Matte painting techniky (4. část): Život v pohybu – Cinema 4D - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

Navigace:  » Úvodní stránka  » Rubriky  » Software  

2. února 2010, 00.00 | V předešlých článcích jsme vytvořili klasický matte painting hradu na kopci. Zaměřili jsme se i na jeho animaci v Adobe After Effects. Pro dosažení ještě realističtějšího výsledku však vstoupíme do třetího rozměru a scéně vdechneme život za použití pokročilých filmových technik pro 3D matte painting.

V tomto tutoriálu si ukážeme animační postupy v programu Maxon Cinema 4D, které jsem už nastínil v mém prvním obecném článku o MP (viz ZDE).

Základním kamenem, co se techniky týká, bude camera mapping v Cinemě 4D.

Jedná se o poměrně sofistikovanou oblast vizuální tvorby, a osvojíte-li si postupy, které Vám hodlám ukázat, budete na dobré cestě vytvořit realistickou animaci jakéhokoli prostředí. A to nejen pro film, ale také třeba pro architektonické vizualizace a podobně.

Zde je obrázek, ze kterého budeme opět vycházet, a který se pokusíme oživit a rozpohybovat. O jeho tvorbě pojednávají mé předchozí články. O jeho přípravě k animaci je napsáno pár odstavců v mém posledním článku zaměřeném na Adobe After Effects.

Abyste mohli přesně následovat můj postup, stáhněte si můj PSD soubor ZDE.

Animace v 3D softwaru

Toto bude o něco sofistikovanější postup, se kterým lze dosáhnout lepších výsledků. Já osobně používám software Cinema 4D od společnosti Maxon a následující postup bude právě pro tento program. Obdobné techniky však nalezneme ve všech kvalitních 3D aplikacích.

Camera mapping

Budu popisovat techniku zvanou camera mapping. Základní princip je takový, že si představíme kameru jako projektor, který promítá matte painting na 3D objekty. Vznikne nám tak prakticky 3D scéna, ve které se můžeme s jistými omezeními pohybovat a dále pracovat. Je to podobné výše popsané technice 3D vrstev, jen s tím rozdílem, že zde nejsme omezení na ploché vrstvy ale máme k dispozici skutečné 3D objekty. Výhody jsou zřejmé.

Příprava scény – objekty a materiály

Bez dalšího otálení zapneme Cinemu a začneme pracovat. Obvykle začínám vytvořením oblohy, takže vložím do scény kouli a notně ji zvětším. Převedu ji na polygonový objekt (stisk C) a jednu její polovinu vymažu. Dostanu tak hezkou polokouli ideální pro nanesení textury oblohy. Tady dojde k našemu prvnímu setkání s technikou mapování typu "Camera mapping".

Jak název napovídá, budeme k tomu potřebovat kameru. Vložíme tedy kameru do scény (Objects-Scene-Camera). Upravíme její pozici tak, aby mířila dovnitř polokoule. Pro pořádek ji přejmenujeme na něco jako "projection camera", protože to bude kamera, kterou budeme používat pro promítání textur.

Nyní vytvoříme materiál, který na kouli aplikujeme. V Material Editoru vytvořte nový materiál a do slotu Luminance (Svítivost) nahrajte soubor našeho MP. Texturu nebudeme nahrávat do kanálu Barva, protože nebudeme potřebovat světla ani stíny, dokonce by nám při práci překážely, takže zvolíme tento postup.

Rád si nastavuji náhled materiálu na Obrovský (Huge), tvaru Plochy (Plane), abych měl lepší přehled o tom, co který materiál představuje.

Dále se proklikneme do nastavení textury a zvolíme vrstvu oblohy pod nabídkou Layer Set...

Mohli bychom si každou vrstvu z Photoshopu vyexportovat do vlastního souboru s mapou průhlednosti (např. TIFF, nebo TGA), ale použití klasického PSD formátu je dostačující a má i své výhody v okamžitých úpravách, které lze kdykoli provádět.

Nezapomeňte materiál pojmenovat, konečně se pustíme do jeho nanesení na objekt oblohy.

Náš materiál přetažením aplikujte na polokouli a v nastavení mapování zvolte typ projekce "Camera mapping". Do pole "Camera" přetáhněte naši projection cameru a stiskněte "Calculate".

Znovu poupravte pozici kamery, aby se vrhaná textura na polokouli dobře vyjímala a tvořila efekt oblohy. Nejlépe to lze provést z pohledu samotné projekční kamery. Přejděte do perspektivního pohledu a v nabídce Cameras-Scene Cameras vyberte projection camera. Z nabídky Display vyberte Constant Shading, což nám bude stačit, protože s osvětlením, jak už jsem zmínil, pracovat nebudeme.

