Báo cáo Sử dụng phần mềm MAYA trong thiết kế nhân vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN: CHUYỂN ĐỀ ĐỒ HỌA ỨNG DỤNG Giáo viên: Thầy Lý Quốc Ngọc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Lương Ngọc Minh _ 0112144 Bùi Thị Quý _ 0112026 Phạm Thị Hồng Thắm _ 0112279 TP. HCM tháng 6/2005 Chuyên đề Đồ họa Ứng dụng III. Tạo mô hình nhân vật ............................................................................................. 3 A. LÝ THUYẾT POLYGON ...................................................................................... 3 B. Tạo cơ thể................................................................................................................ 7 C. Tạo khung xương .................................................................................................... 8 D. Tạo áo quần............................................................................................................. 9 IV. Tạo chuyển động................................................................................................... 11 A. Tạo chuyển động cho khung xương...................................................................... 11 ƒ Kỹ thuật IK (Inverse Kinematics)..................................................................... 11 B. Gán khung xương vào cơ thể ................................................................................ 12 C. Export, import trang phục và hoàn chỉnh nhân vật ............................................... 12 1. Export trang phục.............................................................................................. 12 ƒ Cách export áo .................................................................................................. 12 ƒ Cách export quần .............................................................................................. 12 2. Import và điều khiển mẫu áo ............................................................................ 13 ƒ Mở tập tin chứa mô hình đã tạo chuyển động................................................... 13 ƒ Import áo........................................................................................................... 13 ƒ Định vị trí cho mẫu áo ...................................................................................... 13 ƒ Tạo đối tượng collision ..................................................................................... 14 ƒ Giả lập............................................................................................................... 14 3. Import và điều khiển mẫu quần ........................................................................ 14 ƒ Import và định vị mẫu quần .............................................................................. 14 ƒ Tạo đối tượng collision cho mẫu quần.............................................................. 15 ƒ Giả lập............................................................................................................... 15 4. Điều khiển các solver........................................................................................ 16 ƒ Di chuyển solver của mẫu quần đến mẫu áo..................................................... 16 5. Tạo lưới............................................................................................................. 16 ƒ Thêm lưới cho mẫu quần .................................................................................. 16 6. Điều chỉnh lại trang phục.................................................................................. 17 ƒ Điều chỉnh lại mẫu áo ....................................................................................... 17 ƒ Tiến hành simulation cho một loạt chuyển động .............................................. 17 ƒ Thêm lưới cho mẫu quần .................................................................................. 