Nghiên cứu kỹ thuật đồ họa 3d và ứng dụng trong xây dựng phim hoạt hình ngắn

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU .4 Chương .6 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐỒ HỌA Chương 21 KỸ THUẬT THIẾT KẾ ĐỒ HỌA 3D .21 Chương 42 NGHIÊN CỨU VỀ PHIM HOẠT HÌNH 42 Chương 55 TÌM HIỂU PHẦN MỀM 3DS MAX 2012 .55 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT 3D XÂY DỰNG MỘT ĐOẠN .55 PHIM HOẠT HÌNH NGẮN .55 KẾT LUẬN .79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp hội để em áp dụng, tổng kết kiến thức mà học, đồng thời rút kinh nghiệm thực tế quý giá suốt trình thực đề tài Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo trường Đại học công nghệ thông tin truyền thông nói chung thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin, môn Khoa học máy tính nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô giáo Nguyễn Hiền Trinh, cô tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với cô, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học tập công tác sau Sau xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hoành thành đồ án tốt nghiệp Xin kính chúc quý thầy cô mạnh khỏe, hạnh phúc vững bước đường nghiệp trồng người vinh quang Trương Tuấn Ngọc Lớp: Khoa học máy tính – K6 Khoa: Công nghệ thông tin Trường: ĐH Công nghệ thông tin TT Thái Nguyên, ngày 01 tháng 06 năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan phần nghiên cứu thể đồ án tốt nghiệp riêng tôi, không chép đồ án khác, sai xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỷ luật khoa nhà trường đề Thái nguyên, ngày 01 tháng 06 Năm 2012 Sinh viên thực Trương Tuấn Ngọc MỞ ĐẦU Đặt vấn đề: Ngày thiết kế đồ họa cụm từ để chuyên ngành thuộc mỹ thuật Bằng việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào ngành thiết kế đồ họa người tạo nhiều xu hướng phát triển việc thiết kế đồ họa Một xu hướng thiết kế đồ họa cho phim hoạt hình Thời điểm thiết kế 3D vấn đề nhiều người quan tâm, việc áp dụng phương pháp vào thiết kế đồ họa cho phim hoạt hình tạo hệ phim hoạt hình với chất lượng đồ họa cao, thu hút ý nhiều người Vì lẽ việc tìm hiểu nguyên tắc, thuật ngữ, quy trình lý thuyết đồ họa 3D, phim hoạt việc nghiên cứu công cụ kỹ thuật phổ biến dùng thiết kế 3D nhiều người quan tâm Từ suy nghĩ em định chọn đề tài với mong muốn giúp người phẩn hiểu vấn đề nói tới trên, qua ứng dụng kỹ thuật thiết kế 3D xây dựng đoạn phim hoạt hình ngắn - Mục tiêu đồ án: Nghiên cứu kỹ thuật sử dụng thiết kế đồ họa 3D Nghiên cứu kỹ thuật dựng phim hoạt hình ngắn Ứng dụng kỹ thuật đồ họa 3D vào việc xây dựng đoạn phim hoạt hình ngắn Nội dung đồ án: Nội dung phần đề tài gồm bốn chương sau phần mở đầu: Chương 1: Nghiên cứu thiết kế đồ họa Chương 2: Nghiên cứu kỹ thuật thiết kế đồ họa 3D Chương 3: Nghiên cứu phim hoạt hình Chương 4: Tìm hiểu phần mềm 3DS Max, ứng dụng kỹ thuật 3D xây dựng đoạn phim hoạt hình ngắn Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu, đề xuất giải pháp Thiết kế ứng dụng phần mềm chuyên dụng Chương TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐỒ HỌA 1.1 Khái niệm thiết kế: Có vô số định nghĩa thiết kế (còn gọi