Cinema 4D.10: обновление мощного пакета 3D-графики

По всеобщему признанию Cinema 4D принадлежит к классу 3D-программных продуктов High-End. Это условное деление, и в данном случае речь идет о пакетах для художников и дизайнеров, т. е. о программах поверхностного моделирования, другими словами, таких, где моделируется оболочка. Любой объект (персонаж) при поверхностном моделировании — пустотелый. Поместив камеру внутрь такого объекта, вы увидите лишь его стенки или вообще сможете смотреть сквозь них, если модель составлена из односторонних полигонов, которые отображаются на экране монитора только с одной (внешней) стороны. Подобное вы могли наблюдать в компьютерных играх, когда камера по каким-то причинам «въезжала» внутрь модели героя.

Помимо поверхностного используется и так называемое твердотельное моделирование. Такой метод распространен в разделе трехмерной графики, касающемся инженерного проектирования, где требуется показать не только поверхность объекта, но и его сечение. Программы твердотельного моделирования покупают крупные компании, занимающиеся кораблестроением, проектированием и изготовлением авиационной, автомобильной техники и т. п. Очень популярны такие пакеты, как CATIA, Pro Engineer, Unigraphics, Solid Works, Solid Edge, CADKEY и др. и россий-ские T-flex и «КОМПАС 3D». Некоторые из них стоят десятки и сотни тысяч долларов.

Cinema 4D конкурирует с такими редакторами, как Maya, 3Dstudio Max, Light Wave… У них сходные возможности, они предназначены для решения одних и тех же задач. Многим импонирует высокая реалистичность изображений, получаемых с помощью Cinema 4D, а также встроенный редактор 2D-графики Body Paint. В свою очередь, в 3Dstudio Max используется модуль Character Studio, позволяющий задавать движения для человекообразных персонажей… Программа Maya в значительной степени ориентирована на персонажную анимацию, поэтому широко используется при создании мультфильмов и компьютерных игр. Интересные световые эффекты можно получить, работая в Light Wave.

Каждый из графических пакетов имеет свои особенности. По этой причине к одним программам пользователь буквально прикипает, едва с ними познакомившись, к другим начинает относиться прохладно лишь потому, что не может понять прин-ципа работы их инструментария. Редактор Cinema 4D также требует определенных навыков. Но по собственному опыту могу утверждать: если неискушенному новичку показать основные приемы работы с Cinema 4D, дальше он, как правило, очень быстро приобретает необходимую сноровку. В первую очередь речь идет о работе с модификаторами, позволяющими изменять вид объекта и создавать свои модели, о работе с частицами и сплайнами.

Разработчики Cinema 4D всегда старались вводить в инструментарий своего продукта интересные и полезные новшества. Уже в середине девяностых появился модуль Body Paint 3D, позволяющий с помощью кисти наносить рисунок непосред-ственно на поверхность трехмерных объектов. Пакет Cinema 4D NET предоставляет возможность управлять процессом обработки изображений сразу на 16 компьютерах, что ускоряет процесс рендеринга (визуализации, обсчета) трехмерных сцен, что особенно важно при обработке огромного количества изображений или кадров для фильма.

Вид главного окна редактора Cinema 4D пользователь настраивает так, как ему удобно. Список команд, входящих в меню, также можно изменять. Все пользовательские настройки могут быть сохранены. Настроив меню и вид окна нужным образом, вы будете эффективнее решать и свои задачи. Разработчики предлагают и собственные варианты настроек. Например, виды главного окна Standard и Modeling (рис. 1 и 4) наиболее удобны при моделировании объектов, Animation и Mocca — при построении анимационных сцен и организации управления персонажами (персонажная анимация). Варианты BP 3D Paint и BP UV Edit помогут нанести на трехмерный объект рисунок или текстуру и правильно распределить двумерное изображение по поверхности трехмерной модели с учетом используемых законов проецирования. Имеется в виду, что одно и то же изображение (рисунок) может быть спроецировано на трехмерный объект по-разному. Представьте себе конфету — это «трехмерная модель» и обертку — это «двумерное изображение», или текстура. Конфету можно завернуть в обертку, как карамельку, а можно наподобие трюфеля, когда кончики всех четырех углов обертки сводятся воедино. Выглядит конфета (модель) при этом по-разному. В Cinema 4D используется множество методов проецирования, и порой имеет большое значение, какой из них вы выберете. Например, для изготовления модели планеты вряд ли стоит вместо сферического применять кубическое проецирование карты ее поверхности на сферу. В этом случае вид модели мало будет похож на оригинал.

