10. ledna 2011, 00.00 | Ve třetím díle seriálu o cartoon animaci v Maye se konečně dostaneme k přípravě modelů k animaci – totiž k riggování, aneb vytváření kostry, díky níž si pomocí jednoduchého riggu rozhýbeme postavičku zloděje z prvního dílu.

Kostra

Kostra má v 3D světě poněkud odlišnou úlohu a význam než v realitě. Namísto toho, aby tvořila pevný základ, na který jsou navěšeny svaly, orgány atd., je to jen pomocná konstrukce, jež nám umožňuje ovládat pohyby modelu. Z toho důvodu nemusí být tak robustní a složitá jako ta skutečná; jednotlivé řetězce kostí na sebe ani nemusejí přímo navazovat.

V Maye je vytvoříme pomocí Joint Tool (Animation -> Skeleton -> Joint Tool). Každým kliknutím LMB přidáme jeden kloub (Joint), mezi nimi se automaticky vkládá kost, stisknutím [Enter] vkládání ukončíme. Pořadí vytváření kostí je důležité, dříve vytvořená kost (rodič) ovlivňuje pohyby všech kostí následujících v řetězci. Jinými slovy, otočením kosti stehenní v kyčelním kloubu zároveň otáčíme i holenní kostí a celým chodidlem apod.

Pracovat budeme s otexturovaným modelem zloděje, který jsem zhotovili v prvním díle. Příslušný soubor si můžete stáhnout zde. Začneme vytvořením kostí páteře a hlavy, postupně tedy od oblasti pánve až po špičku čepice pomocí Joint Tool vytvoříme 4 kosti a potvrdíme klávesou [Enter]:

TIP: pokud při vkládání kostí držíte stisknutou klávesu [Shift], kosti se vkládají v jedné přímce.

Nyní v bočním pohledu vložte kostru pro jednu nohu, začněte opět od pánve:

A analogicky i kostru paže a jednotlivých prstů, klouby vkládejte od klíční kosti, respektive od dlaně:

Nyní je zapotřebí všechny vytvořené kosti pojmenovat kvůli lepší orientaci při pozdější práci. Vybereme vždy kost a v Channel boxu ji standardním způsobem pojmenujeme:

Pokud se daná kost nachází na pravé i levé straně těla (ruce, nohy), dohodněme se, že je budeme rozlišovat pomocí značek _L, _P na konci názvu. Jakmile máme všechny kosti pojmenované, můžeme je snadno zrcadlit i do druhé poloviny těla, včetně automatické změny názvu. K tomu slouží Mirror Joint Tool – vybereme tedy např. všechny kosti nohy a zvolíme Animation -> Skeleton -> Mirror Joint Tool ->

Nastavíme rovinu zrcadlení (v našem případě XY) a náhradu značky L za P a potvrdíme:

Stejným způsobem vytvoříme kosti pravé ruky.

Nyní musíme určit, která část kostry bude nad/podřazena které, k čemuž využijeme Hiearchy editor (Window -> Hypergraph: Hiearchy):

Není to nic jiného, než vizualizace funkce Parent. Lze zde pohodlně určovat, který objekt bude podřízený kterému, a to pomocí přetažení prostředním tlačítkem myši (Drag'n'drop). Přetahování má stejný efekt jako patentování pomocí klávesy [P]. Jednou z těchto možností tedy podřídíme:

• obě nohy páteři
• prsty pravé a levé ruky pažím
• paže kosti pater2

Pro přehlednost můžete jednotlivé části sbalit pomocí RMB na název -> Collapse.

Skinning

Základ kostry máme hotový, ale zatím nám nepohybuje tělem. To napravíme pomocí procesu, jemuž se říká skinning – určíme, které kosti a jakou měrou mají působit na příslušné části těla. Vybereme celou kostru (kliknutím na root kost v pánvi), [Shift] + vybereme tělo a zvolíme Skin -> Bind Skin -> Smooth Bind. Zloděj se ve wire zobrazení zbarví do fialova:

Pokud nyní zkusíme pohnout kteroukoliv kostí, měla by se patřičně deformovat celá postava.

