Расширенная работа с материалами и текстурными картами в сложной статической сцене с последующей анимацией сцены (аттракцион "Тоннель влюбленных")

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы

МОСКОВСКИЙ ГОРОДСКОЙ ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет «Информационных технологий»

Кафедра « Прикладной информатики и мультимедийных технологий»

Курсовой проект по дисциплине: «Компьютерная графика и анимация»

Тема: «Расширенная работа с материалами и текстурными картами в сложной статической сцене с последующей анимацией сцены (аттракцион «Тоннель влюбленных»)»

Студент Обоев Георгий Александрович

Факультет Информационных технологий

Кафедра Прикладной информатики и мультимедийных технологий

Направление (специальность): Режиссура мультимедиа-программ

Курс 4 Группа 3

Москва 2014

Оглавление

Введение

1. Геометрия сцены и наложение текстур

1.1 Работа с примитивами

1.2 Построение геометрии сцены

1.3 Построение «барьера»

1.4 Работа с текстурами

1.4.1 Текстуры для «светильников»

1.4.2 Текстуры для «воды»

1.4.3 Текстуры для «стен»

1.4.4 Текстуры для «барьера»

1.4.5 «Лодка-лебедь»

2. Освещение и анимация

2.1 Выводы

Список использованных источников

Введение

Целью задания является создание многообъектной статической сцены (с последующим переходом в динамику), основанной на точном воспроизведении цветовой и текстурной гаммы с учетом сложных эффектов освещения (2 вида освещения) и 2 видов материалов для самой сцены. Фигуры будут достаточно просты, чтобы воспользоваться низкополигональным моделированием, модифицированными примитивами и составными объектами. Будет выполнена необходимая работа по проектированию геометрии объектов, материалов с последующей анимацией, установке источников света и съёмочных камер. В качестве метода визуализации на конечном этапе сборки сцены будет использован стандартный метод рендеринга программы Blender. В результате сцена будет анимирована при помощи инструмента Metric во вкладке Camera.

Актуальность задания состоит в использовании практических возможностей Blender 2.70 на уровне создания отдельной графической сцены для использования её в мультимедийном проекте. Также актуальным является использование анимированной камеры (Цель задания). Визуализация при помощи встроенного инструмента для рендеринга входит в число актуальных аспектов в данной работе.

Примерная последовательность этапов выполнения задания:

1. Создание низкополигональной модели, состоящей из цилиндра с применением модификатора Edit mode. Применение текстурной карты состоящей из двух частей;

2. Создание сцены при помощи плоскостных и линейных объектов на основе использования примитивов, сплайнов, модификаторов типа Extrude и Bevel, а также клонирования объектов;

3. Создание текстурных карт на объекты будет производиться при помощи UVW Map - использование параметры настройки положения и вида карты в свитке Coordinates и свитка Raytracer Parameters, создание материалов будет проводиться во вкладке Texture;

4. Применение эффектов к материалам будет производиться через текстурную обработку в Raytracer Parameters;

5. Добавление источников освещения в сцену: будет добавлен эффект «глобальное освещение» (GlobalIllumination, GI) - эффект глобального освещения будет реализован двумя способами - с помощью функции GlobalIllumination (Глобальное освещение) и подключением метода Final Gather (Конечный сбор). Так как в сцене присутствует 2 различных вида материалов, будет использовано 2 различных типа источника освещения с одинаковыми параметрами Indirect Illumination, но с различными цветами источников;

6. Создание 2 типов «воды» - расширенные примитивы модификаторы Top/Bottom и Mesh Select (с последующей анимацией материала) и канала - простой примитив, модификатор Build, самосвечение;

7. Создание «ограды» канала с помощью составных объектов при помощи модификатора Loft и расширенных примитивов;

8. Создание текстуры и нанесение - будет использован оптический канал Bump для текстурирования «ограды», создание «бортов» - будут использованы составные объекты, модификатор Extrude;

9. Слияние сцены. Создание карты проекторов для «зыбкого» освещения сцены. Установка отладка и просмотр анимации камеры в окне Compositing. Визуализация методом рендеринга программы Blender.

В итоге должна получиться многообъектная объёмная сцена, анимированная на 8-10 секунд.

