Software - PC Magazine Romania, Februarie  2002

Daţi frâu liber imaginaţiei!

Ionuţ Ghionea

Lumea în care trăim este tridimensională, este deci o tendinţă normală ca tot ce se produce - grafică, sunet, animaţie - să fie 3D, mai ales că acest lucru este posibil mai mult ca niciodată până acum.

Ajuns în prezent la versiunea 4.2, 3D Studio Max este creat şi dezvoltat de divizia Discreet a firmei Autodesk. Datorită celor peste 2000 de noi facilităţi şi având posibilitatea de a rula sub Windows 9x, ME, NT şi XP, 3D Studio Max este principalul program de animaţie 3D creat pentru PC. Cu acest program se pot simula fenomene fizice reale, are efecte noi de reflexie şi refracţie, se creează şi editează materiale, efecte speciale de lumină, şi chiar se pot scrie mici plug-in-uri fără a avea nevoie de cunoaşterea unui limbaj de programare.

Termenul de "grafică 3D" este puţin prea pretenţios folosit, pe ecranul monitorului putându-se obţine o reprezentare bidimensională a unei lumi 3D virtuale. Pentru a da ochiului impresia de grafică 3D, calculatorul foloseşte o serie de efecte de iluminare şi deformare a obiectelor, toate având la bază ecuaţii matematice complicate. Tocmai de aceea, 3D Studio Max necesită, ca şi majoritatea aplicaţiilor 3D, un microprocesor puternic şi multă memorie, iar o placă video 3D este binevenită.

Prin cele 4 unghiuri de vedere utilizatorul obţine o imagine complexă asupra obiectelor create

Pentru a realiza o imagine, 3D Studio Max pune la dispoziţia utilizatorului o mare varietate de obiecte 3D fundamentale (cilindri, cuburi, sfere, toruri, poligoane, conuri etc). Prin instrumentele sale de intersecţie, combinare, unire, modificare, din aceste obiecte fundamentale se creează alte obiecte, mult mai complexe. Acestea pot fi deplasate, aşezate în scenă şi li se pot atribui materiale. Materialele conferă obiectelor şi scenei o senzaţie de lume reală. 3D Studio Max oferă, implicit, câteva zeci de materiale predefinite (lemn, piatră, plastic, hârtie, sticlă, metal). Utilizatorul îşi poate crea şi materiale noi, utilizând imagini preluate cu ajutorul unui scaner, spre exemplu. Pentru a mări gradul de realism, scena trebuie luminată şi animată.
Luminile seamănă cu cele ale becurilor şi reflectoarelor reale şi sunt folosite la iluminarea scenei. Fiecare lumină are propriul set de parametri configurabili, precum culoarea şi intensitatea.

Camerele video sunt asemănătoare celor reale, fiind utilizate la crearea efectului de perspectivă asupra obiectelor aflate în scenă. Şi camerele au parametri configurabili, cel mai important fiind focalizarea.

Pentru a trece de la obiectele desenate la o imagine, se foloseşte procesul de renderizare. Prin acest proces, 3D Studio Max interpretează toate obiectele din scenă ţinând cont de lumini, materiale, legătura între obiecte şi animaţie. Renderizarea este procesul care transformă scena lucrată într-o imagine finită şi durează cu atât mai mult timp, cu cât numărul de poligoane, lumini şi efecte este mai mare. Acest timp depinde şi de configuraţia hard a calculatorului. În urma procesului de renderizare se obţine o imagine statică sau o secvenţă animată.

Interfaţa programului

Utilizatorii familiarizaţi cu programul AutoCAD recunosc cu uşurinţă o parte din meniurile şi opţiunile prezente în 3D Studio Max. Interfaţa acestuia este puternică, intuitivă şi oferă un grad ridicat de productivitate. După câteva ore, lucrul cu această interfaţă devine mai facil, dar controlul deplin al său poate dura câteva săptămâni.

