikovna tekstura (image texture). Naloˇzimo poljubno sliko; sliko lesne povrˇsine, denim teksture, povrˇsine jabolka. Ker je tekstura naloˇzena kot osnovna barva materiala, je na objektu ne bomo videli, razen ˇce imamo za senˇcenje vklopljen upodobljeni prikaz (ang. rendered) - tega vklo- pimo s tipko Z. Slika se bo preslikala na vse ploskve, ki pripadajo materialni reˇzi, za katero smo uvozili sliko.
Ce se nam zdi, da je tekstura prevelika, se preveˇˇ c raztegne po objektu ali ni pravilno pozicionirana, lahko to popravimo v zavihku za urejanje UV map. ˇCe preklopimo v urejevalni naˇcin, lahko izberemo ploskve, ki imajo za material slikovno teksturo. Ko jih izberemo, se na levi strani prikaˇze slika teksture, ki smo jo uvozili, na njej pa je poloˇzena razgrnjena mreˇza vseh izbranih ploskev materialne reˇze. Tako kot objekte lahko tudi to razgrnjeno mreˇzo skaliramo in premikamo po teksturi, da najdemo pravo razmerje in pozicijo teksture na objektu.
Slika 6.3: Popravljanje pozicije in skale teksture na objektu z UV urejevalni- kom.
Z uvozom slike kot osnovno barvo materiala sicer pridobimo na reali- stiˇcnem izgledu teksture, ampak povrˇsina objekta vseeno ostaja ploska, saj slikovna tekstura ne spreminja geometrije objekta. ˇCe ˇzelimo, da se tudi povrˇsina objekta spremeni, ne da bi roˇcno spreminjali geometrijo, lahko to storimo tudi v nastavitvah senˇcilnikov materialov tako, da uvozimo ˇse slike, ki sluˇzijo kot reliefne mape, mape normal ipd., ter jih pravilno poveˇzemo na senˇcilnik.
Slika 6.4: Struktura senˇcilnika, ko nanj poveˇzemo razliˇcne vhode za definicijo tekstur.
6.2 Roˇ cno slikanje tekstur
Teksture lahko naslikamo tudi roˇcno z uporabo orodij, ki so striktno name- njena delu s teksturami modelov. Tekom diplomskega dela sem za ta namen uporabljala program Substance Painter. V Substance Painter iz Blenderja uvozimo datoteko, ki vsebuje razgrnjene mreˇze naˇsega modela, ter direk- tno nanje slikamo teksturo oz. nanaˇsamo materiale, ki nam jih ponuja pro-
gram. Preden mreˇze uvozimo, jih moramo razrezati v Blenderju. Postopek nanaˇsanja tekstur na razgrnjeno mreˇzo modela imenujemo UV-mapiranje.
6.2.1 Razgrinjanje tekstur in UV-mapiranje
Postopek UV mapiranja pomeni razgrinjanje mreˇz objektov v 2D prostor, ki ga doloˇcata U in V os. U predstavlja horizontalno os, V pa navpiˇcno. Vsako ogliˇsˇce mreˇze modela ima svojo koordinato v UV sistemu, kar pomeni, da bomo v naslednjih korakih, ko naslikamo teksture, za vsak piksel teksture toˇcno vedeli, kje na modelu naj se prikaˇze.
Teksture lahko razgrnemo v Blenderjevem zavihku za UV urejanje (UV editing). Odprti imamo dve privzeti okni; v enem vidimo razgrnjene mreˇze objektov v sceni, v drugem pa naˇso sceno. Ko bomo naˇso mreˇzo uspeˇsno razgrnili, bomo v levem oknu videli posamezne UV otoke mreˇze. UV otok je mnoˇzica ploskev, ki je povezana v UV koordinatnem sistemu, hkrati pa ni povezana z nobenim drugim delom UV mreˇze.
Slika 6.5: UV otoki razgrnjene mreˇza modela.