design) Bất kỳ thiết kế cần phải có mục đích Khi thiết kế cần phải có lý để nhà thiết kế tạo ý tưởng ban đầu Mục đích không cần phải đặc biệt sâu sắc, hoàn toàn đến từ yêu cầu thường ngày người sống “Thiết kế liên kết sáng tạo đổi Nó định hình ý tưởng để trở thành đề xuất thực tiễn hấp dẫn người dùng khách hàng Thiết kế mô tả triển khai sáng tạo đến mục đích cụ thể đó.” – Theo George Cox, trưởng khoa Đồ họa, Trường đại học Luân Đôn Hầu hết kết design trực quan (có thể nhìn thấy), xuất phát từ định nghĩa đơn giản khác: ‘Thiết kế tất xung quanh bạn, thứ người làm thiết kế, dù có ý thức hay vô thức’ Có lẽ thuộc tính rõ ràng thiết kế làm từ ý tưởng hữu hình, tạo từ tư trừu tượng nguồn cảm hứng khác nhau, biến điều trở nên thực Trong thực tế, người thường nói nhà thiết kế (designer) không nghĩ ‘biên dịch’ ý nghĩ thành dạng hữu hình, mà họ thực phải tư thông qua việc làm cụ thể Điều cho phép biến ý tưởng trở thành thực từ giai đoạn đầu trình phát triển sản phẩm hay dịch vụ, nhằm giúp chúng có có hội thành công lớn Mặt khác, đôi lúc mơ hồ hơn, thuộc tính thiết kế đặt người làm trọng tâm – hay gọi vấn đề liên quan đến thiết kế xoay quanh người Các nhà thiết kế tự biếm họa ám ảnh thân, có thực tế nhà thiết kế giỏi thường dành phần lớn quan tâm người thực – người sử dụng sản phẩm, dịch vụ, công trình hay trải nghiệm mà họ phát triển thiết kế Điều tập trung vào người dùng truyền cảm hứng tuyệt vời đảm bảo đáp ứng giải pháp thiết kế phù hợp với nhu cầu thực tế, dù người dùng có nhận thức đầy đủ điều hay không Quy trình thực dụng định hình ý tưởng sau cố gắng gắn kết chúng với người dùng cho họ cảm thấy thiết kế có khả đặc biệt để tạo điều đơn giản Bất điều phức tạp để lĩnh hội, truyền thông hay thực thi mổ xẻ sớm Có lẽ lý mà thiết kế thực thành công hiển nhiên có chung cảm xúc người xem Cuối cùng, thiết kế có nghĩa cộng tác Phẩm chất kép hữu hình trọng tâm người có nghĩa quy trình thiết kế môi trường cộng tác tuyệt vời Các trình thiết kế ngày sử dụng phương thức phép nhóm designer người designer làm việc với để giải vấn đề lớn thiết kế 1.2 Khái niệm thiết kế đồ họa: Thiết kế đồ họa trình chọn lựa tổ chức từ ngữ, hình ảnh thông điệp sang loại hình nhằm truyền thông tác động tới người xem (khách hàng) Với dân công nghệ thông tin, tạm định nghĩa “thiết kế đồ họa” sử dụng máy tính để thực sản phẩm liên quan đến đồ họa, hình ảnh, mỹ thuật (và phim ảnh nữa) Hiện nay, ngành thiết kế đồ họa có ứng dụng rộng rãi, nên có nhiều loại phần mềm, công cụ khác để thực loại việc khác (dù hay bị “người ngoài” gom chung thiết kế) Chính phong phú dẫn đến việc xuất nhiều “designer” có kỹ chuyên sâu khác Thiết kế đồ họa nhằm đạt hiệu chiến lược, sử dụng nhiều định dạng khác porter, website, video, audio, game, showreel, bao bì loại hình đóng gói khác Thiết kế đồ họa gắn liền với vấn đề đương thời Nó quy trình liên quan tới nghiên cứu, tạo lập ý tưởng, tạo mẫu cuối liên kết yếu tố ngôn từ hình ảnh đôi lúc có âm thanh] Dĩ nhiên thiết kế đồ họa liên quan tới nhiều mảng khác như: Nghệ thuật chữ (Typography), Hình ảnh (Imagery), Visualisation (diễn họa), Âm điệu – âm nhạc (Melody)……….