CONTRIBUŢII LA DEZVOLTAREA IMAGOLOGIEI
Acest text continuă de aici
Acest text face parte dintr-o lucrare teoretică mai amplă
3.9.3.5.4.4. Editarea 3D
Această temă se potriveşte pentru clasa a X-a (16 ani)
Modelarea 3D se face în două feluri. Primul este specific unor prototipuri industriale, mecanice, sau arhitecturale, şi se face din transformarea în 3 D a unor linii de obicei curbe numite „splines”. Ele par ca nişte maşini sau obiecte electrocasnice noi, pe care nu se văd urme de deteriorare sau particularităţi speciale ale realismului obiectelor. Deşi pot avea foarte multe detalii, obiectele create astfel au o doză de lucruri de vitrină, de neatins. Acest mod de editare se cheamă NURBS, (Non-Uniform Rational B-Splines) şi se foloseşte în prezentări de proiecte, televiziune şi spoturi publicitare.
Celălalt model este cel al geometriei poligoanelor (Editable poly). Suprafaţa 3D se mai cheamă şi geometrie 3D, sau mesh. Geometria obiectelor 3D este folosită pe scară largă pentru jocuri şi filme, şi este realmente compusă din triunghiuri. Pentru optimizarea redării lor, de către PC-uri şi console, aceste triunghiuri sunt lipite două câte două, şi astfel ele formează patrulatere, numite quaduri. Editarea cu quaduri se foloseşte şi în film sau exporturi de imagini bidimensionale, însă acestea pot folosi şi triunghiurile, deoarece resursele hardware de redare de obicei sunt mai performante, şi pot reda suprafeţe mai puţin optimizate, precum cea formată din triunghiuri.
Modelajul electronic se face în 3 moduri:
- vertex (asemenea unui punct, apare la intersecţia a cel puţin două edge-uri)
- edge (linie)
- face (faţă: se obţine din cel puţin trei linii, fiecare dintre ele intersectate cu celelalte 2 )
După cum se vede în imaginea de mai sus, există şi un al 4-lea mod, numit „obiect” care selectează întreg obiectul prin simpla atingere a uneia din părţile sale. Însă el este mai curând un mod de selecţie decât de editare, deşi poate ajuta la aeditare prin conversia între moduri.
Fiecare dintre acestea pot fi editate individual sau împreună cu altele din vecinătate. Modificarea poziţiei lor se face pe axele cunoscute x, y, z, care reprezintă dimensiunile tipice ale geometriei în spaţiu (sau trigoometriei), respectiv abscisa (x), ordonata (y) şi cota (z). În momentul în care sunt selectate, acestea îşi schimbă culoarea şi în jurul lor şi în alăturarea cea mai apropiată apare un ansamblu de 3 săgeţi cu aceste coordonate x,z,z, numit „gizmo” sau selector. Selectarea uneia dintre ele şi tragerea sa cu butonul din stânga al mouse-ului peste un element sau mai multe din cele 3 moduri conduce la modificarea formei 3D.
Geometria poligoanelor are marele avantaj că poate reda atât obiecte foarte realiste cât şi unele mai decorative. Aceste obiecte pot fi inserate în orice fel de scenă, inclusiv în desene animate. Deşi obiectele NURBS sunt ceva mai uşor de realizat prin alinierea unei suprafeţe la o „spline”, geometria poligoanelor are şi ea câteva comenzi rapide prin care formele rotunjite, neuniforme se pot realiza relativ uşor. Apoi toate programele 3D care le au încorporate oferă posibilitatea de conversie a NURBS în „Editable poly”. Spre deosebire de NURBS, geometria poligoanelor dă impresia că obiectul are realism şi e lângă noi, de aceea acest tip de editare se foloseşte intensiv în filme sau jocuri video. Pe lângă aspectul exterior, geometria poligoanelor poate fi şi animată la nivel de forme interne ale obiectului (animaţie de vertex), ceea ce conferă un grad şi mai înalt de realism scenei. Obiectele NURBS nu pot fi animate astfel pentru că nu au vertecşi.
