Đề tài ứng dụng công nghệ 3d xây dựng phim hoạt hình

Đề tài: Ứng dụng công nghệ 3D xây dựng phim hoạt hình , tháng năm 2023 n MỤC LỤC MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO GIỚI THIỆU CHUNG NỘI DUNG CHÍNH I Quá trình dựng phim hoạt hình Chuẩn bị kịch phim Vẽ model sheet Vẽ storyboard Vẽ background .7 Modelling .8 Texturing Tạo xương (riging) 8 Camera .9 Light 10 Render .9 II.Tìm hiểu AutoDesk Maya 2012 xây dựng phim hoạt hình 3D 2.1 Tìm hiểu chung 2.2 Các thành phần Maya 10 2.3 Dựng phim hoạt hình Maya 11 2.3.1 Modeling nhân vật 11 2.3.2 Texture 13 2.3.3 Animation 15 2.3.3.1 Hệ thống xương 15 2.3.3.2 Gắn xương cho nhân vật 17 2.3.3.3 Tạo chuyển động cho nhân vật 17 2.3.4 Xử lý ánh sáng, thiết lập đèn camera, kết xuất phim .19 2.3.4.1 Light 19 2.3.4.2 Camera 22 n 2.3.4.4 Rendering 24 2.3.5 Dynamics 27 2.3.6 Thêm âm vào hoạt cảnh 29 III Các công đoạn dựng đoạn phim hoạt hình “ ” 30 3.1 Tạo khung cảnh nhân vật 30 3.1.1 Tạo đám mây, bầu trời 31 3.1.2 Nước 33 3.1.3 Tạo Băng 35 3.1.4 Chim cánh cụt 35 3.1.4.1 Các bước tạo hình chim cánh cụt ( Khối - Modelling 3Ds Max, modeling chi tiết , texture, riging Maya) .36 3.1.4.2 Modeling chi tiết thân, cánh, bàn chân,đầu,mỏ 40 3.1.4.3 Texture cho nhân vật 42 3.1.4.4 Riging cho nhân vật .42 3.2 Animation cho nhân vật 43 3.3 Ánh sáng, camera 43 3.4 Rendering 43 n TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình: - Làm quen với maya - Maya từ A-Z - Cơ sở lý thuyết Maya Từ trang web http://archcva.com, http://docx.vn, http://www.scribd.com trang web khác Các trang web đồ họa 3D: Diễn đàn 3D Việt Nam giới http://area.autodesk.com www.3dviz.vn http://kyxaoviet.com www.3dtotal.com http://www.3dcafe.com http://dohoavn.net http://vizva.vn http://3dconkien.com http://cgterminal.com http://www.arena-multimedia.vn Thư viện đồ họa http://www.zcool.com.cn http://www.creativecrash.com http://www.3dshop.com http://www.phong.com http://dohoavn.net Các tutorial,video http://share3dvn.blogspot.com http://hiephoicgvn.com http://www.youtube.com/ n http://cvbtruong.wordpress.com GIỚI THIỆU CHUNG Hoạt hình thực tập hợp ảnh tĩnh, vật di chuyển từ điểm A đến điểm B giây, mắt người nhận từ 10 đến 24 hình ảnh vật giây dịch chuyển, mắt người trơng chuyển động liên tục Phim hoạt hình sản xuất vào năm 1911.Đầu tiên phim hoạt hình sản xuất với mục đích đề cao tính sáng tạo loại hình nghệ thuật Nhưng ngày nay, phim hoạt hình bên cạnh giá trị nghệ thuật cịn mang thương mại Có hai phương pháp làm hoạt hình bản: hoạt hình truyền thống hoạt hình máy tính Với cơng nghệ 2D, gọi hoạt hình truyền thống  Người ta vẽ tô màu từ 12 đến 24 hình giây để tạo phim hoạt hình Với phương pháp mơi trường, ánh sáng, chất liệu, tóc tai nhân vật, tất vẽ khung hình Nghĩa kết thẳng từ bút hình ảnh, nghệ sĩ tài hình vẽ sống động, thật Hoặc Từ giấy cắt đơn giản làm nên phim hoạt hình Lúc cịn bé hẳn nhiều người vẽ hình vào tập giấy tinh nghịch lật nhanh tờ tập giấy để làm cho hình