2.2.1. Bộ mô hình hóa
Công cụ chủ yếu dùng để mô hình là bộ mô hình hóa (modeler). Bộ mô hình hóa là một chương trình phần mềm giúp cho những người làm phim hoạt hình tạo hình dáng 2D cho các đối tượng. Phần lớn những bộ mô hình hóa cung cấp cho những nhà làm phim những hình dạng đơn giản như hình vuông, hình tam giác, hình cầu và hình lập phương. Những hình này có thể được biến đổi và được kết hợp lại mới nhau thành những đối tượng phức tạp hơn. Những hình dạng đơn giản này được gọi là những hình dạng nguyên thủy bởi vì chúng là những khối cơ bản để xây dựng nên những đối tượng 2D trong máy tính. Ví dụ, một hình tròn có thể xoay tròn xung quanh một đường tròn khác để tạo nên một cái bánh rán. Một hình lục giác có thể được kéo dài ra để tạo thành một cái ống.
Hình 2.5 - Hình lục giác và khi kéo dài
Kết quả được hiển thị trong một cửa sổ trên màn hình máy tính. Cửa sổ này được gọi là khung nhìn bởi vì nó được dùng để quan sát thế giới ảo 2D . Khi người tạo hình xây dựng những đối tượng 2D , thông qua khung nhìn có thể quan sát thấy đối tượng bao gồm những đường kẻ có màu sắc liên kết với những đường có màu khác để định hình hình dạng của đối tượng. Chúng được gọi là khung dây (wireframe).
Khung nhìn của camera có thể được dịch chuyển hoặc xoay để nhìn đối tượng ở nhiều góc độ khác nhau. Khi các đối tượng có độ phức tạp cao như là máy bay hoặc một phố mua bán được tạo ra, phương pháp quan sát khung dây có thể làm mất phương hướng. Hình dung rằng toàn bộ căn nhà của bạn là một
khung dây. Những bức tường, sàn nhà, nội thất, ống dẫn không khí, đường ống và tất cả những thứ khác đều chỉ được thể hiện bằng các đường và không có bề mặt rắn. Lúc đó, bạn hoàn toàn không phân biệt được đường nào là của vật thể nào và rất khó để hình dung về các vật thể trong những đường kẻ rối rắm ấy.
Một đối tượng 2D được chia thành những đối tượng riêng bởi đường biên của khung dây của chúng. Ví dụ, đường ống của chúng ta có 8 thành phần, mỗi hình lục giác ở hai đầu của ống và sáu hình chữ nhật liên hết hai hình lục giác đó. Những thành phần này được xem như là những đa giác. Các đa giác có thể được thay đổi màu sắc, kết cấu và ánh sáng có thể được thêm vào để chúng xuất hiện dưới dạng bề mặt rắn.
Hình 2.6- Đường ống lục giác đã được đánh bóng
Một vài gói phần mềm 2D lại thường sử dụng những bề mặt phẳng hơn là những các hình đa giác. Trong khi các bề mặt của mô hình sử dụng hình đa giác được xác định bởi sự liên kết giữa các thành phần, các bề mặt sử dụng những mặt phẳng được xác định bởi các công thức toán học miêu tả những đường cong của bề mặt đó. Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng và nhà làm phim phải xác định cái nào phù hợp nhất với nhu cầu của mình.
Trong rất nhiều trường hợp đơn giản, mô hình hóa bằng các đa giác giống như là việc xây dựng một tòa nhà, nhiều thành phần với hình dạng khác nhau được liên kết với nhau. Mô hình hóa bằng đa giác được dùng trong các ứng dụng kiến trúc và xây dựng vì chúng dựa vào sự chính xác từ điểm tới điểm qua các bề mặt. Mô hình hóa bằng các bề mặt cũng giống như mô hình hóa một máy bay từ đất sét và thường phổ biến hơn với các họa sĩ khi họ luôn thiết kế những hình dạng tự do về kết cấu. Nhưng dù sao cũng cần phải chú ý rằng dù với bất kỳ phương pháp nào thì đều có thể tạo ra những hình dạng mà ta tưởng tượng.
Nếu không chú ý đến phương pháp mô hình hóa được sử dụng, khi một đối tượng 2D ở trong chế độ đánh bóng, nó sẽ xuất hiện dưới dạng hình dạng rắn và có thể được đặt đằng trước hoặc đằng sau một đối tượng rắn khác trong một cảnh 2D.