La lansarea programului, interfaţa se împarte în patru secţiuni mari, care reprezintă fiecare câte un unghi de vedere (Figura 1).
Cele patru secţiuni sunt: Top (sus), Left (stânga), Right (dreapta) şi Perspective (perspectivă). Prin aceste porturi de vedere, utilizatorul obţine o imagine complexă asupra obiectelor create. Primele trei unghiuri de vedere sunt ortogonale, iar cel de-al patrulea oferă o vedere în perspectivă asupra grupului de obiecte create. Unghiurile de vedere sunt mult utilizate deoarece oferă pe lângă o bună orientare în spaţiul 3D şi o unealtă ajutătoare în desenare.
În partea dreaptă a ecranului se află zona de derulare a panourilor de comenzi. Aici sunt indicate aproape toate comenzile şi opţiunile necesare creării, modificării sau editării obiectelor modelate în scenă. În partea de jos a ecranului se află controalele de derulare a animaţiei, iar în partea de sus binecunoscutele meniuri pop-up cu opţiuni.

Toate fişierele 3D Studio Max sunt încărcate şi salvate cu extensia .MAX. Mai mult, programul oferă posibilitatea fuzionării, înlocuirii şi importării fişierelor. Aceste opţiuni sunt utile în momentul în care se doreşte aducerea în scena curentă a unuia sau mai multor obiecte din alte fişiere. Programul permite şi importul altor tipuri de fişiere din programe precum 3D Studio 4 (3DS, PRJ), Adobe Illustrator (AI), AutoCAD (DXF) etc. Dacă sunt instalate şi aplicaţii plug-in, numărul de fişiere recunoscute de 3D Studio Max devine foarte mare, iar posibilităţile de modelare cresc.

Pentru selectarea comenzilor, programul deţine o serie de metode, precum: meniuri derulante, panouri de comenzi (Create, Modify, Hierarchy, Motion, Display, Utility), bare de instrumente, taste de comandă rapidă. Prin utilizarea modulelor plug-in, comenzile acestora se integrează perfect în interfaţă.

Metode de modelare

3D Studio Max oferă, prin funcţiile sale, mai multe metode de modelare, folosite la crearea geometriei din cadrul scenelor. Un obiect este tratat de program ca fiind format din sub-obiecte mai mici şi mai simple. Datorită acestora, programul permite modelarea bazată pe curbe Spline, modelarea poligonală, modelarea prin petice (Patch), modelarea parametrică şi modelarea NURBS.

Animaţie

3D Studio Max pune la dispoziţie şi o serie de primitive 3D, precum: sfera, conul, piramida, prisma, hidra, rezervorul de petrol, capsula, torul etc. Acestea trebuie, de cele mai multe ori, modificate pentru a obţine alte obiecte, mai complexe. În acest caz intervine combinarea obiectelor, procedeu prin care sunt reunite două sau mai multe obiecte, cum ar fi, spre exemplu, cel dat de principiul algebrei booleane.

Alături de primitive, curbe Spline şi obiecte compuse, în 3D Studio Max se întâlnesc obiecte NURBS şi sisteme de particule.

Modelarea NURBS (Non-Uniform Relational B-Spline) este frecvent folosită pentru a crea forme organice sau obiecte ce necesită suprafeţe cu curbură precisă. La acest tip de modelare sunt folosite curbe şi suprafeţe.

Metoda de creare a obiectelor utilizând sistemele de particule este puţin diferită deoarece prezintă o variaţie în timp. Un sistem de particule este format dintr-o serie de mici particule controlate printr-o diversitate de parametri. Se simulează, astfel, ploaia, zăpada, viforul, fumul, focul etc. Asupra sistemelor de particule pot acţiona elemente de deformare spaţială (vânt, gravitaţie, deflectori), care influenţează mişcarea particulelor.

În 3D Studio Max, obiectele dintr-o scenă pot fi "îmbrăcate" într-un ansamblu de atribute, denumite simplu: material. La renderizarea scenei, programul interpretează atributele în funcţie de mai mulţi factori (lumină, umbre, culori, reflecţii, poziţia camerelor etc). Rezultă astfel o imagine foarte apropiată de cea reală. La instalarea programului, acesta pune la dispoziţia utilizatorului o multitudine de materiale predefinite (sticlă, plastic, marmură, oţel, lemn, petrol, tablă galvanizată sau ruginită), dar se pot forma şi alte materiale, folosind editorul integrat, fiind necesare numai câteva fişiere bitmap cu o textură oarecare.

Efecte speciale

Cu 3D Studio Max se pot crea efecte speciale de senzaţie în orice prezentare video, animată sau statică. Efectele speciale sunt de cele mai diverse categorii, pot fi folosite separat sau combinat, însă satisfacţia este garantată.

