BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Đề tài: Tìm hiểu quá trình phát triển của hoạt hình 3D và cách thức xây dựng các plug-in hỗ trợ cho phần mềm 3D Maya

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khoa Công nghệ thông tin -  - BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Đề tài: Tìm hiểu trình phát triển hoạt hình 3D cách thức xây dựng plug-in hỗ trợ cho phần mềm 3D Maya Giáo viên hướng dẫn: Lê Tấn Hùng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thương Huyền Lớp: CNPM – K47 Hà Nội, 2/2007 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Mục lục Mục lục Danh mục hình Lời mở đầu Phần I – Quá trình phát triển hoạt hình 3D Lịch sử xuất trình phát triển hoạt hình 3D giới Quá trình phát triển sản xuất phim hoạt hình 3D Việt Nam kết đạt Những khó khăn trình sản xuất phim hoạt hình Việt Nam cách khắc phục 12 Phần II – Quy trình kỹ thuật bổ sung cho trình làm phim hoạt hình 3D 16 Quy trình làm phim hoạt hình 3D 16 Một số cơng cụ q trình sản xuất phim hoạt hình 21 2.1 Bộ mơ hình hóa 21 2.2 Bộ biên tập chất liệu 23 2.3 Bộ tạo cảnh 26 2.4 Bộ render 29 Phương thức xây dựng plug-in hỗ trợ cho Maya 30 3.1 Maya API 30 3.2 Đưa plug-in vào Maya 31 3.3 Xây dựng plug-in 32 3.4 Ví dụ xây dựng plug-in đơn giản 34 Phần III – Tài liệu trang web tham khảo 36 Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Danh mục hình Hình - Phenakistoscope – Joseph Plateau, 1832 Hình - Humorous phases of funny faces; nhà sản xuất thiết kế, J Stuart Blackton Hình - Gertie, the dinosaur Hình - Steamboat Willie Hình - Toy story 1995 Hình - Tron 1982 Hình - Final Fantasy X Hình - Chuyện hai bình (2003) Hình - Voi vẹt (2004) Hình 10 - Giấc mơ ếch xanh (2005) 11 Hình 11 - Happy feet (2006 ) 15 Hình 12 - The Simpsons 16 Hình 13 - Wallace & Gromit 16 Hình 14 - Lưu đồ thực 17 Hình 15 – Storyboard 18 Hình 16 - Hình lục giác kéo dài 21 Hình 17 - Đường ống lục giác đánh bóng 22 Hình 18 - Màu sắc khối cầu khơng có kết cấu áp lên 24 Hình 19 - Kết cấu màu sắc khối cầu 24 Hình 20 - Kết cấu màu sắc kết cấu va chạm khối cầu 24 Hình 21 - Kết cấu màu sắc, kết cấu va chạm kết cấu vô hướng khối cầu 25 Hình 22 - Mơ hình chiếu sáng phẳng khối cầu 26 Hình 23 - Cars (2006) 27 Hình 24 - Cảnh chiếu sáng nguồn sáng vơ hạn 28 Hình 25 - Cảnh chiếu sáng nguồn sáng vơ hướng 28 Hình 26 - Cảnh chiếu sáng nguồn sáng rọi 28 Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Lời mở đầu Hoạt hình 3D Việt Nam có bước chưa thể nói hồn tồn thành cơng ghi nhận cố gắng người tham gia làm phim Với mục đích ban đầu tìm hiểu cách thức làm phim hoạt hình 3D đồng thời cố gắng xây dựng plug-in nhằm hỗ trợ cho trình làm phim, tài liệu kết trình khảo sát ban đầu thực tế làm phim hoạt hình 3D Việt Nam cách thức để xây dựng plug-in Phạm vi đề tài áp dụng cho phần mềm 3D sử dụng nhiều làm phim hoạt hình Maya tính phổ dụng khả tạo hiệu ứng tuyệt vời Chính mục đích nên tài liệu tập trung vào hai mảng chính: 1) Khảo sát tìm hiểu trình phát triển hoạt hình 3D giới Việt Nam Chỉ khó khăn thực tế sản xuất hoạt hình 3D Việt Nam thu nhận thực tế tìm hiểu đề số biện pháp khắc phục 2) Cách thức xây dựng plug-in hỗ trợ cho Maya Khi thực đề tài này, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Cô môn Công Nghệ Phần Mềm, đặc biệt thầy Lê Tấn Hùng nhiệt tình giúp đỡ em trình xác định, tìm hiểu thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn nhiệt tình giúp đỡ đạo diễn Hà Bắc, hãng phim Giải Phóng đưa kinh nghiệm trình làm phim hoạt hình 3D, hướng dẫn trình thực cung cấp tài liệu cần thiết để em hồn thành tốt đề tài Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thương Huyền Lớp: CNPM – K47 Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Phần I – Quá trình phát triển hoạt hình 3D Lịch sử xuất trình phát triển hoạt hình 3D giới Điều mang lại cho ảnh tĩnh sức sống mới? Điều tạo nên bước chuyển biến lĩnh vực điện ảnh thông qua cách thể sáng tạo độc đáo? Cái tạo cho người yêu điện ảnh cảm giác vừa hư vừa thực xem phim? Đó chuyển động Chuyển