Když napojit, tak pořádně, 3D-Coat a CINEMA 4D - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

15. září 2009, 00.00 | 3D Coat je aplikací veskrze šikovnou a toto tvrzení se snažím stále zdůrazňovat. Tentokrát ale vynecháme obecné popisy a podíváme se na to, jak si zásadně ulehčit život. Otázka dne zní. Co je nejvíce omezující na vlastní kreativní činnosti? Odpovídám za Vás, korektní typologie. Modelovat a zároveň dodržovat správnou typologii modelu může být více než náročné. Dosáhnout požadovaného tvaru totiž není jen otázkou vlastní představivosti, ale i správně rozmístěných polygonů. V dnešním zastavení si tento omezující nekrativní proces eliminujeme.

Dnešní článek je založen vlastně na dvou pravdivých tvrzeních. Prvním z nich je, ať se různé společnosti tváří jak chtějí, že prozatím neexistuje skutečně natolik komplexní 3D řešení, aby se nám nehodil nějaký ten prográmek navíc. Ostatně, jinak by neměli programátoři co dělat.

Druhou skutečností je, že vzájemná souhra závisí do značné míry na požadavcích uživatele a také jeho schopnostech, zvyklostech a znalostech programů, které chce využít, protože jak jsme si řekli, každý je dobrý v něčem jiném. Pokud se mu ale podaří stanovit dobrá spojení jednotlivých procesů a aplikací, je výsledkem vynikající výsledek.

Pokud si převedeme obě tvrzení do příkladu, vyjde nám dnešní téma.

Námořnická čepice Kriegsmarine

Jeden charakter původně připravený ve 3D-Coatu v režimu voxelového modelování a následně převedený pomocí retypologizačních nástrojů na klasické polygony jsem si chtěl obohatit čepicí Kriegsmarine. Obličej je notně „germánský“ (není ještě zcela dokončen) a tak jsem si částečně čepici upravil, ale ne zase tak moc. Zejména jsem ji zúžil, ale pravdou je, že nebyla šita z nějak zvlášť tvrdého materiálu a tak se asi dala časem ohnout do jakékoliv podoby, do této míry se tedy zdá, že se nejedná o zas takovou fabulaci.

A jak jsem tedy postupoval? Musel jsem si analyzovat silné a slabé stránky obou programů, ve kterých jsem chtěl pracovat. Model hlavy byl již v CINEMĚ 4D a CINEMA 4D sama o sobě je vynikající při práci s polygony a klasickém polygonálním modelování. To 3D-Coat je v tomto ohledu vlastně nepolíbený, jeho koncepce je jiná. Pro elementární modelování používá systém „objemové“ mřížky ve které se přidává a ubírá hmota. Hovoří se v tomto případě o voxelovém modelování. Výhodou tohoto modelování je skutečnost, že se vůbec nepracuje s polygony. Objem je vskutku objemem a ne pouze slupkou a práce je tak bližší sochařským nástrojům, než klasickému 3D. Systém Coatu je navržen tak, že si uživatel připraví pomocí voxelů co potřebuje a poté si povrch objemu přepracuje pomocí retopologizačních nástrojů (ale v té chvíli je již povrch hotový a tudíž se polygony tomuto povrchu přizpůsobí, polygony se tedy povrch pouze obkresluje).

Nevýhodou tohoto systému je jeho jinak velmi výhodná „objemnost“. Pokud potřebujeme vytvořit nějaký úzký tvar, například límec, může být práce trochu nepřesná a neefektivní (i když, ono s novou verzí 3.1 to ne už tak úplně platí). Stejně tak může být trochu neefektivní postup, ve kterém bychom chtěli voxelovým modelem pokračovat tam, kde skončil model polygonový. A to se mi přesně stalo.

Chtěl jsem tedy na hlavu přidat čepici. Jenže její základ je tvořen vlastně velmi tenkým objemem a s takovými objekty se nepracuje v objemových voxelech úplně ideálně. Navíc se takové objemy ne úplně jednoduše retypologizují (je to prostě pracné). Rozhodl jsem se tedy pracovat poněkud jinak.

Základ čepice jsem si tedy připravil v CINEMĚ 4D a to jednoduchým trikem. Vytvořil jsem si primitivní křivku kruh a tu jsem si umístil tak, aby odpovídala budoucímu konci čepice. Sice jsem ve finále čepici ještě trochu upravil a posunul dolu, ale to není podstatné. Následně jsem křivku promítl do objektu a to pomocí příkazu Projekce.

