Repetitor3d.ru
3d графика и дизайн
Модификатором cloth: создаем реалистичное покрывало в 3ds max
Если для вашей модели не подходит ни одна готовая модель покрывала, то, уверяю вас, вы вполне можете сделать его самостоятельно — 3d max отлично справляется с симуляцией ткани. Мы уже разбирали, как сделать с помощью модификатора Cloth скатерть и шторы, и даже подушку, а сегодня смоделируем покрывало на кровать, со складками и подворотом.
Создаем основу
Разбираем пример создания покрывала на основе стандартных примитивов. Итак, создаем:
Теперь поработаем отдельно с покрывалом. Для начала подготовим его для будущего текстурирования. Применим к его верхней и нижней части два отдельных материала, далее вы поймете, зачем мы это делаем. Итак, перегоняем его в Editable Poly, переходим на уровень Polygon и на боковой проекции выделяем нижние полигоны и кромку, выбирая их рамкой.
Накидываем на низ материал, изменив его цвет на белый.
Теперь выделяем верх и накидываем на него другой материал, пусть будет серый.
Теперь изогнем будущее одеяло, сделав отворот: применяем к нему модификатор Bend.
Выставляем настройки, как на скриншоте.
Чтобы отодвинуть линию сгиба ткани, жмем на плюсик возле Bend, переходим на уровень Gizmo, координатной стрелкой отодвигаем линию сгиба.
Применяем модификатор
Теперь следуем пошаговой инструкции по созданию покрывала:
Если какая-то вершина или группа вершин провалились в геометрию, поправьте это, применив модификатор FFD или запустите симуляцию заново, задав твердым объектам побольше полигонов.
Текстурирование
Вот теперь, на финишной прямой, нам пригодится то, что мы заранее заготовили области для текстурирования. Ведь на смятой ткани полигоны смешались и выбрать только верх или низ покрывала невозможно. Переходим в редактор материалов и меняем серый и добавляем к белому и серому шарику нужные нам текстуры.
Угловатость покрывала снизит модификатор Turbosmooth.
Описание модификатора и принцип его работы мы освоили в полной мере. В качестве заключения скажу, что Cloth я использую очень часто. С помощью него можно сделать простыню, одеяло, плед, небрежно накинутый на спинку стула (для этого назначаем стул Collision объектом), и еще множество тканей, придающих интерьеру живости.
Симуляция ткани модификатором Cloth. 3ds Max
Учитывая объем возможностей 3ds Max, было бы странно не увидеть инструмент для создания ткани. Но учитывая, насколько сложная у нее бывает форма, создавать ткань руками слишком трудоемко. Для помощи в этой задаче существует модификатор Cloth, который создает ткань за вас.
1. Подготовка объектов к симуляции
Для начала необходимо создать минимум 2 объекта: ткань и поверхность, на которой ткань будет лежать.
Ткань чаще всего создается из плоскости. Это удобно тем, что симуляции будет проходить значительно быстрее, чем с закрытой геометрией. Также важно, чтобы у ткани было много полигонов. В примере для ткани используется 10000 полигонов. Располагаться будущая ткань должна обязательно над поверхностью, куда она ляжет. Это важно, т.к. во время симуляции она будет опускаться вниз по своей оси.
Второй объект может быть практически любым. Но очень важно, чтобы он имел как можно меньше острых углов, а на всех краях присутствовали фаски. Также, в некоторых случаях, ткань может понадобиться предварительно анимировать, опустив ниже поверхности стола. Пример создания анимации можно увидеть в статье «Анимация и Motion blur в 3ds Max»
2. Использование модификатора
Теперь нужно определить объекты симуляции перейти в Modify – Modifier List – Cloth – Object Properties.
В открывшемся окне необходимо выбрать все объекты, которые будут участвовать в симуляции. В данном случае нужно добавить стол. Для этого нажмите Add Objects. В открывшемся окне выберите необходимый предмет и нажмите Add.