Vidíme, že dochází k nežádoucím deformacím – jednotlivé kosti ovlivňují větší část těla, než by měly. To napravíme pomocí nástroje Paint Skin Weights Tool (Skin -> Edit Smooth Skin -> Paint Skin Weights). V panelu Tool Settings jsou k dispozici nastavení:

Postup práce je následující:

1. vyberte tělo zloděje a aktivujte Paint Skin Weight Tool
2. ze seznamu kostí vyberte tu, jejíž účinek chcete upravit
3. pomocí štětce upravte vliv kosti. Bílá – největší účinek, černá – žádný účinek. Osobně dávám přednost vizualizaci pomocí barevné škály od černé přes modrou, zelenou a červenou po bílou, kterou můžete zapnout pomocí zaškrtávacího políčka "Use Color Ramp"
4. velikost a typ štětce nastavujete v horní části okna, velikost též pomocí držení klávesy [B] + klinutím a tažením LMB
5. určitou hodnotou lze vyplnit i celý objekt, je-li to třeba, a to pomocí tlačítka Flood

Příklad, jak vypadá namalovaná váha pro pažní kost, je na následujícím obrázku:

Výše popsaným způsobem tedy postupně upravíme váhy všech kostí v těle, což je nudná a zdlouhavá práce. Majitelé tabletů jsou ve výhodě, Maya podporuje snímání přítlaku, stačí jej povolit v sekci "Stylus Pressure" okna Paint Weight Tool. Upravujte váhy všech kostí tak, aby rovnoměrně ovlivňovaly oblast kolem sebe, větší váhu můžete umístit na vnitřní stranu kloubu, kde bude docházet k větším deformacím (zejména ramena, kolena, lokty). Průběžně zkoušejte otáčet a pohybovat kostmi, dokud nejste s výsledky spokojeni. Poté by měla i vaše postavička být schopná jednoduchých póz, jako např. této:

Pozn.: zobrazení kostí skrze model jsem dosáhl aktivováním volby Shading-> X-Ray joints. Kdykoliv budete potřebovat vrátit kostru do výchozí pozice, stačí kliknout na Skin -> Go To Bind Pose.

Mimika

Abychom zbavili zloděje lehce debilního výrazu, podíváme se na jeden ze způsobů, kterými lze animovat mimiku – Blend Shapes. Teorie je jednoduchá: vytvoříme si několik kopií zloděje (podle toho, kolik výrazů chceme), každé z kopií pozměníme výraz obličeje (tvar a pozice rtů, tvar a velikost očí, "nafouknutí" tváří – dle libosti) a poté Maye řekneme, aby výchozí model prolínala s vytvořenými kopiemi a měnila tak výraz v obličeji zloděje.

V čelním pohledu tedy pomocí [Ctrl]+[D] vytvoříme tři kopie zloděje (jednu pro úsměv, druhou pro překvapený výraz, třetí pro nějaký normální výraz). Bohužel, protože už duplikujeme objekt s připojenou kostrou, neumožní nám Maya pohyb s tělem manipulátory v objektovém režimu. Musíme proto u kopie tyto manipulátory odemknout, což uděláme tak, že v Outlineru vybereme duplikát původního objektu, otevřeme si Channel Control (Window -> General Editors -> Channel Control):

a na záložce Locked přesuneme všechny vlastnosti z panelu Locked do panelu Non Locked. Poté můžeme s duplikáty normálně pohybovat. Posuneme je tedy někam stranou v ose X, upravíme výrazy obličeje a podle výrazu všechny pojmenujeme, např. usmev, normal a prekvapeni:

Vlastní Blend Shape vytvoříme následovně:

1. vybereme postupně všechny zloděje zleva doprava
2. Animation -> Create Deformers ->Blend Shape ->
3. zaškrtneme Delete targets – tím smažeme kopie zloděje, protože je už nebudeme potřebovat.
4. Po kliknutí na Apply se v Channel Boxu objeví nová položka, a to Blend Shape Node:

Změnou hodnoty u jednotlivých výrazů je můžeme libovolně prolínat.