Obiectele 3 D se folosesc la exportarea de imagini statice sau în mişcare, numite randare. Într-o secţiune ulterioară o să descriu ceva mai amănunţit animaţia 3D . În funcţie de numărul de poligoane al unui obiect, randarea poate avea un aspect mai realist sau mai rudimentar. În primul caz obiectele 3D se încadrează în categoria highpoly (sau hipoly, de la expresia englezească „high number of polygons”), iar celălalt în lowpoly (sau lopoly - „low number of polygons”). Obiectele 3D lowpoly sunt în general folosite în jocurile video, pentru că procesoarele PC-urilor sau consolelor nu pot randa un număr prea mare de poligoane, şi atunci sistemul poate funcţiona îngreunat. Prin urmare, strategia jocurilor este reducerea aspectului realist al personajelor şi mediului lor în favoarea vitezei animaţiilor şi a răspunsului la comenzile utilizatorului.
Randările hiper-realiste se folosesc pe scară largă în tehnologia modernă a filmului artistic, unde se folosesc computere profesionale cu procesoare foarte puternice. Pentru filmul „Avatar” au fost interconectate 40,000 procesoare şi 104 terabytes RAM spre a randa uriaşul număr de poligoane al anumitor scene. Nici aici bugetul de poligoane a scenelor nu este nelimitat, însă obiectele pot fi totuşi hiper-realiste deoarece randarea nu e condiţionată de competiţia cu alţi utilizatori , precum în cazul jocurilor. Timpul de randare poate fi mai lung în industria filmului, fapt care afectează insignifiant produsul final. Însă în jocuri, dacă procesorul e pus să randeze un număr prea mare de poligoane atunci de sistemul va răspunde cu întârziere la comenzile utilizatorului, iar jocul îţi pierde hazul.
Există câteva reguli ale modelării 3D în poligoane, iar prima dintre ele derivă direct din optimizarea geometriei pentru PC-uri sau console. Ea constă în faptul că ansamblul de obiecte 3 D trebuie să aibă cât mai puţine poligoane posibile. Această regulă puterea procesoarelor de a randa astfel de obiecte 3D, în aşa fel încât să fie vizibile pe o suprafaţă. Dacă un obiect 3D are prea multe poligoane, atunci sistemul va reacţiona foarte greu la comenzi şi utilizatorul se poate plictisi aşteptând după efectele lor. Petru a reduce cât mai mult numărul de poligoane dintr-o scenă, motorul jocului a fost programat să randeze doar părţile vizibile ale obiectelor (spawning), separându-le astfel de cele care nu se văd. Pentru industria filmului bugetul de poligoane nu e atât de important, deoarece computerele cu care se lucrează acolo sunt de ultimă generaţie şi puterea lor de procesare e mare plus că ele pot fi şi interconectate în aşa fel încât să proceseze concomitent. Chiar şi aşa, unele scene din filmul Avatar n-au putut fi randate dintr-o dată, ci pe părţi, ulterior fiind asamblate într-un program de editare video.
Însă pentru industria jocurilor cerinţa de reducere maximă a bugetului de poligoane e foarte importantă. Prin urmare obiectul 3D specific jocurilor nu poate reda unele detalii din motive de încadrare în bugetul de poligoane. Soluţia constă în simularea lor de o imagine bitmap pe care obiectul 3D o citeşte pe geometria sa asemenea unui scanner. Această imagine se numeşte textură 2D. Aceasta seamănă cu o hartă (eng. „map”), reprezentând obiectul desfăşurat (eng. „wrapping”), după cum se vede în această animaţie .
Textura 2D este varianta digitală a decorurilor simulate, despre care am discutat la secţiunea dedicată decorurilor . Ne aducem aminte de acolo că această subclasă se împărţea în decoruri simulate prin tehnici tradiţionale şi cele simulate prin tehnici digitale. Iniţial textura consta într-o singură imagine, numită „diffuse map”. După aceea au apărut „specular map” şi „normal map”. Specularul de obicei alb-negru care redă strălucirea lichidă sau netedă a unui obiect, precum cele ude sau cele care pot oglindi, precum sticla. Normal map-ul redă o iluzie de încreţire uşoară a suprafeţei, care s-a numit 2,5 D, şi care reuşeşte să spargă monotonia plată a geometriei în mici ridicături şi adâncituri care conferă ochiului un aspect superior de realism. Ulterior industria jocurilor a cerut hărţi bitmap în plus, precum „Emissive map” sau „Gloss map”.
