Источник: Архив журнала «625»
  Слово об алгоритмах
   
  Владимир Усов, художник-дизайнер
   
  Поскольку большинство отечественных пользователей популярных систем 3-х мерного моделирования и дизайна работают, как правило, с DOS, поэтому описание новых программных средств начнем именно с этой операционной системы. Вернее, с программ, работающих под управлением DOS.

Из всего разнообразия предлагаемого программного обеспечения, выделяется, в первую очередь, компания CRYSTAL GRAPHICS, анонсировавшая не столь давно сразу несколько новых программных продуктов. Благодаря CRYSTAL сектор программ 3-х мерного моделирования и анимации пополнился новой, расширенной версией TOPAS PROFESSIONAL 5.0 -пакетом моделирования и анимации с удобной системой построения моделей; 3D DESIGNER 2.0 - система "продвинутого" рендеринга (rendering - просчет изображений) со спец. эффектами; и DESKTOP ANIMATOR - отдельной системой управления всеми этапами художественной работы.

Пользователи предыдущей версии TOPAS PROFESSIONAL единодушно высказывались за удобство построения именно простых моделей, не требующих многопараметрических расчетов. Кроме того, система TOPAS всегда славилась тем, что минимальные трансформации прилагались к модели "списком" и вычислялись, как бы в конце, при окончательном рендеринге. От этого, справедливости ради следует отметить, собственно все процессы отнюдь не ускорялись.

Однако теперь система TOPAS в состоянии великолепно совмещать собственно объекты со сканированными растровыми изображениями. Версия 4.2 этого пакета не самым лучшим образом позволяла "обтягивать" модель плоским изображением, оцифрованным видео. Традиционно TOPAS PROFESSIONAL содержит в себе инструментарий средств моделирования, ставшие уже "de facto" стандартными. Например, фильтры экспорта-импорта моделей. Пользователь в состоянии модифицировать объекты, созданные в сторонних системах, а может интерактивно создавать свои собственные.

Сложные модели можно строить из простых. Объемность плоской фигуры можно получить различными способами. Одним из самых распространенных является вращение. Задание оси вращения является финалом получения модели Объект в TOPAS можно получить выдавливанием (EXTRUSION), где плоская фигура рассматривается как шаблон-рамка, сквозь которую модель "выдавливается" в пространстве сцены. Причем достоинством интерактивного построения объектов в TOPAS было удобство задания направления EXTRUSION, ее глубины, уже когда "кнопка нажата". Дело в том, что многие программные алгоритмы работают, как правило, следующим образом: пользователь долго настраивает параметры EXTRUSION в соответствующем меню и только после этого запускает команду APPLY (внести изменения). В TOPAS можно работать по другому: запустите EXTRUSION и затем, по ходу задайте параметры. Модель изменяется прямо на ваших глазах, практически без всякой задержки.

В программе присутствуют и оригинальные алгоритмы построения модели "по заданному сценарию". К такому алгоритму относится команда BEVEL и плоская фигура как бы "фрезеруется" по заданному контуру в пространстве сцены. Глубина и метод "фрезерования" может быть задан отдельно (специально). Поскольку сама модель - векторная форма, то алгоритм BEVEL очень качественно обработает модель. И при сильном увеличении не видно изъянов и сколов. Число операций "фрезерования" в этом алгоритме практически не ограничено, и оттрассировав фигуру по контуру можно пройтись еще раз, к примеру, чуть сдвинув "фрезу" (или изменив ее профиль). Построить 3-х мерный текст (логограмму) с помощью этой команды очень просто, а главное - быстро. На построение точно такой логограммы в другой системе можно потратить массу времени.

К достоинству шрифтовой обработки следует отнести возможность работы с шрифтами Post Script Таре 1, которые пользователь в состоянии теперь брать прямо из Adobe Type Manager. Причем, не нужно даже исправлять кодировку WINDOWS! TOPAS PROFESSIONAL высвечивает в специальном шрифтовом боксе правильные названия полиграфической гарнитуры, а не названия шрифтового файла, как многие программы-конкуренты.