17 7. Lưu trạng thái khởi tạo cho trang phục............................................................. 18 ƒ Lưu trạng thái khởi tạo cho mẫu áo và quần..................................................... 18 ƒ Tiến hành simulation cho chuyển động đi bộ ................................................... 19 V. Hoạt cảnh và ánh sáng. ............................................................................................. 19 A. Giới thiệu rendering. ............................................................................................. 19 1. Quan sát kết quả render..................................................................................... 19 2. Điểm quyết định thực hiện render thành công.................................................. 19 B. Các loại rendering: ................................................................................................ 20 1. Render phần mềm: ............................................................................................ 20 2. Render phần cứng ............................................................................................. 21 3. Render dạng vector: .......................................................................................... 21 4. Cách chọn loại render: ...................................................................................... 22 C. Camera .................................................................................................................. 22 1. Nhìn cảnh thông qua camera và thực hiện render qua camera. ........................ 22 2. Các loại camera................................................................................................. 22 0112144_0112026_0112279 3. Hiệu ứng mờ đần do di chuyển và độ sâu của vùng quan sát ........................... 23 4. Canh các đối tượng trong khung nhìn camera. ................................................. 24 5. Tạo và sử dụng camera. .................................................................................... 26 D. Chiếu sáng (lighting): ....................................................................................... 28 1. Các khái niệm trong chiếu sáng:....................................................................... 28 2. Các loại nguồn sáng trực tiếp:........................................................................... 30 3. Chiếu sáng toàn cục và hiện tượng caustisc ..................................................... 32 E. Đánh bóng bề mặt ............................................................................................. 33 1. Các khái niệm: .................................................................................................. 33 2. Shading networks:............................................................................................. 34 3. Các loại vật liệu: ............................................................................................... 36 4. Các loại Texture:............................................................................................... 37 5. Áp texture và định vị texture. ........................................................................... 39 F. Thêm âm thanh vào hoạt cảnh. ............................................................................. 