Vytvořil jsem si objekt Vytažení NURBS a ten jsem si na kratičko vložil pod objekt křivky. Ve Správci souřadnic jsem nastavil relativní souřadnice polohy i rotace na 0. Tím se objekt Vytažení NURBS perfektně zarovnal. Prohodil jsem pořadí a vytáhnul křivku vzhůru do podoby spodní části čepice. Abych měl příjemnou segmentaci, změnil jsem si podle potřeby interpolaci křivky. Vypnul jsem tvorbu uzávěrů. Model jsem převedl na polygony a poté jsem vytvořil uzávěry jak nahoře, tak dole. On totiž 3D-Coat neumí pracovat (v případě voxelů, jelikož jde o objem) s neuzavřenými objekty. Tyto uzávěry jsem obdařil vytažením uvnitř které jsem následně zhroutil do sebe. Vznikly tak trojúhelníkové do středu stažené struktury. A to stačí. Tato část modelu je vlastně hotova. Nic víc není potřeba. Ostatně, tuto součást modelu je asi vhodnější upravit jen v C4D, protože je relativně uniformní.

Vybral jsem si vrchní výše zmíněný uzávěr a na ten jsem aplikoval další klasický C4D příkaz – Rozdělit. Tímto příkazem velmi rychle vytvoříme nový objekt, který bude vytvořený právě vybranými polygony. Z těchto jsem následně vytáhle vrchní číst čepice jako separátní objekt, kterou jsem jen velmi jednoduše upravil. Ostatně jak to je patrné na uvedeném obrázku níže...

A byl čas abych si oba připravené objekty uložil (separátně) ve formátu OBJ a přešel do 3D-Coat, jmenovitě do režimu voxelů. Zde zatím není žádný načtený objem a tak si jej vytvoříme sami. Klikneme pravým tlačítkem na automaticky vytvořený objekt Volume 1 a vybereme možnost pro importování již připraveného objektu. A načteme jednu část čepice. Pak vytvoříme nový objekt – Volume 2 (stačí pokud klikneme na hlavní skupinu a ve spodní části palety klikneme na ikonu nové „vrstvy“). Do tohoto nového objektu načteme druhý model. Scéna je připravena... Herci mohou nastoupit...      

V této chvíli vlastně dochází k tomu, co jsme avizovali v úvodu. Další práce na vrchní části čepice byla striktně „volná“, bez omezení polygonů. Coat totiž v případě voxelů zcela ignoroval to, že jsou záklopy tvořené trojúhelníky a zajímal jej jen a pouze objem, který tyto modely tvoří. A to je geniální. Pro další práci jsem si tedy jen uzamknul spodní část čepice, používal jsem ji jen jako referenční základnu a zcela volně a bez omezení jsem si vymodeloval základní tvar „záklopu“ tak, aby odpovídal mým představám.

Těžko popisovat postup tvorby ve voxelech. Základem všeho bylo vyhlazení povrchu, protože ten ve voxelech kopíroval původní segmentaci low-poly modelu. Pak nastoupil na řadu interaktivní nástroj pro posun Move, který pracuje shodně jako magnet v klasických 3D aplikacích. Tím byl vytvořen základní tvar. A nakonec jsem použil různé kombinace nástrojů od Extrude, AirBrush, Build, Fill, Smooth a další, pro vytvoření požadovaného vzhledu. Díky tomu, že jsem si nemusel vytvářet základní model byla příprava povrchu otázkou několika mála minut (maximálně půl hodiny).

Další aspekt tvorby spočívá v retopologizaci. Ideově se jedná o obtažení objemu polygony, které můžeme dále exportovat a zcela standardně editovat. Další možností je, že si můžeme také do retopologizovaného povrchu upéci také nerovnosti, které jsou vytvořené v objemu. Ale to nás v tomto případě nemusí příliš trápit, protože naším cílem byla poměrně hustá polygonová síť, kterou bychom si mohli ale stále ještě vhodně upravovat a dolaďovat v CINEMĚ 4D. Až si totiž tento model upravíme, můžeme jej opět zpětně přenést do 3D-Coatu pro další úpravy (texturování, skulptování a podobně). Zatím nám to ale stačí.

Otázka zní, proč že jsem nechtěl rovnou převést i deformaci na model. Odpověď je prostá. Protože 3D-Coat v rámci retopologizace neumožňuje odpoutat se od povrchu a nejdříve jsem si chtěl ujistit, že model odpovídá i ostatním objektům scény.

