Kytara, akustická a trochu jinak (1) - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

26. listopadu 2009, 00.00 | Dělat komplexní návod na velmi podobné téma na které se návod již před časem objevil je možná trochu nošením dříví do lesa. Jenže, na druhou stranu to může být i docela přínosné, protože tím dochází ke komparaci jak použitých technologií, tak aplikací a nakonec i postupů. Tedy, akustická kytara od modelu až po svícení a studiový render.

Somebody stole my guitar, kdysi zpíval Ian Gillan a tak mu my jednu kytaru vyrobíme. Náhradou. Akustickou, protože kolega Martin Smola připravil pro server www.grafika.cz před časem pěkný komplexní návod https://www.3dscena.cz/art/3dscena/3dsmax-kytara-4.html a tak je toto téma vyčerpáno. Ano, jeho návod byl pro jinou aplikaci, ale, a to potvrdí asi každý, není podstatné v „čem“, ale „jak“.

Opakuji tedy, že naším tématem bude akustická kytara a to například podobná té, kterou můžeme nalézt na stránkách http://www.ibanez.com/AcousticGuitars/model-PF15ECEBK. nikdo netvrdí, že musí být stejná, ostatně, já jsem sice modeloval tento typ, ale starší model, který byl podstatně světlejší a navíc jsem nakonec upustil od elektrických konektorů. Přišly mi poněkud navíc a i když jsou jistě bonusem, obrázek jsem jimi neobdaroval.

A kde jsem přišel k tomu, že jsme modeloval právě tento model? Vzhledem k tomu, že tímto sladkým dřevem nevládnu vzal jsem zavděk tím, že jeden můj student tuto kytaru má a tak jsem se mohl na některé detaily podívat v reálu. A to pro člověka který uvedený předmět nemá úplně v paměti, je rozhodně přínosné. Pokud tedy někdy nepoužiji úplně korektní pojmenování, buďte shovívaví.

Ještě ke koncepci návodu. Kytara se skládá, i když to možná není na první pohled úplně patrné, z mnoha stejných dílů, nebo dílů velmi podobných. Samozřejmě tedy, že nebudeme popisovat každý jeden uzlík na struně, či každý jeden upínací mechanismus či pražec. Prostě  vždy vezmeme zavděk jen jedním zástupcem. Mimo to, podstatný je obecný postup, ne jednotlivosti. Kde to bude nutné, samozřejmě zmíním přesně vše krok po kroku, ale raději se budu soustředit na obecný postup.

Příprava scény

Jakmile najdeme nějakou kytaru, která se nám vskutku líbí, je dobré si k ní sehnat také nějaké další podklady a zejména její nákres či půdorysu podobnou fotografii. Čím kvalitnější podklady, tím je práce samozřejmě snazší. Jelikož je akustická kytara (svým způsobem) plošným objektem, respektive její půdorys je asi to nejpodstatnější, je na pořadu dne úvaha o tom, zda použijeme pro užití reference roviny s materiálem fotografie a nebo jen nastavení 2D okna – jmenovitě nastavení pozadí. Obě metody mají svá plus i svá mínus.

Plusem nastavení fotografie na pozadí 2D pohledu je, že se nemusíme starat o kvalitu náhledu a navíc že tato 2D okna mají v nastavení pozadí vynikající možnost velmi dobře fungující průhlednosti a nastavení polohy obrázku pozadí. Zejména co se průhlednosti a také kvality týká, nemohou skutečné plochy umístěné s materiálem do scény konkurovat.

Výhodou systému s rovinou – plochou ve 3D prostoru je, že si můžeme připravit všechny tři pohledy a ty komparovat přímo ve 3D pohledu. Jenže, systém má své nevýhody. Tou základní je kvalita náhledu. Jako u každého materiálu bychom museli nastavit, pokud chceme opravdu kvalitní zobrazení, vysoké rozlišení náhledu v nastavení materiálu. A to může „zbytečně“ zatěžovat zobrazení editoru a zvyšovat nároky na grafickou kartu, nemluvě o tom, že bychom chtěli nastavit na materiálech také nějakou průhlednost. Mimo to vše, abychom dokončili myšlenku, ideálním kanálem materiálu pro načtení podkladu je svítivost.