động không bao hàm khái niệm chuyển động chung chung mà cách thức tạo chuyển động cho đối tượng tưởng khơng cử động Từ sản sinh ngành nghệ thuật khơng thể tách rời với kỹ thuật: Animation Hoạt hình, bao gồm hoạt hình vẽ tay hoạt hình có sử dụng đồ họa máy tính, có lịch sử dài phong phú kéo dài gần kỷ kinh nghiệm tiến Để hiểu rõ hoạt hình 3D xuất nào, phải tìm hiểu hình thức hoạt hình trước Nếu khơng có hình thức hoạt hình khơng thể có ngành cơng nghiệp sản xuất hoạt hình 3D mạnh mẽ Ban đầu, người ta phát triển kỹ thuật hoạt hình vẽ giấy gọi Phenakistoscope Phát minh cho phép vẽ đơn giản dịch chuyển liên tiếp trơng giống chuyển động Hình - Phenakistoscope – Joseph Plateau, 1832 Bước phát triển trước đạt kỹ thuật hoạt họa công J.Stuart Blackton Ông tạo phim hoạt hình ngắn gọi “Những pha hài hước khuôn mặt cười” – “Humorous phases of funny faces” Bộ phim tạo khuôn mặt vẽ đơn Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp giản bảng đen chụp lại, cách xóa nét vẽ cuối tạo nét vẽ chụp ảnh khác, cho phép ông ghép nối ảnh với làm ảnh dường có sống Hình - Humorous phases of funny faces/Vitagraph; nhà sản xuất thiết kế, J Stuart Blackton Winsor McCay tạo bước phát triển tạo phim “Gertie, the trained dinosaur” tạm dịch “Gertie, khủng long hóa” Mặc dù phim ngắn thực chứa đến 10.000 vẽ Nó công chiếu rộng rãi nhà hát kiện lớn đa phương tiện vào năm 1914 Đây phim hoạt hình hoan nghênh nhiều người Hình - Gertie, the dinosaur Năm 1923 năm lề lịch sử phim hoạt hình Walt Roy Disney thành lập studio sản xuất phim hoạt hình, studio thành lập nhằm sản xuất phim hoạt hình Cũng thời gian này, hãng Warner Brothers bắt đầu sáng tạo nhân vật tiếng giới vịt Donald, Pluto Betty Một kiện trọng đại không vào thời điểm phim “Steamboat Willie” đưa Mickey Mouse đến với công chúng Bộ phim phim có đưa âm vào, đạt thành công vang dội tạo cho Walt Disney vị ngày Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình - Steamboat Willie Tính từ thời điểm sau, thấy phim hoạt hình tạo ngày nhiều, riêng hãng Disney sản xuất 30 phim hoạt hình dài tập với số lượng vẽ đếm hết Các hãng phim hoạt hình khác tạo phim hoạt hình riêng họ “The Jetsons” “Flintstones” Nhưng vào năm 1995, kiện diễn thay đổi truyền thống làm phim hoạt hình nhiều năm Đó đời phim hoạt hình “Toy story”, phim thành cơng vang dội phim hoạt hình 3D kéo dài 20 phút Nhưng trước phim trình chiếu, có số hãng phim sử dụng máy tính để tạo hình ảnh phim họ “Tron”, phim có 15 phút hình ảnh tạo máy tính, phim sử dụng kỹ thuật Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình - Toy story 1995 Hình - Tron 1982 Cho đến thời điểm này, phim hoạt hình 3D đời “Toy story 2”, “Shrek”, “Shrek 2”, “Final Fantasy” mốc bật đánh giá chặng đường phát triển phim hoạt hình 3D ln ghi dấu tên tuổi hãng phim Warner Brothers, Disney, hãng phim xứng đáng phần thiếu lịch sử sản xuất phim hoạt hình Hình - Final Fantasy X Một cảnh phim “Final Fantasy X” – phim thành công vang dội hiệu ứng đạt trình sử dụng phần mềm 3D Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Quá trình phát triển sản xuất phim hoạt hình 3D Việt Nam kết đạt Nền sản xuất phim hoạt hình Việt Nam có trình phát triển tương tự hoạt hình châu Á bị ảnh hưởng phong cách sản xuất phim hoạt hình châu Âu châu Mỹ Tuy nhiên, tốc độ phát triển chậm lạc hậu nhiều Nếu tính đến thời điểm nay, mà nước láng giềng Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc có phim hoạt hình nhiều người đánh giá cao Việt Nam, riêng việc phục vụ nhu cầu xem phim hoạt hình nước khơng đáp ứng chất lượng lẫn số lượng Đó nhìn tồn cảnh phim hoạt hình Việt Nam nay, sánh nước khu vực ghi dấu cố gắng lớn đạo diễn, họa sĩ, nhà biên kịch nước Vì thế, việc đời phim hoạt hình 3D Việt Nam xem thành công lớn bước ngoặt quan trọng phát triển Nền sản xuất phim hoạt hình Việt Nam không coi trọng với số nhỏ sở sản xuất đội ngũ sản xuất chịu đổi tư sáng tạo phương cách làm việc Vì thế, phim hoạt hình Việt Nam chủ yếu mang nặng tính dạy dỗ, giáo dục trẻ người lớn vấn đề người