Создание трехмерной анимации

Анимация: от рисованной до трехмерной

Вы, наверное, удивитесь, если узнаете, что трехмерная анимация родилась гораздо раньше, чем появились компьютеры.

Само понятие анимации в примитивном виде было знакомо человеку еще пять тысяч лет назад. Например, не так давно во время археологических раскопок на юго-востоке Ирана обнаружили глиняный кубок, на котором отчетливо сохранились рисунки. На этих изображениях можно увидеть козленка, который подпрыгивает и срывает зубами листья в разные моменты времени. Когда человек переводил взгляд с одного такого изображения на другое, картинки "оживали".

В XIX веке появилось множество разных устройств, которые "оживляли" ряд картинок. Например, одно из подобных устройств, зоотроп, представлял собой барабан, внутри которого находилось большое количество похожих картинок, которые немного отличались друг от друга. На таких изображениях были запечатлены кадры простого циклического действия, например прыжок ребенка со скакалкой, бег страуса и т. д. Глядя в щели в корпусе вращающегося барабана, зритель видел "ожившие" картинки.

С появлением кинематографа возникла кукольная анимация, которую можно считать первой трехмерной анимацией. Куклы размещались на съемочной площадке, аниматоры устанавливали их положение, после чего снимался кадр. Затем положение рук, ног и прочих частей тела персонажей изменялось, и снимался следующий кадр. И так - пока мультфильм не был готов.

Фактически, анимация, которая создается в 3ds Max, является прямым наследником кукольной анимации. Принцип ее создания остался таким же, однако сегодня, благодаря более совершенным техническим средствам, процедура упрощена. Главным преимуществом компьютерной анимации перед кукольной является то, что для "оживления" виртуальных кукол аниматору не нужно работать над каждым снимком фильма, а достаточно делать это лишь выборочно.

В основе компьютерной анимации лежит понятие ключевых кадров. Вместо того, чтобы задавать положение объектов в каждом кадре, 3D-аниматору достаточно показать программе начальное и конечное положения предметов съемки, а движение во всех промежуточных кадрах будет просчитано автоматически на основе этих данных. Кадры, в которых указывается положение объектов, и называются ключевыми.

Анимация по ключевым кадрам

Заставить объекты двигаться на экране с помощью 3ds Max совсем несложно. Самый удобный способ - использование режима автоматического создания ключевых кадров. Что это означает? Представьте себе, что вам нужно сделать сцену с двигающимся чайником. Для создания этой простейшей анимации необходимо выполнить три действия.

1. Включить режим автоматического создания ключевых кадров анимации, нажав кнопку Auto Key (Автоключ), которая расположена под шкалой анимации.
2. Передвинуть ползунок анимации, установив его на какой-нибудь следующий кадр.
3. Изменить положение объекта в пространстве.

Если вы попробуете после этого воспроизвести анимацию с помощью кнопки Play Animation (Воспроизвести анимацию), которая расположена под шкалой, то увидите, как чайник перемещается в окне проекции.

Когда вы переместили объект в режиме автоматического создания ключевых кадров, вы указали начальную и конечную координаты чайника, а на основе этой информации 3ds Max определила положение объекта в каждом из промежуточных кадров.

Данный способ позволяет анимировать любые параметры объекта. Например, анимируя значение параметра Opacity (Непрозрачность) в настройках материала объекта, можно сделать анимацию, в которой объект постепенно будет становиться невидимым, а задав многократно в ключевых кадрах для источника света разные значения параметра Multiplier (Яркость), можно заставить свет мигать.

На шкале анимации ключевые кадры обозначаются метками-маркерами. Для перемещения между ключевыми кадрами анимации используется кнопка Key Mode Toggle (Переключение между ключевыми кадрами). Ключевыми кадрами можно управлять - изменять их положение, удалять, назначать группам объектов, корректировать параметры и т. д. Например, для удаления ключевого кадра используется контекстное меню, возникающее при щелчке правой кнопкой мыши на маркере ( рис. 8.1), а для перемещения достаточно изменить положение маркера, удерживая кнопку мыши.

Рис. 8.1. Удаление ключевого кадра

Пробуем создать анимацию

Для того чтобы понять, как создается анимация в 3ds Max, предлагаем вам создать простейшую сцену и анимировать ее.

Создайте в окне проекции чайник, для чего перейдите на вкладку Create (Создать) командной панели , в категории Geometry (Геометрия) выберите строку Standard Primitives (Стандартные примитивы) и нажмите кнопку Teapot (Чайник). Удобнее работать с одним окном проекции, а не с четырьмя сразу, поэтому разверните окно Perspective (Перспектива) во весь экран при помощи сочетания клавиш Alt+W.