Те, кто уже привык к традиционному дизайну программы, который до сих пор менялся незначительно, будут удивлены. Интерфейс десятой версии Cinema 4D (кстати, она вышла в свет в день двадцатилетия своего создателя — компании MAXON Computer) претерпел заметные преобразования (см. рис. 1). По мнению разработчиков, новые графические элементы интерфейса оптимизированы для быстрого распознавания инструментария программы, благодаря чему Cinema 4D в очередной раз подтверждает репутацию самого удобного и простого в использовании профессионального редактора 3D-графики. Менеджер объектов получил функции, которые облегчают работу с большими сценами, — фильтры объектов, поиск и систему слоев. Помимо этого изменения коснулись инструментария редактора, панели Timeline (временная шкала, монтажный стол). Улучшены и увеличены возможности третьей версии модуля MOCCA, используемого при создании персонажной анимации, чему способствуют системы мускулов, морфинга, автоматического присвоения веса для оснастки персонажа и многое другое. Модуль Body Paint 3D имеет инструменты, многие из которых могут быть вам знакомы по работе в Photoshop. Они позволяют наносить рисунок на поверхность трехмерного объекта, благодаря им вы можете заняться подгонкой текстур под форму модели и их преобразованием. Как и в Adobe Photoshop, в среде Body Paint 3D применяются слои, очень схож инструментарий для настройки изображения. Используя расширенные возможности режима OpenGL, сцену в окне документа можно отобразить в реальном времени с более высоким качеством и с оптическими эффектами (с тенями или отражением объектов окружающей среды).

Лет пять назад я писал, что Cinema 4D — программа многофункциональная и комплексная, обеспечивает решение любых задач, стоящих перед современным аниматором, художником, архитектором или дизайнером. Новая версия снова это подтверждает. Интересно, что, имея только одну эту программу, можно работать едва ли не в любом популярном для 2D-дизайнера или 3D-художника направлении, будь то работа над рекламными буклетами, иллюстрациями, трехмерными объектами, анимацией, фильмами или над компьютерными играми, визуализацией архитектурных и инженерных проектов. И сегодня, когда пользоваться следует исключительно лицензионным программным обеспечением, подобные универсальные пакеты особенно нужны. Это выгодно экономически — вместо нескольких продуктов покупается один (и вам не нужно изучать несколько различных редакторов). Удобно практически — Cinema 4D поддерживает форматы двумерных изображений, которые вы должны создавать или обрабатывать. Умело сочетая двумерную и трехмерную графику, управляя материалами, освещением, позицией объектов и камер и т. п., вы можете моделировать такие сцены и эффекты, в том числе для текста, о каких даже самый лучший 2D-дизайнер мог бы только мечтать. А еще в последнее время наблюдается тенденция к расширению сферы применения трехмерных графических редакторов за счет растущих нужд пользователей Интернета, и это требование учтено разработчиками рассматриваемой программы, поддерживающей популярные форматы, распространенные в веб-дизайне.

Помимо всего сказанного Cinema 4D обеспечивает высокую скорость рендеринга при относительно малой загрузке оперативной памяти компьютера. В случае визуализации больших по объему и сложнейших архитектурных изображений рендеринг проводится в фоновом режиме, благодаря чему пользователь может выполнять на компьютере другие операции. Российское представительство в лице компании «Немечек» постоянно, от версии к версии, обновляет русскоязычный интерфейс. Согласитесь, это важно, ведь речь идет не о пиратских русификациях, пригодных не столько для работы, сколько для развлечения.

Законы физики (например, дейст-вие сил гравитации) учитываются при моделировании динамических процессов: столкновения объектов, дуновения ветра, течения воды, горения костра, тления углей и др. Так же моделируются волосы, шерсть, атмосферные явления… Все это нужно тем, кто работает в кино и игровой индустрии, требования которых к качеству исполнения трехмерных моделей и объектов очень высоки.

После установки дополнительных модулей в среду Cinema 4D можно поместить персонажи и уже готовые трехмерные сцены, включая текстуры, освещение и треки анимации, созданные некоторыми другими программами 3D-моделирования и анимации, например Poser.