lớn đưa vào phim chiến tranh, nạn nhân hạnh phúc gia đình Do vậy, vấn đề cần cải tiến khơng kỹ thuật làm phim mà sáng tạo truyền cảm người làm phim làm phim hoạt hình cho thiếu nhi Nếu biết rằng, nước có dân số nhiều nét văn hóa tương đồng với nước ta Nhật Bản mà có tới 435 hãng phim hoạt hình, tuần sản xuất từ 80 đến 100 phim (khoảng 3.500 phim năm), chiếm 90% phim hoạt hình phục vụ trẻ em nước xuất tràn ngập giới, số lượng phim hoạt hình ta nhỏ bé Đó chưa kể, phim hoạt hình Việt Nam với nhân vật phản diện cáo, chó sói, chuột quen thuộc đến nhàm chán khán giả nhỏ tuổi Những câu chuyện mang tính chất ngụ ngơn đơn giản, khiên cưỡng, lộ liễu đến mức em chưa xem biết Những cố gắng đổi nhà làm phim Việt Nam ghi nhận kiện đáng ghi nhớ vào năm 2003 mắt phim hoạt kỹ thuật 3D Việt Nam Bộ phim mang tên “Chuyện hai bình” hãng phim tư nhân AREKA (thuộc công ty người phát triển doanh nghiệp B&C, chuyên nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ thơng tin đời sống) hồn thành ngày 25/7/2003 Đây phim hoạt hình Việt Nam áp dụng kỹ xảo 3D tham dự liên hoan phim ngắn toàn quốc vào đầu tháng 8/2003 Bộ phim dài 12 phút phát hành đĩa VCD, DVD phát sóng VTV rơi vào quên lãng doanh thu Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp phim không đủ gây tiếng vang để thúc nhiều người đầu tư vực dậy hoạt hình Việt Nam Hình - Chuyện hai bình (2003) Bộ phim có kết cấu đơn giản, tiết tấu nhanh Bộ phim gợi cho người xem nhều cảm xúc chân lý giá trị đích thực tồn tại, ứng xử mang tình người khoảnh khắc khó khăn sống Bộ phim ứng dụng nhiều kỹ xảo công nghệ đại ứng dụng giới, có tính đột phá phương diện thiết kế, kết xuất kiến tạo hoạt cảnh Những mơ hình từ đơn giản đến phức tạp, hoạt cảnh, mô động lực học, hiệu khác camera, ánh sáng, vật liệu hiệu mơi trường thực hồn tồn kỹ thuật số hóa khơng gian 3D Với ưu vượt trội công nghệ kỹ xảo làm phim so với phương pháp làm phim truyền thống nước, phim cách nhìn việc phát triển ứng dụng máy tính vào thực sản xuất phim Việt Nam Ngồi phim “Chuyện hai bình”, hãng AREKA cho đời phim nhiều tập “Voi vẹt” Hình - Voi vẹt (2004) Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 Báo cáo thực tập tốt nghiệp tất thứ khác thể đường khơng có bề mặt rắn Lúc đó, bạn hồn tồn khơng phân biệt đường vật thể khó để hình dung vật thể đường kẻ rối rắm Một đối tượng 3D chia thành đối tượng riêng đường biên khung dây chúng Ví dụ, đường ống có thành phần, hình lục giác hai đầu ống sáu hình chữ nhật liên hết hai hình lục giác Những thành phần xem đa giác Các đa giác thay đổi màu sắc, kết cấu ánh sáng thêm vào để chúng xuất dạng bề mặt rắn Hình 17 - Đường ống lục giác đánh bóng Một vài gói phần mềm 3D lại thường sử dụng bề mặt phẳng hình đa giác Trong bề mặt mơ hình sử dụng hình đa giác xác định liên kết thành phần, bề mặt sử dụng mặt phẳng xác định cơng thức tốn học miêu tả đường cong bề mặt Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng nhà làm phim phải xác định phù hợp với nhu cầu Trong nhiều trường hợp đơn giản, mơ hình hóa đa giác giống việc xây dựng tịa nhà, nhiều thành phần với hình dạng khác liên kết với Mơ hình hóa đa giác dùng ứng dụng kiến trúc xây dựng chúng dựa vào xác từ điểm tới điểm qua bề mặt Mơ hình hóa bề mặt giống mơ hình hóa máy bay từ đất sét thường phổ biến với họa sĩ họ thiết kế hình dạng tự kết cấu Nhưng dù cần phải ý dù với phương pháp tạo hình dạng mà ta tưởng tượng Nếu khơng ý đến phương pháp mơ hình hóa sử dụng, đối tượng 3D chế độ đánh bóng, xuất dạng hình dạng rắn đặt đằng trước đằng sau đối tượng rắn khác cảnh 3D Các đặc điểm khác chương trình phục vụ cho mơ hình hóa cho phép nhà làm phim uốn cong, cuộn lại, kéo ra, nén vào biến đổi hình dạng theo nhiều cách khác Những kỹ phát triển theo thời gian, tích lũy kết hợp lại để phù hợp với phong cách làm việc Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 22 Báo cáo thực tập tốt nghiệp nhà làm phim nâng cao khả thể hết sáng tạo nhà làm phim Bộ biên tập chất liệu Một công cụ quan trọng khác cung cấp gói phần mềm 3D