Компанией CRYSTAL GRAPHICS предложен специальный программный продукт, ориентированный на многочисленных пользователей, желающих работать исключительно со шрифтами, и которым дорого приобретать только для этого TOPAS PROFESSIONAL.

Впервые среди профессиональных систем рендеринга появился FLYING FONTS 1.0 - программный пакет, ориентированный на создание 3-х мерных шрифтов и объемных логотипов. FLYING FONTS значительно быстрее выполняет рендеринг шрифтовой надписи, чем даже TOPAS: Программное обеспечение превосходно работает с шрифтовыми комплектами Adobe Type 1. Причем FLYING 1.0 в состоянии активно работать с форматом EPS. FLYING снабжен богатым набором текстур (алгоритмов раскрашивания), фонов и подложек, которые пользователь в состоянии "натянуть" на проволочный каркас текста. Правда средства освещения в программе FLYING блекнут по сравнению с развитыми системами освещения TOPAS. Однако, достоинством этой недорогой программы является быстрота построения и рендеринга моделей. Всего за несколько минут пользователь-художник получит готовую надпись с весьма фотореалистичной текстурой и неплохим освещением!

FLYING FONTS позволяет даже форматировать текст, что не выполняет (к сожалению!), практически ни одна 3-х мерная система. Вы пробовали задать "полное выравнивание" на небольшой текстовый блок? Несчастный пользователь вынужден ПРОБЕЛАМИ(!) разбивать строку, добиваясь полного выравнивания.

Те же трудности испытываешь при отсутствии управлением трэкингом (межбуквенным интервалом) при наборе слова. Как правило, чтобы изменить что-либо приходится двигать объекты вручную. А при отсутствии воображаемых линеек-направляющих всегда что-нибудь да сдвинешь. Многие художники говорили мне об интересных вариантах создания ровной строки текста с нестандартными характеристиками шрифта. Как правило, все сводилось к различным трансформациям текста в издательском пакете, сохранении в формате EPS и затем фильтрацию этого файла в 3-х мерную систему. Редко кто пользуется убогими средствами работы с текстом в 3-х мерных системах.

Однако, с появлением FLYING FONTS 1.0 ситуация меняется в лучшую сторону. FLYING весьма корректно работает в текстовых режимах, давая точные управляющие средства для шрифтовых трансформаций. Надписи можно "оживлять" примерно по той же схеме, что и в TOPAS.

Теперь несколько слов о другом продукте CRYSTAL GRAPHICS - о системе 3D DESIGNER 2.0, о новой версии системы моделирования, уже известной многим дизайн-студиям и архитектурным компаниям. Программный комплекс 3D DESIGNER обеспечивает очень реалистичный RENDER по цене "настольных систем". Фирмой заявлено, что он будет стоить менее $1000 (TOPAS PROFESSIONAL стоит $4000). 3D DESIGNER удобный, легкий в настройке продукт, который позволит просто, качественно и быстро строить фотореалистичные сцены. Пакет снабжается почти всеми теми текстурами, что и TOPAS PROFESSIONAL, однако не содержит "оживлялки", средства работы с камерой. 3D DESIGNER ориентирован на тех пользователей, кто активно работает с неподвижными моделями и кому не нужны кадры. Это в первую очередь иллюстраторы и промышленные дизайнеры.

Теперь об изюминке, которую фирма CRYSTAL GRAPHICS приготовила своим приверженцам. Новая версия TOPAS PROFESSIONAL 5.0 в состоянии рассчитать и создать эффекты преломлений высокого фотореалистичного качества. В стандартную поставку TOPAS PROFESSIONAL 5.0 теперь входит CD-ROM - оптический диск с картами отражений, многочисленными картинами фона, текстурами (PROCEDURAL), готовыми моделями-заготовками и картами движений. В TOPAS можно добиться сложного освещения сцены за счет внесения дополнительных локальных источников освещения. Или осветить лишь фрагмент всей сцены. А на остальную часть сцены "бросить блики" - рефлексы от ярко освещенного фрагмента.

И еще одно добавление - отныне TOPAS 5.0 в состоянии активно работать с титрами в анимационной последовательности кадров.