Объект, созданный по умолчанию, состоит из небольшого количества полигонов, поэтому выглядит угловато. Если вы повращаете чайник, то обратите внимание, что носик не ровный, а с изломами. Чтобы это исправить, перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели и в свойствах объекта увеличьте параметр Segments (Количество сегментов).

Теперь можно приступить к созданию анимации. Используя модификатор Slice (Срез), вы сможете создать видео, на котором чайник будет постепенно появляться. Выделите объект, перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели , выберите из списка Modifier List (Список модификаторов) модификатор Slice (Срез). Этот модификатор разделяет объект условной плоскостью и отсекает его часть.

В нашем случае в настройках модификатора нужно указать параметр Remove Top (Отсечение верхней части). При этом объект исчезнет, так как по умолчанию плоскость лежит в его основании.

Для создания анимации переключитесь в режим ключевых кадров, нажав на кнопку Auto Key (Автоключ) под шкалой анимации внизу экрана. При этом область, по которой передвигается ползунок анимации, окрасится в красный цвет. Передвиньте ползунок анимации на сотый кадр (в крайнее правое положение), разверните список модификатор Slice (Срез) в стеке, щелкнув на значке плюса рядом с его названием и перейдите в режим редактирования Slice Plane (Поверхность среза). Теперь вы сможете переместить плоскость, отсекающую объект, вдоль оси Z вверх так, чтобы чайник стал виден полностью. Если воспроизвести анимацию, нажав на кнопку Play Animation (Воспроизвести анимацию), то в окне проекции можно будет увидеть, как чайник постепенно появится.

Изменение продолжительности анимации

По умолчанию продолжительность создаваемой в 3ds Max анимации равна 101 кадру при формате видео NTSC (29,97 кадров в секунду). Несложно посчитать, что при таких настройках можно выполнить анимацию продолжительностью около трех секунд. Для изменения продолжительности анимации используется окно Time Configuration (Настройка времени) ( рис. 8.2), которое вызывается при помощи одноименной кнопки, расположенной под кнопками управления анимацией.

Рис. 8.2. Окно Time Configuration (Настройка времени)

Соответствующие параметры находятся в области Animation (Анимация). Кроме продолжительности анимации, в окне Time Configuration (Конфигурация времени) также можно выбрать формат видео (Pal/NTSC), количество кадров в секунду (FPS), способ отображения информации о времени на ползунке анимации и другие параметры.

Изменение характера протекания анимации

В реальной жизни характер движения объектов и выполнения каких-либо действий может быть различным. Чтобы вам было понятнее, что имеется в виду, вспомните, как вращается вентилятор. Сразу после включения он раскручивает лопасти с ускорением, пока не достигнет нужной скорости. Затем он вращается на постоянной скорости, а после выключения постепенно снижает скорость. При создании подобной анимации нужно не только указать параметры объекта, но и задать характер ее протекания на разных этапах: при включении, по достижении вентилятором рабочей скорости и после выключения.

Если математически отобразить зависимость анимированного параметра (или ключа анимации, как его еще называют) от времени, то каждый ключевой кадр будет характеризоваться двумя кривыми, которые определяют функциональные зависимости анимированного параметра на промежутке между текущим ключевым кадром и предыдущим, а также текущим ключевым кадром и следующим. Во многих редакторах для работы с трехмерной графикой, в том числе и в 3ds Max, подобной графической зависимостью можно управлять, определяя характер анимации.

Для этого в 3ds Max предусмотрены заготовки зависимостей, согласно которым могут изменяться анимированные параметры. Самый быстрый способ изменить характер протекания анимации - использовать кнопку Default In/Out Tangents for New Keys (Маркеры касательных, которые используются по умолчанию) на панели управления анимацией. При ее нажатии открывается список со значками доступных заготовок зависимостей ( рис. 8.3).

Рис. 8.3. Изменение характера протекания анимации при помощи кнопки Default In/Out Tangents for New Keys (Маркеры касательных, которые используются по умолчанию)

Вы также можете изменить характер протекания анимации, используя окно Track View (Редактор треков), которое можно открыть командой Graph Editors>New Track View (Графические редакторы>Новый редактор треков). Третий способ - в свитке Key Info (Basic) (Основные параметры ключевого кадра) вкладки Motion (Движение) на командной панели.

В 3ds Max предусмотрено семь основных заготовок, каждая из которых изменяет значение анимированного параметра следующим образом:

• Auto (Автоматическая) - автоматически изменяет значение анимированного параметра, сглаживая кривую в точке излома;
• Custom (Пользовательская) - позволяет установить форму кривой зависимости вручную;
• Fast (Быстрая) - с ускорением;
• Slow (Медленная) - с замедлением;
• Step (Ступенчатая) - по ступенчатому графику;
• Linear (Линейная) - линейно;

Smooth (Сглаженная) - плавно. Данный тип функции выбран по умолчанию.

Пробуем создать анимацию посложнее

Вы уже знаете, как в 3ds Max создается простейшая анимация. Программа автоматически просчитывает значение параметра во всех промежуточных кадрах, заключенных между двумя ключевыми кадрами. Однако, создание анимации - это гораздо более сложный процесс, чем может показаться на первый взгляд.

Попробуйте, например, создать анимационную сцену с каким-нибудь вращающимся объектом, например, Teapot (Чайник). Включите режим автоматического создания ключевых кадров, передвиньте ползунок анимации в крайнее правое положение, после чего поверните чайник вокруг некоторой оси. Если теперь воспроизвести в окне проекции полученную анимацию, то можно увидеть, что скорость, с которой трехмерная модель будет совершать вращение, непостоянна. Причина кроется в том, что анимированный параметр не является линейно зависимым по отношению к выбранному по умолчанию контроллеру вращения, поэтому объект при вращении ускоряется, а затем замедляется.

Чтобы можно было изменить характер зависимости анимированного параметра, необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на ключевом кадре на шкале анимации и выбрать ключ параметра, характеристики которого необходимо изменить.

Далее в окне изменения характеристик параметра укажите один из семи вариантов функциональных зависимостей анимированного параметра от контроллера, например Linear (Линейный).

Попробуйте теперь проиграть анимацию. Вы увидите, что чайник вращается с постоянной угловой скоростью.

Окно Parameter Collector

Для более удобного создания анимации в 3ds Max есть окно - Parameter Collector (Коллектор параметров). Благодаря ему, вы сможете гораздо быстрее управлять свойствами объектов.

При работе с анимированной сценой, содержащей большое количество объектов, часто бывает неудобно изменять их параметры. Например, на определенном кадре нужно изменить положение одного объекта, другой повернуть, для третьего подобрать новые настройки материала. В таком случае утомительно переключаться между свойствами объектов и окнами модулей 3ds Max.

В окно Parameter Collector (Коллектор параметров) можно вынести все настройки, необходимые вам для работы с объектами сцены. Это могут быть как параметры объектов, так и настройки примененных к ним модификаторов, материалов и т. д.

Для вызова окна Parameter Collector (Коллектор параметров) выполните команду Animation>Parameter Collector (Анимация>Коллектор параметров) или воспользуйтесь сочетанием клавиш Alt+2.

В появившемся окне Parameter Collector (Коллектор параметров) необходимо нажать кнопку Add to New Rollout (Добавить в новый свиток) ( рис. 8.4), после чего на экране откроется окно Track View Pick (Окно треков) ( рис. 8.5). В нем в виде иерархичного списка отображены все объекты сцены и их параметры.

Рис. 8.4. Кнопка Add to New Rollout (Добавить в новый свиток) в окне Parameter Collector (Коллектор параметров)

Рис. 8.5. Окно Track View Pick (Окно треков)

В этом окне нужно выбрать необходимый параметр и нажать кнопку OK - параметр перенесется в окно Parameter Collector (Коллектор параметров). Как показано на рис. 8.6, в одном свитке могут быть собраны самые разные параметры: настройки размера объекта, его положения в пространстве и т. д.

Рис. 8.6. Окно Parameter Collector (Коллектор параметров) с добавленными параметрами

Настройки, занесенные в отдельный свиток, можно изменять одновременно. Для этого необходимо нажать одну из кнопок выбора параметра, расположенных рядом с каждой настройкой ( рис. 8.7). После этого кнопка станет желтой.

Рис. 8.7. Кнопка выбора параметра

В окне Parameter Collector (Коллектор параметров) можно создавать любое количество свитков с настройками (естественно, в разумных переделах), после чего объединять их в группы. Для формирования группы необходимо дать ей название, набрав его в соответствующем поле и завершив ввод с помощью клавиши Enter. При этом станет активной кнопка New Collection (Новая группа), нажав которую можно перейти к созданию следующей группы. Переключаться между группами параметров можно при помощи раскрывающегося списка ( рис. 8.8).

Рис. 8.8. Список переключения между группами параметров