После добавления объектов нужно их настроить. Выберите объект ткани в окне Object Properties и установите флажок Cloth. Эта функция определит, какой объект считать тканью. После этого выберите объект, куда ткань будет накладываться (Table) и включите флажок Collision Object и измените параметр Offset на значение от 5 до 10. Флажок Collision Object определяет объект как твердое препятствие.
Offset создает небольшой отступ коллизии от края. Это улучшает результат наложения ткани.
Как только всем объектам будет назначен тип, нажмите OK. После этого окно Object Properties закроется. Чтобы начать симуляцию нажмите Simulate.
Результат симуляции можно выбрать, сдвигая ползунок кадров. Найдя подходящее положение, конвертируйте плоскость в Editable Poly. При желании можно воспользоваться модификаторами Shell (для создания объема), Turbosmooth (для уменьшения угловатости ткани), а также оптимизировать количество полигонов. Инструменты для этого можно найти в статье «5 модификаторов, меняющие количество полигонов 3ds Max». (ссылка на статью)
Также можно создать материал с цветовой текстурой в виде карты и наложить на ткань. Описание полезных карт можно найти в статье «10 самых нужных карт 3ds Max»
Модификатор Cloth очень объемный инструмент. Его можно использовать для самых разных типов тканей, задавать множество свойств. Более того, это не единственный модификатор – симулятор в 3ds Max. Симулировать можно даже плавление объектов. Безусловно, есть программы, которые справятся с похожими задачами лучше. Но не всегда есть возможность к ним обратиться. В то время как 3ds Max позволяет создавать все вещи в одном месте.
3ds Max 2009. Секреты мастерства. Глава: «Использование модификатора Cloth (Ткань) для симуляции поведения тканей»
Отрывок из книги:
«3ds Max 2009. Секреты мастерства»
Верстак Владимир Антонович
Рассмотрим работу с модификатором Cloth (Ткань). В отличие от одноименного оператора модуля reactor этот модификатор в первую очередь призван облегчить создание и анимацию одежды моделируемых персонажей. Данный модификатор имеет достаточно широкие возможности, которые можно довольно долго описывать, я же хочу показать, как с помощью модификатора Cloth (Ткань) можно легко и просто создавать объекты, имитирующие поведение ткани. Мы опишем, как создать два объекта: скатерть и развевающийся флаг.
Для создания модели скатерти нам понадобится простая сцена, состоящая из двух объектов: столешницы и скатерти. Для построения первого объекта воспользуйтесь параметрическим объектом Box (Параллелепипед) (CreateStandard PrimitivesBox (Создать Простые примитивы Параллелепипед)). В качестве второго объекта будет использован объект формы Rectangle (Прямоугольник) (CreateShapesRectangle (Создание Формы Прямоугольник)). Создайте оба объекта в окне проекции Top (Сверху). Расположите прямоугольник относительно объекта столешницы сверху и центрируйте по осям X и Y (рис. 8.54).
Для создания ткани можно также воспользоваться параметрическим объектом Plane (Плоскость) с достаточным количеством сегментов по длине и ширине (допустим, 50), однако применение сплайнов позволяет получить дополнительные возможности: создание объектов произвольной формы (например, скатерть с фигурными краями), внутренние швы и разрезы. Особенно это актуально при создании одежды.
На основе объекта Rectangle (Прямоугольник) необходимо создать поверхность. Самый легкий способ — преобразовать прямоугольник в полигональную поверхность. Однако при этом мы потеряем дополнительные возможности объекта формы. Лучшим выбором в данном случае будет использование модификатора Garment Maker (Моделирование одежды). Чтобы присвоить этот модификатор, выделите в одном из окон проекций прямоугольник и выполните команду главного меню ModifiersClothGarment Maker (Модификаторы Ткань Моделирование одежды). Обратите внимание, что два из четырех углов стали закругленными. Избавиться от этого можно, выполнив разбиение вершин этих углов, что приведет к созданию самостоятельных сплайнов на уровне подобъектов формы. Для этого перейдите в стеке модификаторов на нижний уровень (то есть выделите в стеке строку Rectangle (Прямоугольник)), щелкните на раскрывающемся списке Modifier List (Список модификаторов) и выберите из списка модификатор Edit Spline (Редактирование сплайна) (рис. 8.55).