TOPAS может работать одновременно с двумя мониторами. Посредством модификации специального конфигурационного файла из программного меню можно задавать такой режим, чтобы на одном экране вашей графической станции отображались модели сцены в проволочном каркасе, а полноцветный рендеринг запускался на графическом мониторе.

Фирма CRYSTAL GRAPHICS как правило аппаратно защищает серию TOPAS-аниматоров. Речь идет о так называемом "ключе" - специальном боксе с разъемом, который нужно подключить к параллельному порту, иначе TOPAS не запустится на вашей машине.

Система TOPAS поддерживает так называемый АЛЬФА-канал, с помощью которого можно создавать сложные материалы, присваивать их объектам. Этот продукт CRYSTAL GRAPHICS содержит небольшой модуль, называемый MOVIE PLAYER, с помощью которого можно "прокрутить" в режиме VGA весь ролик используя FLC-файлы, FLI-файлы или MVY-файлы.

По количеству источников освещения система TOPAS совершенно не ограничена. Источники освещения редактируются наподобие моделей (кроме команд MODIFY); их можно перемещать относительно сцены, крутить, отодвигать, помещать один в другой и т.п. Теперь пользователям доступны источники освещения типа локальных осветительных ламп, дающих яркое пятно освещения, источники освещения типа удаленного светила и рефлективные источники. Для каждого типа источника художник в состоянии редактировать цвет, тени и яркость.

В средствах визуального управления созданием объектов в TOPAS доступны простейшие команды CUT, COPY и PASTE (работа с виртуальным буфером), которые значительно ускоряют процессы создания моделей и их перемещений в пространстве сцены.

В заключение отметим, что TOPAS требует минимум 8 Mb оперативной памяти в компьютере (16 Мb-оптимально), более 12 Mb на жестком диске (результат инсталляции), CD-ROM-дисковод, любой текстовый монитор и аналоговый - RGB - графический и графическую плату высокого разрешения.

С марта 1991 года, когда впервые на российском рынке легально стали продаваться системы AUTODESK, они остаются самыми широко-распространенными и популярными системами благодаря значительному числу IBM-совместимых машин в нашей стране. Сказалось также знакомство отечественного пользователя с системой моделирования Autocad той же фирмы. Добрая половина всех пользователей 3D начинали с CAD-систем. Ну и конечно - результат налицо - практически вся компьютерная графика на национальном TV произведена с помощью PC и 3D Studio.

И вот представлена новая версия ветерана компьютерной графики бывшего СССР - 3D Studio Release 3.0. Было бы странно не найти в ней множества усовершенствований. И таковые имеются.

Разбавлены новшествами модули анимации и перемещений. Теперь, по желанию художника в движение можно внести эффект "смазанного" кадра, когда объект перемещается с такой скоростью, что как бы не попадает в "фокус камеры". Спецэффекты подобного плана, выполняемые в автоматическом режиме (в результате выполнения команды меню), до недавнего времени были достоинством исключительно машин SILICON GRAPHICS. А теперь персональный компьютер под управлением 3D Studio в состоянии демонстрировать этот эффект - MOTION BLUR - за гораздо меньшую цену.

К новым следует отнести функции 3D Studio Release 3 "распределить рендеринг по локальной сети". "Внутрь" пакета вложен модуль -планировщик, который в состоянии "собрать" общую картину Ваших сетевых трудов.

Введено и несколько новых методов рендеринга.Так появился интересный метод - METAL -дающий эффект необработанной металлической поверхности тем объектам, которым задан именно такой способ раскраски.

Фирмой Autodesk заявлено высокое качество рендеринга. Оно соответствует в 3 версии качеству графических рабочих станций (Workstation Quality Rendering). К новшествам относят систему "динамических" объектов. Теперь возможно в сцену "напустить" туман и редактировать его плотность. Можно использовать туман с переменной плотностью. К "динамическим" относят также молнии, дождь, облака (тот же туман) и пр. атмосферные явления.