biên tập chất liệu Chất liệu đề cập đến màu sắc, kết cấu (texture) thuộc tính khác dùng để xác định đặc tính bề mặt đối tượng 3D Có hai phương pháp thường dùng để mô tả màu sắc hệ RGB (Red, Green, Blue) hệ HSL (Hue, Saturation,Luminance) Với hệ RGB, nhà làm phim lựa chọn màu sắc thông qua tỷ lệ màu đỏ, xanh xanh sẫm Ví dụ, 100% màu đỏ, 85% màu xanh 0% màu xanh sẫm tạo nên màu vàng tươi Hệ HSL phổ biến với người làm nghệ thuật hoạt động giống bảng màu vẽ HSL xem gồm hệ HSB (Brightness) hay hệ HSV (Value) nhiều phần mềm Luminance, Brightness Value có nghĩa giống độ chói Với hệ HSL, nhà làm phim lựa chọn màu sắc điều chỉnh mức độ bão hịa mức độ chói để nhận màu sắc mong muốn Ví dụ, nhà làm phim lựa chọn màu xanh sẫm túy điều chỉnh độ bão hòa 50% độ chói 100% kết màu xanh sẫm sáng Và bước trình tạo chất liệu tạo kết cấu Các kết cấu sử dụng cho nhiều chức khác nhau, với nghĩa kết cấu ảnh Nó ảnh chụp, ảnh vẽ, hình tạo máy tính kết hợp ba dạng Một chương trình vẽ máy tính dùng để vẽ kết cấu dùng để thay đổi ảnh scan chụp Một kết cấu áp vào bề mặt đối tượng 3D giống giấy dán tường gạch lát sàn nhà Các kết cấu phủ lên xung quanh đối tượng giống ga trải giường ván gỗ gậy đánh bóng chày Các kết cấu dạng khác nhau: màu sắc (color), vô hướng (scalar) va chạm (bump) Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 23 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 18 - Màu sắc khối cầu khơng có kết cấu áp lên Một kết cấu màu sắc định đến màu sắc bề mặt mà áp vào Một có ảnh đó, áp vào bề mặt Q trình gọi ánh xạ kết cấu phần mềm lưu trữ tọa độ ánh xạ đặc biệt miêu tả hướng kết cấu áp vào bề mặt Hình 19 - Kết cấu màu sắc khối cầu Một kết cấu va chạm ảnh giống kết cấu màu sắc ngoại trừ việc dùng bóng đổ màu xám để biến đổi độ thơ ráp nhìn thấy bề mặt Mức độ thơ ráp nhìn thấy – hay cịn gọi mức độ va chạm – thay đổi Việc nhìn thấy vấn đề quan trọng kết cấu va chạm khơng thực tạo bề mặt mấp mô Ngay máy tính tính tốn ảnh hoạt hình kết thúc, phần mềm phân tích kết cấu va chạm ánh xạ lên bề mặt Phần mềm thêm điểm sáng bóng đổ lên bề mặt tương ứng với ánh sáng vùng tối kết cấu va chạm Cách thức phần mềm định vị trí điểm sáng bóng đổ phụ thuộc vào hướng cường độ nguồn sáng chiếu lên bề mặt Hình 20 - Kết cấu màu sắc kết cấu va chạm khối cầu Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 24 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Một vài hệ thống thêm loại kết cấu gọi kết cấu dịch chuyển Một kết cấu dịch chuyển tương đương với kết cấu va chạm ỏ chỗ sử dụng thay đổi từ màu đen sang màu trắng để tạo gồ ghề bề mặt Tuy nhiên, kết cấu dịch chuyển thực làm biến đổi bề mặt đối tượng kết cấu va chạm xuất máy tính render ảnh cuối Một kết cấu vô hướng làm việc với bóng đổ màu xám giống kết cấu va chạm hay kết cấu dịch chuyển, giống dừng lại Kết cấu vơ hướng sử dụng bóng đổ màu xám để xác định độ suốt bề mặt mà áp vào Bề mặt mờ vùng kết cấu có màu trắng trở nên suốt vùng kết cấu có màu đen Những vùng thay đổi sắc xám từ màu đen sang màu trắng làm biến đổi độ suốt bề mặt Rất nhiều hiệu ứng tạo sử dụng kết cấu vơ hướng Nó công cụ cho nhà làm phim tạo hình dạng 3D mà khơng hiển thị trực tiếp cách đầy đủ phim bề mặt chúng hiệu chỉnh biến độ suốt Bằng cách kết hợp màu sắc, kết cấu màu sắc, kết cấu vô hướng kết cấu va cham biên tập chất liệu, thứ làm cho bề mặt 3D trở nên sống động Hình 21 - Kết cấu màu sắc, kết cấu va chạm kết cấu vô hướng khối cầu Một bước quan trọng việc tạo chất liệu giống thực tế việc định nghĩa cách thức vật liệu phản ứng lại với ánh sáng Ví dụ, vài chất liệu có thay đổi so với ánh sáng số chất liệu khác lại nhạy với ánh sáng Một chất liệu mô thuộc tính thủy tinh suốt, ánh sáng phản xạ làm cho xuất dạng mờ mờ vài góc nhìn Các phần mềm sử dụng vài phương pháp để mô thuộc tính riêng liên quan đến ánh sáng Những phương pháp gọi mơ hình chiếu sáng Một mơ hình chiếu sáng – illumination model – lựa chọn cho vật liệu quan trọng màu sắc vật liệu kết cấu Một mơ hình chiếu sáng đơn giản xem vật liệu khơng thay