Mimochodem, pokud chceme upravit retopologizovaný povrch, pak musíme upravit mateřský voxel objekt a poté potvrdit, že chceme změnit vzhled i retopologizovaného povrchu.

Výhodou retopologizace voxel modelu je, že si můžeme definovat segmentaci přesně podle potřeb. Ano, je to relativně pracné, ale zamysleme se nad tím hlouběji. V případě, že bychom povrch přímo modelovali, byla by taková situace ještě pracnější a to řádově. V takovém případě musí vlastně obé, jak modelovat, tak stále se zamýšlet nad strukturou. To tady kompletně odpadá. Jen obkreslujeme povrch, kde je potřeba zhustit síť ji zhustíme a ta se automaticky přimkne mateřskému voxel povrchu.

Vezměme si prezentovaný příklad. V přední části čepice je množství záhybů, které musíme, pokud je chceme vymodelovat klasickou metodou, řešit poměrně náročným zahuštěním polygonové sítě. V případě retopologizace sice musíme učinit totéž, ale bez toho, že bychom se museli starat o umístění polygonů v rámci tvaru objektu. A tak prostě využijeme opravdu široké možnosti nástrojů které nám dává 3DCoat k dispozici a vytvoříme si vše co potřebujeme bez vlivu na vzhled modelu.

A jaký byl v tomto případě obecný postup přípravy polygonové sítě? V zásadě od nejjednoduššího k nejsložitějšímu. Začal jsem tím, že jsem si vytvořil jeden opravdu velký polygon ve vrchní ploše čepice, který zaobíral cca 70% povrchu. Samozřejmě se jednalo o čtyřúhelník. Tento polygon jsem si rozdělil na čtyři menší (kolmo na délku polygonu) a tím se povrch polygonu upravil podle tvaru voxelu. Z těchto jsem vytáhl z vnitřních dvou polygonů ke hraně čepice další plochy (na obou stranách). Pak jsem vytvořil polygony (všechny jsou pokud možno čtyřúhelníkové) na rozích a pomocí vyhlazení a různých nástrojů (Move) jsem si povrch trochu upravil aby měl tvar více podobný voxel modelu. Vnitřní plochy jsem vyhladil pomocí režimu vyhlazení Smooth. Pak stačilo jen vytáhnout polygony směrem „dolu“, tedy k pevné části čepice a celý model nechat rozsegmentovat (Subdivide).

Další postup je vlastně analogický klasickému modelování, jen příkazy jsou sem tam odlišně pojmenované a postup práce je mírně odlišný zvyklostem, které mám například ze CINEMY 4D. Ale jinak je spektrum nástrojů vynikající. Postupně jsem si přidával smyčky kde jsem je potřeboval (spodní záhyby čepice) a také jsem si segmentoval různé části modelu, abych vytvořil přirozený vzhled látky. Nástroje pro ruční segmentaci jsou v 3D-Coatu nástroje Add split, Select (režim Split), Split rings. Sem tam bylo výhodné si nějaký polygon smazat a tím přerušit smyčku polygonů, rozdělit tuto smyčku pomocí Split rings (smyčka polygonů je vlastně prstenec hran, samozřejmě), a následně doplnit strukturu novými polygony.

Jakmile byl model hotový, použil jsem příkaz pro export retopo modelu do formátu OBJ, abych jej mohl načíst v CINEMĚ 4D. Zde jsem si upravil mírně vzhled modelu podle hlavy, kterou jsem měl ve scéně a také jsem si připravil UV mapu. To je další aspekt spolupráce. UV editor 3D-Coat sice má, ale přeci jen je BodyPaint 3D podstatně výkonnější než 3D-Coat, proč tedy této skutečnosti nevyužít. UV si tedy připravím v CINEMĚ 4D a pokud budu chtít, mohu si poté opět model exportovat do 3D-Coatu pro tvorbu deformací a normálových map.

Model je podle všeho perfektní, ale není vhodně ukončen. A to také bude výhodnější napravit v CINEMĚ 4D. Vytvořil jsem si tedy opět jednoduché záklopy a upravil hraniční smyčku tak, aby záklop čepice perfektně seděl na spodní části. Víc nebylo zapotřebí, tedy mimo dalších detailů, které jsou ale vlastně samostatnou tvorbou.

Jak psal John Donne, žádný člověk není ostrovem sám o sobě. A ani o programech to neplatí, proč se tedy bránit spolupráci i na úrovni modelování, když je to pro nás výhodné?