Для редактирования прямоугольника перейдите в уровень подобъектов Vertex (Вершина), для чего щелкните в настройках модификатора Edit Spline (Редактирование сплайна) на кнопке Vertex (Вершина) в свитке Selection (Выделение) или нажмите горячую клавишу 1. Выделите все четыре вершины прямоугольника, перейдите к свитку Geometry (Геометрия) и щелкните на кнопке Break (Разбить). После этого выйдите из режима редактирования вершин, повторно щелкнув на кнопке Vertex (Вершина), и вернитесь к модификатору Garment Maker (Моделирование одежды).
Для продолжения работы необходимо обновить созданную модификатором поверхность и увеличить ее топологию. Для этого в свитке Main Parameters (Основ-ные параметры) настроек модификатора Garment Maker (Моделирование одежды) щелкните на кнопке Mesh It! (Рассчитать сетку) и увеличьте значение параметра Density (Плотность) до 2.
ВНИМАНИЕ
Увеличение количества треугольников, образующих поверхность объекта, позволит создать более естественное поведение ткани. Однако на компьютерах с низкой производительностью это может вызвать длительные расчеты динамики ткани и даже зависания. По данной причине на таких компьютерах лучше не задавать параметру Density (Плотность) значение больше 1.
В результате все углы станут ровными, а плотность сетки повысится, что позволит получить сглаженные складки поверхности ткани. На рис. 8.56, слева показан фрагмент прямоугольника с примененным модификатором Garment Maker (Моделирование одежды) до редактирования, а на рис. 8.56, справа — после.
Применим к прямоугольнику модификатор Cloth (Ткань), выполнив команду главного меню ModifiersClothCloth (Модификаторы Ткань Ткань). Для настройки поведения ткани выполните следующие действия.
Все готово к расчетам динамики ткани. Чтобы запустить эти расчеты, необходимо в области Simulation (Моделирование) свитка Object (Объект) щелкнуть на кнопке Simulate (Моделирование) или на кнопке Simulate Local (Локальное моделирование) (если не планируете создавать анимацию поведения ткани во времени).
После запуска расчета динамики вы можете в любое время остановить его и выполнить дополнительную настройку свойств объектов, например изменить плотность сетки модификатора Garment Maker (Моделирование одежды). В этом случае необходимо вернуть ползунок таймера анимации на первый кадр (если вы не использовали локальные расчеты динамики) и щелкнуть на кнопке Erase Simulation (Очистить моделирование) в свитке Object (Объект).
В папке Examples\Глава 08\Cloth, которую вы найдете на прилагаемом к книге DVD, находится файл table-cloth.max, который можно загрузить для просмотра и анализа выполненной анимации.
Рассмотрим еще один вариант использования модификатора Cloth (Ткань): создадим модель развевающегося флага. В этом нам поможет замечательная особенность данного модификатора, позволяющая взаимодействовать со стандартными объектами категории Force (Сила).
Как всегда, начнем с построения объектов. Для имитации флага нам понадобятся два объекта: Plane (Плоскость), имитирующий полотно флага, и Wind (Ветер), который будет удерживать флаг в горизонтальном положении (по умолчанию на объекты, к которым применен модификатор Cloth (Ткань), действует сила тяжести).
Для построения плоскости переключитесь в окно проекции Front (Спереди) и выполните команду главного меню CreateStandard PrimitivesPlane (Создание Простые примитивы Плоскость). В свитке Parameters (Параметры) построенного объекта установите желаемые размеры флага и увеличьте значения параметров Length Segs (Количество сегментов по длине) и Width Segs (Количество сегментов по ширине) до 20–25. Это позволит получить более естественную деформацию ткани.
