3D Modellering og Animasjon Velkommen

Transkript

1 3D Modellering og Animasjon Velkommen Om meg: Jarl Schjerverud Jobbet med 3D modellering siden 1994 Jobbet i spillindustrien i 14 år (Funcom) Har undervist ved NITH i spilldesign siden 2009 og spilldesign og 3D modellering ved HIOF siden 2011 Jobber i dag i ODIN MEDIA med blandt annet visualisering (3DS MAX) Og som prosjektleder på SØ for Spillteknologiprosjektet Kontakt: jarl@odinmedia.no

2 Hjemmeside for faget.. Alle forelesningsnotater Obligatoriske oppgaver etc. Blir lagt ut her fortløpende

3 Plan for dagen Praktisk om faget Introduksjon til 3D-modellering (teori) Hjemmearbeide

4 Praktisk om faget Tid: til Fredager Totalt 12 forelesninger Dvs. 2 eller 3 fredager uten forelesning i løpet av semesteret hvilke fredager dette blir, er ikke satt enda.

5 Praktisk om faget Eksamensformen er mappevurdering Dvs. 3 obligatoriske oppgaver i løpet av kurset Hver oppgave vil være av praktisk art dvs. lag noe med programmvaren. Hver oppgave vil bli gitt karakter En helhetlig vurdering av disse 3 oppgavene vil gi karakter for faget Dato for obligatoriske oppgaver kommer

6 Praktisk om faget Software Maya 2014/15/16 (Mac eller PC) 2D tegne software (f.eks. Photoshop) OK å bruke Maya 2012/13/14/15 men vær da OBS på at dokumentasjonen vi bruker ikke stemmer 100%

7 Last ned Maya (Mac eller Win) fra Autodesk gratis, slik: students.autodesk.com Opprett en konto for deg Gå til Free Software Velg så Maya.. Og versjon og OS (om du får spørsmål om du ha med eller uten Mental Ray velg med

8 Praktisk om faget Litteratur Getting Started With Maya 2011 Gratis download fra Autodesk (PDF) Vil bli lagt ut på hjemmeområdet

9 Hva skal vi lære? Generell forståelse av 3D-modellering og animasjon Teoretisk Praktisk Prosesser Metoder Teknikker Utfordringer Grunnleggende nivå

10 Hvordan? I dag og neste gang; Innførende teori Deretter Begynner med litt teori hver gang Spørsmål og svar i forhold til evt. hjemmearbeide Så hands on arbeide med Maya OBS! Sørg derfor alltid og ha med PC/Mac og fungerende Maya! Har du ikke en Mus skaff det!!

11 Hva er 3D-modellering? Lar oss konstruere/tegne virtuelle objekter som vi kan bruke til en rekke formål Dette kan være:

12 Foto-realistiske illustrasjoner

13 Illustrasjoner av objekter som enda ikke finnes i den virkelige verden

14 Modeller til real-time visualisering

15 Modeller til spill

16 Animerte sekvenser feks. spillefilm

17 Modeller for 3D-print

18 All 3D-modellering er svært teknisk Men resultatet er også avhengig av kreativiteten til brukeren Vi skal først og fremst fokusere på det tekniske aspektet lære å bruke verktøyene og forstå 3D-modellering 3D-modellering er IKKE enkelt. Mye teknisk å lære seg Mange nye konsepter

19 2D vs 3D Strengt tatt kan mye av dette gjøres med tradisjonelle 2D verktøy slik som Photoshop og Illustrator. Men 3D-modellering gir oss flere fordeler: Fysisk korrekt lyssetting Korrekt brytning av lys i materialer Langt mer effektiv animasjons-prosess Riktig perspektiv Muligheten for å se objekter fra alternative vinkler med minimalt ekstra arbeide

20 En virklig dyktig 3D-modellerer kan få ting til å se helt ekte ut!

21 All 3D-modellering følger de samme prinsippene uavhengig av programmvaren. Noen populære 3D-modellerings programmer: Maya 3DS MAX Houdini Blender Rhino Softimage XSI Google Sketcup Z-brush Mudbox

22 Uavhengig av software følger stort sett all 3Dmodellering den samme overordnede arbeidsprosessen:

23 Geometri Formen på det vi lager Noen ganger også forskjellige systemer/metageometri som fungerer som hjelpere.

24 Materialer Definerer overflaten på det vi lager. Feks: Treverk Metall Glass Mustein Plast

25 Lys Definerer hvordan objektene ser ut når vi tar "bilde" av de. Det finnes mange typer lys; Områdelys, spotlights, himmel, etc. Lys har også mange egenskaper slik som farge, styrke, rekkevidde, etc.