vẽ chuyển động Đó kỹ thuật làm tảng cho ảo giác chuyển động hoạt hình Hoạt hình giấy cắt hình thức cổ xưa thơ sơ áp dụng kỹ thuật Ngày hoạt hình giấy cắt sử dụng rộng rãi số serie South Park minh chứng khơng sút sức thu hút với tên gọi Flipbook Hoạt hình sáp – mơ hình sáp chụp vị trí tư khác để tạo nên chuyển động Hoạt hình rối - nhân vật cử động thơng qua điều khiển người khiển rối Lúc trước khơng phổ biến người ta đến xem diễn xuất trực tiếp rạp Các phim hoạt hình rối áp dụng hiệu ứng hình ảnh âm làm rối sống động thu hút phận không nhỏ khán giả nhỏ tuổi Vì số lượng hình nhiều nên phim hoạt hình truyền thống tốn nhiều năm để hồn thành Hiện nay, giới Việt Nam công nghệ 3D đà phát triển mạnh mẽ 3D có mặt hầu hết tất lĩnh vực sống Hẳn khơng cịn xa lạ với cụm từ như: phim 3D, hình ảnh 3D, kính 3D, ti vi 3D, siêu âm hình ảnh 3D Trong hoạt hình 3D xu hướng làm phim yêu thích Hoạt hình 3D làm 100% vi tính Như tên gọi, nhân vật cảnh xây dựng môi trường đồ họa 3D Hoạt cảnh lập trình với trợ giúp chương n trình làm hoạt hình 3D chuyên biệt Shrek, Final Fantasy The Spirit Within, Up, Ice Age ví dụ điển hình thể loại Với hoạt hình 3D, phải dựng hình nhân vật, mơi trường, chất liệu, ánh sáng, yếu tố cần thiết khác trước, nhân tố sử dụng suốt (các cảnh trong) phim Nhân vật sau dựng (model) đầy đủ, gắn xương (rig/bipe), xương muốn kéo theo mơ hình phải gắn da (skin), da phải có chất liệu (texture) thật đẹp được, cần thêm tóc lơng (hair, fur), sau phải có ánh sáng phim kết xuất (render) thành hình hồn chỉnh Đơi cần hiệu ứng đặc biết nước, khói, lửa, … phải dùng cơng cụ phần mềm 3D, lập trình kết mong muốn Rất nhiều công đoạn, nên phim 3D cần nhiều người, họ chuyên khâu riêng biệt Các phần mềm chuyên lĩnh vực 3D: +3ds Max : Đây chương trình biết đến nhiều sử dụng tất lĩnh vực cần đến cơng nghệ 3D Khơng có nhiều cải thiện tính kể từ phiên điểm yếu Max +Maya : Hoàn thiện, mạnh tất khía cạnh Nổi bật khơng thể thiếu lĩnh vực phim, hoạt hình kỹ xảo +Blender: Có thể làm tốt chuyện từ model, rigg, animation v.v Nhưng giao diện không hợp lý, xếp rối Điểm tốt nhất: miễn phí +Modo: Chương trình đại hồn thiện nhanh chóng Giao diện linh hoạt, công cụ modeling, sculpting đơn giản thật mạnh mẽ +Cinema 4D: Một chương trình khơng chê vào đâu Từ giao diện thiết kế thoải mái tuyệt vời, công cụ, lệnh hiệu quả, texture,painting số cộng với Vray, Cinema 4D gần điểm yếu +Lightwave : Giống 3ds Max, chương trình khơng có tính update thường xuyên Render engine shaders điểm mạnh chống đỡ cho Rigging tools điểm yếu +XSI : Phức tạp hợp lý, mạnh đồng thời khó học hình dung XSI Giống Maya, thành thạo XSI làm điều 3D Ngồi cịn có nhiều 3D app hay như: Zbrush,Mudbox,Rhinoceros,Silo v.v n NỘI DUNG CHÍNH I Quá trình dựng phim hoạt hình Chuẩn bị kịch phim Là câu chuyện viết thành văn giấy Tất ý tưởng (phải có sức thuyết phục có tính khả thi), tình tiết phim viết cặn kẽ kịch Vẽ model sheet Trong phim có nhân vật, nhân vật nhân vật phụ Các nhân vật hoạt động nhiều cảnh trí khác Trước tạo phim, người ta cần phác thảo kỹ lưỡng hình dáng nhân vật phim giấy Ví dụ, hãng phim hoạt hình Walt Disney cần làm phim hoạt hình chuột Mickey, trước hết người ta phác thảo giấy xem hình dáng chuột Mickey phải Hình dáng phải cân nhắc, chỉnh sửa thật kỹ có nét đặc trưng cho phim Cơng việc gọi vẽ model sheet Ngoài nhân vật, người ta cần phác thảo trước vật thể xuất phim Vẽ storyboard Sau có kịch hình dáng nhân vật phim, bước vẽ storyboard, hay gọi tạo kịch hình ảnh Công việc giống vẽ truyện tranh giấy Từ khung ảnh dùng để kể lại câu chuyện giấy cho thấy rõ cảnh phim thể từ cho thấy rõ phân cảnh phim Một phân cảnh phim gọi scene Vẽ background Đây bước tạo cảnh cho phim Dựa storyboard, người ta thấy có bối cảnh xuất phim Để cho bối cảnh n hợp lý đẹp mắt, cảnh vẽ trước giấy hay nay, người ta dùng phần mềm đồ họa 2D để vẽ trước Ví dụ, phim có cảnh khu rừng, cần phác thảo trước khu rừng có cối nào, Công việc giống để quay phim, đạo diễn phải chọn cảnh thích hợp để quay Để làm phim 3D, khung cảnh sau phác họa phải tạo lại thành khơng gian chiều máy tính nhân vật diễn bối cảnh quay góc quay Modelling Sau phác thảo nhân vật giấy, nhân vật cử động phim, người ta phải dựa vào phác thảo để tạo lại nhân vật khơng gian chiều máy tính Công việc gọi modelling Người họa sĩ làm modelling cần phải nhìn phác thảo tưởng tượng nhân vật thực tế phải để tạo khối cách xác Chúng ta lưu ý nhân vật giấy chiều thấy vài hướng nó, cịn thể khơng gian chiều phải thấy nhân vật tất hướng giống người Hơn nữa, người làm modelling phải tạo đủ tất diễn cảm có khn mặt nhân vật Texturing Sau modelling xong, cần phải tạo màu sắc cho nhân vật, tức phải xác định nhân vật có da màu gì, mắt màu gì, mũi miệng, quần áo sao, Một nhân vật đơn giản quy định màu sắc xanh đỏ tím vàng mà thường phải tạo gần giống chất liệu thật Ví dụ da có nếp nhăn, giày giày da, bóng, quần áo vải lụa, vải bố có hoa văn, Công việc tạo dạng màu sắc, hoa văn, nếp nhăn, độ bóng, gọi tạo chất liệu tạo texture cho nhân vật Các vật thể phim cần tạo Tạo xương (riging) Để nhân vật cử động diễn xuất người, cần có thêm công đoạn tạo xương cho nhân vật Người họa sĩ làm cơng việc cần có hiểu biết định giải phẫu học (anatomy) Các phần mềm làm 3D có cơng cụ để tạo xương Dựa vào hiểu biết giải phẩu học nhân vật 3D modelling xong, người họa sĩ tạo xương có khớp tương ứng Ví dụ có xương cổ, xương cánh tay, n khuỷu tay, ngón tay, xương cẳng chân, xương bàn chân, ngón chân, Các khớp xương sau quy định gắn vào vị trí thích hợp mẫu modelling đồng thời quy định hoạt động Trong trình có nhiều tính tốn để sau diễn nhân vật giảm thiểu tối đa sai sót mặt vật lý Camera Đội ngũ đồ họa có nhiệm vụ “biên dịch” cốt truyện vào môi trường chiều Uốn nắn, xử lý hành động nhân vật cho phù hợp với cảnh quay tương ứng Bằng cách dùng một, nhiều camera ảo để ghi lại diễn biến tâm lý điểm nhấn cần có cho trường đoạn cụ thể Các góc quay thường bố