Для построения объекта, имитирующего ветер, необходимо выполнить команду главного меню CreateSpaceWarpsForcesWind (Создание Пространственные деформации СилыВетер) и в окне проекции Top (Сверху) построить значок ветра, развернув его по направлению к флагу (рис. 8.60).
Назначьте плоскости модификатор ткани. Для этого в одном из окон проекций выделите плоскость и выполните команду главного меню Modifiers Cloth Cloth (Модификаторы Ткань Ткань). Настройте модификатор следующим образом.
Все предварительные настройки произведены, осталось только увеличить силу ветра и запустить выполнение расчетов динамики ткани. Для этого выделите в одном из окон проекций значок ветра и в свитке Parameters (Параметры) настроек данного объекта увеличьте значение параметра Strength (Мощность) до 5. Чтобы запустить расчет динамики, вернитесь к модификатору Cloth (Ткань) и в свитке Object (Объект) щелкните на кнопке Simulate (Моделирование). На рис. 8.63 представлен флаг, полученный с помощью модификатора Cloth (Ткань).
Мы рассмотрели только малую часть того, что можно сделать с помощью модификатора Cloth (Ткань). Симуляция реального поведения ткани требует более детальных настроек с большим количеством экспериментов. В качестве самостоятельного задания вы можете попробовать выполнить расчеты с другими видами ткани и даже составить и сохранить свои собственные настройки для их последующего применения.
Краткий перевод основных настроек свойства ткани в модификаторе Cloth
Краткий перевод основных настроек свойства ткани в модификаторе Cloth:
Чем выше это значение, тем меньше ткань сможет согнуться. Хлопчатобумажная ткань может сгибаться легче, чем кожа, поэтому значение 15,0 для U и V Bend может быть подходящим для хлопка, в то время как 50,0 больше подходит для кожи.
По умолчанию, U Bend и V Bend параметры заблокированы вместе, то есть, изменение одной настройки, приводит к назначению другой настройке того же значения. Вы можете установить различные значения для двух только тогда, когда Anisotropic выключена. Рекомендуется делать это только в случае применения для Garment Maker объектов.
Значение=0 установленное по умолчанию, делает силу сопротивления изгибу постоянной. Значение 1 делает ткань очень устойчивой к изгибу, так как угол между треугольниками приближается к 180 градусам. Чтобы избежать проникновения двух соседних треугольников друг в друга можно увеличить значение этого параметра.
По умолчанию, U B-Curve / V B-Curve параметры заблокированы вместе, то есть, изменение одной настройки, приводит к назначению другой настройке того же значения. Вы можете установить различные значения для двух только тогда, когда Anisotropic выключена. Рекомендуется делать это только в случае применения для Garment Maker объектов.
По умолчанию, U Stretch / V Stretch параметры заблокированы вместе, то есть, изменение одной настройки, приводит к назначению другой настройке того же значения. Вы можете установить различные значения для двух только тогда, когда Anisotropic выключена. Рекомендуется делать это только в случае применения для Garment Maker объектов.
Хотя эти значения по умолчанию равны 50,0, как и их коллеги значения Stretch, но присвоение значений ниже значения Stretch может дать хорошие результаты, потому что, когда ткань сжимается вдоль волокон, она стремится к изгибу, а не сокращению.
По умолчанию, U Compress / V Compress параметры заблокированы вместе, то есть, изменение одной настройки, приводит к назначению другой настройке того же значения. Вы можете установить различные значения для двух только тогда, когда Anisotropic выключена. Рекомендуется делать это только в случае применения для Garment Maker объектов.
Более высокие значения приводят к более жесткой ткани в результате. Сдвиг определяет, сколько отдельные треугольники могут деформироваться. Если бы вы сложите края треугольника в прямую линию, то эта величина будет представлять, как долго эта линия может растягиваться. С высоки значением, эта длина будет суммой длин всех сторон в покое. Низкое значение позволяет этой длине быть больше суммы длин всех сторон треугольников в покое, но длина растянутых сторон не соотносится один-к-одному. Т.е. одна сторона полигона может растягиваться больше чем другая, пока общая сумма сдвига не превысится.
