Текст книги "3DSMax.Стефани Рис аним персонажей"

(Dragonheart). Настоящим произведением искусства можно назвать трехмерную модель дракона, на создание которой у художников-анима торов компании ILM ушло больше года. На

сегодняшний день это лучший трехмерный компьютерный персонаж. Наибольшие усилия

художников-анима торов ушли на синхронизацию движений пасти дракона с голосом Шона

Коннери (Sean Connery). Учитывая различия в конструкции и форме пасти дракона и рта

человека, можно говорить о поистине эффектном достижении.

Хотя упомянутые трехмерные диковин ки и не являются компьютерными моделями людей, они

обладают ярко выраженными характерами. За многие годы у художников-мультипликаторов

накопилось большое количество секретов, позволявших вдохнуть жизнь в своих героев.

Поскольку трехмерное моделирование стало широкодоступно для неспециалистов, все большее

число людей использует этот инструмент в разных областях, начиная с электрон ных игр и

заканчивая оформлением рекламы на Web-серверах. Многие при этом являются скорее

компьютерными энтузиастами, чем художниками-анима торами. По мере того как программы

трехмерного моделирования становятся все более и более совершенными, создаваемые с их

помощью модели также усложняются. К сожалению, в связи с тем что многие художники,

занимаю щиеся трехмерным моделированием, не имеют классического художествен ного

образования, большинство персонажей компьютерных анимаций выглядит слишком

искусственно.

В этой главе вы найдете описание основных частей человеческого тела, узнаете об их строении и

взаимной связи. Разумеется, невозможно дать здесь исчерпывающую информацию о строении

тела, однако, прочитав эту главу, вы получите общее представление о принципах

взаимодействия различных его частей. Чтобы создать реалистичную модель человека, художник-

аниматор должен соблюдать определенные соотношения, или пропорции, которые связывают

основные размеры тела. Эти пропорции не являются догмой, но служат хорошей основой для

творчества. По мере прочтения этой главы постарайтесь запомнить основные правила связи

размеров различных частей тела.

А теперь заглянем внутрь телесной оболочки.

Скелет

Согласованность действий отдельных частей и легкость, с которой они выпол няются, – это

удивительные свойства скелета человека. Более 200 отдельных костей формируют остов для

плоти и мускулов, а также обеспечивают защиту всех внутренних органов. При отсутствии

скелета, представленного на рис. 1.1, наши тела напоминали бы тряпичную куклу.

Хотя скелет на первый взгляд незаметен, он легко обнаруживается под поверхностью кожи.

Выступающие ребра, бедра, лопатки, ключицы и коленные чашечки придают телу определенные

очертания. Перемещение этих костей хорошо заметно при движении тела. Поскольку мускулы,

жир и кожа образуют всего лишь оболочку скелета, любые деформации скелетной системы,

такие, как сутулость или односторон нее укорочение костей ног, обязательно проявятся в

окончательном варианте модели фигуры персонажа. Скрыть дефекты скелета при помощи плоти

невозможно. Даже если в стационарном положении тело выглядит нормально, при движении

скрытые дефекты станут явными.

Очень важно рассмотреть функции некоторых ключевых костей и образуе мых ими структур тела, чтобы понять,

www.books-shop.com

Рис. 1.1

Скелет человека играет роль каркаса, который соединяет отдельные части тела и не дает ему

превратиться в сгусток протоплазмы, напоминающий амебу

Модели предоставлены компанией Viewpoint Datalabs International, Inc.

Глава 1. Общая анатомия человека

как следует создавать и модифицировать трехмерную модель.

Череп

Череп содержит в себе 22 косточки, 8 из которых похожи на пластинки, облегающие мозг и

защищающие его. При взгляде сверху, как видно из рис. 1.2, череп имеет форму яйца,

обращенного тупым концом к спине.

На голове нормального человека имеется совсем немного плоти, поэтому череп в основном

определяет форму головы и лица. На рис. 1.3 показана связь формы черепа с формой головы.

