- CV: Những điểm điều khiển không nằm trên bề mặt Nurbs
- Hull: Những đƣờng thẳng kết nối CV lại với nhau. Khi ta chọn một
đƣờng Hull tức là ta chọn các điểm CV có liên quan. Hull giúp ta chọn CV dễ dàng hơn đối với bề mặt phức tạp
- Isoparm: Là những đƣờng thẳng đại diện cho lƣới trên bề mặt theo U và
V. Đƣờng Isoparm có thể trùng hoặc khơng trùng với Hull
- Spans: cịn đƣợc gọi là segment, là khoảng cách giữa hai Isoparm tại edit
point
- Gốc của bề mặt, 2 đƣờng Isoparm gốc, đại diện cho mặt phẳng UV.
Vậy Nurbs là phƣơng pháp biểu diễn bề mặt dựa trên cơ sở biểu diễn tốn học của những đƣờng cong khơng đồng nhất (hệ số, bậc). Một bề mặt Nurbs bao gồm một số đƣờng cong đƣợc kết nối lại với nhau.
Điều đặc biệt của Nurbs chính là sử dụng các phƣơng trình tham số để biểu diễn đƣờng cong và các phƣơng trình này phù hợp cho biểu diễn trong 3D.
Sử dụng các mơ hình kiểu Nurbs khi muốn dựng các bề mặt có độ trơn nhẵn cao. Ví dụ: hình cầu.
Các đƣờng cong và các surface Nurbs có rất nhiều các ứng dụng và đƣợc ƣa dùng trong thiết kế công nghiệp và tự động. Đây là những nơi các hình dạng trơn tru với lƣợng dữ liệu tối thiểu là yêu cầu đặt ra. Các đƣờng cong Nurbs phát huy hiệu quả trong việc tạo ra đƣờng chuyển động liên tục của một đối tƣợng đƣợc hoạt hoá.
Các đƣờng cong bậc càng cao thì càng phức tạp và càng địi hỏi nhiều khối lƣợng tính tốn. Vì thế để biểu diễn các đƣờng này thì ngƣời ta đã nghĩ ra cách phân đoạn. Có nghĩa là đƣờng cong phức tạp đƣợc phân ra thành từng đoạn. Mỗi đoạn lại là một đƣờng cong nhƣng có bậc nhỏ hơn
Tuy nhiên không phải lúc nào các đƣờng cong bậc cao cũng phải giảm bớt bậc của nó đi. Những đƣờng cong bậc tầm 5 đến 7 có lợi là cho đƣờng cong có vẻ trơn tru hơn và có độ căng. Chúng thƣờng đƣợc sử dụng trong thiết kế tự động.
Một đƣờng cong bậc n sẽ có n+1 đỉnh điều khiển, ở đây thƣờng n=3. Thông qua việc điều khiển các đỉnh điều khiển để điều khiển hình dạng đƣờng cong cũng nhƣ bề mặt đối tƣợng. Bên cạnh đó Nurbs hỗ trợ rất nhiều kỹ thuật chỉnh sửa nhƣ: kết nối các bề mặt, khép kín bề mặt, kéo, đẩy một vùng bề mặt… cũng nhƣ các kỹ thuật tạo mặt phẳng từ các đƣờng cong nhƣ loft, revolve…
- Loft: Loft là kĩ thuật hay đƣợc sử dụng vì khả năng của loft khá linh
hoạt. Loft đƣợc tạo ra từ ít nhất hai đƣờng cong trên bề mặt. Loft cũng làm việc với nhiều đƣờng cong. Các đƣờng cong này đƣợc gọi là profile curve đƣợc hiểu là các đƣờng xƣơng sống để tạo ra bề mặt.
- Revolve: Revolve tạo bề mặt từ một đƣờng cong gốc bằng cách xoay đƣờng cong này theo một trục. Ta có thể dễ dàng thay đổi hình dạng mới bằng cách thay đổi hình dạng của của đƣờng gốc.
