MODELANDO COM SPLINES E PATCHES, E NÃO POLÍGONOS

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1 T utorial por David Oilveira Figuras 1A e 1B Animation Master Parte 2 Modelando Personagens Orgânicos no AM Figura 2 MODELANDO COM SPLINES E PATCHES, E NÃO POLÍGONOS Um dos pontos diferenciais do Animation Master é a sua característica de modelar utilizando Patches e não Polígonos. Patches são formados por splines interconectadas que, seguindo algumas regras básicas, permitem gerar modelos 3D complexos com uma enorme flexibilidade. A princípio a modelagem através de Patches pode parecer um pouco confusa (principalmente quando estamos acostumados a utilizar a modelagem tradicional por polígonos) mas o modelo 3D gerado no final realmente vale a pena! Isto porque a quantidade de pontos de controle necessários para definirmos uma superfície curva com Patches é significativamente menor que a quantidade de vértices de polígonos necessários para definir a mesma superfície. A figura 1 mostra o mesmo modelo definido em Patches e em Polígonos. O Modelo em Patches possui apenas 208 patches enquanto o modelo em polígonos (formato 3DS) é composto por uma malha de 3036 polígonos e, mesmo assim, não irá atingir a definição que o modelo em Patches apresenta. Figura 4 Figura 3 28

2 Figuras 5A e 5B Figuras 6 e 7 Apesar da grande maioria de programas 3D trabalharem com polígonos e este tipo de modelagem ser mais facilmente implementada pelos programadores, está, na realidade, na modelagem baseada em Patches (definidas por Splines ou NURBS) o futuro para onde os programas 3D devem caminhar. (figura 1 Patches Vs. Polígonos) Os Patches são definidos por splines que são criadas a partir de alguns pontos de controle (ou CPs) e conectadas entre si diretamente na janela de modelagem. O programa irá interpretar as superfícies a partir das regiões fechadas (ou patches) formadas por estas splines. A versatilidade deste tipo de modelagem vem do fato que ajustando um único ponto de controle de uma curva spline modifica-se toda uma superfície. A primeira impressão que se tem quando começamos a modelar com Splines é a de que existem poucas ferramentas. Entretanto esta sensação logo desaparece quando começamos a explorar toda a potencialidade deste tipo de modelagem. Logo você perceberá que, a partir de simples ferramentas de criação de splines, poderá definir patches que irão compor virtualmente qualquer superfície que imaginar. REGRAS BÁSICAS DE MODELAGEM COM PATCHES Como comentamos, os Patches são definidos a partir de splines. Entretanto, nem toda combinação de curvas splines irá gerar uma superfície. Um Patch válido irá renderizar como uma superfície e um Patch não válido não irá renderizar (ou irá renderizar como um buraco caso esteja dentro de uma superfície válida e conectada a esta. A modelagem baseada por patches segue algumas regras básicas e simples: Qualquer combinação fechada de 3 ou 4 pontos de controle irá definir um patch DESDE QUE não estejam todas sobre a mesma spline. Patches definidos por 5 pontos não são válidos como superfície, MESMO QUE sejam identificados e validados individualmente. Extrusão e Revolução (Sweep) de uma spline irá gerar sempre patches válidos na lateral gerada pela extrusão ou sweep. Figuras 8 e 9 Figura