Fără aceste texturi, obiectul 3D pare un fel de obiect stilizat prin geometrizare, după cum poate fi văzut mai jos:
O a doua regulă importantă, ce decurge cumva din prima, este aceea că vertecşii foarte apropiaţi trebuie cumva sudaţi (eng. „weld”), lipiţi unul de celălalt în aşa fel încât să nu se încarce geometria.
Cea de-a 3-a regulă este aceea că nu trebuie să existe geometrie spartă, adică quaduri lipsă. În special în jocurile video, aceste obiecte se văd îngăurite asemenea dopului triunghiular al unui pepene, de la depărtare, ceea ce dă un aspect nerealist scenei.
Principalele instrumente de editare a geometriei 3 D pot fi văzute în video-ul de mai jos. Ele sunt:
- extrude (minutul 1)
- bevel (minutul 1.37)
- insert (minutul 2.6)
- bridge (minutul 2.40)
Tehnologia CGI a permis simularea 3D a unor obiecte şi plasarea lor peste imaginea filmată, sau chiar simularea şi a personajelor şi a decorurilor, precum în filmul „Avatar”. Complexitatea scenelor necesită modelarea lor 3D în general. Însă uneori însele scenele simple pot fi modelate 3D, pentru simplul motiv că e mai ieftină cooptarea unei echipe de graficieni CGI pentru a o modela de la 0 decât transportul unei întregi echipe de filmare acolo, împreună cu fiţele starului. Aşa că, procesul de simulare 3D duce la costuri mai mici de multe ori decât filmarea directă. Însă publicul neinstruit, şi nu numai, este de multe ori pus în incapacitatea de a deosebi realitatea de decorurile simulate 3D ale scenei. Dacă decorurile din teatru pot fi foarte uşor izolate şi clasificate, cu cele din film e mult mai greu, deşi principiile de clasificare sunt aceleaşi. Din această cauză, e bine ca exerciţiile privind încadrarea celor din film în „reale” sau „simulate” să fie evitate pentru elevii de liceu. E nevoie de multă experienţă cu grafica sau cu procesul de filmare pentru o clasificare a decorurilor din scenă, iar elevii de liceu nu au cum să o aibă. Prin urmare tema clasificării elementelor de decor dintr-o scenă se pretează mai mult pentru teatru şi nu pentru film, în ceea ce priveşte elevii de liceu. Însă, o astfel de temă se pretează pentru studenţii de la regie.
Grafica 3D este mult mai complexă decât am arătat eu în această secţiune, la fel ca în toate cazurile de design pe care le-am prezentat în acest subcapitol. Dacă manualele de până acum au ignorat multe din subspeciile de design prezentate aici, există riscul ca profesorul însuşi să fie sedus de tema aceasta şi să intre într-un nivel mai mare de detaliu decât cel expus aici. Unii elevi sunt interesaţi. Însă pentru alţii tema poate duce la un surmenaj în plus, în condiţiile în care deja ei au foarte mult de învăţat. Părerea mea este că subiectul nu trebuie extins la mai mult de 2 ore, una rezervată editării, cealaltă animaţiei 3 D, despre care voi detalia într-o secţiune ulterioară. Eventual, la liceele vocaţionale se poate intra în detalii, în funcţie de interesul lor. Deşi pare un proces extrem de dificil, unii elevi de liceu pot găsi foarte interesantă producţia de obiecte 3D. Cei mai mulţi dintre ei îşi doresc să facă ei înşişi jocuri, iar unii chiar ajung să facă parte dintr-o echipă de game-design. O astfel de lecţie poate fi o introducere pentru curiozităţile lor în domeniu, urmând ca ulterior să intre ei în detalii, în funcţie de gradul de interes al fiecăruia faţă de el. Însă profesorul trebuie să ţină cont că mai sunt şi alte subspecii de design, pentru care trebuie făcute prezentări generale şi să aibă grijă să nu monopolizeze timpul doar cu unul dintre ele, precum este acesta.
Pentru cei mai interesaţi despre modelajul 3 D există tutoriale în mediul online precum acesta . Aici poate fi văzută modelare bazica în programul Blender . Aici poate fi văzută modelare 3 D în programul AutoCAD https://youtu.be/laVXGvrslcs . Aici poate fi văzută modelare high poly . Aici pot fi găsite informaţii despre programe 3 D gratuite
0 comentarii:
Post a Comment