26 Kamera Hvordan vi ser objektene våre. Svært likt et virklig foto eller film kamera, med mange av de samme innstillingsmulighetene. Feks, linsetype, DOF, eksponering.

27 Animasjon Bevegelse over tid, av objekter, endring av form, material, lys, kamera. Nesten allt kan endres og derfor "animeres".

28 Bestemmer kvaliteten på "bildene" vi får ut. Feks. oppløsning, lys-skyggematerial kvalitet. Hvofor ikke bruke max kvalitet alltid? Fordi det kan ta lang tid per bilde... I rendring steget kan også endel spesialeffekter legges til. Eks. Lysblending, atmosfæriske effekter. Rendering

29 Filene/data vi får ut av programmvaren. Det kan være en modellfil for bruk i spill eller realtime visualisering, stillbilder, sekvenser av bilder, eller ferdige videofiler. En kan også få en rekke spesialiserte filer - slik som Z-buffer filer, normalmaps, etc. Output

30 3D Space All 3D modellering foregår i et uendlig stort rom. Rommet har et Origo dvs. koordinatet 0,0,0 Som i alle 3D rom er det 3 akser; X, Y, Z I Maya er Y opp! Dvs. at Z er innover i skjermen.

31 Dette er spesielt for Maya og Spillmotorer De fleste systemer bruker Z som opp og Y som inn i skjermen.

32 UV Space Det andre viktige koordinat systemet er UVkoordinatsystemet. Dette systemet representerer overflaten til objekter vi lager. Dette kalles gjerne UV-space. Dette blir først viktig når vi skal jobbe med materialer.

33

34 Måleenhet/skala Måleenheten som benyttes er valgbar. En kan velge mellom mange virklige enheter (metrisk og imperial); Typisk vil en bruk millimeter for objekter under 1-5 meter total størrelse. Centimeter for objekter fra 1 meter og opp til 10talls meter. Og Meter for store ting - feks grupper av bygninger, byer, landskap. Det er viktig å velge rett skala *før* en setter i gang! Valg av feil skala vil kunne føre til problemer med: Modell oppløsning - vansklig å lage små detaljer. Lys og materialer oppfører seg feil. Feks brytning av lys gjennom glass er veldig forskjellig om det er 1mm glass eller 1m glass!

35 60mm glass vs 600mm glass

36 3D Geometri Geometri = formen på det vi modellerer. All 3D geometri er bygget opp av trekanter. Disse trekantene kalles Faces. Noen ganger kalles de Polygoner

37 Hvorfor trekanter? Fordi trekanter er den enkleste formen som beskriver en avgrenset flate i rommet. En trekant er alltid flat det er ikke mulig å bøye en trekant! Eksempel: Et bord med 3 ben står alltid støtt uansett lengde på bena.

38 En face er igjen bygget opp av tre linjer og tre punkter. Linjer kalles Edges og går i rett linje fra punkt til punkt (og aldri i bue mellom punktene!). Punkter kalles Vertices entall Vertex

39

40 En vertex er et punkt i 3D-rommet og en edge er en direkte linje mellom to vertices. ALLTID! Vertices og edges er i seg selv helt "usynlige". Det er kun flaten i mellom (face) som er synlig for renderer/i ferdig bilde.

41 Størrelsen (dimensjonene) på face'en er stort sett irrelevant. (kan være svært stort eller svært lite)

42 En "rar" ting ved face's er at de bare har *en* side. Dvs. de er usynlige fra baksiden! Dvs. en face har en forside og en bakside. Hva som er forside og hva som er bakside bestemmes av rekkefølgen av verticene. Går verticene mot klokka - ser en på fremsiden. Går de med klokka ser en baksiden.

43 Noen ganger refereres baksiden til som Backface Og prosessen som fjerner faces som peker bort Backface culling

44 Grunnen til at det er slik er fordi antallet faces har stor betydning for hvor mye maskinen må regne på i rendring fasen. Det går svært kjappt for maskinen å finne ut hvilke faces som er "baksiden" og derfor ikke er nødvendig å regne på. (det er derimot mulig å sette et eller flere polygoner til å være "2-sidig" slik at de sees fra begge sider feks om en ønsker å lage et papirark).