Некоторое время назад я принимала участие в работе над одним художественным проектом,

предназначавшимся для программы трехмерного моделирования Cyber Sculptна компьютере

Atari ST (эта программа написана Томом Хадсоном (Tom Hudson), одним из соавторов 3D Studio MAX). Я моделировала голову персонажа, как бы высекая ее из каменного блока, последова

тельно добавляя по одной треугольной грани и ориентируясь в основном по виду сбоку. Вид

сбоку, изображающий только половину головы, был выбран потому, что программа не могла в

процессе конструирования работать с таким количеством граней, которое необходимо для

изображения головы в целом. Я ужасно рада, что с той поры программы трехмерного

моделирования стали гораздо совершеннее! (Этот пример является также уроком работы в

условиях ограниченности доступных ресурсов.)

На самом деле вам почти никогда не придется специально создавать модель

www.books-shop.com

Рис. 1.2

Человеческий череп не круглый и даже не эллиптический, его форма похожа на яйцо

Модели предоставлены компанией Viewpoint Datalabs International, Inc.

Рис. 1.3

[email protected]

Контур черепа определяет форму головы и основные черты лица, поскольку на голове

относительно мало мягких тканей

черепа с целью встраивания его внутрь модели трехмерной головы, за редким исключением

видеоигр со сценами ужасов, когда используются специальные эффекты разрывания кожи. Если

потребуется, используйте в качестве основы какую-нибудь подходящую готовую модель черепа, подобную той, которая предоставлена компанией Viewpoint Datalabs. При необходимости всегда

можно дополнить или модифицировать эту готовую модель.

Позвоночник

Позвоночник состоит из двадцати четырех позвонков, разделенных на три группы: шейный отдел

(cervical) с семью позвонками, включая атлант и осевой позвонок, грудной отдел(thoracic) с

двенадцатью позвонками и поясничный отдел(lumbar) с пятью позвонка ми. Между любыми

двумя позвонками находятся хрящевые диски, которые компенсируют взаимное давление

позвонков и обеспечивают ослабление ударных нагрузок на позвоночник в целом.

Позвоночник является основной опорной конструкцией всего тела. Остальные кости прямо или

косвенно присоединяются к нему. Кроме того, позвоночник защищает спинной мозг – эту

«сверхмощную информационную линию» нашей нервной системы. Спинной мозг пролегает в

канале, который называется позвоночной аркой(vertebral arch) и расположен позади основания

позвонков.

Позвоночник соединяется с черепом первым и вторым позвонками. Как показано на рис. 1.4,

первый позвонок носит название атлант(atlas), потому что он похож на мифическую фигуру, взвалившую себе на плечи земной шар. Этот позвонок поддерживает голову, а также

обеспечивает возможность ее наклона из стороны в сторону и взад-вперед. Второй позвонок

называется осевым(axis), он соединен с первым позвонком. Совместно атланти осевой позвонок

обеспечивают свободу движений головы.

Художникам-аниматорам наиболее важно запомнить две вещи. Во-первых, позвоночник не

является прямым. Как видно из рис. 1.5, он имеет четыре изгиба. Прогибы позвоночника назад

образуют грудную клетку и тазобедрен ную полость, а прогибы вперед помогают сохранять

равновесие.

Во-вторых, позвоночник может изгибаться по всей своей длине. Одна из ключевых ошибок при

анимации трехмерных персонажей – это отсутствие достаточной гибкости всех элементов

позвоночника.

Совет

При конструировании трехмерной модели головы вы почувствуете, что правильную форму лица

проще нарисовать на виде сбоку, чем на виде спереди. Дефекты структуры или расположения

частей головы и лица лучше видны на фронтальной проекции. Однако, если вам необходимо

создать точный портрет реального человека, старайтесь одновременно работать с максимально

возможным числом проекций. (Еще лучше иметь в компьютере сканированные фотографии

натуры в профиль и фас!)

Глава 1. Общая анатомия человека

www.books-shop.com

Рис. 1.4

Соединение двух первых шейных позвонков, атланта и осевого, обеспечивает подвижность

головы. Выступающая часть кости на задней стороне осевого позвонка входит во впадину

атланта, что помогает фиксировать и удерживать голову

AАтлант BОсевой позвонок

Модели предоставлены компанией Viewpoint Datalabs International, Inc.

Шейный отдел

Шейные позвонкисоставляют наименьшую и наиболее гибкую часть позвоночника. Они могут

двигаться вперед, назад и из стороны в сторону. Шейный отдел позвоночника начинается у

основания черепа позвонками атланти осевойи включает в себя все нижерасположенные

позвонки вплоть до седьмого шейного выступа. (Это маленькая шишка на спине в том месте, где

заканчивается шея и начинается верх спины.)