41 III. Tạo mô hình nhân vật A. LÝ THUYẾT POLYGON Tạo và chỉnh sửa polygons: - Nhân vật thực chất được tạo nên bởi sự nối ghép có quy tắc của nhiều Poligon. Thực chất poligon là những hình toán học với nhiều góc ,cạnh khác nhau.Nhưng ứng dụng chủ yếu chỉ là các hình tam giác và hình vuông trong việc tạo hình 1 nhân vật (còn được gọi là mô hình lưới 3 và lưới 4 ). - Trong maya có những công cụ để tạo sẵn các poligon chuẩn : Create /Poligon Primitive và nhấp chọn những hình thích hợp với các thông số về chiều cao(heigh),bán kính(radus)…phù hợp.hoặc có thể tạo các poligon với những hình theo ý muốn :Poligon/create poligon tool,nhấp chuột vẻ từng đỉnh của poligon muốn tạo,nhấn Enter để hoàn tất việc tạo hình . - Tạo hình không gian :chọn mặt cần đẩy ,Edit polygons/Extrude face ,kéo chuột đẩy hình theo các chiều khác nhau với tỉ lệ và số mặt mong muốn ,có thể làm bằng tay hoặc nhập vào thông số trong Property Chuyên đề Đồ họa Ứng dụng - Đẩy mặt :Edit polygon/poke face ,công cụ này sẽ đẩy một mặt phẳng tạo thành một hình chóp gồm nhiều mặt phẳng ở cạnh bên ,bằng cách đẩy tại tâm của hình . • - Làm mịn:công cụ này sẽ tự động đẻo gọt những phần nhô cao,những phần sắc nhọn ,việc làm này sẽ tạo ra nhiều mặt đối với vật được làm mịn .Chọn phần cần làm mịn ,Polygon/smooth hay Polygon/smooth proxy.chức năng sau cùng này sẽ tạo ra hình 2 biến thể hình làm mịn 0112144_0112026_0112279 - Vạt mặt : chức năng vạt mặt gần giống như chức năng làm mịn nhưng việc vạt mặt sẽ tạo ra ít mặt hơn và vẫn duy trì độ sắc nhọn của vật thể. .Chọn mặt cần vạt Edit polygons/Bevel ,có thể sữa lại thông số offset để thay đổi độ vạt mặt - Trám lỗ hổng :chọn tất cả các mặt xung quoanh ,Edit Polygons/fill hole, chức năng này sẽ tạo ra một mặt phẳng dựa vào các mặt xung quanh tại vị trí chỗ hổng - Bỏ mặt : Edit polygon /extract ,dùng chuột để lấy mặt cần lấy ra - Lật mặt : Edit polygon / normal/conform - - Ánh xạ :Polygon/mirror ,tạo ra một ánh xạ vật thể theo hướng chọn - Chuyển đổi 1 NURBS sang polygon : Modify /convert / NURBS to polygons Chuyên đề Đồ họa Ứng dụng - Chia mặt : Có thể dùng một trong các công cụ sau để chia hoặc cắt mặt: -Edit polygons/split polygon tool:công cụ này có thể được dùng để chia một mặt thành nhiều mặt theo ý muốn bằng cách sử dụng chuột click vào vị trí muốn chia trước khi chia (1 mặt ) sau khi chia (4mặt ) -Edit polygons/cut face tool : sẽ cắt ngang hình theo một chiều nào đó Nối : - chọn các hình cần nối , polygon /combine -> chức năng này dùng để nối các bộ phận riêng lẽ của cơ thể lại với nhau 0112144_0112026_0112279 - có thể nối bằng cách nhập các điểm : Edit polygon/merge vertices ,đây là một chức năng khá mạnh khi tạo hình và chỉnh sửa hình dựa vào những đỉnh của những mặt trước khi trôn sau khi trộn - ngoài ra có thể dùng các chức năng sau để nối : Edit polygon/collapse hoặc Edit polygon /normals/conform để nối hình mà không bị vụn ô - có thể nối theo thuật toán boolean : Polygon /booleans B. Tạo cơ thể - tạo thân thể :dùng các hình lập phương cơ bản ,kết hợp với các công cụ đẩy ,tỉ lệ, chia mặt,nối mặt … (các công cụ cơ bản trình bày ờ phần lí thuyết )để tạo ra mô hình cơ thể như ý muốn Chuyên đề Đồ họa Ứng dụng - tạo mặt : dùng công cụ đẻo các mô hình NURBS bằng công cụ Edit NURBS/ sculpt surface tools .Trong tạo mặt cần chú ý là cách làm tăng số isoparamatric rồi đẻo ,cách này sẽ tăng độ nét cho gương mặt C. Tạo khung xương - trước khi tạo khung xương cho cơ thể thì phải có mô hình da của cơ thể để dựa vào đó mà có tỉ lệ xương và vị trí xương cho thích hợp với từng nhân vật. Chọn công cụ để tạo xương : Skeleton/joint tool ,trên thanh công cụ bên phải màn hình sẽ hiện lên biểu tượng xương,hãy click vào và tạo như tạo polygons,hãy canh vị từng vị trí thích hợp - chỉnh kich cỡ xương : Windows/setting/references > reference ,chọn size cho phù hợp ,thường cỡ khoảng 0.5 là đủ lớn - chỉnh lại phần trăm hiển thị xương cho thích hợp : display/joint size /chọn cỡ - xương(joint chains) = khớp xương (joint)+ đoạn xương (bone) - khớp xương gồm 3 loại sau : ball joint ->là khớp co thể quay 3 hướng, hinge joint ->là khớp chỉ có thể quay 1 hướng duy nhất ,khớp cuối cùng là universal -> có thể quay được cả 2 hướng - gắn xương con vào xương cha ( ví dụ như nối khớp cột sống với xương cánh tay,hoặc xương cột sống với xương chân ) : Chọn đoạn xương con,+(shift)chọn tiếp đoạn xương cha , Skeleton / connection joint ->nhấn connect 0112144_0112026_0112279 - sau khi đã gắn xương ,chọn