đổi, màu sắc đồng không phản ứng với nguồn sáng Một đối Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 25 Báo cáo thực tập tốt nghiệp tượng 3D che phủ với vật liệu tỏa sáng bóng tối khơng có độ sâu nhìn thấy ánh sáng khơng thể tác động đến Sẽ khơng có bóng đổ hay điểm sáng chói từ hướng từ góc cạnh Người quan sát nhìn thấy vùng màu sắc đường biên bao ngồi đối tượng Hình 22 - Mơ hình chiếu sáng phẳng khối cầu Một mơ hình chiếu sáng phức tạp yêu cầu ba thành phần riêng rẽ cho màu sắc tán xạ, khuếch tán phản chiếu Thành phần tán xạ màu thấy vùng bề mặt 3D không trực tiếp lộ ánh sáng Thành phần khuếch tán hiển thị vùng chiếu sáng trực tiếp Thành phần phản chiếu thêm điểm sáng phụ thuộc vào độ bóng xác định vật liệu Các thành phần màu sắc riêng biệt mơ hình chiếu sáng làm cho cường độ màu sắc thay đổi bề mặt đối tượng 3D giống ánh sáng chiếu vào Mặc dù hệ thống phần mềm khác sử dụng mơ hình chiếu sáng khác nhau, chúng đưa mức lựa chọn khác độ phức tạp Người làm phim hoạt hình điều khiển thành phần màu sắc, độ suốt, độ bóng, độ phản xạ, độ khúc xạ mật độ quang học để mơ thuộc tính vật liệu hình dung Bộ biên tập chất liệu thành phần quy trình sản xuất 3D điều khơng thể bàn cãi Một chất liệu không đơn giản màu sắc áp lên bề mặt đối tượng 3D Một chất liệu định nghĩa chất bề mặt Bộ tạo cảnh Bước quy trình sản xuất 3D trình tạo giới 3D thông qua việc đặt ánh sáng, camera đối tượng Vì thế, trình thường gọi q trình tạo cảnh thơng qua phận tạo cảnh Bộ phận thành phần khác gói phần mềm 3D công cụ sử dụng để thiết lập chuyển động cho đối tượng Công cụ trơng giống với mơ hình hóa – khung nhìn bao quanh Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 26 Báo cáo thực tập tốt nghiệp nút menu trượt để thực nhiều thao tác khác Thông thường, phần lớn công việc hồn thành trước q trình tiến hành Ví dụ, đoạn phim hoạt hình đơn giản xe ô tô lái đường ngoại bao gồm nhiều thành phần Một đường cao tốc có nhiều thành phần thành phần lại có chất liệu riêng Mặt đất chứa bãi cỏ, đất sỏi Ngồi cịn có bốt điện thoại, chắn đường, Và đối tượng xung quanh đường Ở xa hơn, cịn có đồi, cây, núi xa xa phần bầu trời Chiếc xe tơ có màu sơn sáng, cửa sổ kính, chắn crơm nhiều đặc điểm khác Mỗi thành phần cảnh tạo cách riêng biệt mơ hình hóa thành phần có đặc tính riêng Hình 23 - Cars (2006) Nếu đối tượng chuyển động có nhiều phần chuyển động độc lập với nhau, thành phần cần phải tách biệt xử lý đối tượng độc lập Chiếc xe tơ ví dụ cho điều Tồn xe tăng tốc, giảm tốc thay đổi hướng Thân xe lắc lư Bánh xe lốp xe xoay tròn với nhiều tốc độ khác tùy thuộc vào chuyển động xe chúng không lắc lư theo thân xe Bánh xe trước rẽ phải trái bánh sau không Bộ tạo cảnh quản lý vấn đề từ gốc Cách quản lý cách thức để xây dựng hệ thống phân cấp đối tượng chuyển động độc lập giữ nguyên mối quan hệ với đối tượng khác Camera cảnh góc nhìn khung nhìn Camera dịch chuyển điều chỉnh góc nhìn vào cảnh từ góc độ Tiêu cự thấu kính thay đổi cách dễ dàng nhà nhiếp ảnh thay đổi thấu kính camera thật Những camera khác có thiết lập khác thêm vào cảnh để tạo góc nhìn khác cho phép nhà làm phim chuyển đổi nhanh góc nhìn tạo nhiều đoạn phim khác từ cảnh Camera đối tượng cảnh dịch chuyển quay cách tự Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 27 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Phần lớn gói phần mềm 3D đưa nhiều kiểu ánh sáng định nghĩa trước Những loại nguồn sáng hay dùng nguồn sáng vô hạn – infinite, vô hướng – omnidirectional nguồn sáng rọi – spotlight Mỗi kiểu nguồn sáng điều chỉnh theo nhiều cách khác Một nguồn sáng vơ hạn có hướng cụ thể gần chiếu sáng thứ phía trước cho dù khoảng cách từ tới vật thể Một nguồn sáng vô hạn nguồn sáng phẳng khơng đổi Nhà làm phim điều khiển màu sắc ánh sáng, cường độ, vị trí hướng ánh sáng cảnh Nguồn sáng thường sử dụng để mơ ánh sáng mặt trời Hình 24 - Cảnh chiếu sáng nguồn sáng vô hạn Một nguồn sáng vô hướng giống bóng đèn Nó tỏa ánh sáng tất hướng Nhà làm phim điều chỉnh khoảng cách ánh sáng tỏa từ nguồn sáng màu