Вес ткани на единицу площади (в г / см 2). Более высокие значения означают тяжелые ткани, как джинсовая ткань. Используйте меньшие значения для легкой ткани, как шелк.
Чем больше это значение, тем более вяло ткань будет реагировать. С более низким значением, ткань будет вести себя с большей прыгучестью. Ткань с большей степенью затухания будет останавливаться раньше, чем ткань с меньшим затуханием. При высоких значениях затухания, ткань ведет себя, как будто движется через масло. Чрезмерное затухание может привести к неустойчивости в симуляции.
Совет: Начать лучше с установки демпфирования = 0,01. Если ваша симуляция требует большего затухания, попробуйте постепенно увеличивать это значение.
Это отличается от настройки Keep Shape, в которой определяется степень в которой ткань имеет тенденцию сохранять свою первичную деформацию (и от степень указанной в Target State). Если вы установите пластичность = 100,0, то ткань не будет пытаться изменить угол между треугольниками. Если вы хотите добиться жесткой ткани, но вы не хотите, чтобы ткань «вздувалась пузырем», можно увеличить значение пластичности.
Значение силы применяемой тканью для отражения других объектов. Этот параметр имеет значение, если cloth-to-cloth столкновения отключены. Симулятор будет использовать силу отталкивания, определенную данным параметром, чтобы предотвращать вступление ткани в контакт с другими объектами ткани. Можно увеличить значение параметра, если происходит много столкновений между различными частями ткани, или, если ткань имеет тенденцию к взаимопроникновению.
Статическое трение между тканью и твердыми объектами. Когда ткань находится в неподвижном состоянии, это значение будет контролировать ее способность оставаться на месте, или же ускользать.
Это похоже на динамическое и статическое трение, но распространяется на cloth-to-cloth или само-столкновение. Большее значение приводит к большему трению.
В настоящее время не используется и хранится только для обратной совместимости с более старыми версиями бывшего ранее в употреблении продукта под названием Stitch (Стежок). Это была глобальная сила шва, но теперь она определяется на основе seam-by-seam на уровне подобъекта Seams.
Контролирует степень уменьшения или расширения ткани в направлении U (как определено в Garment Maker). Для сетки не созданной с помощью Garment Maker этот параметр применяет равномерное масштабирование к ткани вдоль обеих осей, а параметр V Scale игнорируется. Значение меньше 1 приведет к сокращению ткани во время симуляции, в то время как значение больше 1 будет растягивать ткань.
Контролирует степень уменьшения или расширения ткани в направлении V (как определено в Garment Maker). Значение меньше 1 приведет к сокращению ткани во время симуляции, в то время как значение больше 1 будет растягивать ткань.
Если часть ткани достигает этой глубины внутри объекта столкновения, то симуляция не будет продолжать выталкивать ткань из сетки. Эта величина измеряется в единицах 3ds Max.
Чтобы задать значение глубины для объекта ткани, используйте эту настройку. При этом параметр Use Cloth Depth/Offset должен быть включен.
Очень низкое значение может привести к проступанию сетки объекта столкновения из под ткани. Очень высокое значение приводит к эффекту парения ткани над объектом столкновения. Эта величина измеряется в единицах 3ds Max.
Чтобы указать значение смещения характерное для объекта ткани, используйте эту настройку. При этом параметр Use Cloth Depth/Offset должен быть включен.
Степень, в которой ткань прилипает к объекту столкновения. Диапазон = от 0,0 до 99999,0. По умолчанию = 0,0. Вы можете использовать этот параметр для имитации эффектов, таких как мокрая ткань. Установка на 1,0 должна быть достаточной, чтобы удерживать материал по умолчанию на поверхности от собственного веса.