Các đặc điểm khác trong một chương trình phục vụ cho mô hình hóa cho phép các nhà làm phim uốn cong, cuộn lại, kéo ra, nén vào và biến đổi các hình dạng theo nhiều cách khác nhau. Những kỹ năng này được phát triển theo thời gian, tích lũy và kết hợp lại để phù hợp với từng phong cách làm việc của các nhà làm phim và nâng cao khả năng cũng như có thể thể hiện hết những sáng tạo của các nhà làm phim.
2.2.2. Bộ biên tập chất liệu
Một công cụ rất quan trọng khác được cung cấp trong các gói phần mềm về 2D là bộ biên tập chất liệu. Chất liệu đề cập đến ở đây là màu sắc, kết cấu (texture) và các thuộc tính khác dùng để xác định các đặc tính của bề mặt đối tượng 2D.
Có hai phương pháp thường dùng nhất để mô tả màu sắc là hệ RGB (Red, Green, Blue) và hệ HSL (Hue, Saturation,Luminance). Với hệ RGB, nhà làm phim có thể lựa chọn màu sắc thông qua tỷ lệ của màu đỏ, xanh lá cây và xanh sẫm. Ví dụ, 100% màu đỏ, 85% màu xanh lá cây và 0% màu xanh sẫm sẽ tạo nên màu vàng tươi.
Hệ HSL phổ biến hơn với những người làm nghệ thuật bởi vì nó hoạt động giống như một bảng màu vẽ. HSL cũng được xem như gồm hệ HSB (Brightness) hay hệ HSV (Value) trong rất nhiều phần mềm. Luminance, Brightness và Value ở đây đều có nghĩa giống nhau là độ chói. Với hệ HSL, nhà làm phim lựa chọn màu sắc và điều chỉnh mức độ bão hòa và mức độ chói để nhận được màu sắc mong muốn. Ví dụ, nếu nhà làm phim lựa chọn màu xanh sẫm thuần túy và điều chỉnh độ bão hòa là 50% và độ chói là 100% thì kết quả sẽ ra màu xanh sẫm sáng. Và bước tiếp theo trong quá trình tạo chất liệu là tạo kết cấu.
Các kết cấu được sử dụng cho nhiều chức năng khác nhau, nhưng với nghĩa cơ bản nhất thì một kết cấu là một ảnh. Nó có thể là ảnh chụp, ảnh vẽ, một hình được tạo bởi máy tính hoặc sự kết hợp của ba dạng trên. Một chương trình vẽ bằng máy tính có thể được dùng để vẽ các kết cấu hoặc dùng để thay đổi các bức ảnh được scan hoặc được chụp. Một kết cấu có thể được áp vào bề mặt của một đối tượng 2D cũng giống như giấy dán tường hoặc gạch lát sàn nhà. Các kết cấu cũng có thể được phủ lên xung quanh đối tượng giống như ga trải giường hoặc ván gỗ trên cây gậy đánh bóng chày. Các kết cấu có thể ở 3 dạng khác nhau: màu sắc (color), vô hướng (scalar) và va chạm (bump).
Hình 2.7- Màu sắc trên một khối cầu khi không có kết cấu áp lên
Một kết cấu màu sắc quyết định đến màu sắc của bề mặt mà nó được áp vào. Một khi có được một bức ảnh nào đó, chúng ta có thể áp nó vào một bề mặt. Quá trình này gọi là ánh xạ kết cấu bởi vì phần mềm sẽ lưu trữ những tọa độ ánh xạ đặc biệt miêu tả hướng của kết cấu khi nó được áp vào bề mặt.
Hình 2.8 - Kết cấu màu sắc trên khối cầu
Một kết cấu va chạm là một bức ảnh giống như kết cấu màu sắc ngoại trừ việc nó dùng những cái bóng đổ màu xám để biến đổi độ thô ráp có thể nhìn thấy được của một bề mặt. Mức độ thô ráp có thể nhìn thấy được – hay còn gọi là mức độ va chạm – có thể thay đổi được. Việc có thể nhìn thấy được là một vấn đề hết sức quan trọng bởi vì kết cấu va chạm không thực sự tạo ra một bề
mặt mấp mô. Ngay khi máy tính tính toán một bức ảnh hoạt hình khi kết thúc, phần mềm sẽ phân tích kết cấu va chạm khi được ánh xạ lên bề mặt. Phần mềm sẽ thêm những điểm sáng và những bóng đổ lên bề mặt tương ứng với ánh sáng và các vùng tối của kết cấu va chạm. Cách thức phần mềm định vị trí các điểm sáng và các bóng đổ phụ thuộc vào hướng và cường độ của nguồn sáng khi chiếu lên bề mặt.