sắc vị trí Khoảng cách ánh sáng tỏa xác định khoảng cách mà ánh sáng giảm dần cường độ xa nguồn Hình 25 - Cảnh chiếu sáng nguồn sáng vô hướng Một nguồn sáng rọi giống đèn flash Nó có hướng tỏa mọt cột ánh sáng Bằng cách thêm vào màu sắc, vị trí hướng, nhà làm phim xác định góc tán xạ, khoảng cách ánh sáng tỏa Hình 26 - Cảnh chiếu sáng nguồn sáng rọi Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 28 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Các gói phần mềm 3D khác thường đưa khuynh hướng sử dụng khác nguồn sáng loại nguồn sáng khác bổ sung vào hệ thống 3D họ Một vài nguồn sáng làm cho đối tượng có loại bóng đổ khác Một số nguồn sáng khác đưa ánh xạ kết cấu vô hướng sử dụng lọc ánh sáng để biến đổi cường độ ánh sáng bề mặt 3D Trong phim sản phẩm video, xuất cuối cảnh phim phụ thuộc vào cách thức nhà làm phim tạo ánh sáng cho cảnh Và cách thức chiếu sáng lại phụ thuộc vào thuộc tính nhiều chất liệu áp lên bề mặt đối tượng cảnh Bất kỳ thành phần cảnh biến đổi hình dạng để tạo nên đa dạng Trong mơ hình hóa, đối tượng bẻ cong, nén lại, cuộn lại thao tác khác để tạo nên hình dạng phức tạp kết gán vào đặc tính đối tượng Trong chương trình dùng để tạo cảnh, thao tác giống thực tạo hình đối tượng chúng lưu lại thao tác chọn Việc điều khiển cách thức chuyển động chương trình tạo cảnh quan trọng Thậm chí đối tượng khơng tồn thực tế, chuyển động chúng khơng giống thật, người phát dễ dàng Nhà làm phim xác định chuyển động giá trị khác thông qua đường cong frame Các đường cong chuyển động thể thông qua đồ thị Trục ngang đồ thị thể thời gian để chuyển động thực Trục đứng đồ thị thể giá trị vị trí chuyển động Một đối tượng chuyển động theo ba chiều, quay theo ba trục u cầu khơng đường cong để miêu tả chuyển động Nếu đối tượng bị vặn xoắn, uốn cong hay phép biến đổi khác, cần phải bổ sung thêm đường cong khác Khi ý đến việc xử lý chất liệu, màu sắc, phản xạ, độ suốt chiếu sáng tiết kiệm thời gian thực tạo hiệu ứng ý muốn Các loại kết cấu màu sắc, va chạm vô hướng áp vào bề mặt tạo bề mặt mong muốn Phần lớn thuộc tính ánh sáng xử lý qua tham số màu sắc, cường độ khoảng cách cường độ giảm dần để tạo hiệu ứng ánh sáng nhấp nháy, sáng chói lung linh Tất hiệu ứng này, nhiều hiệu ứng hoạt hình khác thực với tham gia đường cong frame thơng qua chương trình tạo cảnh Bộ render Một dự án xử lý qua chương trình tạo cảnh, cơng việc nhà làm phim gần hồn thành phim sẵn sàng render Quá trình Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 29 Báo cáo thực tập tốt nghiệp render q trình tự động thơng qua câu lệnh phần mềm làm phim để tính tốn ảnh liên tiếp phim Kết cuối dãy liên tiếp ảnh lưu trữ máy tính Dãy ảnh chuyển đổi sang dạng mong muốn Giả sử render sử dụng đưa kết tốt, mục đích lớn lúc tốt độ xử lý Thời gian tiền bạc, đặc biệt lĩnh vực kinh doanh sản phẩm 3D Không phải tất cơng việc liên quan đến hoạt hình yêu cầu khả render với số lượng nhiều số cơng việc u cầu render số cảnh vài phút Mặt khác, hình ảnh chuyển động giống phim “Truy tìm Nemo” phải u cầu hàng trăm máy tính có cấu hình mạnh để render vịng vài tuần vài tháng Trên số kỹ thuật việc sản xuất phim hoạt hình nói riêng tạo sản phẩm 3D nói chung Có thể thấy hoạt hình 3D khơng phải dễ dàng thực mà yêu cầu nhiều kỹ kết hợp với kỹ thuật lẫn nghệ thuật Có thể so sánh làm phim hoạt hình 3D giống việc lái xe Cần phải biết hàng trăm thứ điều khiển Nhưng dù có khó khăn đến đâu, kỹ thuật làm phim hoạt hình 3D khẳng định vị trí phim “Shrek”, “Truy tìm Nemo”, “Happy feet” đời Phương thức xây dựng plug-in hỗ trợ cho Maya Maya phần mềm có khả mở rộng Điều có nghĩa cá nhân tổ chức khác thay đổi thành phần có thêm vào đặc tính hồn tồn Maya cung cấp hai cách thức thay đổi Cách thứ sử dụng ngôn ngữ kịch Đây cách thức dễ dùng, dễ học tạo tính mạnh mẽ Phần lớn thao tác cần thực điều khiển thơng qua ngơn ngữ kịch Cách thứ hai thông qua API (Application Programmer Interface) Sử dụng API cho phép cung cấp hiệu lớn mà ngôn ngữ kịch cung cấp (mã nguồn viết sử dụng API thực nhanh