Многие средства деформации (иначе  — деформаторы, модификаторы), такие как Bend (наклон), Twist (скручивание, закрутка), Bulge (бочкообразное утолщение, расширение), Shear (скос, смещение), Taper (сужение), Wind (ветер), Explosion (взрыв, разрывание) и ряд других, в Cinema 4D являются объектами. И чтобы применить средство деформации, следует буквально «перетащить» модификатор на объект, подлежащий преобразованию. Модификатор становится дочерним объектом по отношению к тому, на который он воздействует. После этого можно изменять параметры воздействия на объект, наблюдая за происходящими трансформациями. Также вид модифицируемого объекта (модели) зависит от взаимного расположения его самого и средства деформации. Указанные модификаторы изменяют геометрическую форму 3D-объекта, но не изменяют ее основной топологии. То есть при удалении модификатора, для чего следует его выделить и нажать клавишу , форма объекта восстанавливается. Это удобно, если требуется выполнять доработки, вносить изменения и проч. К тому же управляющие элементы модификаторов видны только при моделировании, после рендеринга (визуализации) они не отображаются. Но на завершающей стадии моделирования и для тех случаев, когда модель сохраняется (экспортируется) в форматах других редакторов трехмерной графики, желательно применять команду Current State To Object (превратить текущее состояние в объект). Это один из способов, благодаря которому создается новая модель, уже лишенная модификаторов как подобъектов, но имеющая ту форму, которую она приняла под их воздействием.

Модель может состоять из множества отдельных элементов. Для того чтобы они воссоединились в одно целое, используются такие способы, как группировка и связывание. В первом случае все элементы модели объединяются в единый набор. При необходимости каждым из элементов можно манипулировать индивидуально в пределах группы, а также преобразовывать всю группу целиком. Второй случай используется тогда, когда нужно установить иерархическую связь между объектами. Это означает, что одни объекты становятся зависимыми от других, что особенно проявляется при перемещении. Например, каждый палец соединен с ладонью, и его положение зависит от положения руки, которая, в свою очередь, зависит от положения локтевого сустава, предплечья и т. д. Связанные объекты перемещаются с помощью инструмента Inverse Kinematics (Обратная кинематика).

Используя генератор частиц, можно создавать фонтаны, имитировать осадки и т. п. Частицы подвергаются воздействиям, и их «полет» зависит от гравитации, ветра, при необходимости они могут частично или полностью, согласно заданным установкам, отражаться от поверхности помещенного на их пути объекта или проникать через нее…

Очень широки возможности работы с материалами, источниками освещения, камерами, сплайнами и проч. Дать полную информацию о современной программе трехмерного моделирования в рамках одной статьи просто невозможно. Поэтому поговорим немного о таких методах моделирования, как клонирование и создание массивов, и приведем примеры, рассмотрев которые вы сможете сами вводить и преобразовывать объекты.

К сожалению, не все компании, занятые, скажем, в производстве компьютерных игр, в полной мере используют имеющиеся возможности трехмерных редакторов, позволяющие сэкономить дисковое пространство и снизить требования к оборудованию. Из-за этого, казалось бы, не сильно детализированные сцены становятся порой сущим наказанием для игроков, мешая им получать настоящее удовольствие от игры. Допустим, разработчику нужно создать лесной массив, который будет использован в компьютерной игре. Для этого сначала моделируется карта с возвышенностями и низменностями. Виртуальные ландшафты иногда очень похожи на настоящие, тут тебе и горы, и водоемы, и поля, и леса с деревьями и другой растительностью. Обычно для экономии времени и сил моделируется несколько типов деревьев, многие копии которых впоследствии занимают пространство виртуального лесного массива. Если каждая из таких копий является самостоятельным объектом, возможно, их проще помещать в нужные точки на карте, к тому же, чтобы создать видимость разнообразия, деревья поворачивают, наклоняют, уменьшают в размерах, утолщают или вытягивают по оси Y (вверх)¹. Но в этом случае хранится информация о каждом таком объекте (в нашем случае — дереве). И если лес состоит из многих десятков, а то и сотен деревьев, значит, и объем информации увеличивается в десятки раз, ведь он напрямую зависит от количества элементов.