Ví dụ tạo một cái cốc từ một đƣờng cong với kỹ thuật revolve:
Hình 2.12. Minh họa tiến trình dựng một chiếc cốc đơn giản bằng Nurbs Các kỹ thuật tạo bề mặt từ đƣờng cong này khơng có trong 3 DSMax, nó cho bề mặt mịn và nhẹ.
Hình 2.13. Các đối tƣợng nguyên thủy của Nubrs
Các đối tƣợng nguyên thuỷ này chủ yếu là bề mặt, ta không phải dùng các đƣờng cong để tạo ra chúng, mà chỉ cần chọn trên thanh menu. Từ các đối tƣợng nguyên thuỷ này ta có thể thay đổi, chỉnh sửa để tạo ra các bề mặt phức tạp hơn theo yêu cầu.
Chính vì vậy Nurbs phù hợp với các kiểu đối tƣợng nhân tạo, các đối tƣợng có thể phác hoạ bởi một số đƣờng cong nhất định, các đối tƣợng chấp nhận sự lắp ghép nhƣ là các nhân vật của phim hoạt hình.
Nurbs phù hợp với việc mơ hình mang tính cơng nghiệp. Khi đó một số đối tƣợng sẽ đƣợc quét vào bằng máy qt 3 chiều, hoặc đƣợc chụp hình với các góc độ khác nhau và sau đó các đƣờng cong sẽ đƣợc tạo ra, phác hoạ các đƣòng nét cơ bản của bề mặt đối tƣợng, sử dụng các kỹ thuật tạo bề mặt nhƣ loft, revolve… để tạo nên bề mặt mong muốn.
Khi dựng hình, thƣờng dựng những phần đơn giản bằng Polygon cịn những phần có nhiều đƣờng cong, địi hỏi độ nhẵn mịn cao thì thƣờng ngƣời ta sử dụng NURBS
2.3.1.3. Chia nhỏ bề mặt (Subdivision Surface)
Là kiểu bề mặt xử lý những tính năng của cả Polygon và Nurbs. Sử dụng phƣơng pháp này có thể tạo ra các bề mặt có tính tự nhiên rất cao. Bởi vì nó cho phép phân chia bề mặt nhƣ Polygon và biểu diễn bằng các đƣờng cong nhƣ Nurbs. Tuy nhiên thực hiện phƣơng pháp này là khó khăn, vì ta phải chia tách bề mặt gián tiếp thơng qua một hình hộp bao quanh đối tƣợng.
Dựng hình với subdivision surface là một cách dễ dàng để tạo ra các đối tƣợng phức tạp ví dụ nhƣ là bàn tay con ngƣời. Nó liên kết các chức năng tốt nhất của NURBS và Polygon. Subdivision surface cho phép sử dụng một surface để dựng lên cả một khối hình phức tạp. Một subdivision có thể có các mức chi tiết khác nhau ở các khu vực khác nhau. Có nghĩa là một khu vực mà có hình thù phức tạp có thể có nhiều điểm điều khiển hơn để có đƣợc một mức độ tinh
xảo hơn trong khi một số vùng khác đơn giản hơn thì chỉ cần ít các điểm điều khiển.
Cái tên subdivision là lấy từ “dividing into regions of greater detail” có nghĩa là phân chia thành các miền nhỏ hơn với nhiều chi tiết hơn. Bắt đầu với một mesh cơ sở và phân chia thành các miền càng chi tiết càng tốt để làm việc với từng miền đó.
Hình 2.14. Minh họa một quá trình tạo một bàn tay bằng subdivision surface
Lợi ích của subdivision:
Subdivision cho phép điều khiển ở mức cao hơn so với hình tạo bởi Polygon.
Với subdivision, có thể tạo ra một đối tƣợng trơn tru chỉ từ một hình cơ sở ban đầu và không phải gắn nhiều surface lại với nhau nhƣ là đã làm với NURBS.