Stále v pohledu projekční kamery vložte další kameru. Tu pojmenujte třeba "render camera" a na scénu se dívejte z jejího pohledu. Teď se můžete v prostoru volně pohybovat, aniž byste měnili pozici promítané textury. Promítací kamera je totiž v klidu. Tím máme první objekt za sebou.

Pokračujme dále. Je dobré vědět, jak je naše scéna tvořena, abychom věděli, které vrstvy/objekty budou následovat. Opět postupujeme od oblohy směrem dopředu, takže další na řadě bude vrstva s mraky.

Nejjednodušší postup je zkopírovat objekt oblohy, posunout ho o něco blíže k projekční kameře a přejmenovat. Také budeme potřebovat materiál s texturou oblaků. Pomůžeme si zkopírováním starého materiálu a přejmenováním. Z nabídky Layer Set vybereme vrstvu mraků stejně tak, jako jsme předtím vybrali vrstvu oblohy. Když jsme u toho, tak texturu z kanálu Luminance zkopírujeme (Copy Channel), protože u mraků budeme pracovat i s kanálem Alpha.

Přejdeme do kanálu Alpha a do políčka Texture vložíme právě zkopírovanou texturu oblaků (Paste Channel). Něco však není správně. V nabídce Layer Set musíme zvolit typ vrstvy Layer Alpha.

Tak jsme získali materiál s texturou i s průhledností. Tento materiál přetáhneme na Texture Tag objektu zastupujícího vrstvu mraků.

Projekční kamera teď promítá materiál mraků na objekt určený pro mraky. Vše je, jak má být. Upravíme pozici objektu "clouds" a můžeme odmazat přebytečné body a polygony.

Prakticky stejný postup aplikujeme i pro další objekty ve scéně. Vždy je zapotřebí zkopírovat a upravit stávající materiál a zkopírovat nebo vytvořit objekt, na který bude materiál promítán. Je vhodné si vše řádně pojmenovávat, abychom neztratili přehled.

Tímto způsobem vytvoříme vzdálené pohoří, pro které stačí opět pouze zkopírovat objekt mraků a poupravit jeho tvar a pozici. Bližší objekty však budeme modelovat podrobněji a jinými způsoby.

Abychom se mohli soustředit pouze na modelování a přidávání objektů, doporučuji vytvořit pro každou vrstvu malby vlastní materiáll, aby byly všechny připraveny k použití.

Modelování objektů

Jako další tedy můžeme zkusit vymodelovat centrální kopec. Jsem si jistý, že mnozí z Vás jsou, co se týče modelování, mnohem zručnější než já, takže se neostýchejte a pokračujte nezávisle na mém popisu.

Pro modelování bližších kopců i podobných objektů v zásadě používám dva způsoby. Buď použiji objekt Landscape, nebo začnu vložením Krychle, kterou dále upravuji. Zběžně Vám předvedu oba postupy.

Objekt Landscape

Je to objekt simulující krajinu s nastavitelnými parametry jako Velikost, Počet Segmentů a Drsnost povrchu,.... Práce s objektem je snadná a intuitivní, ale jeho možnosti nastavení omezené. Pokuste se objekt upravit do tvaru alespoň vzdáleně připomínajícího náš centrální kopec. Doporučuji poměrně drasticky snížit počet segmentů. 25 x 25 je hodnota nanejvýš dostačující.

Zkopírujte Texture Tag vzdálených hor, přiřaďte jej objektu Landscape a přeneste na něj texturu kopce. Dále upravte tvar a pozici objektu. Pokud textura stále přesně nesedí, nezneklidňujte se. Polygonovou síť budeme dále upravovat. Je-li výsledek alespoň částečně uspokojivý, převedeme objekt Landscape na polygonový objekt (Stisk klávesy C) a v režimu Bodů upravíme polygonovou síť do odpovídajícího tvaru nástrojem Štětec (Structure - Brush).

Chybí-li nám někde body, můžeme je přidat nástrojem Nůž (Structure-Knife).

Určitě si všimnete, že se textura kopce na objekt promítá dvakrát – na přední a na zadní stranu.

To se nám ale nehodí, jednoduché řešení problému je vymazání zbytečných polygonů na zadní straně objektu.

Tímto jsme vykonali další krok na cestě k cíli.

Slovo k texturám

Na tomto místě snad bude vhodné zmínit několik rad týkajících se textur.