Можно поступить иначе, используя не копии, а массивы (array), образцы (instance) и клоны (clone). В этом случае достаточно иметь один объект-оригинал, а подобъекты — его клоны и образцы создавать автоматически, опираясь на форму оригинала, используя тот же материал, что и для оригинала. Следует подчеркнуть: клоны и образцы не являются самостоятельными объектами, они образуются из одного объекта, на основе одной и той же информации о его форме. Остальные данные касаются их количества, координат, размеров и отклонений. Это означает, что клоны и образцы могут изменять свой вид: варьируются их позиция, наклон (поворот) и отклонения в размерах по любой из осей. В пространстве (на карте) они могут быть размещены случайным образом или по определенному закону.

Не исключено, что вам не сразу удастся разместить клоны так, как хотелось бы. Это зависит от вашего пространственного воображения, математического расчета, подгонки позиций клонов. Возможно, потребуется внести некоторые изменения в форму карты. Но результат того стоит — объем информации существенно уменьшается. Как следствие, снижаются требования к конечному программному продукту. В некоторых случаях использование клонов очень упрощает задачи создателей компьютерных игр. Например, очень просто и быстро создаются фермерские плантации, где растут окультуренные растения, угодья лесничеств с саженцами деревьев и др. Клоны растений «рассаживаются» на плоском поле, не имеющем сколько-нибудь заметных неровностей, практически мгновенно (рис. 2), а если нужно некоторое разнообразие, вводятся несколько типов растений. Точно так же просто создать дикое поле, где трава и другая поросль растут хаотично (рис. 3).

К сожалению, разработчики порой слишком усердствуют, усложняя свой инструментарий, меняя и вводя новые меню и команды, и те, кто привык работать в версии 8, могут испытать трудности при освоении версии 10. Подобное случается и не только с 3D-программами.

Покажем возможности программы на примере выполнения небольшого задания. Чтобы вам было проще и удобнее выполнять предложенные команды, обратите внимание на рис. 4, где показано окно редактора Cinema 4D в режиме моделирования и указаны те элементы инструментария, которые вам понадобятся.

Итак:

1. Переключитесь в режим моделирования (modeling) — пиктограмма 1.
2. Введите в сцену из библиотеки примитивов объект, например шар (пиктограмма 7).
3. Примените команду Make Editable  — сделать редактируемым выделенный объект, для чего можно просто щелкнуть по пиктограмме 2, имеющей вид двух сфер².
4. Перейдите в режим Use Polygon Tool (режим отображения и редактирования полигонов), щелкнув по пиктограмме 5, после чего внизу активизируются некоторые режимы редактирования.
5. Щелкните по значку под номером 6 — Matrix Extrude, этим вы откроете соответствующее диалоговое окно (Matrix Extrude) в режиме Options
6. Примените команду Apply диалога Matrix Extrude (она так и переводится — применить).

В главном окне редактора появится объект, сходный с тем, что показан на рис. 5. Его вид можно изменить с помощью настроек. Допустим, если в диалоговом окне Options редактора Matrix Extrude до преобразования фигуры вы зададите значение P 20°, то после команды Apply диалога Matrix Extrude лепестки получаемого объекта закрутятся. Попробуйте поэкспериментировать и повторить описанную операцию с другими примитивами — цилиндром, конусом… На рис. 6 представлены результаты применения Matrix Extrude к различным объектам.

В данном случае использовался шар, который по умолчанию состоит из 24 сегментов. Вы можете увеличить число сегментов, установив в окне свойств объекта требуемое значение до применения команды Make Editable. Например, уже при 48 сегментах вид картинки будет таким, как на рис. 5.

* * *

В статье затронуты только некоторые моменты, позволяющие примерно представить себе возможности программы. В заключение вашему вниманию предлагается иллюстрация, созданная с помощью Cinema 4D и демонстрирующая ее возможности (рис. 7). А на компакт-диске, прилагаемом к журналу, вы найдете анимационную сцену.

Об авторе: Виктор Солодчук — писатель, художник, журналист.

¹В среде большинства программ трехмерного моделирования, в том числе и Cinema 4D, ось Y направлена вверх, но есть редакторы (например, 3Dstudio Max), в которых вверх направлена ось Z.

²В более ранних версиях программы вместо сфер указания пиктограмма имела вид двух кувшинчиков — красного и синего. Те, кто использует версии 9 или 9.5, также могут выполнить данное задание, делая поправку на некоторые изменения дизайна интерфейса. Однако в версии 8 описанная процедура выполняется несколько иначе.