Nó cho phép chỉ phải sử dụng các dạng hình học phức tạp ở những vùng địi hỏi phải có sự phức tạp.
Cho phép tồn tại các nếp gấp (các cạnh nhọn) và các hình dạng bất kì khơng chỉ các hình 4 mặt.
Tính liên tục của subdivision cịn hạn chế đƣợc một số các vấn đề hay xảy ra khi hoạt hố với NURBS.
Có thể liên kết các bề mặt subdivision với phần khung xƣơng (skeleton) ở mức thơ và các hiệu ứng có thể giúp chuyển tiếp lên mức tốt hơn.
Hạn chế của Subdivision:
Các subivision surface đƣợc căn chỉnh khơng cân xứng có thể cho kết quả khơng giống với mong đợi.
Khi chuyển từ một NURBS surface sang một Subdivision surface có thể tạo ra các normal khơng chính xác tại các đầu mút.
Độ phức tạp và dung lƣợng dữ liệu có thể sẽ phình to và khó kiểm sốt. 2.3.2. Hai hƣớng tạo mơ hình
Khi tiếp cận một đối tƣợng, để đi đến việc tạo mơ hình cho đối tƣợng ta cần phân tích đặc điểm, yêu cầu của mơ hình và cách làm tƣơng ứng. Đây là bƣớc cần thiết và quan trọng, khơng phải đối tƣợng nào cũng có đặc điểm, yêu cầu giống nhau. Song có thể đi theo hai hƣớng tạo mơ hình đó là: liên tục và rời rạc.
Lý do để làm nhƣ vậy là vì
Dựa theo chuyển động: đối tƣợng cần mơ hình có các phần chuyển động “độc lập” hoặc cần điều khiển riêng, hay không chuyển động một cách tƣơng đối ví dụ nhƣ tai ngƣời so với đầu thì khơng bao giờ chuyển động. Trong khi đó có những phần địi hỏi sự gắn kết cao và liên tục vì trong quá trình chuyển động của một phần sẽ gây ảnh hƣởng biến dạng rất nhạy cảm với vùng xung quanh. Ví dụ chuyển động của chân sẽ gây tác động làm biến dạng vùng hông.
Dựa vào đòi hỏi chi tiết của một đối tƣợng, đối tƣợng cần mơ hình có những phần cần đi đến chi tiết nhỏ, khi đó việc tạo một khối liên tục là khơng thể làm đƣợc. Ví dụ cần mơ hình hàm răng chẳng hạn.
Do hạn chế của công cụ không thể giải quyết đƣợc những khó khăn nêu trên, việc đi xâu vào chi tiết trên một tổng thể vừa khó khăn vừa làm tăng kích thƣớc đối tƣợng.
2.3.2.1. Tạo mơ hình theo hƣớng liên tục
Phân tích đối tƣợng cần tạo để lựa chọn hoặc tạo ra đối tƣợng nguyên thuỷ cho phù hợp.
Xuất phát từ đối tƣợng nguyên thuỷ đã chọn, dùng các công cụ chỉnh sửa để biến đổi hình dạng đối tƣợng theo mục đích mong muốn.
Hƣớng phát triển này phù hợp với các đối tƣợng nguyên thuỷ của Polygon khi mà các kỹ thuật Edit Plygons và Subdivíion Surfaces đƣợc sử dụng
Hƣớng phát triển này cho kết quả là một mơ hình khá mịn và liên tục tuy nhiên việc đi vào từng chi tiết nhỏ của đối tƣợng trở nên khó khăn và kích thƣớc của mơ hình đạt đƣợc là khá lớn đối với những đối tƣợng có bề mặt phức tạp. Ví dụ tạo bàn tay từ một hình hộp
Hình 2.15.1. Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục
Hình 2.15.2. Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục
Hình 2.15.3. Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục
Hình 2.15.4. Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục 2.3.2.2. Tạo mơ hình theo hƣớng rời rạc
Phân tích đối tƣợng cần tạo để chia đối tƣợng ra các phần nhỏ khác nhau trong mức độ cho phép, tức là không rời rạc quá đối tƣợng. Ứng với từng phần, chọn một đối tƣợng nguyên thuỷ phù hợp, dùng các kỹ thuật chỉnh sửa để định dạng đối tƣợng theo ý muốn. Ghép nối các phần đạt đƣợc với nhau để tạo nên một đối tƣợng hoàn chỉnh. Cách này dễ thao tác và có thể đi sâu vào chi tiết
Hƣớng phát triển này cũng chỉ phù hợp với những đối tƣợng nhất định cịn lại sẽ có một tổng thể khơng mịn.