Efect de fum

Lumina volumetrică, unul dintre cele mai simple efecte speciale, este asemănătoare celei create de un singur reflector pe o scenă de teatru, spre exemplu. Se prezintă sub forma unui con de lumină care difuzează umbre în scenă.

Masa de ceaţă este similară fasciculelor de lumină, cu excepţia faptului că poate umple întreaga scenă sau poate fi închisă într-o capsulă, iar Combustia este utilizată frecvent pentru a produce efecte de foc, fum, explozii sau atmosferă încinsă.

Un tip aparte de efecte speciale se creează prin intermediul opţiunii Video Post din meniul Rendering. Video Post intră în acţiune după ce renderizarea s-a încheiat şi prelucrează imaginea obţinută iniţial adăugând filtre şi elemente de combinare. Aceste efecte suplimentare depind de geometria obiectelor şi tipul de material.

Animaţie în 3D Studio Max

Una dintre principalele caracteristici ale programului este capacitatea acestuia de a anima obiecte, surse de lumină sau camere. Cele două elemente principale care definesc animaţia sunt controllerele şi timpul.

Cea mai folosită metodă de animaţie se bazează pe cadre cheie. Astfel, un obiect se poziţionează în cadrele importante, iar programul adaugă cadrele care lipsesc în animaţie. Cadrele cheie sunt cadrele importante, în care are loc un eveniment, celelalte fiind numite cadre intermediare. Într-un cadru cheie, evenimentul poate fi de tip transformare (deplasare, scalare, rotire), dar şi o modificare a parametrilor obiectului. Aceste caracteristici sunt memorate în controller-ul de animaţie.

Modelare petice

Un element important în animaţie este timpul. Animaţia înseamnă o succesiune de cadre consecutive, care se schimbă atât de repede, încât dau senzaţia de mişcare. Principiul este folosit în cinematografie şi televiziune. Viteza optimă de succesiune a cadrelor este de 20 cadre/secundă, dar se pot folosi şi valori mai mici sau mai mari, după dorinţa utilizatorului.

O altă metodă de realizare a animaţiei constă în crearea ierarhiilor de obiecte, folosită, în special, la animarea personajelor (braţe, picioare), a unor sisteme mecanice (roboţi) etc. Realizarea este destul de simplă, iar rezultatul foarte apropiat de realitate. Astfel, obiectele sunt legate într-o ierarhie, într-un aşa numit lanţ ierarhic. Obiectul legat se numeşte descendent, iar obiectul de care este legat, părinte. La transformarea obiectului părinte se transformă şi obiectul descendent. Reciproca nu este valabilă. Transferul transformărilor părinte -> descendent se numeşte cinematică directă.

Cinematica inversă se consideră în sensul descendent -> părinte, transformarea propagându-se la nivelurile superioare ale lanţului cinematic.

Renderizarea unei animaţii este asemănătoare cu cea a unui cadru static, referindu-se, însă, la mai multe cadre, care trebuie legate între ele şi renderizate, rezultatul fiind un fişier de animaţie. Renderizarea se face folosind casetele de dialog Render şi Video Post şi poate dura câteva minute dar şi câteva zile, în funcţie de numărul de cadre, de obiecte, de feţe, de lumini, reflexii, de tipul materialelor şi chiar de configuraţia hardware a calculatorului.

Concluzii

3D Studio Max este un program destul de puternic pentru a satisface atât gusturile începătorilor, cât, mai ales, pe cele ale profesioniştilor, posibilităţile de modelare şi animare fiind limitate doar de imaginaţia utilizatorului şi de platforma pe care este instalat programul.
Multitudinea opţiunilor şi facilităţilor de lucru, a posibilităţii de a importa fişiere create în Adobe Illustrator sau AutoCAD, uşurinţa folosirii fac din 3D Studio Max o ofertă interesantă pentru cei care lucrează în domeniul modelării 3D.

Oricum, chiar dacă programul este intuitiv, recomandăm tuturor viitorilor utilizatori să răsfoiască fişierele help şi manualul, dar şi să viziteze câteva din sutele de situri web care oferă soluţii la cheie. Vor avea mult de învăţat, căci 3D Studio Max rămâne mereu o provocare.
Începând din acest număr vă vom prezenta la rubrica Soluţii un serial de tutoriale din care veţi putea afla cum puteţi realiza cu uşurinţă câteva efecte spectaculoase.