… Thiết kế đồ họa trình dài, mà người thiết kế phải dùng kỹ thiết kế, sáng tạo để truyền đạt thông tin đến người thông qua sản phẩm mà tạo Quá trình ý tưởng bạn, để có ý tưởng hay cần phải có thật nhiều ý tưởng, nhiều tốt Để từ đó, bạn phân tích chúng chọn giải pháp tốt Điều quan trọng bạn phải xác định bạn muốn tạo gì, muốn truyền đạt đến người thông qua mà tạo Để qua đó, bạn vận dụng kiến thức kỹ mình, sử dụng hình ảnh, màu sắc hiệu ứng để làm nên sản phẩm ưng ý Một sản phẩm thiết kế tốt phải sản phẩm mà nhìn vào thấy vẻ đẹp nó, hài hòa nhiều yếu tố, đảm bảo yêu cầu việc thiết kế đồ họa người xem hiệu nội dung thiết kế 1.3 Những nguyên tắc việc thiết kế đồ họa: Thiết kế đồ họa đòi hỏi người thực phải có kiến thức vẽ tay, đổ bóng thực thao tác thật tỉ mỉ Trong trình thiết kế đồ họa cần phải tuân thủ số nguyên tắc việc thiết kế Nguyên tắc thiết kế đồ họa: a Cân bằng: Sự cân phù hợp yếu tố cần thiết mẫu thiết kế Luật cân có hai loại cân đối xứng cân bất đối xứng Cân đối xứng biểu thị tất yếu tố chiều cao, chiều rộng… đặt cách đối xứng mẫu thiết kế Cân đối xứng đề cập đến tất xếp bố cục Cân đối xứng chia làm nhiều loại cân đảo ngược, cân trục, cân xuyên tâm… Cân bất đối xứng đạt đối xứng Khi tất yêu tố xếp đặt đối xứng nhau, cân bất đối xứng thiết lập b Nhịp điệu: Nhịp điệu dùng để tạo nên dịch chuyển điều hướng tầm nhìn Nó xảy yếu tố bố cục lặp lại Nhịp điệu tạo cách tạo nên dòng chảy êm đềm tầm nhìn Nhịp điệu dùng đường dẫn mà mắt đọc phần quan trọng thông tin Nó gọi mẫu thức nghệ thuật Nhịp điệu mẫu thiết kế tạo nên cách: lặp lại, dùng chuỗi dùng liên tục Người thiết kế, thông thường sử dụng tất hình thức nhịp điệu bố cục Họ phát triển thành liên kết nhịp điệu xây dựng, vẽ, thiết kế, sản phẩm… cách nhuần nhuyễn khéo léo để tạo nên tổng thể tuyệt vời c Nhấn mạnh: Những yếu tố cần bật cần nhấn mạnh Sự nhấn mạnh tạo đặt yếu tố cách hợp lý Hoặc đặt chúng vị trí đáng ý cách dùng tương phản, có nghĩa làm chúng bật lên nét đặc trưng màu sắc, hình dạng, tỷ lệ Sự nhấn mạnh tương phản mang lại muôn mầu muôn vẻ cho mẫu thiết kế Một số loại tương phản phổ biến là: Cong thẳng, rộng hẹp, hoa mĩ xù xì… Nhấn mạnh tương phản xuất phát từ nhiều phương cách, cách phổ biến dùng màu sắc Sự tương phản đường nét, hình dạng kích thước làm nên ưu chi tiết so với tổng thể d Đồng nhất: Sự đồng hài hòa tạo nên liên kết yêu tố thiết kế Nó cân phú hợp tất yếu tố để tạo nên tổng thể dễ chịu Sự đồng phản ánh tổng thể hài hòa Sự đồng ám kết hợp tất yếu tố, phần khác hỗ trợ phần lại tất kết hợp tạo thành khối thiết kế đồng e Đơn giản: Sự đơn giản thiết kế đồ họa dẫn đến nhận thức chủ đề cách dễ dàng Sự đơn giản thực cần thiết, để tạo nên rõ ràng sáng sủa f Cân xứng: Cân xứng mối quan hệ hình dạng kích thước Nó giúp cho đạt cân bằng, đồng cho thiết kế Để có cân xứng yếu tố phải điều chỉnh Sự điều chỉnh kích thước yếu tố với cân xứng hoàn hảo tạo nên mẫu thiết kế đồ họa tốt Đó liên quan kích thước yếu tố với với cân xứng tổng thể Sự cân xứng bao gồm mối liên quan chiều cao, chiều rộng, chiều sâu không gian chung quanh Khoảng không gian mở xung quanh chủ đề tạo nên yếu tố gọi tỷ lệ Tỷ lệ yếu tố quan trọng thiết kế đồ họa, xếp vị trí thứ yếu tố thiết kế đồ họa (Các yếu tố đường nét, phương hướng, hình dạng, màu sắc, chất liệu độ sáng tối) Trên nguyên tắc việc thiết kế đồ họa nói chung, chúng ghi nhớ áp dụng kèm với suy nghĩ cảm xúc người thiết kế Những nguyên tắc soạn thành luật lệ cho phương pháp làm việc mà người thiết kế rút qua trải nghiệm, thực hành sai sót thực tế Vì tất ngày học tập tinh hoa lịch sử thiết kế nói chung thiết kế đồ họa nói riêng Cùng với sáng tạo kết hợp với qui tắc trên, chắn việc thiết kế đồ họa nước ta phát triển lên tầm cao 1.4 Các thuật ngữ dùng thiết kế đồ họa: 10 + Sau tinh chỉnh thiết kế vài chi tiết nhỏ khác mô hình nhân vật Robot Hercules xây dựng hoàn chỉnh Mặc dù có chi tiết xây dựng phương pháp tạo lưới bề mặt, mô hình Robot thiết kế phương pháp thiết kế hình khối riêng biệt ghép lại với 68 - Modelling cho nhân vật Fairy: nhân vật Fairy modelling cách khác Chúng ta xây dựng chi tiết phương pháp lưới bề mặt Tiếp công cụ điều chỉnh bề mặt phần mềm 3DS Max Từ chi tiết ban đầu tạo mô hình hoàn chỉnh nhân vật Fairy 69 70 - Modelling cho cảnh nền: thực chung cho hai khung cảnh 4.2.6 Texturing: Sau xây dựng mô hình ta tiến hành texturing, việc tô màu tạo chất liệu mô hình vừa dựng Trong công cụ 3D Studio Max có hỗ trợ nhiều bề mặt, đồng thời sử dụng photoshop để tạo file ảnh hỗ trợ cho việc tạo màu xây dựng bề mặt cho đôi cánh, quần áo chi tiết khác nhân vật - Quá trình texturing cho nhân vật Robot Hercules: 71 - Quá trình texturing cho nhân vật Fairy: 72 4.2.7 Tạo xương: Để mô hình 3D chuyển động mềm mại xác ta cần phải xây dựng khung xương cho nhân vật Tạo xương cho nhân vật Robot Hercules: nhân vật mô hình nhân vật Robot xây dựng cách tạo liên kết chi tiết nên ta tác động vào chi tiết chi tiết khác liên kết với chuyển động theo Khi đo thân robot cấu tạo khung xương xây dựng Do không cần phải xây dựng khung xương cho nhân vật Robot Hercules 73 Tạo xương cho nhân vật Fairy: Do xây dựng mô hình phương pháp thiết kế lưới bề mặt nên toàn mô hình nhân vật Fairy khối thống nhất, điều đồng nghĩa với việc muốn chuyển động mô hình cần phải xây dựng khung xương Trong phần mềm 3DS Max có hỗ trợ xây dựng sẵn khung xương dành cho nhân vật có cấu tạo giống với cấu tạo người Nhưng để hiệu chuyển động nhân vật xác Nên dành thời gian tạo khung xương riêng cho nhân vật Sau bước tạo nên khung xương dành cho nhân vật Fairy + Tạo xương chân: + Tạo xương hông, phần ngực, phần đầu: chi tiết quan trọng, nằm vị trí trung tâm thể với phần cổ khớp nối chi phối hoạt động nhiều vị trí liên kết với 74 + Tạo xương tay: Cách tạo xương tay tương tự với cách tạo xương chân, đòi hỏi từ việc cần có ngón tay linh hoạt, cần phải xây dựng xương bàn tay chi tiết va tỉ mỉ, 75 + Hoàn thành khung xương: Để hoàn thành khung xương lấy đối xứng xương tay xương chân Tiếp tạo liên kết chi tiết Đồng thời xây dựng điểm chuyên động cùi trỏ, đầu gối cổ tay Đây vị trí cong lại có thay đôi vị trí chi tiết liên quan đến vị trí 76 4.2.8 Tạo chuyển động cho nhân vật: Để tạo chuyển động cho nhân vật, trước tiên cần phải thiết lập vị trí đặt camera Sau có vị trí đặt