Файл: Технология создания и анимирования.docx

Каркасное моделирование и моделирование поверхностей имеют отличия, и в отличии от них твердотельное моделирование, гарантирует, что все поверхности соответствуют друг другу и что объекты геометрически корректны. Модели, которые оказываются сплошными позволяют проверять наличие помех, и показывает количество занятого пространства. Когдаобъектявляетсясплошноймоделью,егопоперечныесечениявыглядяттакбудто объект был разрезан по середине. Твердотельное моделирование является сложной технологией, так как объект моделируется как снаружи,так и внутри, твердые модели могут быть разрезаны, что бы можно было видеть их строение. Также модели могут быть подвержены тестирования, таким образом если бы они были физическими объектом в реальном мире.Для создания твердотельной модели, изначально нужно сделать каркасную модель и преобразовать ее в трехмерный вид. После чего поверхности добавляются в трехмерную модель проводов, для преобразования модели в трехмерную твердотельную модель [1]. Твердотельное моделирование нужно не только для реализации деталей машин, но также и для визуального представления зданий, электрических цепей и даже используется для людей.Программное обеспечение для твердотельных моделей используется для различных целей, к примеру: инжиниринг, индустрия развлечений, медицинская промышленность.Способысозданиятвердотельныхмоделейбываютдвухклассов:

• 
  Метод конструктивного представления;
  
• 
  Метод граничного представления.
  

Метод конструктивного представления реализуется с помощьюбазовых составляющих элементов таких как примитивы с их помощью создается твердотельная модель. Метод графического представления – это способ представления фигур с помощью границ.Твердое тело представляет собой совокупность взаимосвязанных элементовповерхности -границмеждутеломиокружающим пространством. Взаимосвязь конструктивного и граничного метода образуют гибкуюсистему работы. В настоящее время 3D редакторы позволяют сочетать каркасное, поверхностное и твердотельное методы моделирование как одно целое, за счет чего появляется гибкость в реализациях поставленных задач.

---

Исторически каркасное моделирование появилось первым, в современных системах 3D моделирования каркасные модели используются как один из методов визуализации модели. Поверхностное моделирование дает возможность описывать достаточно сложные поверхности, такую возможность используют к каркасным моделям. Данный гибрид (каркасное моделирование и поверхностное моделирование) не дает четкихобозначений, которые давали бы информацию о данных объёмах модели. На смену традиционным методам моделирования, пришли твердотельные модели, ограниченные произвольными криволинейными поверхностями.Анимация в трехмерной графике – это процесс, когда меняются свойства трехмерного объекта со временем, другими словами, это движение создание при помощи компьютера [24]. Трехмерная анимация требует от аниматора множество знаний физики и математики, мимики, и даже биомеханики. В классической анимация, художнику приходится делать множество рисунков, чтобы у картинки появилась мультипликация. Художники используют программное обеспечение для создания трехмерных объектов для 3D моделирования. Далее идет риггинг, виртуальное представление объекта или скелета персонажа [37].Существуетразличныеспособыанимации,такиекак[22]:

• 
  Анимация по ключевым кадрам;
  
• 
  Анимация по траектории;
  
• 
  Создание анимации при динамических симуляциях;
  
• 
  Анимация, полученная методом захвата движения.
  

В анимации ставятся стратегические точки, чтобы у объектов появлялось движение, новые же методы анимации включают захват движения, которое записывает живое движение актера для цифровой анимации (Рис. 1.4). В трехмерной компьютерной графике нам необходимы ключевые кадры, так как последующие шаги в процессе анимация,программарассчитываетсамостоятельно.3Dанимация–этоискусствоиспользования движений для оживления персонажей, транспортных средств, предметов и многого другого в телешоу, фильмах и играх [16].Рис.1.4АнимацияпоключевымкадрамАнимация является неотъемлемой четью жизни, мультипликациючасто используют в кино и в компьютерных

---

играх, по аналогии анимация это плавна иллюзия, созданная благодаря сменяющимся кадрам. Анимация, как один из процессов оживления, дает возможность трехмерным моделям движение, также дает возможность реализоваться на базе двух типов:

• 
  Первый способ подразумевает создание мультипликационного кино из серии рисунков, имитирующих все промежуточные стадии между двумя разными перемещениями, другими слова двумерная анимация;
  
• 
  Второй способ подразумевает на базе анимации трехмерных объектов лежит принцип придания трехмерным моделям квантов перемещения, для плавного перемещения, данный способ называется анимация по ключевым кадрам.
  

В трехмерной анимации используются трехмерные модели, материалы и освящение. Для анимации, аниматор выделяет лишь ключевые кадры, к примеру, первый кадр и десятый, а программное обеспечение реализует плавное движение между ними. В следствии чего на этапе визуализации данное действие представлено двумерными изображениями, исходя из этого и создаётся иллюзия движения.В настоящем разделе были описаны: история компьютерной графики, методымоделирования ианимирования.Намибылирассмотреныкаркасный, поверхностей и твердотельный метод моделирования, а также метод анимирования по ключевым кадрам. Изученные методы и подходы позволяют успешно создать и анимировать трехмерную модель.