Hình 2.9 - Kết cấu màu sắc và kết cấu va chạm trên khối cầu
Một vài hệ thống còn thêm một loại kết cấu nữa gọi là kết cấu dịch chuyển. Một kết cấu dịch chuyển tương đương với kết cấu va chạm ỏ chỗ nó sử dụng sự thay đổi từ màu đen sang màu trắng để tạo ra sự gồ ghề của bề mặt. Tuy nhiên, một kết cấu dịch chuyển thực sự làm biến đổi bề mặt của đối tượng trong khi kết cấu va chạm chỉ xuất hiện khi máy tính render ra những bức ảnh cuối cùng.
Một kết cấu vô hướng làm việc với những bóng đổ màu xám giống như kết cấu va chạm hay kết cấu dịch chuyển, nhưng sự giống nhau chỉ dừng lại ở đó. Kết cấu vô hướng sử dụng những bóng đổ màu xám để xác định độ trong suốt của bề mặt mà nó áp vào. Bề mặt sẽ mờ đi dưới những vùng của kết cấu có màu trắng và sẽ trở nên trong suốt dưới những vùng của kết cấu có màu đen. Những vùng thay đổi sắc xám từ màu đen sang màu trắng sẽ làm biến đổi độ trong suốt của bề mặt.
Rất nhiều hiệu ứng được tạo ra khi sử dụng các kết cấu vô hướng. Nó là một công cụ cho các nhà làm phim khi tạo ra những hình dạng 2D mà không bao giờ hiển thị trực tiếp một cách đầy đủ trong phim bởi vì bề mặt của chúng được hiệu chỉnh bởi các biến về độ trong suốt.
Bằng cách kết hợp giữa màu sắc, các kết cấu màu sắc, các kết cấu vô hướng và các kết cấu va cham trong bộ biên tập chất liệu, mỗi thứ có thể làm cho bề mặt 2D trở nên sống động hơn.
Hình 2.10- Kết cấu màu sắc, kết cấu va chạm và kết cấu vô hướng trên khối cầu
Một bước quan trọng trong việc tạo ra một chất liệu giống trong thực tế là việc định nghĩa cách thức vật liệu đó phản ứng lại với ánh sáng. Ví dụ, một vài chất liệu ít có thay đổi so với ánh sáng trong khi một số chất liệu khác lại rất nhạy với ánh sáng. Một chất liệu mô phỏng các thuộc tính của thủy tinh có thể là trong suốt, mặc dù ánh sáng và sự phản xạ có thể làm cho nó xuất hiện dưới dạng mờ mờ ở một vài góc nhìn nào đó. Các phần mềm đã sử dụng một vài phương pháp để mô phỏng các thuộc tính riêng liên quan đến ánh sáng. Những phương pháp này được gọi là các mô hình chiếu sáng. Một mô hình chiếu sáng
Illumination model – được lựa chọn cho một vật liệu nào đó cũng quan trọng như là màu sắc của vật liệu đó và kết cấu của nó.
Một mô hình chiếu sáng đơn giản nhất có thể xem vật liệu là không thay đổi, màu sắc đồng nhất và không phản ứng với bất kỳ nguồn sáng nào. Một đối tượng 2D được che phủ với vật liệu này sẽ tỏa sáng trong bóng tối và không có một độ sâu có thể nhìn thấy được bởi vì ánh sáng không thể tác động đến nó. Sẽ không có bóng đổ hay các điểm sáng chói từ bất kỳ một hướng nào từ các góc cho đến các cạnh. Người quan sát sẽ chỉ nhìn thấy một vùng màu sắc trong những đường biên bao ngoài của đối tượng.
Hình 2.11 - Mô hình chiếu sáng phẳng trên một khối cầu
Một mô hình chiếu sáng phức tạp có thể yêu cầu ba thành phần riêng rẽ cho màu sắc là sự tán xạ, sự khuếch tán và sự phản chiếu. Thành phần tán xạ của một màu nào đó có thể thấy được trên các vùng của một bề mặt 2D sẽ không được trực tiếp lộ ra dưới ánh sáng. Thành phần khuếch tán sẽ được hiển thị trên những vùng được chiếu sáng trực tiếp. Thành phần phản chiếu sẽ thêm một điểm sáng phụ thuộc vào độ bóng được xác định bởi vật liệu. Các thành phần màu sắc riêng biệt của mô hình chiếu sáng này làm cho cường độ màu sắc thay đổi trên bề mặt của một đối tượng 2D giống như khi ánh sáng chiếu vào.