gấp 10 lần so với mã nguồn sử dụng ngôn ngữ kịch bản) cung cấp khả cho phép thêm đối tượng vào Maya Maya API Maya API API viết C++ cho phép truy nhập vào thành phần bên Maya Nó đóng gói tạo nên tập hợp thư viện tương ứng với thành phần chức khác Maya Các thư viện bao gồm: OpenMaya – Thư viện chứa lớp để định nghĩa node câu lệnh, đồng thời dùng để kết hợp chúng vào plug-in Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 30 Báo cáo thực tập tốt nghiệp OpenMayaUI – Thư viện chứa lớp cần thiết để tạo thành phần giao diện người dùng menu ngữ cảnh, công cụ thao tác, cơng cụ để định vị vị trí OpenMayaAnim – Thư viện chứa lớp để giải vấn đề tạo hình ảnh động, bao gồm việc làm biến dạng đảo ngược chuyển động OpenMayaFX – Thư viện chứa lớp để giải vấn đề với lực động học OpenMayaRender – Thư viện chứa lớp để thực chức render Đưa plug-in vào Maya Trước bắt tay vào viết plug-in cho Maya, bạn cần biết cách thức để load plug-in vào Maya.Có hai cách để load unload plug-in Cách cách dễ sử dụng Plug-in Manager có sẵn Windows -> General -> Editors -> Plug-in Manager (hoặc Windows -> Settings/Preferences -> Plug-in Manager Maya 8.0) Plug-in Manager sử dụng biến môi trường MAYA_PLUG_IN_PATH để định vị plug-in load Trong UNIX, biến danh sách thư mục chứa plug-in phân cách dấu hai chấm “:” Trong Windows NT, MAYA_PLUG_IN_PATH nằm registry thư mục ngăn cách dấu chấm phẩy “;” Biến thay đổi cách sử dụng MayaEnviroment.exe Cách thứ hai thông qua câu lệnh loadPlugin MEL ví dụ sau loadPlugin “hello”; Câu lệnh tìm kiếm danh sách MAYA_PLUG_IN_PATH để tìm file tên hello.so Unix file tên hello.mll NT Nếu tìm thấy, load vào Maya plug-in Unload plug-in MEL vấn đề đơn giản cách sử dụng câu lệnh unloadPlugin kèm theo tên plug-in đó.Lưu ý plug-in cần phải unload trước biên dịch lại Trước bạn unload plug-in, bạn cần phải xóa hết tất tham chiếu từ cảnh Maya đến Trong suốt q trình xóa node từ cảnh định nghĩa plug-in cần xóa, cần phải cân tham chiếu từ node bị xóa câu lệnh thực từ hàng đợi lệnh undo Nếu bạn thực unload plug-in sử dụng, lúc bạn khơng thể load lại node sử dụng plug-in Nguyên nhân node tồn cảnh chuyển sang thành node có dạng “Unknown” Và plug-in unload, bạn không phép thay đổi kiểu node tồn Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 31 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Xây dựng plug-in Các bước sau áp dụng cho Microsoft Visual C++ 2005 để xây dựng plug-in cho Maya Bước 1: Tạo project Visual C++ Chọn File -> New Chọn tab Projects Chọn tùy chọn Win32 Project Điền tên plug-in bạn vào phần Project Name Điền tên thư mục đường dẫn nơi bạn muốn project bạn tạo trường Location Click OK Một hộp thoại xuất Chọn tùy chọn Application type DLL Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 32 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Bước 2: Thêm file vào project mà bạn vừa tạo Chọn Project ->Add To Project ->Files Sử dụng hộp thoại để định vị vị trí file cho plug-in bạn Click OK Những file add vào project Lặp lại với file thêm vào thư mục khác Nếu plug-in mới, bạn sử dụng File New lựa chọn kiểu file C++ để tạo file C++ cho plug-in bạn Bước 3: Thêm số thông số thư mục chứa vào project Chọn Project -> Plugin Property Trong box lựa chọn, chọn All Configurations Trong phần Configuration Properties chọn C/C++ Trong mục C/C++ chọn Preprocessor Thêm WIN32;NDEBUG;_WINDOWS;NT_PLUGIN vào list Preprocessor Definitions Trong mục General C/C++, chọn Additional Include Directories Thêm đường dẫn thư mục include Maya vào phần Nếu plug-in bạn đặt thư mục C:\Program Files\Alias\Maya8.0\devkit\plug-ins, bạn sử dụng cấu trúc \ \include Nếu không, bạn cần để đường dẫn đầy đủ C:\Program Files\Alias\Maya8.0\include Trong phần CommandLine C/C++, thêm vào Additional Options tham số sau: /I "C:\Program Files\Alias\Maya8.0\include" Click OK để lưu lại thay đổi Bước 4: Thêm thư viện vào project Chọn Project -> Plugin Property Trong box lựa chọn, chọn All Configurations Trong phần Configuration Properties chọn Linker Trong