Dokončení kostry a příprava na animaci

V úvodu jsme si řekli, že námi vytvořená kostra funguje na principu dopředné kinematiky (Forward Kinematics, FK). Nám by se ale líbilo, abychom mohli například pohybem chodidla ohnout nohu v koleni a otočit stehnem, aby se nám snáze animovala chůze. Přesně pro tyto případy má Maya v zásobě i zpětnou kinematiku (Inverse Kinematics, IK). Přidáme ji pomocí IK Handle Tool, Animation -> Skeleton –> IK Handle Tool. Po aktivaci nástroje vybereme jako první "nižší" (ve smyslu podřízený) kloub a poté vyšší; Maya vytvoří tzv. IK handle, jakýsi manipulátor, který budeme používat k pohybu kostmi a animaci:

Pokud nyní pohneme IK Handle, noha se nám bude automaticky ohýbat v koleni. Stejný postup zopakujeme i pro druhou nohu a pro ruce. Pokud bychom měli v plánu animovat i složitější pohyby prstů, mohli bychom IK vytvořit i na nich.

Oči

Přemýšlel jsem, jak je co nejsnáze animovat, a vzhledem k tomu, že vytváříme pouze jednoduchý rig, dospěl jsem k závěru, že bude stačit, když oči pouze naparentujeme (klávesa [P]) ke kosti ovládající hlavu a jejich případný pohyb budeme animovat ručně.

Animace – dvojkrok

Uložíme si dokončeného zloděje jako nový soubor a připravíme ho na animaci plíživé zlodějské chůze, respektive dvojkroku. Animace bude mít délku 50 framů, tedy dvě vteřiny.

Začneme vytvořením výchozí pozice pro první snímek:

jako referenci pro naši animaci můžeme použít následující obrázek:

Na prvním frame vložíme pomocí [S] klíč pro obě IK Handle nohou a kost pánve (pater1). Posuneme se na frame 25, posuneme pater1 o 2 jednotky dopředu a opět vložíme klíč. Posuneme IKHandle "nakročené" nohy a oběma IKHandles vložíme klíč. Posuneme se na frame 50 a zopakujeme. Měli bychom mít základ dvojkroku.

Dalším krokem bude přidání mezifází, ve kterých jsou nohy rozkročené od sebe a tělo poklesne, zhruba na 13. a na 36. frame vložíme klíč pro pater1, která bude o cca 0,5 jednotky posunuta dolů. Pohyb začíná připomínat chůzi, ale chodidla se nám propadají pod úroveň podlahy, takže budeme muset zanimovat i kosti chodidel, aby zloděj ohýbal nohama ve špičce.

Jakmile budete s animací nohou spokojeni, je na čase obrátit pozornost k horní polovině těla. Zde budeme animovat předklon/záklon a pozici rukou. Je na vás, kolik času budete animaci věnovat, ale i za pár minut se dá dospět k použitelnému výsledku. Můžete si ho vyrenderovat pomocí funkce Playblast, která vytvoří video ve formátu Microsoft .avi pro přehrání v externím přehrávači. Stačí nastavit pohled, zvolit Window -> Playblast -> a nastavit:

Maya vyrenderuje obraz z aktivního 3D okna a po dokončení se automaticky výsledné video otevře ve vašem videopřehrávači, např. Windows Media Playeru:

Tím dnešní poněkud delší a náročnější díl zakončíme; slibuji, že ten příští, věnovaný "riggování" auta, bude jednodušší.