2. 
   Анализ технологий реализации 3D моделирования и
   

анимированияСуществуют решения для реализации моделирования и анимирования трехмерных объектов, они имеют как достоинства, так и недостатки.Мырассмотриследующийсписокпрограммныхпродуктов:

• 
  Blender,
  
• 
  Cinema 4D,
  
• 
  Zbrush,
  
• 
  Autodesk Maya,
  
• 
  Autodesk3dsMax.
  

Cinema 4D – пакет для создания трехмерной графики и анимации. Cinema 4D – универсальная комплексная программа для создания и редактирования трехмерных объектов и эффектов [24]. Данный редактор предлагает полный набор инструментов и функций, который помогает добиться 3D художнику результатов. Функционал позволяет реализовать полигональное или процедурное моделирование, текстурирование, освящение или рендеринг (Рис.1.5).Программа позволяет создавать графику для игр, анимации персонажей, визуализацию

---

архитектурныхсооружений и многое другое. Cin- ema 4D доступна в четырех вариантах, для разных потребностей 3D художника:Prime, Studio, Broadcast, Visualize. Упрограммыестьдостаточное преимущество перед аналогичными конкурентами, в свою очередь программный продукт ценится за свою стабильность [8].Одной из основных возможностей программы является совмещение различных типов моделирования, таких как полигональное и NURBS- моделирование, также легкое и быстрое переключение между частями трехмерной модели, что облегчает работу со всеми типами моделирования. Производство и анимация трехмерных объектов, уже созданных как шаблон также актуальна, как и анимация персонажей. Пакет имеет модуль для создания реалистичных волос и управления ими, конечно, можно использовать сторонние визуализаторы, на основную версию редактора, также у программы имеется неплохой встроенный визуализатор [12].Основными достоинствами является универсальность и ускоренный рабочий процесс, оптимизация анимации, функционал, множество обучающего материала, минимальные системные требования, многоформатность. К недостаткам программы можно отнести неотлаженную систему перехода между версиями, высокая цена [10].Надежность Cinema 4D заключается в ее быстро развивающемся 3D производстве. Это идеальная платформа как для новичка в 3D моделировании, так и для опытного пользователя. Начать работу с приложением просто, благодаря логическому интерфейсу, кроме того, интерфейс разработан интуитивно, чтобы пользователь мог подстроить программупод себя,как емуудобно, засчетмножества имеющихся модулей, плагинов и пакетов. Cinema 4D поддерживает моделирование, скульптинг, анимацию и высококачественный рендеринг. Программный продукт отличается быстрым осваиванием интерфейса и поддержкой русского языка.Рис.1.5ИнтерфейспрограммыCinema4DAutodesk Maya – мощный редактор трёхмерной графики и компьютерной трёхмерной анимации [26]. Maya является одной из самых популярных программ по компьютерной графики с использованием моделирования и анимации трехмерных объектов. Широко применяется в кинематографии, телевидении, мультипликации и компьютерных играх, обладает большим набором творческих функций, инструментами для анимации, моделирования, симуляции, рендеринга и создания композиций (Рис. 1.6).

---

Одним из особенностей данной программы, является ее открытое программное обеспечение, тем самым разработчики могут настраивать программу под подходящую версию, под определенные задачи студий. Ко всему прочему Maya имеет встроенный платформенно-независимый язык, данный язык позволяет дорабатывать и настраивать функционал программы. В программе есть все необходимое для создания трехмерной графики, вдобавок позволяет создавать все этапы 3D графики от моделирования и текстурирования до анимации, может моделировать физику твёрдых имягких тел. Программа не легка в освоении, но имеется большое количество уроков по работе в данном редакторе.Основные возможности и функционал программы Maya это ее полный набор инструментов для полигонального и сплайнового моделирования, большой набор инструментов для анимации, развитая система частиц, технология Maya Fur, технология Maya Fluid Effects, широкий набор средств создания динамических спецэффектов, UV-текстуры, нормали и цветовое кодирование и многопроцессорный гибкий рендеринг [34].Достоинствам программы Maya можно считать работа с анимацией, в программе можно сделать многое, но лучше всего она подходит для анимирования по сравнению с другими продуктами Autodesk. Maya часто используют для киноиндустрии, так как в ней легко можно создавать реалистичнуюанимациюиэффекты.Программаобладаетогромнымнабором функций и множеством возможностей работы с ними. Недостатками программы считаются длинное и затруднительное обучение, высокие требования к системе, существуют проблемы с совместимостью, высокая цена [11].Рис.1.6ИнтерфейспрограммыMayaZbrush отличается от других редакторов программным обеспечением, данная программа имеет только одну имитацию процесса трехмерной лепки [13].Программаимеетмощныйфункционалиинтуитивныйинтерфейс,который имеет современные инструменты. Обладает особенностью лепить множество полигонов, позволяетсоздаватьвсе что только можно вообразить. Zbrush имеет большой спектр инструментов, которые позволяют делать 2D или 3D наброски. Принцип работы программы заключается в том, что с помощью виртуальных кистей, можно придавать различную форму трехмерному

---