trí đa dạng Nó hỗ trợ cho phận biên tập công tác chọn lọc, cắt xén nhằm đạt hiệu dẫn truyện tốt Light Sử dụng cơng nghệ ánh sáng, hình ảnh đồ họa trở nên rực rỡ đứng ánh đèn sân khấu Nguồn sáng chính, nguồn sáng phụ, nguồn sáng tâm điểm mức sáng tối môi trường xác định cẩn thận để nhấn mạnh trạng thái cảm xúc cho cảnh phim Bố cục ánh sáng lấy cảm hứng dựa “kịch màu sắc” phận nghệ thuật 10 Render Giai đoạn render giai đoạn chuyển đổi toàn liệu số máy tính góc quay, khung cảnh, màu sắc, cử động, v.v thành thước ảnh cuộn phim Cuối để thành phim hoàn chỉnh: Những biên tập viên giám sát q trình hồn chỉnh phim với công đoạn lồng ghép nhạc nền, lồng tiếng, thu âm Những chuyên gia hiệu ứng xử lý phần kỹ xảo điện ảnh Còn chuyên viên hình ảnh lưu lại cảnh quay cần thiết cho nhiều dự án quảng bá tiếp thị phim II.Tìm hiểu AutoDesk Maya 2012 xây dựng phim hoạt hình 3D 2.1 Tìm hiểu chung MAYA lấy tên từ khái niệm đạo Hindu đạo Phật, có nghĩa “Mẹ Sáng Tạo” Được hai hãng Alias WaveFront phát triển từ năm 1995 hcinhs thức mắt năm 1998 Ngay từ đời Maya n tạo cách mạng công nghệ 3D Dựa tảng kiến trúc thủ tục có tên “Dependency Graph”, MAYA trở thành chương trình 3D vô mạnh mẽ mềm dẻo không thiết kế, diễn hoạt nhân vật, khung cảnh mà nhiều lĩnh vực khác chiếu sáng, kết xuất, đặc biệt tạo hiệu ứng đặc biệt Cho đến năm 2006, Autodesk tiếp nhận Alias phát triển MAYA trở thành phần mềm chuyên nghiệp 3D Autodesk Maya là phần mềm đồ họa ứng dụng rộng rãi lĩnh vực vẽ phim hoạt hình games 3D, Video Game, dựng phim, kỹ  xảo phim điện ảnh, demo đoạn film quảng cáo: Autodesk Maya cho dòng sản phẩm với nhìn khơng gian chiều Maya thiên animation, chất lượng tốt hình ảnh lẫn cấu hình địi hỏi Giao diện Maya trực quan thân thiện với người dùng so với phần mềm đồ họa 3D ví dụ điển hình như: 3DsMAX Được sử dụng nhiều Studio, nước ngồi, điển hình Pixar Animation Studios Walt Disney Autodesk Maya gồm có (Modeling, Animation, Rigging, Paint Effects and Artisan, Dynamics and Effects, Rendering and Render Setup): - Model nhân vật (hiểu biết thêm thể học)  và tạo  animation cho nhân vật , xe chạy - Rigging: gán xương cho nhân vật, tạo chuyển động người - Dynamicand Effects: tạo những hiệu ứng  lửa khói, mưa ,kỹ thuật biến chữ, vẽ tranh 2D 3D, tạo mơ hình đồi núi, đồi cỏ hoa (nCloth kỹ thuật tạo vải, tạo vật liệu (Hypershade) -Kỹ thuật rendering: render Mental ray… Autodesk Maya  tận dụng tính ưu việt chương trình 3DStudio Max, thơng dụng Autodesk Maya model nhân vật mềm mại cho hiệu ứng lập trình chuyển động nhẹ nhàng nhanh Vì Maya áp dụng nhiều chiếm thị phần lớn tỏng ngành công nghiệp 3D Nhiều phim hàng đầu như: “Final Fantasy-the spirit within”, “Finding Nemo”, “Star War”, “Lord of the Ring”, “Titanic”, “Shrek” có góp mặt Maya 2.2 Các thành phần Maya Để làm việc với Maya, có trình đơn sau: n o Chọn Display > Sound > thunderstorm thay đổi Start Time thành 72 ( giây thứ mặc định 24 hình giây) Chúng ta thấy sóng âm thunderstorm