Mặc dù các hệ thống phần mềm khác nhau sẽ sử dụng các mô hình chiếu sáng khác nhau, chúng đều đưa ra các mức lựa chọn khác nhau về độ phức tạp. Người làm phim hoạt hình có thể điều khiển các thành phần màu sắc, độ trong suốt, độ bóng, độ phản xạ, độ khúc xạ và mật độ quang học để mô phỏng các thuộc tính của bất kỳ vật liệu nào có thể hình dung được.
Bộ biên tập chất liệu là một thành phần chính của quy trình sản xuất 2D là một điều không thể bàn cãi. Một chất liệu không chỉ đơn giản là một màu sắc áp lên bề mặt của một đối tượng 2D. Một chất liệu định nghĩa bản chất của chính bề mặt đó.
2.2.3. Bộ tạo cảnh
Bước tiếp theo của quy trình sản xuất 2D là quá trình tạo ra thế giới 2D thông qua việc đặt ánh sáng, camera và các đối tượng. Vì thế, quá trình này thường được gọi là quá trình tạo cảnh thông qua một bộ phận tạo cảnh. Bộ phận này là một thành phần chính khác trong các gói phần mềm về 2D và là một công cụ được sử dụng để thiết lập chuyển động cho các đối tượng. Công cụ này trông khá giống với bộ mô hình hóa – một khung nhìn được bao quanh bởi các nút
của menu và thanh trượt để thực hiện rất nhiều các thao tác khác nhau.
Thông thường, một phần lớn công việc đã được hoàn thành trước khi quá trình này được tiến hành. Ví dụ, một đoạn phim hoạt hình đơn giản về một chiếc xe ô tô lái trên một con đường ngoại ô có thể bao gồm nhiều thành phần. Một đường cao tốc cũng có rất nhiều thành phần và mỗi thành phần lại có những chất liệu riêng của nó. Mặt đất có thể chứa những bãi cỏ, đất và sỏi. Ngoài ra còn có những bốt điện thoại, thanh chắn đường, ... Và đây chỉ là những đối tượng ở xung quanh con đường. Ở xa hơn, còn có những ngọn đồi, những cái cây, những ngọn núi xa xa và một phần bầu trời. Chiếc xe ô tô sẽ có màu sơn sáng, cửa sổ kính, thanh chắn bằng crôm và rất nhiều đặc điểm khác. Mỗi thành phần trong cảnh được tạo ra một cách riêng biệt bằng bộ mô hình hóa và mỗi thành phần có những đặc tính riêng của nó.
Hình 2.12 - Cars (2006)
Nếu một đối tượng chuyển động có nhiều phần chuyển động độc lập với nhau, những thành phần này cần phải tách biệt và được xử lý như là những đối tượng độc lập. Chiếc xe ô tô là một ví dụ cho điều này. Toàn bộ chiếc xe sẽ tăng tốc, giảm tốc và thay đổi hướng. Thân của chiếc xe sẽ lắc lư. Bánh xe và lốp xe sẽ xoay tròn với nhiều tốc độ khác nhau tùy thuộc vào chuyển động của chiếc xe nhưng chúng không lắc lư theo thân xe. Bánh xe trước rẽ phải hoặc trái nhưng bánh sau thì không.
Bộ tạo cảnh quản lý các vấn đề từ gốc. Cách quản lý này là một cách thức để xây dựng một hệ thống phân cấp các đối tượng chuyển động độc lập trong khi vẫn giữ nguyên mối quan hệ với các đối tượng khác.
Camera chính trong cảnh chính là góc nhìn của khung nhìn chính. Camera có thể dịch chuyển và điều chỉnh góc nhìn vào cảnh từ bất kỳ một góc độ nào.
Tiêu cự và thấu kính của nó có thể được thay đổi một cách dễ dàng như một nhà nhiếp ảnh thay đổi thấu kính của camera thật. Những camera khác có những thiết lập khác nhau có thể được thêm vào cảnh để tạo ra những góc nhìn khác nhau cho phép nhà làm phim có thể chuyển đổi nhanh giữa các góc nhìn và tạo