1. Геометрия сцены и наложение текстур

Создание геометрии сцены включает в себя создание примитивов необходимых в дальнейшем для построения архитектуры предполагаемого павильона, объектов, необходимых для создания самой сцены и отладку геометрии (сглаживание и растяжение, соразмерение пропорций).

"Объектом" в данной программе называется любое геометрически построенное тело, как видимое, так и невидимое (скрытое). Поскольку в дальнейшем объект будет сравниваться с его изображением, то этим словом будет называться только небольшая часть всей работы, а именно та часть, которая отображена на плоскости экрана (в кадре) и в предметном меню Objects, т. е., что будет уже скадрированно и скомпоновано. Конечно, надо принимать во внимание, что в данной работе статичный кадр, композицию следует понимать не как статичную, а как переходящую в анимацию. Данный кадр в процессе своего развития в пространстве изменяет свою крупность, иногда ракурс, масштабное соотношение между фигурой и фоном, цвет освещения, его силу и контраст, но при этом всё равно остаётся одним кадром, одной композицией. Отсутствие динамики не мешает экспериментировать с композиционными, тональными и цветовыми возможностями кадра. Поэтому многие положения камеры можно рассматривать как цветные репродукции. Для рассматривания статичного кадра это очень удобно. Иногда для упрощения отображения свойств объекта будет выдаваться соответствующий скриншот, поэтому в некоторых случаях свойства объекта (например, цвет) будет отображено на соответствующей шкале (к примеру цвет на просто серой или цветной шкале).

1.1 Работа с примитивами

Открытие окна программы Blender 2.7 и удаление стандартного примитива (Куб).

Создание объекта Plane (плоскость) и вращение.

Масштабирование объекта с выравниванием по центру.

1.2 Построение геометрии сцены

Дублирование объекта с целью построения геометрии сцены, перемещение дублированного объекта. Метод дублирования обеспечивает сохранение пропорций вплоть до реакции на внешние источники света и наложение текстур, кроме того, при дублировании сохраняется возможность влиять на физические свойства объекта также как и на оригинал.

Вращение объекта - поворот на 90 градусов.

Создание и изменение положения в пространстве 3 дублированной плоскости.

Выравнивание плоскостей по 3 вертикальной.

Выравнивание вертикальной плоскости и её дублирование с последующим перемещением выбранного объекта.



Создание 3 стены при помощи метода дублирования.

Присвоение имени объектам.

Пространственное перемещение объектов в сцене с последующим выравниванием её фрагментов относительно друг друга.



Создание «экрана» с выравниванием по основным геометрическим объектам сцены по шкалам локации (координат в пространстве) и скалированию (размерности величин). В данном случае расположение объекта следующим образом обусловлено в первую очередь необходимостью создать эффект отдалённого объекта, помимо этого в процессе работы над сценой возможны изменения расположения источников освещения, что может привести к искривлениям в пространстве на картинки, что нежелательно в данном аспекте работы над сценой.

Создание и редактирование объекта Цилиндр.



Изменение сеточной структуры «лебедя» при помощи модификатора Edit mode.

Виды окна сцены анимации в режиме Wireframe.

Создание 2 одинаковых сфер при помощи обозначенной выше команды Object / Duplicate, для полного соответствия в физических пропорциях.

Создание и модификация объекта Circle и применение к нему функции сглаживание (Smooth). сплайн скалирование еxtrude

Размещение объекта на пересечении координат объектов «пол» и «стена 1».

Применение сглаживания (Smooth) к цилиндру.

Создание малосегментного цилиндра и последующее сглаживание.

Дублирование цилиндра. Переименование и масштабирование цилиндров.

Изменение формы объекта Цилиндр с целью придания ему неровного рельефа и «выступов», работа проводится в Режиме редактирования (Edit mode).

Виды окна сцены анимации в Каркасном режиме (Wireframe).

Виды окна сцены анимации в Объектном режиме (Object Mode).

Применение генератора Skin для формирования рельефа стены и превращения её в окно с рельефными краями. При применении данного генератора были изменены физические характеристики объекта и его «масса». При этом пропорции по отношению к другим объектам в данной сцене были сохранены.

Применение генератора Build для формирования контура «ворот».

Далее методом подбора осуществляется формирование объекта «ворота»:

Данное пропорциональное соотношение «закрытых» и видимых сегментов является оптимальным и полностью соответствует поставленной задаче, остаётся повернуть объект соответственно наклону самой сцены. Эта задача решается при помощи функции Rotate, или при нажатии на кнопку R, которая отвечает в данном графическом редакторе за функцию вращения.

Переход в окно сцены анимации в режиме Wireframe.

Далее следует модифицировать второй цилиндр по образцу отличному от первого. Изменение производится в режиме редактирования (edit mode), так как он позволяет работать с выделенными поверхностями и гранями соответствующего объекта.

Изменение основания при помощи инструментов Extrude и Individual Extrude:

Выделение

Выбор функции

Применение выдавливания к поверхности отражённого основания

Последовательное выделение граней

Выдавливание

Применение инструмента Individual Extrude

Применение выдавливания к другому основанию

Последовательное выделение граней

Применение инструмента Individual Extrude

Результат применения модификатора в режиме редактирования (Edit mode)

Вид объекта после обработки; Общий вид картины

1.3 Построение «барьера»

При построении «барьера» будут использоваться как отдельные объекты (блоки 1,2 - функция Edit Duplicate, панель Tools) так и их группы («решётка»).

Создание первого блока

Установка параметров для объекта «блок2».

Создание цилиндра и приведение его в необходимые форму и размер

Дублирование цилиндра.

Размещение объектов вплотную друг к другу.

Перенос цилиндров и соприкосновение краями друг с другом.

Создание Mesh-объекта uvsphere во вкладке Add.

Перемещение и трансформация объекта UVSphere.

Дублирование объектов;

Последующее дублирование и группировка.

Создание новых объектов из сферы для второй стороны барьера.

Дублирование объектов и их размещение в сцене.

Параллельное размещение при равном интервале даёт эффект углубления, тем самым позволяя наполнять пространство различными по величине и цветовой гамме объектами, что немаловажно для дальнейшей работы.

При создании составного объекта «барьер» особенно важно соблюдать симметрию, так как именно она создаёт эффект «предметной» статики и не позволяет нам заострять внимание на сегментных составляющих конструкции.

При создании правой стороны «барьера» было использовано последовательное понижение уровня «ограды», также, часть «ограды» расположена плотнее, что даёт эффект искривления в пространстве и сглаживает возможные недостатки при создании геометрии статических объектов.

Для создания фрагмента «рыбка» был использован объект UV Sphere - так как по своим параметрическим характеристикам он полностью соответствует поставленной задаче.

Сначала объекту была придана сглаженность (Set Smooth):



Переключение в режим редактирования

Выделение и вытягивание самой верхней вершины сферы

Включение пропорционального редактирования переходов позволяет изменять начальную форму более аккуратно

Перемещение вершин в разные стороны, предварительная регулировка количества вершин.

Экструдирование и редактирование переходов приводят к следующему результату:

Дублирование объекта:

Общий вид барьера и расположение лодки-лебедя относительно деталей сцены.

1.4 Работа с текстурами

Применение текстур к различным объектам обосновано, в первую очередь неравномерностью композиции самой сцены и неровной поверхностью объектов.

Также текстуры играют роль возможного «цветоопределителя» при разборе данной сцены, помогают воспринимать картину более эмоционально.

При помощи «двойного» наложения текстур я создаю "подмену" одного предметного цвета другим, получая, таким образом, легко воспринимаемую цветовую гармонию, гармонию не естественных, «природных» - а придуманных цветовых сочетаний, создающих на плоскостях объектов «реальные», объемные соотношения светов, теней и рефлексов.

1.4.1 Текстуры для «светильников»

При создании текстуры для «подсвечников» были использованы эффекты сглаживания текстуры и смягчения краёв с помощью Cubic Interpolation.

При создании текстур учитывались последующие применения эффектов самосвечения к ограде и полу, также выбор текстур соответствовал творческому замыслу о двоичности создания самой сцены (см. рис. «подсвечники»).

Для создания текстуры светильников были использованы модификаторы Mirror и Ray Transparent. Для уменьшения цвета материала и увеличения прозрачности было использовано свойство Alpha (прозрачность), которое создало необходимый эффект. «Зеркальность» изображения производилась через текстурную обработку в Raytracer Parameters: параметры Alpha и Specular поставлены на максимальное значение, что привело к полному зеркальному отображению объектов.

Также были использованы системы частиц Particle system - таким образом, был создан эффект «окутывающего» свечения, что придало данному фрагменту большую реалистичность.