Osobně jsem v tomto případě použil nastavení pozadí ve vrchním pohledu. Ostatní prvky kytary, jejich orientaci a provedení jsme pak porovnával s fotografiemi, které jsem porůznu našel. Podobně je tomu výška těla, kterou jsem odhadoval vzhledem k velikosti těla. Jak říkám, nejsem expert na kytary...

Tělo, ty ladné tvary, jako boky ženy...

Křivky

Základem všeho je tělo a základem těla může být, v tomto případě, jednoduchá Bézierova křivka.

Aby byla práce snazší, postupoval jsem tak že jsem započal s křivkou v bodě ostrého zlomu pod krkem. Zde, v tomto místě jsem ale nedělal žádné drobné zaoblen jakkoliv vím, že vlastně každý objekt je nějak částečně zaoblen. To jsem plánoval až ve fázi polygonové modelu.

Tedy zpět, začneme křivku definovat od ostrého bodu (křivka začíná bílou barvou) a postupoval dále až do bodu v ose symetrie na druhé straně.

Poté si vybereme tři průběhové body a pomocí příkazu Zrcadlit je vzrcadlíme na druhou stranu (v pohledu podle vodorovné roviny). Vybereme si první bod nového segmentu a poslední bod segmentu posledního a použijme příkaz pro spojení obou segmentů. Tím vytvoříme zase jen jeden segment a můžeme postupovat dále.  

Zapneme si nástroj Posun a za stisknutí klávesy Ctrl vytvoříme kliknutím na křivce nový bod těsně před koncem stávajícího tvaru tak, aby tento bod ležel na před dramatickým zaoblením „výkusu“ pod uložením krku kytary. Poté ještě klikneme kamkoliv mimo křivku a tahem vytvoříme další bod s tečnami. Poté nám již zbývá poslední (nově vytvořený) a předposlední  bod nějak korektně umístit.

Vybereme si Správce nastavení, objekt křivky a aktivujeme volbu pro uzavřenou křivku. Ano, jde to interaktivně v editačním okně, ale prostě jsem tak zvyklý...

Pro ty co jsou leniví, přidávám tabulku souřadnic bodů i tečen mé křivky.

Tak, jsme takřka hotovi. Než budeme pokračovat, křivku si zduplikujeme. Proč? Důvod je velmi prostý, kytara má na jedné straně otvor, na druhé nikoliv, tedy jedna z křivek bude definovat pouze záklop těla s kruhovým otvorem a druhá křivka bude definovat vše ostatní, výšku těla a také spodní záklop. Pokud chceme, můžeme si křivky pojmenovat.

Vytvoříme si novou primitivní křivku Kružnice a rovnou ji můžeme převést na křivku editovatelnou. Umístíme ji podle obrázku do místa otvoru a upravíme její velikost (nástroje Posun a Velikost, doufám ale, že podobné poznámky jsou irelevantní).

Dobré je, že křivka vytvořená převedením primitiva kružnice je křivka typu Bézier a tak můžeme tuto křivku spojit s křivkou kterou jsme si vytvořili ručně. A smazat původní dvě křivky... Případně, v CINEMĚ 4D R 11,5, použijeme příkaz Spojit a smazat.

Máme tedy vše co potřebujeme. Nyní jen to vytáhnout a udělat z křivek modely.

Vytvoříme si tedy dva objekty Vytažení NURBS (ikonka skupiny NURBS) a pod jeden objekt Vytažení umístíme naší křivku s otvorem a pod druhý umístíme křivku bez otvoru. Než ale půjdeme na nastavení, jedno drobné pozastavení...

Otázkou je, jak můžeme řídit segmentaci obrysu a také vytažení vytvořeného objektem Vytažení NURBS ze křivky? Odpověď je poměrně snadná. Tato segmentace je závislá na interpolaci mezilehlých bodů křivky, tedy bodů, kterými se jinak matematicky přesný tvar rozděluje na lineární úseky, které jsou základem, v případě zmíněného vytažení, segmentace modelu.

Abychom tedy mohli oba dva polygonové modely, které nám obě Vytažení NURBS vytvoří, spojit, musí mít obě křivky naprosto shodné nastavení interpolace. V případě že používám adaptivní režim (závislý na odklonu od předešlého bodu) tak většinou postupuji po krocích vzešlých z řetězce 90/2^x. Tedy 90/2/2/2 a tak dále. Použil jsem tedy hodnotu 2,8125.