Rozlišení náhledu textur

V nastavení materiálů pod nabídkou Editor lze nastavit velikost náhledu textur v okně editoru.

Rozlišení náhledu si zvětšete, pokud chcete mít větší přehled o detailech, např. jak dobře sedí textura na objektu a zda nedochází k jejímu ubíhání a natahování na nerovnostech.

Stretching effect

Příklad ubíhání a natahování textury vidíte výše. Tento tzv. Stretching Effect nastává tehdy, když je textura vrhána na objekt pod příliš malým úhlem. Tohoto jevu se samozřejmě chceme vyvarovat, nejlépe úpravou geometrie.

Ostré kraje oblohy

Někdy při pohybu renderovací kamery scénou se může stát, že odhalíme okraj textury oblohy. Řešením je buď roztažení textury oblohy v Texture Tagu, přimalování více oblohy ve Photoshopu, nebo jednoduchým trikem provést zrcadlení okrajů oblohy.

Zrcadlení okrajů textury můžeme provést i u jiných objektů, které zasahují přes celou šířku scény – v tomto případě mraky a vzdálené hory. Pohybovat kamerou pak můžeme vcelku bez obav z přesažení okrajů.

Pokračujeme ve vytváření scény

Vrátíme se k přidávání objektů. Pokud bych postupoval zezadu dopředu, byl by teď na řadě hrad, ale ten si raději necháme na později. Slíbil jsem vám předvést modelování objektu z Krychle.

Modelování z Krychle

Jako základ můžeme použít i jiný primitivní objekt, třeba Kouli, nebo jednoduchý Polygon. Já však použiji Krychli.

Budeme z ní tvořit blízký levý pahorek. Vložme tedy Krychli a upravme její velikost a zhruba odhadneme pozici. Zvětšíme počet segmentů, ať máme s čím pracovat. Převedeme ji na polygonový objekt a opět Štětcem upravíme její tvar, aby byl oblejší a přírodnější. Uděláme z ní takovou hroudu hmoty. V podstatě postup hodně podobný tvorbě z objektu Landscape.

Na objekt zkopírujeme Texture Tag kamerou mapované textury a nahrajeme materiál levého pahorku. Teď když máme vizuální kontrolu tak doladíme tvary objektu a odstraníme polygony na zadní straně.

Nožem můžeme přidat další body a pokračovat v modelování dokud nebudeme spokojeni. Přesnějšímu zachycení textur v editoru napomůže vyšší segmentace polygonové sítě.

Teď už máme ve scéně zastoupeny objekty z pozadí, objekty centrální i objekty z popředí. Můžeme tedy začít testovat, jestli je jejich umístění realistické a potažmo jejich pozici spravit.

Pokud jste s renderovací kamerou nehýbali, tak by se měla nacházet na stejném místě jako projekční kamera. Pravděpodobně se však nachází všude jinde, jen ne tam, co kamera projekční. To však není problém. Vstupte do pohledu projekční kamery a vložte kameru novou. Přejmenujte ji na renderovací kameru a tu starou renderovací kameru vymažte. Vstupte do pohledu nově vytvořené renderovací kamery a budete připraveni k testování.

Označte renderovací kameru a ve snímku číslo jedna vložte klíčový snímek – klikněte na symbol červeného klíče. Přejděte např. do snímku číslo 90 a posuňte se s kamerou kupředu. Z pohybu vpřed zjistíte, jestli je efekt 3D prostředí realistický. Vložte klíčový snímek, ať si můžete animaci přehrávat vícekrát pro kontrolu a odhalení chyb.

Je-li vše v pořádku, můžeme pokračovat v modelování. Jestli se vám něco nezdá, tak upravte pozici a velikost objektů.

Aby se nám nestalo, že pohneme s projekční kamerou, přiřadíme ji Tag "Protection" (klik pravým tlačítkem na proj. kameru – CINEMA 4D Tags-Protection). Kdybychom s ní chtěli hýbat, tak musíme Tag odstranit.

Hrad

Teď si konečně vymodelujeme model hradu. Mé modelovací techniky Vás nejspíš opět neoslní, ale pokusím se.

Nejprve musíme vědět, kde přesně které části hradu leží. Proto hrad nejprve promítneme na jednodušší objekt, podle kterého vytvoříme přesnější model. Vložte do scény Polygon. Jeho orientace je v mém případě v rovině Z, aby směřoval na kameru. Umístěte ho na vrcholek kopce a naneste promítanou texturu hradu.