mục Input, chọn Additional Dependencies thêm opengl32.lib Foundation.lib OpenMaya.lib OpenMayaUI.lib OpenMayaAnim.lib OpenMayaFX.lib OpenMayaRender.lib Trong mục General, chọn Output File thay đổi từ dll thành mll Trong mục CommandLine, chọn mục Additional Options thêm vào /LIBPATH:" C:\Program Files\Alias\Maya8.0\lib" Click OK để lưu lại thay đổi Bước 5: Chọn thư viện runtime thích hợp Chọn Project -> Plugin Property Trong box lựa chọn, chọn All Configurations Trong phần Configuration Properties chọn C/C++ Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 33 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Trong mục C/C++ chọn Code Generation Trong mục Runtime Library, chọn Multi-threaded DLL (/MD) Click OK để lưu lại thay đổi Ví dụ xây dựng plug-in đơn giản Khi học ngơn ngữ mới, chương trình bạn thường thấy chương trình “Hello World” Theo truyền thống ấy, plug-in plug-in “Hello World” Plug-in đơn giản hiển thị dòng “Hello World” cửa sổ Maya mở Mã nguồn chương trình #include DeclareSimpleCommand( helloWorld, "Alias|Wavefront", "2.0"); MStatus helloWorld::doIt( const MArgList& ) { printf("Hello World\n"); return MS::kSuccess; } Đoạn chương trình lưu file tên helloWorld.cpp Nó biên dịch qua bước phần 7.3 Sau load vào Maya hướng dẫn phần 7.2 Gõ “helloWorld” vào cửa sổ lệnh, dùng phím Enter để thực lệnh sổ output, bạn thấy “Hello World” hiển thị Chú ý bạn cần phải unload plug-in lần trước biên dịch lại Từ ví dụ thấy số đặc điểm quan trọng sau: MSimple.h Đây file header đặc biệt sử dụng cho plugin có lệnh đơn giản Nó phụ trách cơng việc cần thiết để đăng ký câu lệnh với Maya thông qua macro DeclareSimpleCommand MStatus Đây lớp sử dụng API để rõ thành công hay thất bại phương thức Phần lớn phương thức lớp API trả mã trạng thái thông qua MStatus thông tin cho phương thức thể chi tiết qua giá trị trạng thái trả Để tránh đụng độ không gian tên với mã trạng thái khác, tất giá trị MStatus bắt đầu MS, ví dụ MS::kSuccess mã trạng thái thành công Danh sách đầy đủ chứa MStatus.h API sử dụng số mã trạng thái Tuy nhiên, lỗi logging cho phép API thông Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 34 Báo cáo thực tập tốt nghiệp qua MGlobal::startErrorLogging() chi tiết vễ lỗi xuất file error log phương thức trả giá trị khác với MS::kSuccess DeclareSimpleCommand Như lưu ý macro DeclareSimpleCommand() giúp bạn viết đoạn mã đăng ký phép Maya nhận file bạn plug-in Tuy nhiên để làm cho đơn giản, khơng cho phép bạn xác định phương thức undo cho câu lệnh bạn, bạn khơng thể tạo câu lệnh có khả undo thực sử dụng macro Những câu lệnh không cung cấp chức undo không thay đổi trạng thái cảnh Chúng sử dụng để truy vấn thông tin cảnh thay đổi thơng số Nếu câu lệnh khơng có khả undo lại thay đổi thông số, khả undo Maya bị phá vỡ Macro DeclareSimpleCommand yêu cầu tham số: tên class sử dụng để thực lệnh, tên nhà cung cấp (hoặc tác giả) lệnh version lệnh MArgList Lớp MArgList cung cấp chức tương tự tham trị, tham biến vào chương trình C hay C++, cung cấp danh sách đối số cho hàm bạn Lớp cung cấp phương thức để nhận tham số với kiểu khác nhau, bao gồm integer, double, string, vector Một điểm khác biệt quan trọng việc sử dụng tham biến/tham trị MArgList phần tử MArgList tham số lệnh tên lệnh chương trình viết C hay C++ Trên số đặc điểm cấu trúc viết API cho Maya Để viết plug-in hồn chỉnh cịn cần nhiều kiến thức kinh nghiệm khác Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 35 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Phần III – Tài liệu trang web tham khảo  Understanding 3D Animation Using Maya – John Edgar Park  Maya at a Glance – George Maestri  http://caad.arch.ethz.ch/info/maya/manual/DevKit/PlugInsAPI/index.ht ml  http://www.quazen.com/Arts/Graphic-Design/Short-history-of-3Daniamtion.273  http://animation.filmtv.ucla.edu/program/anihist.html  http://www.vanime.org/baiviet/hoathinhasia.htm  http://www.highend3d.com/maya/tutorials/development_api/268.html Nguyễn Thị Thương Huyền – Lớp Công Nghệ Phần Mềm K47 36