xuất bắt đầu 72 o Để thực play hoạt cảnh với âm mở cửa sổ Animation Preferences gán Playback Speed khởi gán Real-time (24hình/s) click Play Tiếng mưa xuất giây thứ ( thời điểm 120 Time Slider) o Mở cửa sổ Display > Sound > raintom gán Start Time 120 o Nhấn nút Play để nghe xem hoạt cảnh Để xem hoạt cảnh lạn với loại âm render hoạt cảnh thành video thu âm vào băng từ III Các cơng đoạn dựng đoạn phim hoạt hình “ ” 3.1 Tạo khung cảnh nhân vật Các thành phần đoạn phim hoạt hình “chipu” bao gồm: - Mây Tảng băng Nước Bầu trời Chim cánh cụt “chipu” 3.1.1 Tạo đám mây, bầu trời Để tạo đám mây Maya, Phải trải qua hai khâu: - Tạo đám mây - Tạo bầu trời gán đám mây lên bầu trời a Tạo đám mây B1: Tạo 3D fluid Container 30 n B2: Thay đổi Attributes theo thông số sau: - Trong “Container Properties” đặt lại giá trị: Resolution (X,Y,Z): 75,10,75 Size(X,Y,Z): 25,5,25 - Trong phần “Content Method” đặt lại giá trị Density: Off(zero) Velocity: Off(zero) - “Shading” attributes để: Transparency (R,G,B):0.09 EdgeDropoff: 0.5 - Color attributes Position : 0.00/ Selected Color: White Position : 0.75/ Selected Color: Grey Position : 1.00/ Selected Color: Black Color Input : Y Gradient - Trong phần “Opacity” attributes để: Position : 1.00/ Selected Value: 0.95 Position : 0.80/ Selected Value: 0.80 Position : 0.60/ Selected Value: 0.60 Position : 0.50/ Selected Value: 0.35 Position : 0.45/ Selected Value: 0.00 - Đặt “Opacity Input” “Constant ” “Input Bias” tới 0.03 - Đặt “Shading Quality” tới giá trị 3.00 - Trong phần “Textures” attributes chỉnh lại: Texture Color : On Texture Opacity :On Ampltude : 0.95 Ratio : 0.40 31 n Frequency Ratio: 2.75Depth Max: Inflection : Onfrequency: 1.95 b Tạo bầu trời B1: Tạo thêm 3D Fluid Container khác B2: Mở phần Attributes Container chỉnh lại số thông số sau: - - - Trong “Container Properties” đặt giá trị: Resolution (X,Y,Z) : 25,5,25 ( đặt giá trị tùy thích cho đủ đám mây) Trong “Contents Method” đặt giá trị: Density: Off(zero) Velocity: Off(zero) “Shading” attributes để: Transparency (R,G,B): 0.85 EdgeDropoff: 0.35 Color attributes chọn Select Color màu đen Trong “Incandescence” attributes đặt lại giá trị Position : 0.00/ Selected Color: R:0.50, G:0.75, B: 3.00 Position : 0.75/ Selected Color: R:0.85, G:0.90, B: 1.00 Incandescent Input : Y Gradient Input Bias là: -0.25 Vào phần “Opaccity” Subsection đặt giá trị tất point 0.85 32 n Để tạo Shading đám mây, trog phần “Lighting” Subsection ta để mặc định “Self Shadow” on Kết hình vẽ sau: 3.1.2 Nước Để tạo nước Maya ta dùng đến Object Ocean phần Fruild Effect B1 Tạo Ocean Vào trình đơn Fruild Effects/Ocean/ create Ocean B2: Thay đổi số giá trị phần Attributes để cảnh nước ý muốn 33 n Trong phần ta chỉnh sửa giá trị như: - Ware Height: chỉnh độ cao sóng nước - Ware Peaking: tùy chỉnh đỉnh sóng - Common Material Attributes Tùy chỉnh màu sắc Kết quả: Trong thư viện ví dụ Maya có số file tạo nước Có thể tham khảo tại: C:\Program