Грудной отдел

Грудной отделпозвоночника включает в себя 12 позвонков в верхней области спины. Грудные

позвонкиспособны перемещаться в тех же направлениях, что и шейные, только на много

меньший угол. К каждому грудному позвонкуприкреплены ребра, которые существенно

ограничивают свободу перемещения этих позвонков. Тем не менее позвонки грудного отдела

способны перемещаться, и вы не должны забывать про это, если вам нужно воспроизвести

реальные человеческие движения.

Поясничный отдел

www.books-shop.com

Рис. 1.5

Спинной хребет состоит из шейного, грудного и поясничного отделов. Со своими четырьмя

изгибами он весьма далек от прямой формы

AШейный отдел

BГрудной отдел

CПоясничный отдел

DКрестец

EКопчик

Модели предоставлены компанией Viewpoint Datalabs International, Inc.

Поясничный отделвключает в себя позвонки , расположенные в нижней части спины. Поскольку

эти позвонки имеют максимальные размеры и несут наибольшую нагрузку со стороны верхней

части тела, они чаще подвержены повреждениям. Болезни именно этих позвонков

сопровождаются восклица ниями типа «о, моя больная спина!» Поясничные позвонки имеют

наиболь шую для всего позвоночника свободу наклона вперед, однако они не способны на

вращательные движения и имеют очень малую свободу перемещения в других направлениях.

В основании поясничного отдела позвоночника лежат крестец и копчик. Они срослись и образуют

заднюю часть области таза. Эти кости являются историческим следом когда-то имевшегося у

человека хвоста и указывают на родственную связь человека с обезьяной.

Кости таза

Таз является относительно большой

www.books-shop.com

Рис. 1.6

Таз состоит из бедренных костей, крестца и копчика

AБедренная кость

BКрестец

CКопчик

Модели предоставлены компанией Viewpoint Datalabs International, Inc.

структурой, состоящей из сросшихся бедренных костей, крестца и копчика, как показано на рис.

1.6. Мужской и женский таз сильно отличаются. Мужской таз уже и мельче, в то время как

женский – шире и глубже, с большим центральным проходом, обеспечивающим возможность

родов. Боковые пластины таза защищают внутренние органы, а нижние структуры костей

позволяют людям сидеть. Позвоночник передает вес всей верхней части тела костям таза,

которые в свою очередь нагружают в зависимости от позы одно или оба бедра.

Таз в целом больше остальных элементов скелета. Тем не менее, несмотря на свои размеры, таз

виден на поверхности тела только в нескольких точках. Кости таза сильнее всего заметны в

районе бедер, особенно у людей с тонкой фигурой. Если вы конструируете модель очень тучного

человека, то кости таза будут довольно хорошо скрыты.

Бедра

Бедра (femur) – это самые большие кости нашего тела. Верхний конец бедра имеет два выступа, которые называются большим и малым вертелами(trochanters), а также сферическую головку и

шейку, которая присоединена к

Совет

www.books-shop.com

Чтобы определить положение верхней части таза, посмотрите на пупок. Даже у самых полных

людей он фактически всегда находится на уровне верха таза.

Рис. 1.7

Бедренная кость и таз соединяются шаровидным суставом в области бедра. Вертел представляет

собой отросток бедренной кости

Модели предоставлены компанией Viewpoint Datalabs International, Inc.

основе кости под некоторым углом. Головка входит в чашевидную вертлужную впадину таза.

Вместе они образуют шаровидный бедренный сустав (см. рис. 1.7).

Больший из двух выступов, находящий ся у основания шейки бедренной кости, можно легко

прощупать на поверхнос ти бедра. Для мужского тела расстояние между правым и левым

большими вертелами является наиболее широкой частью бедер. У женщин оно меньше из-за

наличия жировых отложений.

Из-за того что шейка и головка бедра расположены под углом к основной кости, бедра по

направлению к коленям наклонены внутрь, как показано на рис. 1.8. Распространенной ошибкой

художников-аниматоров является размещение бедер строго вертикально вниз по направлению от

таза. В результате модель становится похожей на робота.