đoạn xương con muốn ánh xạ (như xương cánh tay và xương chân ) ,Skeleton /mirror ,chọn trục đối xứng thích hợp ->nhấn miror.chức năng này vừa tạo ra đoạn xương ánh xạ ,vừa gắn nó vào đoạn xương cha như là đoạn xương con trước đã làm - Khi tạo xương cho nhân vật việc chọn vị trí đặt xương là rất quan trọng ,nếu đặt sại vị trí ,khung xương sẽ không đỡ nổi phần da thịt và chuyển động của nhân vật trông rất kì dị - Có thể xem lại sơ đồ xương vừa tạo trong : window/hypergraph D. Tạo áo quần Nguyên liệu cơ bản ban đầu để tạo thành áo quần là các đường thẳng dạng curve tuơng tự như đường cắt áo quần ,gồm 2 mảnh chính nằm trên hai mặt phẳng trước và sau nhân vật (chú ý là các đường curve thuộc từng mảnh phải nằm trong cùng 1 mặt phẳng và phải tạo thành hình khép kín ) . Sau khi tạo xong các đường curve có hình như bên dưới Chuyên đề Đồ họa Ứng dụng - May áo quần : gồm các bước : + tạo khung panel từ các đường curve ( cloth / create panel ),mỗi khung sẽ có 1 kí hieu là + tạo lưới cho panel ( cloth / create garment ) + may áo quần (cloth / create seam ) ,may tất cả những vị trí cần ghép mảnh lại + rủ áo quần 0112144_0112026_0112279 IV. Tạo chuyển động A. Tạo chuyển động cho khung xương Kỹ thuật IK (Inverse Kinematics) Giới thiệu: - Phần này giới thiệu cách tạo các IK handle để tạo tư thế cho nhân vật. 1. Tạo IK handle cho chân: • Chọn Skeleton > IK Handle Tool > . • Trong cửa sổ Tool Settings, chọn giá trị ikRPsolver cho Current Solver. • Trong perspective view, clik left_hip và left_ankle. Hành động này tạo một IK handle cho phép bạn điều khiển tất cả các điểm từ left_hip đến left_ankle. Xử lý chính của handle là left_ankle. Lưu ý: Không chọn đồng thời một đối tượng nào với một IK handle. • Đến frame đầu tiên tạo chuyển động. • Với IK handle được chọn, chọn Animate > Set Key để đặt khóa cho vị trí hiện tại của chân trái lúc này. • Đến frame 12 • Trong side view, dùng công cụ Move để kéo IK handle lên cao (xem hình) • Đặt khóa cho IK handle ở vị trí này. • Đến frame 24, di chuyển IK handle về chỗ cũ. Đặt khóa cho IK handle tại thời điểm này. • Trở vì frame đầu chuyển động và chơi thử. 2. Tạo IK handle cho tay: • Tạo IK handle cho cánh tay trái: i. Chọn Skeleton > IK Handle Tool. Chuyên đề Đồ họa Ứng dụng ii. Click chọn theo thứ tự left_shoulder, và left_wrist. • Tạo IK handle cho cánh tay phải i. Chọn Skeleton > IK Handle Tool ii. Click chọn theo thứ tự right_shoulder, và right_wrist. B. Gán khung xương vào cơ thể Xương sau khi được tạo chỉ là một mô hình độc lập ,để cho xương và da thịt tạo thành thể thống nhất thì ta phải buộc xương vào với cơ thể : chọn tất cả da + xương ,dùng công cụ Skin /bind skin /smooth bind ->bind skin để gắn kết , và nếu muốn gở ràng buộc ra chỉ cần dùng skin /edit smooth skin / delete non- skin history . từ đây mọi hoạt động của xương sẽ kéo theo sự chuyển động của cơ thể C. Export, import trang phục và hoàn chỉnh nhân vật Giới thiệu: Phần này giới thiệu cách import một bộ trang phục vào một mô hình nhân vật đã tạo chuyển động, hoàn chỉnh nhân vật. Chi tiết gồm: - Cách export, import trang phục. - Định lại vị trí cho trang phục được import. - Cách sử dụng lưới để giữ cho trang phục ở vị trí đúng. - Điều chỉnh cho trang phục vừa vặn hơn. 1. Export trang phục Cách export áo 3. Mở mô hìnhh shirtFinal.mb. 4. Chọn mẫu áo. 5. Chọn File > Export Selection > . Cửa sổ tùy chọn xuất hiện. Chọn Edit > Reset Settings, đánh dấu hộp kiểm History. Click Export Selection. Khi hộp kiểm History được chọn, Maya export cả điều khiển trang phục(solver) của tập tin shirtFinal.mb( Ở đây là điều khiển của mẫu áo ). Điều khiển này phải được export luôn bởi vì bạn cần dùng nó để giả lập mẫu áo sơ mi lần nữa ở bước import. Nếu không có dự định sử dụng lại giả lập cũ, bạn có thể bỏ đánh dấu hộp kiểm History. 6. Trong cửa sổ Export Selection, chọn mũi tên hướng xuống trên cùng để hiển thị menu kéo thả. Chọn Current scences. 