Изменениям подвергся также и интерфейс пользователя 3D Studio. Теперь возможно использовать контекстно-зависимую подсказку (Help). В отличии от традиционного Help, подсказку 3D Studio можно редактировать - вставлять пояснения, комментарии или справки. К интерфейсным изменениям относят возможность легкого доступа к конфигурационным параметрам. В отличие от ранних версий 3D возможно загружать практически неограниченное количество процессов IPAS, о которых говорилось ранее. Что еще удобно при построении моделей - пользование цветом. Каркасная модель каждого следующего объекта может иметь свой цвет. Эта стратегия, облегчающая пользователю возможность разобраться в "лесу" моделей, использовалась Topas Pro, начиная с 4 версии. Теперь 3D Studio тоже предлагает это удобство, о котором не знают пользователи 3D, привыкшие к одинаковым "серым" каркасам.

К главным удобствам 3 версии относят команды Render Region и Render Object. Многие аниматоры, ранее пользовавшиеся 3D Studio, с завистью отличали удобства TOPAS, где можно было задать RENDER в выделенной области экрана. В 3D Studio же можно запустить RENDER выделенного объекта - замечательное свойство.

Фирма Autodesk анонсировала в этой версии полную совместимость по кодам с WINDOWS. И теперь 3D Studio запускается в полноэкранном режиме из-под WINDOWS.

Существенно изменились возможности работы с источниками освещения. Как и в случае использования графических рабочих станций общее освещение Сложно задать изменяющимся во времени. Есть возможность моделировать закат и восход солнца!

Алгоритмы RAY-TRACING в целом заменены комплексом мер и "фокусов", которые призваны компенсировать общую фотореалистичность сцены. Так, например, уровень освещенности от ненаправленного источника (OMNI) убывает с расстоянием. Можно добавлять "темные" источники, которые отбирают освещенность из фрагмента сцены. Есть возможность директивно переназначить интенсивность источника сверх параметров, заданных в цветах. Световое пятно от направленных источников может иметь круглую или прямоугольную форму. Таким "фокусом" можно имитировать как бы свет идущий сквозь окно. Это, конечно, не настоящий Ray-Tracing, но общее впечатление визуально одно и то же.

3D Studio трассирует только падающие тени. И на том спасибо. Добиться "мягких" теней в этом режиме вряд ли удастся. Зато уже упоминавшиеся направленные источники освещения могут вместо света проецировать статичные слайды. Можно имитировать свет, идущий сквозь витражи, или пробивающийся сквозь воду или кроны деревьев.

Дополнительные утилиты 3D Studio CAMERA MAPPING позволит навернуть на заданный объект "проективную карту". Это эффект "замаскировавшегося хамелеона" - тот заметен только под различными углами зрения или освещения. Другая утилита - MORPH позволит работать с огромным количеством "морфируемых" объектов, причем контроль будет целиком в руках пользователя. Полезная программа MULTISLIDE заставит двигаться большую группу объектов последовательно одолей случайности. Можно добиться эффекта "двигающихся звезд".

В целом, 3D Studio 3-й версии демонстрирует серьезный подход Autodesk к глобальному развитию системы. Частые выпуски версий с существенными изменениями свидетельствуют в пользу возможностей 3D Studio.

В целом 3D Studio значительно облегчит работу, избавив от необходимости покупать прямо сейчас SILICON GRAPHICS с UNIX-системами. И в то же время, даст мощные и простые в управлении функции художнику, управляющему процессом создания кадров. На популярной и доступной вычислительной платформе появились средства, немногим уступающие знаменитым графическим рабочим станциям SILICON GRAPHICS.

Оба подробно описанных пакета и TOPAS 5.0 и 3D Studio 3.0 работают в окружении MS DOS. Однако фирмами-разработчиками не исключается возможность переноса в ближайшем будущем своих систем на операционную систему WINDOWS NT.

 
Бесплатная подписка на mail-list «625-net» и журнал «625»
По вопросам размещения рекламы обращайтесь: reclama@625-net.ru
Вопросы и предложения по содержанию журнала направляйте: web.editor@625-net.ru
Замечания и предложения по работе сервера направляйте: web.master@625-net.ru
© 1996-1998 Журнал
«625». Все права защищены. © 1996-1998 «625» Magazine. All rights reserved.