3 Se você adicionar um ponto de controle a mais em um Patch de 3 ou 4 pontos este se tornará imediatamente um furo dentro da superfície em que se encontrar. Você poderá unir um CP de uma spline a uma lateral livre (sem nenhum CP) de outra spline. Chamamos isto de Hooks. A figura 2 mostra alguns patches válidos (com superfície) e inválidos (furos sem superfície). AS FERRAMENTAS QUE VOCÊ IRÁ UTILIZAR Basicamente, para modelar com Patches tudo que você precisa são ferramentas para criação/edição de splines e algumas ferramentas básicas de modelagem como extrusão e sweep. Estas ferramentas estão disponíveis na Barra de Ferramentas do AM (figura 3). MODELANDO COM PATCHES Existem basicamente 3 formas de gerarmos modelos através de Patches: Criando-se cada spline, uma a uma, e conectando-as entre si. Partindo-se de uma forma 3D (primitiva ou não) gerada a partir de uma extrusão ou Revolução. Ou ainda uma combinação das 2 formas acima. MODELANDO UMA MÁSCARA COM PATCHES Vamos modelar agora uma máscara a partir de uma imagem de referência criando, uma a uma, as splines e conectando-as para gerar os patches. NOTA: Poderíamos gerar a máscara a partir de uma primitiva (esfera, cilindro, etc.) gerada com Sweep ou Extrusão. Isto talvez seria mais prático na geração de personagens tipo Toons mas para uma máscara que tenha a finalidade de simular a realidade de um rosto humano isto acabaria gerando splines iniciais a mais ou a menos do que necessário, gerando um trabalho extra considerável para adequação destas splines à necessidade do modelo. NOTA: Você poderá obter os arquivos utilizados neste tutorial no endereço: CARREGANDO A IMAGEM REFERÊNCIA DO MODELO O AM nos permite carregar uma ou mais imagens como referência para modelagem. Este recurso se chama Rotoscopia. 1 - Vamos aplicar duas Imagens de Referência do modelo - uma Frontal e outra Lateral. Abra uma nova janela para o modelo utilizando File/New/Model. Caso a Janela da Estrutura do Projeto (Project Workspace) não esteja aberta, selecione View/ Project Workspace para abri-la. No Project Workspace clique botão-direito (ou com Cmd no Mac) sobre o ícone do modelo (Model 1) e selecione New/ Rotoscope... Clique no botão Browse e selecione a imagem Frontal do Modelo. Selecione a imagem importada e na de Paleta de Propriedades desabilite a opção Pickable e selecione View em Front. Defina a Vista da Janela em Front. Crie uma nova Janela Window/New Window e coloque esta em Vista Left. Repita o processo anterior para Importar a Imagem Lateral do Modelo. Selecione a Imagem Importada e na de Paleta de Propriedades desabilite a opção Pickable e selecione View em Left. Defina a Vista desta segunda Janela em Left. No final deverá haver duas janelas de trabalho, uma com a vista Frontal do modelo e outra com a Lateral (Left) (figura 4). AGORA MÃOS A OBRA! CRIANDO AS SPLINES 2 - Utilizando a ferramenta Add Lock desenhe os ovais que irão definir, na vista frontal, o contorno do rosto, dos olhos e da boca. Cada clique irá definir um novo ponto de controle na Figura 11 Figura 12 30