camera ưng ý ta vào xây dựng hành động cho nhân vật Cũng việc xây dựng phim hoạt hình cách vẽ giấy Phim hoạt hình 3D đòi hỏi khung hình xây dựng cách riêng biệt Nhưng khác với việc vẽ giấy phải vẽ chi tiết khung hình sau có hai khung hình Việc xây dựng phim hoạt hình 3D máy đơn giản hơn, dễ dàng Sau cách đơn giản để xây dựng chuyển động cho nhân vật: + Thiết lập vị trí đặt camera: 77 + Thiết lập số lượng khung hình mà chuyển động diễn ra: 3DS Max có hai cách thiết lập số Cách thứ ta dùng “Auto key” cách thực dễ dàng hơn, người dùng việc lựa chọn số lượng khung hình thực chuyển động chi tiết, phần mềm tự động thiết lập khung hình cho hiệu Cách thứ hai dùng “Set key”, với cách người dùng xây dựng chi tiết khung hình, cách thứ hai đòi hỏi thời gian thực lâu hơn, độ chi tiết mềm mại chuyển động cao so với cách thứ Trong phạm vi đồ án này, em thực chuyển động cho nhân vật cách thứ 78 Trên ta xây dựng hành động nhấc chân cho nhân vật robot, cách sử dụng Trong trình thực hiện, để chuyển động nhân vật hiệu quả, xác, số lượng khung hình lựa chọn để Auto phải thấp chuyển động tác động đến chi tiết khoảng Auto nhỏ tốt Như bước chuẩn bị để thực đoạn phim hoạt hình 3D ngắn thực Tôi vào thiết kế chi tiết cho phân đoạn, sau xây dựng thành đoạn phim hoàn chỉnh Do thời gian có hạn nên thực đoạn phim với độ dài phút 30 giây KẾT LUẬN 79 Sau thời gian nghiên cứu tiến hành làm đồ án, em bổ sung thêm vốn kiến thức thiết kế đồ họa, kỹ thuật 3D, nắm điều việc xây dựng phim hoạt hình nói chung xây dựng phim hoạt hình 3D nói riêng, từ tìm hiểu xây dựng thành công đoạn phim hoạt hình ngắn Trong trình thực hiện, em tiếp xúc thêm với số phần mềm đồ họa chuyện nghiệp, từ biết cách sử dụng dùng vào công việc thiết kế đồ họa 3D Từ rút nhiều kinh nghiệm trình thực đề tài công nghệ thông tin TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 [1] Nhóm phát triển phần mềm sinh viên học sinh SSFG - Giáo trình 3D studio Max [2] Trung tâm tin học ĐHKHTN Tp.Hồ Chí Minh - Giáo trình 3D Studio Max Cơ [3] Trung tâm tin học ĐHKHTN Tp.Hồ Chí Minh - Giáo trình 3D Studio Max Nâng cao [4] Nguyễn Duy Thanh – Giáo trình 3D Max 9.0 [5] Ebook 3DS Max Vray [6] Giáo trình đồ họa Maya [7] Ts: Lê Hùng Tiến – Bộ video hướng dẫn học 3DS Max (phát HTV4) [8] www.youtube.com [9] www.google.com [10] www.ebook.edu.vn [11] www.tailieu.vn [12] http://vi.wikipedia.org NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 81 ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ……………………………………… Chữ ký giáo viên 82 ... qua ứng dụng kỹ thuật thiết kế 3D xây dựng đoạn phim hoạt hình ngắn - Mục tiêu đồ án: Nghiên cứu kỹ thuật sử dụng thiết kế đồ họa 3D Nghiên cứu kỹ thuật dựng phim hoạt hình ngắn Ứng dụng kỹ thuật. .. thuật thiết kế đồ họa 3D Chương 3: Nghiên cứu phim hoạt hình Chương 4: Tìm hiểu phần mềm 3DS Max, ứng dụng kỹ thuật 3D xây dựng đoạn phim hoạt hình ngắn Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu,... thuật đồ họa 3D vào việc xây dựng đoạn phim hoạt hình ngắn Nội dung đồ án: Nội dung phần đề tài gồm bốn chương sau phần mở đầu: Chương 1: Nghiên cứu thiết kế đồ họa Chương 2: Nghiên cứu kỹ thuật