Имитация динамических взаимодействий в 3ds Max
Модуль Cloth
Модуль Cloth дает возможность пользователям 3ds Max моделировать одежду персонажа. При наличии выкройки модуль Cloth позволяет «надеть» на персонаж одежду и просчитать поведение ткани на объекте.
С помощью модуля Cloth можно решить два типа задач: «пошив» одежды с использованием сплайновых выкроек и моделирование поведения объектов, наделенных свойствами ткани.
Создание одежды для персонажей
Процесс «пошива» одежды при помощи модуля Cloth выглядит следующим образом.
При помощи Editable Spline (Редактируемый сплайн) создается выкройка. На полученный сплайн воздействуют модификатором Garment Maker (Создатель одежды). Этот модификатор конвертирует кривые в редактируемые оболочки, которые можно использовать как ткань.
Параметр Density (Плотность) настроек модификатора ( рис. 9.9) отвечает за плотность размещения полигонов. Чем больше значение этого параметра, тем более реалистично будет имитироваться поведение ткани и тем больше времени понадобится программе на просчет.
Работая с модификатором Garment Maker (Создатель одежды), необходимо подобрать положение деталей выкройки относительно трехмерного персонажа, разместив каждую из них в нужном месте, а затем соединить их схематическими швами.
Размещение выкройки вокруг персонажа можно производить как вручную, так и в автоматическом режиме. Во втором случае можно установить на разных частях тела модели опорные точки, которые будут служить для программы ориентиром при выборе положения той или иной детали выкройки. Затем, переключившись на уровень Panels (Вставки), можно указать положение каждой детали, используя кнопки Left Arm (Левая рука), Right Arm (Правая рука), Front Center (По цетру спереди), Back Center (По центру сзади) и др. Параметры области Deformation (Деформация) позволяют свернуть некоторые части выкройки, например рукава.
Для создания швов необходимо поочередно выделять сплайны и нажимать кнопку Create Seam (Создать шов). При этом необходимо помнить, что шов может быть создан только между двумя сплайнами. Если шов перекрутился, нажмите кнопку Reverse Seam (Перевернуть шов)
Модуль Cloth имеет свой собственный тип объекта Collision Object (Объект столкновения). Особенностью этого объекта является то, что он взаимодействует только с объектом Cloth (Одежда). Объект Collision Object (Объект столкновения) имеет очень гибкие настройки, которые нужно подбирать в зависимости от конкретных типов взаимодействующих объектов.
Для «пошива» одежды используется кнопка Simulate Local (Имитировать локально) в области Simulation (Имитация) настроек модификатора. После ее нажатия одежда ложится по фигуре персонажа, согласно установленным швам. Чтобы избавиться от схематических швов и завершить пошив предмета одежды, необходимо снять флажок Use Sewing Springs (Использовать нити) в свитке Simulation Parameters (Параметры имитации) и повторить операцию Simulate Local (Имитировать локально).
Имитация ткани
Чтобы назначить объекту свойства ткани, необходимо выделить его в сцене и применить к нему модификатор Cloth (Ткань). Далее в окне Object Properties (Параметры объекта) нужно нажать кнопку Add Objects (Добавить объекты) и в окне Add Objects to Cloth Simulation (Добавить объекты в сцену симуляции поведения ткани) выделить объект, с которым будет взаимодействовать ткань.
Затем в окне Object Properties (Параметры объекта) необходимо выбрать объект, который будет наделен функциями ткани, и установить переключатель в положение Сloth (Ткань). Для объекта взаимодействия следует выбрать тип Сollision Object (Объект столкновения), установив переключатель в данное положение.
Для просчета сцены необходимо нажать кнопку Simulate (Создать симуляцию поведения) в свитке Object (Объект) настроек модификатора Cloth (Одежда).
Среди других параметров модуля Cloth (Одежда) можно отметить кнопку Cloth Forces (Силы воздействия на ткань), которая помогает просчитать сцену с учетом внешних факторов, например ветра.