V objektnem naˇcinu izberemo objekt, ki ga ˇzelimo razgrniti. Nato pre- klopimo v urejevalni naˇcin in s tipko A izberemo vsa ogliˇsˇca, ki objekt sesta- vljajo. Mreˇzo objekta lahko ˇze v tem koraku razgrnemo, ampak ker na njej nismo oznaˇcili ˇsivov, po katerih naj se razgrne, bo rezultat takega razgrinja- nja nesmiselen.
Blender sicer ponuja tudi moˇznost pametnega razgrinjanja textur (ang.
Smart UV Project), ki mreˇzo razgrne glede na spremembe kotov v mreˇzi.
To je precej uporabno pri modelih geometrijskih oblik, npr. modelih stavb, mehanskih objektov, pohiˇstva. Privzete nastavitve doloˇcajo razgrinjanje pri kotih od 66 stopinj dalje, kar lahko poljubno spreminjamo. ˇCe to ˇstevilko zmanjˇsamo, bomo poveˇcali obˇcutljivost, kar pomeni, da bo rezultat razgri- njanja veˇc loˇcenih otokov.
Ker je naˇs objekt ˇcloveˇsko telo, je bolj smiselno na objektu doloˇciti ˇsive oziroma robove, po katerih se bodo naˇse mreˇze razgrnile. S tem ne bomo do- segli le laˇzjega teksturiranja, temveˇc bomo tudi zmanjˇsali raztezanje tekstur po modelu. Vsekakor lahko do raztezanja tekstur vseeno pride, ˇce smo ˇsive slabo zastavili. Primer raztezanja teksture vidimo na slikah spodaj, kjer se je zaradi slabo pripravljene in slabo razgrnjene teksture material raztegnil.
Vidimo, da prihaja do kopiˇcenja ˇstevilnih ogliˇsˇc v eni sami toˇcki.
Slika 6.6: Neenakomeren nanos materiala na objekt zaradi slabo pripravljene UV mape objekta.
Sive je najbolje postaviti na mestih, kjer so najmanj vidni. Ko se boˇ
tekstura nalepila na model, vˇcasih pride do tega, da vidimo, kje se tekstura zlepi skupaj. Pametno je, da naˇse teksture pripravimo tako, da se ponavljajo oz. da upoˇstevamo dodatek za porezavo, saj zaradi interpolacije po robovih teksture naˇsi ˇsivi vˇcasih postanejo vidni. Problem odpravimo v naˇcinu za slikanje tekstur (ang. Texture Paint Mode), kjer s ˇcopiˇcema za kloniranje (ang. Clone Brush) in razmazovanje (ang. Blur) poslikamo objekt v okolici ˇsiva.
Sive na mreˇˇ zi oznaˇcimo tako, da v urejevalnem naˇcinu na objektu izbe- remo ˇzelene robove in pritisnemo tipko U. Odpre se kontekstni meni, iz ka- terega izberemo moˇznost Oznaˇci ˇsive (ang. Mark Seam). Na isti naˇcin ˇsive poˇcistimo, ˇce se odloˇcimo, da jih ˇzelimo drugje. S postavljenimi ˇsivi mreˇzo razgrnemo in dobimo UV otoke za posamezne dele objekta, ki jih bomo teks- turirali. Ker je naˇs model simetriˇcen, si delo olajˇsamo tako, da UV otoke rok in nog, ki so enaki, poloˇzimo na isto lokacijo v UV prostoru. Prekrivajoˇci se UV otoki bodo tako imeli enako teksturo, ko jih bomo naslikali v Substance Painterju.
Slika 6.7: Pozicija ˇsivov na dlani modela.
Ce nameravamo teksture roˇˇ cno naslikati z uporabo drugega programa, kot je Substance Painter, je pomembno, da vsakemu od objektov, ki jih
razgrinjamo, doloˇcimo svoj material. Substance Painter namreˇc glede na ID-je posameznih materialov v naˇsi datoteki ustvari teksturne mnoˇzice (ang.