Ближе к коленному суставу бедренные кости расширяются и уплотняются, образуя четыре

закругленных выпуклости, две из которых с гладкой суставной поверхностью называются

мыщелками(condyles), а две другие, расположенные несколько выше и более шерохова тые, —

надмыщелками(epicondyles). Этот конец бедренной кости намного шире конца, обращенного к

тазу. Вместе с большой берцовой костью он образует самый крупный сустав человечес кого

тела – колено, которое показано на рис. 1.9. Не забывайте, что через бедра на коленные

суставы передается вес всего тела. Каждое колено для смягчения ударных нагрузок имеет

небольшую наполненную жидкостью прокладку, называемую мениском. Такое строение

позволяет суставу при увеличении нагрузки несколько смещаться, что необходимо учитывать при

анимации трехмерных моделей.

Кости ступни

Следующая часть тела, на которую следует обратить особое внимание при трехмерном

моделировании, – это ступня. Жесткая коробчатая конструк ция не годится даже для ступни

робота! Этот элемент ноги является достаточно гибкой и сложной частью тела человека. Если он

www.books-shop.com

сконструирован неправильно или движется неестественно, это сразу бросается в глаза. Ступня и

лодыжка имеют меньшую свободу движений, чем кисть руки и запястье, однако в остальном их

конструкции достаточно похожи. Как видно из рис. 1.10, ногу образуют три группы костей:

предплюсневые кости(tarsal), плюсна(metatarsal) и фаланги

Рис. 1.8

Бедренные кости сходятся под некоторым углом друг к другу по направлению от таза к коленям

Модели предоставлены компанией Viewpoint Datalabs International, Inc.

www.books-shop.com

Рис. 1.9

Бедренная и большая берцовая кости образуют коленный сустав – самый крупный сустав

человеческого тела

Модели предоставлены компанией Viewpoint Datalabs International, Inc.

www.books-shop.com

Рис. 1.10

Ступня состоит из плюсны, предплюсневых костей и фаланг

AПредплюсневые кости

BПлюсна

CФаланги

Предплюсневые кости

Предплюсневые кости– это семь костей неправильной формы, находящих ся в лодыжке. Они

взаимосвязаны и служат для обеспечения как двигатель ных, так и опорных функций ноги.

Наиболее очевидные из возможных движений лодыжки включают наклоны вперед и назад, а

также подъем и опускание пальцев. Кроме того, лодыжка может изгибаться на небольшой угол

внутрь и наружу и разворачивать ступню с пальцами во внутреннюю и внешнюю стороны. При

создании точной трехмерной модели ноги необходимо обеспечить возможность всех этих

перемещений.

Плюсна

В каждой ноге имеется пять костей плюсны. Они расположены почти параллельно друг другу и

немного сходятся по направлению к пятке. Все эти кости, кроме плюсны большого пальца, имеют

примерно одинаковый размер. Плюсна большого пальца существенно короче. Плюсневые кости

своими задними концами соединяются с лодыжкой, а передними – с пальцами ноги, как

показано на рис. 1.11. Пятая плюсна, расположенная на внешней стороне ступни, параллельна

плоскости земли. Остальные плюсневые кости, с четвертой по первую, располагаются в ступне

все выше и выше, образуя тем самым свод ступни так, что первая плюсна находится выше всех.

Головки плюсневых костей формируют окружность ступни.

Фаланги

www.books-shop.com

Всего в ступне четырнадцать фаланг, по три на каждый палец, кроме большого, в котором их

только две. Конечно, пальцы ног менее подвижны, чем пальцы рук, но если кто-нибудь встанет

на цыпочки, пальцы его ног растопырятся по полу.

Снимите туфли и носки и посмотрите на свои ноги. Вы заметите, что пальцы намного короче

остальной части ступни. (Для сравнения: пальцы рук в процентном отношении составляют

намного большую часть кисти.) Ноги несут большой вес, и поэтому для лучшего смягчения

ударных нагрузок им необходимы длинные плюсневые кости. Хотя пальцы ног и имеют

некоторую

Рис. 1.11

Плюсневые кости своими задними концами соединены с лодыжкой, а передними – с пальцами

ноги. На этом рисунке нога показана сбоку

гибкость, она несравнима с эластич ностью пальцев рук. (В противном случае мы могли бы

карабкаться вверх даже по виноградной лозе или печатать ногами на клавиатуре компьютера.) При взгляде сверху пальцы ног располагаются на полу по дуге, при этом конец пятого, самого

маленького пальца сдвинут назад примерно на одну четверть длины всей ступни. У некоторых

людей этот сдвиг может достигать одной трети ступни, в то время как у других – быть несколько

меньше.