Nastavení Vytažení NURBS

Vytažení pod které vložíme křivku s otvorem nastavíme, a teď pozor, na hodnotu 0 ve všech osách. Tedy vytažení vůbec neproběhne. Přeci ale jen je tento objekt užitečný, protože pomocí něj vytvoříme z křivky záklop. Přejdeme do stránky Uzávěry. Zde nastavíme počátek na uzavřený a konec na otevřený (chceme jen jeden uzávěr, ne dva, co leží na sobě). Ve spodní části tohoto nastavení ještě změníme typ na N-úhelníky.

Do druhého vytažení vložíme křivku bez otvoru. Hodnota vytažení bude odpovídat velikosti kytary a hlavní křivky, já použil hodnotu Y=-100 (druhá hodnota, ostatní jsou 0), ale to samozřejmě je dno tím, že jsem měl křivku velikou jak byla. Pokud budete postupovat s jinými rozměry, bude hodnota jiná...

Na stránce Uzávěry nastavíme počátek otevřený a konec uzavřený. Typ uzávěru bude opět nastaven na N-úhelníky.

Vybereme si oba dva objekty Vytažení NURS a pomocí zkratky „C“ je převedeme na polygony. Vybereme všechny polygonové objekty které nám vznikly a poté použijeme příkaz menu Funkce > Spojit a smazat (případně ve starších verzích Spojit a následně musíme smazat původní objekty).

Přejdeme do režimu editace polygonů a vybereme si všechny polygony nově vzniklého objektu. Poté použijeme příkaz Funkce > Optimalizovat, abychom spojili všechny nespojité segmenty, jakkoliv mají shodné hranice, do jednoho spojitého objektu.

Pravděpodobně, samozřejmě nikoliv jistě, ale skoro jistě ano, bude zapotřebí abychom zarovnali normály polygonů našeho objektu. Použijeme pro to nástroj Funkce > Zarovnat normály a případně Funkce > Otočit normály, aby naše normály směřovaly směrem ven.

Poslední krok, který nás dnes čeká, je vytvoření tloušťky kytary. Teprve poté budeme definovat další zaoblení a vylepšování tvaru.

Tloušťku bychom normálně mohli definovat pomocí příkazu Vytažení, při aktivní volbě „Vytvořit uzávěry“. Jenže, pokud je model tvořen mnoha různě velkými polygony jejichž normály svírají malý úhel a na to komplexními N-úhleníkovými polygony, může občas dojít k nedobrému chování. A to se přesně stalo i v naší ukázce...

Takže jak to vyřešíme? Snadno, pomůžeme si kopií a příkazem „Posun ve směru normály. Ten díky tomu že se nenapojuje na další plochy funguje přesněji.

Vybereme si tedy obvodovou smyčku polygon vytvořené kopie a posuneme tyto polygony ve směru jejich normál (Struktura > Posun ve směru normál) o hodnotu tloušťky směrem dovnitř, tedy v negativní hodnotě (na ukázce o -3 jednotky). Pak si vybereme uzávěry a provedeme stejnou operaci. Tato operace nám dá podstatně přesnější výsledek. Ale, povrchy, jak vnější tak vnitřní, nejsou spojené. To musíme opravit. A to bude poslední krok dnešního úvodního dílu dosti dlouhého, to předem mohu slíbit, seriálku.

Vybereme si obě naše kopie a pomocí příkazu Funkce > Spojit a smazat je smažeme do jednoho jediného objektu. Přepneme se do režimu hran pomocí standardního výběrového nástroje (šipky) při vypnuté volbě „Označovat pouze viditelné“ ve Správci nastavení vybereme všechny hrany obou smyček otvoru kytary.

Pro přemostění obou smyček pak použijeme příkaz Struktura > Sešít, přičemž stiskneme klávesu Shift, abychom vytvořili vskutku „přemostění“ novými polygony a ne sešití dvou smyček do jedné.

Zarovnáme opět model, máme připravené jak vnější stěnu tak vnitřní a můžeme se pro dnešní den rozloučit. Příště budeme pokračovat tělem kytary, vytvoříme si detaily jejího tvaru, připravíme ji pro materiály a vytvoříme také další prvky konstrukce.