Texture Set), ki predstavljajo posamezne razgrnjene objekte. ˇCe materialov ne doloˇcimo, se bodo v Substance Painterju vse mreˇze odprle kot ena sama UV mapa.
Slika 6.8: Razgrnjene UV mreˇze se bodo v Substance Painterju odprle kot ena sama UV mapa, ˇce objektom nsmo doloˇcili materialov, preden smo jih izvozili iz Blenderja.
6.2.2 Preslikava podrobnosti na nizkopoligonsko mreˇ zo
Za naˇs model si ˇzelimo, da je ˇcim bolj preprost - to pomeni, da ima majhno ˇstevilo poligonov, ˇce je to mogoˇce. Vseeno pa lahko na njemu doseˇzemo visok nivo podrobnosti in detajlov. V poglavju o materialih smo ugotovili, da z uvozom razliˇcnih map doseˇzemo, da se kljub nespremenjeni geometriji modela na povrˇsini objekta prikaˇzejo podrobnosti. Toˇcno te mape bomo v tem koraku ustvarili.
Kar bomo pravzaprav storili je, da bomo manipulirali normale na mreˇzi nizkopoligonskega modela z uporabo drugega, bolj zahtevnega modela. Vsaka
ploskev v mreˇzi ima svojo povrˇsinsko normalo - tj. vektor pravokoten na plo- skev v mreˇzi - ki je uporabljena za izraˇcun osvetlitve, kar pomeni, da doloˇca, kako osvetljen oziroma zatemnjen mora biti tisti del modela. Manipulacija stopi v poˇstev takrat, ko zapeˇcemo obnaˇsanje normal visokopoligonskega modela na nizkopoligonskega, zaradi ˇcesar ustvarimo iluzijo bolj definirane geometrije, ˇceprav je v resnici zelo preprosta. Senˇcilnik bo namreˇc, ko nanj priklopimo naˇso mapo normal, objekt osvetljeval po logiki zahtevnejˇsega mo- dela in ne nizkopoligonskega.
Slika 6.9: Prikaz normal na roki modela. ˇCe normale niso pravilno obrnjene, ko razgrinjamo mreˇze, na mreˇzo ne bomo mogli pravilno nanesti tekstur.
Slika 6.10: Zaradi normal, usmerjenih v napaˇcno smer, vidimo skozi roke (levo). Ko normale ponovno izraˇcunamo (SHITF+N), se tekstura normalno nanese.
Kljub temu da so tudi te mape zgolj 2D slike, vseeno hranijo omejeno koliˇcino informacij o 3D prostoru. Vsak izmed treh RGB barvnih kanalov v mapi normal sluˇzi kot informacija o poziciji normal glede na XYZ osi v 3D prostoru. Ko to mapo poveˇzemo na senˇcilnik, se te pozicije uporabijo v nadaljnjih izraˇcunih pri osvetljevanju modela. S tem pristopom prihranimo na potrebnih izraˇcunih za upodabljanje modela, saj ne zares izrisujemo vseh poligonov, ki bi jih imel zahtevnejˇsi model, ampak detajle zgolj preslikamo.
Slika 6.11: Iz krogle brez dodatne geometrije zgolj z uporabo slik tekstur in teksturnih map ustvarimo podrobnosti.
Ce imamo torej zahtevnejˇsi model, iz katerega bi radi preslikali podrob-ˇ nosti, ga razgrnemo na povsem enak naˇcin kot nizkopoligonskega, ter se prepriˇcamo, da imata oba modela iste koordinate, tako v svetu kot v UV pro- storu. S tem programu, v katerem bomo podrobnosti ’zapekli’ (ang. Bake), damo toˇcno vedeti, kam naj podrobnosti preslika. Hkrati posamezne objekte v sceni poimenujemo tako, da se objekti nizkopoligonskega in visokopoligon- skega modela imenujejo enako, imajo pa pripono, ki doloˇca, kateremu modelu objekt pripada. Najlaˇzje je, ˇce uporabimo priponi high in low, saj sta najbolj smiselni. Ko imamo oba modela pripravljena, ju shranimo kot .obj ali .fbx datoteki in ju uvozimo v Substance painter.