7. Đánh tên shirtExport và click nút Export. Sau khi làm xong ta sẽ có một tập tin tên shirtExport.mb. Cách export quần 1. Mở tập tin tên pantsFinal.mb. 2. Chọn mẫu quần. 3. Chọn File > Export Selection > . 4. Trong cửa sổ Export Selection, chọn mũi tên hướng xuống trên cùng để hiển thị menu kéo thả. Chọn Current scences. 0112144_0112026_0112279 5. Đánh tên pantsExport và click nút Export. Sau khi làm xong ta sẽ có một tập tin tên pantsExport.mb. 2. Import và điều khiển mẫu áo Mở tập tin chứa mô hình đã tạo chuyển động 1. Mở tập tin tên importStart.mb. Ta thấy mô hình nhân vật ở thế đứng chuẩn. Khi bạn import trang phục vào, có thể phải định lại vị trí nhân vật cho vừa vặn với trang phục. 2. Định lại khoảng frame từ -20 đến 118. 3. Cho play scene. Bạn sẽ thấy từ frame 20 đến 1,nhân vật chuyển đổi tư thế từ thế đứng chuẩn sang thế đứng bắt đầu để chuyển động. 4. Trở lại frame đầu (-20). Import áo 1. Chọn File > Import > . Trong cửa sổ tùy chọn, chọn Edit > Reset Settings, đánh dấu hộp kiểm User Namespaces, sau đó click Import. 2. Trong cửa sổ Import Selection, click mũi tên trong hộp trên cùng cửa sổ để hiển thị menu kéo thả và chọn Current scenes. 3. Chọnn shirtExport.mb và click Import. => Mẫu áo đã được import. 4. Trong Outliner, chọn shirtExort:shirt. Trong Channel Box, để ý các tên shirtExport:cpSolver1 và shirtExport:cpStitcher1. Do các tùy chọn ta chọn ở cửa sổ tùy chọn Import, Maya thêm vào tiếp đầu ngữ shirtExport cho các node cpSolver1 và cpStitcher1 của tập tin shirtExport.mb. Điều này để đảm bảo tên là độc nhất, không bị trùng với các tên trong scene hiện tại. Định vị trí cho mẫu áo 1. Di chuyển và xoay áo để nó vừa vặn với nhân vật. Smooth shading (nhấn 5) để thấy được xuyên suốt mẫu áo. Chuyên đề Đồ họa Ứng dụng Ở bước này không cần phải làm cho mẫu áo quá vừa vặn với mô hình. Hãy tưởng tượng khi nhân vật di chuyển thì vị trí áo cũng phải thay đổi. Có thể định vị trí theo như số liệu dưới đây: o Translate X: 9.93 o Translate Y: 0.1 o Translate Z: -9.98 o Rotate Y: -24 Trong Channel Box, click shirtExport:cpSolver1. Cho Start Frame bằng -20 trong mục INPUTS ở hộp Channel Box. Cái này để định frame bắt đầu giả lập. Chú ý bạn vẫn ở trong bộ menu Cloth, chọn Simulation > Save as Initial Cloth State. Maya sẽ sử dụng vị trí áo hiện tại và tạo hình ở frame đầu tiên tạo chuyển động (frame - 20). Tạo đối tượng collision 1. Chọn mô hình nhân vật. 2. Chọn Cloth > Create Collision Object. 3. Trong Channel Box, gán giá trị Collision Offset bằng 0.16 và Collision Depth bằng 0.2. Không cần quan tâm đến báo lỗi Cycle on joint… Giả lập 1. Chọn Simulation > Start Local Simulation. Áo sẽ từ từ rũ xuống mô hình. Khi cảm thấy ưng ý thì nhấn Esc. 3. Import và điều khiển mẫu quần Import và định vị mẫu quần 1. Giấu mẫu áo. (Tên của mẫu áo là shirtExport:shirt). 2. Chọn File > Import … ( tương tự như cách import mẫu áo). 3. Sử dụng các số liệu sau (nếu muốn): o Translate X: 10 0112144_0112026_0112279 o Translate Y: 0 o Translate Z: -10 o Rotate Y: -30 4. Chọn mẫu quần, click pantsExport:cpSolver1 trong Channel Box. Đặt frame bắt đầu là -20. Khi giả lập, hành động giả lập sẽ bắt đầu ở frame -20. 5. Chọn Simulation > Save as Initial Cloth State Maya sẽ sử dụng vị trí mẫu quần hiện tại và tạo hình ở frame đầu tiên tạo chuyển động (frame -20). Khi bạn import mẫu áo quần, Maya cũng import luôn các solver. Tên của các solver là: pantsExport:cpSolver1, shirtExport:cpSolver1, được liệt kê trong menu Simulation > Solvers >. Lúc này, các solver chưa có tác dụng nào lên mẫu áo quần vì bạn chưa liên kết chúng với mô hình nhân vật trong scene này. Bây giờ, bạn sẽ tạo cho mô hình nhân vật một đối tượng collision( đối tượng điều khiển va chạm) để tương tác với mẫu quần trong suốt quá trình giả lập. Tạo đối tượng collision cho mẫu quần 1. Chọn Simulation > Solvers >pantsExport:cpSolver1 để tạo solver pant