Ví dụ sau đây thể hiện một khía cạnh của mơ hình kiểu rời rạc:
Hình 2.16.1. Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc
Để mơ hình một cơ gái ta cần chụp hình cơ gái ở ba mặt trƣớc, sau và bên trái. Sau đó import (nhập) vào mơi trƣờng mơ hình. 3 hình trụ đƣợc sử dụng để tạo thân, cánh tay và chân đƣợc đặt vào đúng vị trí .
Hình 2.16.2. Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc
Để tạo ra chân ngƣời theo mong muốn, ta sử dụng các thao tác co giãn, dịch chuyển, xoay cho các phần, các đƣờng cong tạo nên hình trụ sao cho khớp với hình vẽ đƣợc nhập vào. Điều này đƣợc thực hiện đầu tiên với góc nhìn ngang. Sau đó thực hiện với góc nhìn trực diện.
Hình 2.16.3. Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc
Sau khi nắn chỉnh đƣợc một chân. Ta tiếp tục nắn chỉnh cho tay cũng với các thao tác, kỹ thuật tƣơng tự.
Hình 2.16.4. Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc
Để thực hiện phần thân ta cắt đơi hình trụ theo chiều dọc để mơ hình cho một nửa của thân. Cũng với các thao tác tƣơng tự và ta đƣợc kết quả nhƣ hình vẽ.
Hình 2.16.5. Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc
Một phần cơ thể của cơ gái đƣợc hồn thành cơ bản. Tiếp đó một bàn chân đƣợc tạo ra bằng cách mở rộng cạnh theo hƣớng chỉ ra.
Hình 2.16.6. Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc Tạo cổ và đầu cho cơ gái.
Hình 2.16.7. Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc Sử dụng kỹ thuật soi gƣơng để tạo ra nửa kia của cơ thể.
Hình 2.17. Tạo khn mặt
Để tạo ra khuôn mặt cô gái chi tiết hơn ta sử dụng một ảnh 2 chiều và tải vào khung nhìn, sau đó chia nhỏ khn mặt hình thành nên mắt, mũi, mồm… đƣơng nhiên nếu nhƣ trình độ mơ hình cao và có năng khiếu họa sĩ thì cũng khơng cần dùng đến hình ảnh.
Hình 2.18. Tạo các ngón tay
Đầu tiên tạo ra một ngón tay sử dụng một khối hộp, tiếp đó nhân bản (copy) và điều chỉnh (co giãn…) để tạo ra các ngón tay cịn lại (trừ ngón tay cái) và sắp xếp nhƣ hình ảnh dƣới đây:
Hình 2.19. Tạo bàn tay
Tiếp đó khâu các cạnh bên giữa các ngón tay lại với nhau để chúng liền thành một khối. Tạo mở rộng mặt phẳng mới đƣợc tạo ra, tạo ngón tay cái ta có đƣợc một bàn tay khá hoàn chỉnh.