Теперь посмотрите на свои ноги в зеркало. Обратите внимание, что ступни не располагаются

строго параллельно, они несколько развернуты наружу. Пошагай те немножко. Ваши ступни

остаются слегка развернутыми и при ходьбе. Кроме того, появляется незначительный изгиб

наружу в лодыжке для компенса ции угла, образованного небольшим схождением бедер от таза к

коленям. Такая конструкция позволяет подошве ступни становиться на пол всей своей

плоскостью, как показано на рис. 1.12.

Плечо

Те, кто недостаточно знаком с анатомией, обычно считают, что плечо является частью торса. На

самом деле плечо – это ключевой элемент тела, существующий отдельноот торса. Плечо состо-

Совет

www.books-shop.com

Будьте внимательны при моделировании плоти и кожного покрова ступни. Когда вы сгибаете

пальцы, тканевая подложка и кожа свода ступни морщатся, однако кожа пятки всегда остается

гладкой.

Рис. 1.12

Вопреки распространенному мнению ноги не прямые. Бедренные кости сходятся от таза к

коленям под углом, который должен быть скомпенсирован в лодыжке, чтобы подошва ступни

была параллельна полу

ит из лопатки(scapula) и ключицы(clavicle), как показано на рис. 1.13.

Единственная неподвижная часть плеча – это один из концов ключицы, который посредством

связок присоединен к грудине(sternum). Остальные элементы плеча весьма подвижны.

Ключица

Ключицыпроходят спереди поперек торса от верха грудины к верхним точкам плеч. Обычно

ключицы немного наклонены книзу по направлению к грудине, как показано на рис. 1.14.

Однако

[email protected]

Рис. 1.13

Плечо состоит из ключицы и лопатки

AКлючица

BЛопатка

бывают и исключения.

Концы ключиц в районе грудины отстоят друг от друга примерно на два-три сантиметра. Они

образуют шейную «ямку». Ключицы соединяются с грудиной связками, ограничивающими их

подвижность. Другими концами ключицы присоединены к акромальному отросткулопатки. Это

позволяет рукам двигаться вбок. Шаровой сустав, образованный лопаткой и плечевой костью, обеспечивает движения руки в широком диапазоне направлений.

Лопатка

Лопаткирасположены на спине с обеих сторон от позвоночника, как правило, между вторым и

шестым или седьмым ребрами. Они отклонены от вертикали на тот же угол, на который грудина

наклонена вперед.

В каждой лопатке имеется впадина для головки плечевой кости(humerus). Если руки прижаты к

бокам стоящего тела, лопатки своей плоскостью лежат на спине. Когда руки вытянуты вперед

или плечи развернуты вперед (как для рентгеноскопии грудной клетки), лопатки отводятся в

стороны вдоль ребер спины к бокам торса. (Теперь вы понимаете, что вас просят встать в

указанную позу при рентгеноскопии грудной клетки для того, чтобы убрать ваши лопатки с пути

рентгеновских лучей.)

Когда рука делает взмах в сторону, лопатка также перемещается в наружную позицию, скользя и

поворачиваясь вдоль ребер, как показано на рис. 1.15. Поэтому, когда торс человека энергично

www.books-shop.com

движется, как, например, в одном из неистовых танцев 60-х или 70-х годов, лопатки

перемещаются так же энергично.

Рис. 1.14

Ключицы обычно немного наклонены вниз по направлению к грудине

www.books-shop.com

Рис. 1.15

При движении руки лопатка поворачивается и скользит вдоль ребер

Несмотря на то что лопатка движется вместе с рукой, это не значит, что они движутся

одновременно и с одинаковой скоростью. Когда рука поднимается выше горизонтальной

плоскости, ее перемещение замедляется, и вращение лопатки начинает помогать руке совершать

восходящее движение.

www.books-shop.com

Рис. 1.16

Кисть руки состоит из запястья, пясти и фаланг

AФаланги

BПясть

CЗапястье

Кости руки

Кисть руки содержит двадцать семь костей, показанных на рис. 1.16. Восемь костей

неправильной формы в основании кисти руки называются запястьем(carpal). Они аналогичны