Создавался эффект при помощи рассеянных частиц типа Emitter к которым был применён соответствующий поставленной задаче материал.

Работа с панелью Mirror:

«Подсвечники»

1.4.2 Текстуры для «воды»

Текстуры воды

Придание воде прозрачности

Для создания эффекта «зеркальности» используется вкладка Raytrace:

К источникам света применены различные эффекты рассеивания и сглаживания. В качестве заполняющего света я использую источник света типа Hemi (мягкий свет) с минимальным количеством силы света (Energy), для освещения лодки мне потребовалось 2 дополнительных источника типа Sun (солнце), расположенных внутри объектов сфера 1 и 2. Для освещения канала - комплекс источников типа Area, расположенный в деформированных сферах слева и справа в «ограде» канала. Для создания дополнительного освещения мне потребовалось 2 источника типа Sun Spot (солнечное пятно), также были использованы различные виды лучей.

1.4.3 Текстуры для «стен»

При создании текстур для данного объекта необходимо учитывать психологический аспект, так как любой воспринимаемый объект автоматически рассматривается как соответствующий фону или несоответствующий. Невозможность подобной оценки рискует вызвать отсутствие реакции как таковой. Цветовая схожесть объекта с фоном помогает опознанию объектов в кадре в целом, способствует пониманию и осмыслению, т. е. из этого следует, что необходим элемент цветовой избыточности. В связи с этим были выбраны крайне резкие, но весьма «чувственные» и «живые» тона.



1.4.4 Текстуры для «барьера»

При создании текстур для данного объекта были использованы материалы как созданные в самой программе, так и предоставленные при выдаче задания заготовки.

Сами объекты были созданы по принципу «параллельной асимметрии» поэтому и текстуры выражены соответствующими характеристиками.

1.4.5 «Лодка-лебедь»

При создании текстуры «лодки-лебедя» было использовано несколько текстур, большая часть из которых необходима для отображения «асимметричности» объекта. Эмоциональное содержание каждой из текстур разнится в зависимости от её назначения; в случае текстуры Marble, например, это сдерживающе-холодные тона, принимающие на себя большую часть окрашивающего светового потока.

Изменение цветов на поверхности фигуры должно полностью соответствовать цветовому решению каждой части композиции и расположению фигуры в кадре, в зависимости от ракурса взятого камерой.

2. Освещение и анимация

Для создания анимации я буду использовать либо анимация камеры в Blender, либо инструмент для создания раскадровки и дальнейшее её использование в Animatic (модуль аниматик).

При создании светового оформления сцены я использовал различные типы световых приборов для создания заполняющего (Hemi) рисующего (Sun) и моделирующего (Sun Spot) света.

При создании данной работы использовались все технологические элементы, указанные в задании к работе. В процессе работы над проектом были опробованы и использованы различные виды освещения и текстурирования.

Сама сцена была изначально задумана в «декоративном», модельном стиле, потому само проектирование основывалось на отображении не действительных, а «игрушечных», «рисованных» объектов.

Нельзя не отметить, что абсолютное подобие объекта и его изображения не являлось задачей в данном проекте. Многие композиционные элементы, в частности цвет, играют чисто декоративную роль.

В целом работа была плодотворной хотя нельзя не отметить такие, весьма существенные недостатки как отсутствие движения самой «лодки-лебедя» и отсутствие в сцене моделей персонажей.

Этап конечной сборки

2.1 Выводы

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что изображение сделалось качественнее, когда обрело наибольшее количество тональных градаций, то, которое обладает наиболее полным, отражающим основной смысл, необходимым контрастом. В данном случае нельзя не отметить решающее значение освещения. Контраст освещения, его направление или, как принято говорить, "эффект освещения", является решающим фактором как выразительное средство. В цвете значение освещения возрастает во много раз. Разноцветность освещения присутствует в каждом объекте: тени, света, блики, рефлексы - все имеет разный цвет и это, в данном случае, увеличивает во много раз информационность изображения.

Список использованных источников

1. Головня А. Свет в искусстве оператора. М., 1945

2. Рисунок, живопись, композиция. Хрестоматия. М., 1989

3. http://b3d.mezon.ru/index.php/Blender_2.5_starting_guide

4. http://snimifilm.com/content/raskadrovka-v-programme-blender

5. http://younglinux.info/blender/objects.php

Размещено на Allbest.ru

...