Pro malý pohyb kamery by stačil i tento jednoduchý způsob mapování na polygon. Půjdeme však trochu dále a vytvoříme detailnější model. Teď když vidíte, kde je která věž, můžete vkládat Krychle a umisťovat je do správných poloh. Pak je opět převeďte na polygony, vymažte zadní strany a poupravujte pozice bodů do finální podoby. Podrobněji postup vysvětluji níže.

Vložené krychle Vám pravděpodobně zablokují výhled. Vhodný úkon tedy je seskupit všechny krychle pod jednu skupinu a promítnout na ni texturu hradu. Můžeme skrýt nebo odstranit objekt Polygon, který už svému účelu posloužil.

Teď můžeme model směle dolaďovat. Upravte umístění krychlí. Často je vhodné modifikovat i jejich tvar, jako jsem udělal u hlavní věže při tvorbě střechy. Krychli jsem převedl na polygonový objekt a její horní stranu extrudoval nahoru (Stisk "D" nebo Structure-Extrude). Vzniknuvší horní polygon jsem pak zmenšil a znovu extrudoval, čímž vznikla střecha.

Pak už jen provést zmíněné odstranění polygonů na zadních stranách objektu a máme model hradu hotový.

Zbytek objektů

Teď už jen zběžně popíši přidání zbývajících objektů do scény.

Těsně před hradem nám chybí vrstva s osvícenou mlhou. Tu můžeme namapovat jednoduše na polygon.

K vytvoření blízkého pahorku na pravé straně lze využít objekt, který jsme vymodelovali pro pahorek nalevo. Zkopírujte jej a upravte do vhodného tvaru a pozice. Měl by být o něco blíže kameře. Nikdo Vám však nebrání, chcete-li jej vytvořit celý od začátku.

Posledními elementy, které chybí přidat, jsou stromy a keře, které máme na separátních vrstvách. Stromy a keře je nejlepší mapovat na objekty oblého tvaru. Často stačí zploštělá Koule.

Tím máme modelovací fázi za sebou. Klikněte na obrázek pro větší náhled polygonové sítě scény.

Teď už zbývá jen naanimovat pohyb kamery scénou, vyrenderovat a máme hotovo.

Speciální techniky

Přeci jen to ke camera mappingu není všechno. Existuje ještě několik technik a postupů, které bych měl pro úplnost zmínit. Jsou to: Trvalé uchycení mapované textury na objektu, a Mapování více kamerami.

Trvalé uchycení mapované textury

Může nastat situace, kdy jsme s promítaným materiálem na objekt spokojeni, ale chceme objekt mírně posunout, zvětšit, zkopírovat, pootočit, poupravit apod. To se nám však s texturou mapovanou kamerou dost dobře nepovede. Bude nám po objektu klouzat. Chceme-li texturu na objektu trvale uchytit, musíme vygenerovat UVW souřadnice pro tuto mapovanou texturu. To provedeme kliknutím pravým tlačítkem myši na Texture Tag objektu, na který chceme texturu uchytit a z nabídky vybereme příkaz "Generate UVW Coordinates".

Teď už je textura mapovaná metodou UVW a můžeme si s objektem tedy dělat co se nám zlíbí. To je také velmi užitečné pro přidání oživujících efektů do scény. Můžeme například naanimovat klácení se stromů ve větru a pohyb mraků po obloze.

Mapování více kamerami

U camera mappingu nejsme odkázání pouze na jednu promítací kameru, ale může jich být bezpočet. Představte si situaci, kdy renderovací kamera opisuje dlouhou a komplikovanou dráhu letu, která odhalí místa ve scéně, kde se projeví Stretching effect nebo místa, kde žádná textura ani není. Zde přijde vhod další kamera, která bude promítat na toto problematické místo "záplatu" ve formě textury omezené měkkou alfa mapou, takže její přechod na původní texturu bude pozvolný.

V praxi to funguje tak, že si vložíme kameru zabírající místo s chybou. Z jejího pohledu vyrenderujeme obrázek o vysokém rozlišení a ve Photoshopu na novou vrstvu domalujeme chybějící textury a detaily. Tuto vrstvu pak kamerou na chybné místo promítneme a tím ho spravíme. Abychom zabránili objevení záplaty na druhé straně objektu, je vhodné použít omezení textury na určitý výběr polygonů.

 

Z popisu matte painting technik je to ode mě všechno. Dovolte mi, abych se s Vámi rozloučil pohledem na výsledné video získané výše popsaným postupem. Shlédněte jej zde

Věřím, že se Vám dnešní článek i celý seriál líbil a přinesl Vám něco užitečného. Hodně štěstí ve Vaší vlastní tvorbě.