Preden datoteki izvozimo, moramo v obeh datotekah iz menija za objekte izbrati moˇznost Shade Smooth (sl. gladko senˇcenje). ˇCe tega ne storimo, bo pri preslikavi podrobnosti priˇslo do tega, da se na modelu prikaˇzejo ostri robovi mreˇze. Ti robovi bodo vidni, tudi ˇce model poslikamo.
Slika 6.12: Razlika med ploskim in gladkim senˇcenjem.
Slika 6.13: ˇCe v .fbx datoteki izvozimo modela brez Shade Smooth nastavitve, se pri peˇcenju viˇsjepoligonskih map na modelu izriˇsejo ostri robovi mreˇze.
6.2.3 Priprava tekstur v Substance Painterju
Ko zaˇzenemo Substance Painter, vanj najprej naloˇzimo nizkopoligonski mo- del. Ustvarimo novo datoteko in v nastavitvah izberemo naˇcin dela. Za naˇs model izberemo PBR - Metallic Roughness naˇcin (Physically Based Rende- ring). To pomeni, da se bodo teksture oziroma materiali modela obravnavali na podlagi naravnih zakonov fizike.
Lahko bi izbrali tudi kateri drugi naˇcin dela, npr. PBR - Specular Glos- siness (ang. zrcalnost in sijaj), ki je izbranemu sicer enakovreden, imata pa nekaj razlik.
”Metallic Rougness“ naˇcin ima ˇcrno-bele mape kovinsko-
sti, ki doloˇcajo, kateri del povrˇsine materiala je kovinski. Dejanska barva materiala pride iz osnovne barve. Zaradi tega bodo naˇse izvoˇzene datoteke bistveno manjˇse, saj ˇcrno-bele mape stisnemo brez opazne izgube kvalitete.
Naˇcin
”Specular Glossiness“ dela z mapami zrcalnosti, ki ˇze vsebujejo barvo materiala. Svetlost te mape zaradi vsebnosti barve doloˇca tudi svetlobno odbojnost materiala. Zaradi tega je ta naˇcin bolj natanˇcen kot
”Metallic Roughness“.
Ko odpremo program, se nam privzeto odpreta dve okni - v enem obraˇcamo model, okoli njega rotiramo svetlobo ter direktno nanj tudi slikamo. V dru- gem oknu vidimo razgrnjene mape posameznih delov objekta, na katere tudi lahko slikamo.
Slika 6.14: Prikaz delovnega okolja v Substance Painterju.
Da preslikamo podrobnosti na naˇs nizkopoligonski model[15], v zavihku
”Texture Set Settings“ (sl. Nastavitve teksturnih mnoˇzic) izberemo moˇznost
”Bake Mesh Maps“ (sl. zapeˇci mape mreˇz). Odpre se nam pojavno okno, kjer naloˇzimo visokopoligonski model in doloˇcimo parametre peˇcenja. Konˇcna re- solucija naj bo enaka, kot smo jo nastavili v zaˇcetku za nizkopoligonski model.
Niˇzje v oknu doloˇcimo, glede na katere parametre bo program preslikoval po- drobnosti. ˇCe smo objekte, ki sestavljajo oba modela, pravilno poimenovali in jim doloˇcili pripone, lahko tukaj izberemo opcijo
”Match by Mesh Name“
(sl. zdruˇzi po imenu mreˇze) ter vnesemo izbrane pripone.
Na levi strani izberemo, katere mape ˇzelimo zapeˇci. Ni nujno, da vse