4 Spline, ESC irá encerrar a criação da Spline (figura 5a). Nesta etapa preocupe-se apenas com a quantidade de CPs que você considera adequada para a boca e para os olhos do personagem (mantenha os mesmos pontos de controle para ambos os olhos.) IMPORTANTE: Para unir o CP final com o inicial: Arraste (com a ferramenta de seleção) um CP até o outro e clique o botão direito do mouse (PC), ou pressione a tecla ~ (Mac) 3 - Gere mais resolução aos contornos dos olhos e da boca criando novos contornos idênticos aos já criados (figura 5b). Poderíamos fazer isto criando uma a uma cada nova spline, entretanto existe uma forma mas fácil de de fazer isto (e já obter os patches válidos interconectando cada contorno gerado): utilizando a ferramenta de Extrusão. Para isto adote o seguinte procedimento: Selecione toda a spline que forma o contorno do olho (use o atalho, ) Extrude (E) a spline, posicione a spline extrudada sobre a original e amplie-a usando o modo de escala da ferramenta de seleção (o cursor irá indicar o modo de escala quando você posicioná-lo sobre um dos CPs da Spline selecionada). 4 - Esta é a etapa na qual iremos criar as curvas longitudinais e radiais da máscara (figura 6). Sem dúvida, esta etapa é a que demandará mais trabalho e atenção. Utilizando as ferramentas de criação e edição de splines, você irá gerar as splines e interconectá-las. Lembre-se das seguintes regras e você não terá muitas dificuldades: Uma spline nunca pode atravessar sobre outra sem ter um CP de conexão entre as duas. Para efetuar a conexão entre duas splines arraste a CP de uma sobre o CP da outra e, mantendo o botão pressionado, clique Botão Direito (PC) ou pressione a tecla ~ (Mac). Para facilitar o trabalho mais adiante procure fazer as curvas seguirem as curvas faciais da imagem de referência no fundo. Procure distribuir as splines de forma homogênea. Seja simétrico na quantidade de splines que você está gerando em ambos os lados. Antes de prosseguir verifique se todos os patches que definem as superfícies da face são patches válidos. Para isto mude o modo de visualização para Shaded Wireframe. Caso sua máscara possua patches inválidos você terá buracos em sua máscara (figura 7). Neste caso reveja estes patches verificando se todas as splines que definem o patch possuem seus CPs interconectados ou se não possuem mais do que 4 CPs em sua definição. O resultado final das superfícies resultantes deverá ser algo parecido com a figura Antes de partirmos para a vista lateral e ajustar a tridimensionalidade da face, vamos criar mais duas splines circulares na vista frontal. Uma para gerar mais pontos para detalhamento da testa e outra para a definição da parte superior dos olhos. A circular que passa pela testa pode ser gerada facilmente através da extrusão da spline mais externa (que define o contorno do rosto). A circular que definirá a parte superior dos olhos poderá passar pela parte inferior dos olhos. A fig. 9 mostra a face frontal completa com as duas splines criadas. AJUSTANDO A TRIDIMENSIONALIDADE DA MÁSCARA Agora vamos trabalhar a tridimensionalidade dos pontos. Para isto teremos que selecionar os CPs na vista Frontal e ajustá-los na vista Lateral (Left) usando a imagem lateral de referência do modelo. Para realizar este trabalho é muito importante que você mantenha as duas vistas abertas. IMPORTANTE: Antes de prosseguir verifique se a imagem de referência está na escala e posicionada adequadamente com relação à spline que você já criou na vista Frontal. Uma dica é pegar pontos conhecidos na vista frontal, selecioná-los e então reposicionar a imagem de fundo na vista lateral de acordo com os pontos selecionados. ALGUMAS DICAS PARA REALIZAR ESTE TRABALHO: Para restringir o movimento do CP nos eixos X, Y ou Z use os atalhos 1, 2 e 3 respectivamente. Figura 13 Figura

5 Quando for ajustar a profundidade de um ou mais pontos, lembre-se sempre de também selecionar os CPs correspondentes do lado direito da face (que não são vistos na sua imagem de referência Figura 15 Figura 16 do modelo) caso contrário você perderá totalmente a simetria do seu modelo. Para evitar confusão de splines na janela de modelagem, selecione a spline com a qual deseja trabalhar (selecione um CP da spline e use o atalho, para selecionar toda a spline) e então use a ferramenta Hide para esconder as outras splines. De tempos em tempos procure renderizar o trecho em que você está trabalhando para ir observando se você não está gerando vincos indesejados nas superfícies. Para corrigir vincos refaça uma ou mais splines que definam o patch que apresenta o vinco. SIGA OS SEGUINTES PASSOS: 6 - Primeiro ajuste a linha meridional central da face de acordo com os contornos da vista lateral e aprofunde um pouco mais a spline de contorno da máscara (figura 10). 7 - Agora ajuste a profundidade da segunda spline de contorno (uma antes da spline externa). Ajuste cada trecho da spline de acordo com a imagem lateral (figura 11). 8 - Vamos trabalhar agora na região dos olhos, ajuste primeiro as curvas mais afastadas que contornam a cavidade ocular até chegar ao contorno dos olhos propriamente ditos (figuras 12 e 13). 9 - Trabalhe agora o nariz e, finalmente, a boca (figura 14) Se necessário, faça alguns ajustes nas Splines. A figura 15 nos mostra a versão final das Splines de sua máscara. No final você terá uma máscara 3D gerada a partir de seu modelo como mostrado na figura 16. Salve seu modelo para que possa utilizá-lo posteriormente. No próximo tutorial você aprenderá a aplicar materiais e mapeá-los no Animation Master. Até Lá! David Oliveira é diretor da CAD Technology Sistemas. Contate-o através do seu david@cadtec.com * Este tutorial se baseia em alguns conceitos extraídos do artigo Skylark (por Jeffrey Lew). 32