45 Om en tenker seg en linje som stikker ut vinkelrett fra sentrum av framsiden av face'n - så kalles dette Normalen (vector). Denne vil vi få bruk for senere!

46 I den sammenheng er det derfor økonomi i hvor mange faces en kan bruke for mange faces kan øke rendringfasen betraktlig samt gjøre modellen tung å jobbe med. Det er derfor et poeng å bruke, ikke for få, og ikke for mange faces når en modellerer. En viktig del av modelleringsarbeidet er derfor å finne en optimal mengde faces/polygoner i forhold til det en ønsker å lage.

47

48 Smoothing groups For at en overflate skal se glatt ut benyttes en teknikk som kalles smoothing. Dette gjør at overgangen mellom to eller flere faces virker jevn selv om det er flere graders forskjell mellom de. For å få til dette benyttes smoothing groups.

49

50 Faces som er i samme gruppe - vil få en jevn overgang. Mellom forskjellige grupper vil det være en hard kant denne kanten kalles ofte en Crease. Måten dette beregnes er ved å interpolere face normalene mellom alle faces i samme gruppe per pixel ved rendering.

51

52 Manipulasjon av normalene gir oss muligheten til å oppnå en rekke effekter uten å øke antallet face/kompleksitet. Men dette gir kun effekt på innholdet av facene profilen av modellen vil ikke være affektert.

53

54 Polymesh Vi kan Sette sammen mange slike faces for å lage forskjellige former. En slik form kalles ofte en Mesh - andre vanlige ord er Objekt (men objekt kan være mer), Polymesh, Wireframe (men sistnevnte oftest som ord på det en faktisk ser på skjermen).

55 En mesh er derfor en samling faces, edges og vertices. Merk at flere faces deler edges og vertices. Dvs. det er ikke nødvendigvis tre ganger så mange edges og vertices som det er faces. Eks; en kube er 12x faces, 8x vertices og 18x edges. Dvs. en vertex kan være part i mer en en edge noen ganger hundrevis av edges! En edge kan også være part i mer en en face normalt vil den være del i to faces.

56 En mesh er også hul siden en mesh er bygget opp av flate faces. Siden faces er ensidig er og derfor meshen ensdig vil hull i meshen sees på som feil, og kunne gi rare resultater.

57

58 En åpen kant i en mesh kalles ofte en Border. Det er som regel et mål å lage meshes uten borders, da en border også er et hull i meshen. Eks: Om vi skulle lage et drikkeglass:

59

60

61

62 Polygon Et Polygon er en eller flere faces som ligger i samme plan (like normaler) og deler minst en edge slik at de danner en sammenhengende flate. Dette gjør det enklere å forholde seg til mesh'en da den "ser" ryddigere ut. Derfor er det heller ikke feil å si polygon selv om man egentlig mener face!

63

64 Et polygon (lit. mangekant) kan ha så mange kanter/vertices som helst. Forutsetningen er at alle kantene ligger i samme plan. Vanligvis prøver man å holde polygonene firkantet (Quads) da dette er aller enklest å forhold seg til. 3D programmvaren gjør som regel en god jobb og hjelper til med å lage polygoner og quads.

65 Objekter En eller flere meshes i gruppe kalles gjerne et Objekt. Merk at et Objekt også kan være andre typer 3D relaterte ting. Objekter er først og fremst en måte å organisere ting på en naturlig måte. Det er også mulig å organisere objekter videre på forskjellige måter, feks. Groups, layers, hirarkier osv. Alle objekter og andre 3D relaterte ting (lys, kamera, etc.) som opptrer samtidig kalles gjerne en Scene. Alt dette for å gjøre det enklere å jobbe med komplekse scener.

66

67 Primitiver Det meste av 3D programmvare lar oss raskt lage enkle 3D objekter - dette kalles Primitiver.

68

69 Primitiver er ofte utgangspunktet for langt mer kompliserte modeller - ved å bruke en rekke verktøy for å endre på primitivet. Det er fullt mulig å bygge gode modeller ved å bruke primitivene som byggeklosser.

70

71 Polygon-modellering Dette kalles polygon-modellering og vi vil lære mer om disse teknikkene i løpet av semesteret. Dvs. modellering hvor vi jobber med vertices, edges,faces og polygoner direkte.

72