2.3.2.3. Kết hợp hai hƣớng trên
Đối với một đối tƣợng có thể mơ hình một phần ở dạng liên tục và một phần ở dạng rời rạc và sau đó kết hợp lại với nhau. Maya hỗ trợ sự chuyển đổi giữa các kiểu bề mặt của đối tƣợng:
Polygons to Subdivision Surface
Nurbs to Polygons 2.3.3. Nghệ thuật tạo mơ hình
Trong quá trình tạo mơ hình ta thƣờng xuyên phải sử dụng các phƣơng pháp sau coi nhƣ là những kỹ sảo nhỏ:
+ Phương pháp 1: Sử dụng máy quét, máy ảnh lấy các mặt cắt khác nhau
của đối tƣợng, sau đó tiến hành tạo theo.
+ Phương pháp 2: Sử dụng đối tƣợng 2 chiều ví dụ cây 2 chiều để tạo mơ
hình cho đối tƣợng 3 chiều tĩnh.
Hình 2.20. Tạo khơng gian
Ở hình ảnh này, những ngọn đồi thực chất là một ảnh 2 chiều quen thuộc của windowsXP. Ảnh 2 chiều này đƣợc sử dụng làm texture (tính chất bề mặt) cho một mặt phẳng đƣợc đặt ở phía xa. Và sau đó một tháp nhỏ 3 chiều thực sự đƣợc tạo và đặt ở phía trƣớc.
Cả 3 cách làm này đều rất hiệu quả đặc biệt trong việc làm giảm kích thƣớc mơ hình. Phƣơng pháp thứ nhất là rất phổ biến và thƣờng hay đƣợc dùng với kỹ thuật mơ hình NURBs, vì khi đó các đƣờng cong sẽ đƣợc bao bọc lấy đối tƣợng, sau đó dùng phƣơng pháp tạo mặt phẳng nhƣ loft, revole… để thu đƣợc kết quả. Phƣơng pháp thứ hai giúp ta tạo ra cả một cánh rừng, vƣờn hoa mà không phải lo ngại về vấn đề kích thƣớc. Phƣơng pháp thứ 3 cho phép tạo một khơng gian xung quanh rộng lớn. Những mơ hình đạt đƣợc có sử dụng các phƣơng pháp này đƣợc gọi là mơ hình 2.5D.
2.4. Kỹ thuật tạo kết xuất
Việc kết xuất là q trình hồn thành của một khung cảnh để đƣa ra sản phẩm cuối cùng, quá trình này bao gồm các bƣớc: Đặt vật liệu, áp texture (áp ảnh bề mặt), thiết lập ánh sáng và cuối cùng là kết xuất.
2.4.1. Thiết lập vật liệu và texture
Sau khi đã tạo đƣợc mơ hình bề mặt nhƣ mong muốn, ta phải thêm các tính chất bề mặt cho mơ hình bề mặt nhƣ là màu sắc, lơng, màu da… những tính chất này đƣợc gọi là textures của mơ hình.
Chúng ta có thể thêm các bề mặt texture và những hiệu ứng render khác bằng cách sử dụng những nhóm tơ bóng. Nhóm tơ bóng là một mạng các nút
khơng phụ thuộc đƣợc kết nối hồn tồn tới một nút Shading groups. Nhóm này có thể bao gồm các nút bề mặt (texture) và tọa độ để áp lên bề mặt (UV), loại vật liệu (material) và thậm chí cả những nguồn sáng có liên quan.
Đối với những mơ hình có tính chất bề mặt đơn giản nhƣ mặt bàn, sàn nhà chẳng hạn, việc thêm tính chất bề mặt đơn giản chỉ là chọn màu phù hợp hoặc gán cho nó một ảnh 2 chiều chụp mặt bàn trong thực tế. Cịn đối với những mơ hình có tính chất bề mặt phức tạp nhƣ mơ hình động vật, hoa văn ở đình chùa … thì việc thêm tính chất bề mặt trở thành vấn đề rất khó khăn. Lúc này ta phải sử dụng một hỗ trợ mạnh hơn của phần mềm đó là cửa sổ ánh xạ UV. Cửa sổ ánh xạ UV là một cửa sổ làm việc trên không gian tọa độ 2 chiều, nó ánh xạ các