Files\Autodesk\Maya2012\presets 3.1.3 Tạo Băng B1 Tạo Sphere 34 n B2: Modeling để tạo hình thù tùy ý B3: Gán vật liệu Kết ví dụ: 3.1.4 Chim cánh cụt Các thành phần chim cánh cụt gồm có: Cánh , chân, mắt, mỏ 3.1.4.1 Các bước tạo hình chim cánh cụt ( Khối - Modelling 3Ds Max, modeling chi tiết , texture, riging Maya) B1 Tạo cầu ( chọn loại nguyên thủy,có bán kính 0.5, số segment 14) 35 n B2 Để tạo hình khối cho thân Chọn chế độ đa chỉnh sửa để lưới Edit khối cầu thành hình dạng sau: B3: Tạo phần thân cho chim ánh cụt Tại sau modeling chân B4: Tạo phần đầu ( ) 36 n Chọn phần có đánh dấu đỏ để tạo khối đầu cho nhân vật(Kết hình trên) B5: Xóa bớt nửa thân cánh cụt Vì mà mơ hình đối xứng Nên ta model nửa nửa cịn lại lấy đối xứng B6: Tạo cánh cho nhân vật cách sử dụng cơng cụ inset, rotate, scale, modifiel hình : 37 n B7: Tạo hoàn chỉnh phần cánh B8: Tạo chân đỉnh phía khối cầu B9: Tạo bàn chân cách sử dụng công cụ scale 38 n B 10: Lấy đối xứng để tạo hình dạng (dạng thơ) nhân vật 3.1.4.2 Modeling chi tiết thân, cánh, bàn chân,đầu,mỏ Như dã modeling khối Để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh ta cần model chi tiết lại thành phần ssoa cho cân đối, đẹp Bằng kỹ thuật lưới, sử dụng cơng cụ sẵn có chương trình hỗ trợ scale, rotate Ta có kết thành phần sau lắp ghép * Tạo mắt - Mắt dùng sphere 39 n Sphere trước sau texture để làm mắt * Tạo mỏ Trên phần đầu, chọn nơi tạo mỏ, model giống model cánh Sau đó, chia phần mỏ Dúng cơng cụ để Edit Tạo khối,hình dạng ban đầu Phân chia thành phần mỏ Hoàn chỉnh Cánh Chân Thân Sau ghép nối tất cả: 40 n Mơ hình khung nhìn front Mơ hình khung nhìn slide Mơ hình chiếu theo khung nhìn top 3.1.4.3 Texture cho nhân vật Dùng phương pháp texture UV để gán da cho nhân vật Phương pháp phụ thuộc vào tọa độ bề mặt gán lên Nên ta xóa 1phần đối tượng làm thay đổi, biến dạng tồn đối tượng Ví dụ texture cho nhân vật chim cánh cụt ta “lỡ” có xóa chi tiết ( đầu, chân, thân, cánh ) làm thành phần khác khôn liên kết với Các file ảnh, vị trí ghép texture 41 n 3.1.4.4 Riging cho nhân vật Xương vị trí 1: Xương gắn mắt, mỏ với đầu Nhằm để thay đổi trạng thái mắt, mỏ Xương vị trí 2: Gần giống lề cánh cửa, để gắn cánh với thân di chuyển tồn cánh nhân vật Xương vị trí 3: Giống xương khuỷu tay, cánh tay xương cổ tay người Những xương giúp cho việc điều khiển động tác tay Xương vị trí 4: Xương cổ nhân vật Dùng đầu nhân vật quay sang trái, sang phải, , Xương vị trí 5: Xương cổ chân Để gắn phần chân vào phần thân mơ hình Giúp cho việc chuyển động chân Bước lên trên,cduowis, trái , phải 42 n 3.2 Animation cho nhân vật Dùng phương pháp Key Frame Animation để tạo chuyển động cho mơ hình 3.3 Ánh sáng, camera Dùng nguồn sáng Area Light, Directional Light để chiếu sáng cho toàn cảnh Ngồi dùng Spot Light để tạo bóng cho nhân vật Dùng camera để gi lại toàn chuỗi hoạt động nhân vật 3.4 Rendering Dùng chế độ software render kèm theo chương trình để kết xuất sản phẩm cuối dạng AVI 43 n 44 n