3D Studio MAX

Обзор MAКСимальных возможностей

Имя: 3D STUDIO MAX. Время рождения: 8 августа 1995 года. Место рождения: выставочный стенд компании Autodesk на SIGGRAPH'95, Лос-Анджелес. Родители: KINETIX, подразделение Autodesk. Обстоятельства рождения: выступления докладчиков, призванных явить новое чудо свету, проходили при неизменно большом стечении народа и неоднократно прерывались бурными аплодисментами...

За последующие два с небольшим года, пройдя последовательно через ряд эволюционных изменений (версия 1.0 для Windows NT 3.5, версия 1.1 - Windows NT и W'95, версия 1.2 - Windows NT 4.0 и W'95, к настоящему времени имеются сведения о появлении бета-версии 2.0), младенец возмужал и уверенно занял подобающее ему место, потеснив более зрелых и маститых. Второе имя теперь ему - Профессиональный Инструмент Создания 3D Графики и Анимации Нового Поколения.

Если говорить абсолютно беспристрастно, 3D Studio MAX на скоростном PC (например, двухпроцессорном Pentium Pro) - это профессиональная графическая станция, которой по плечу проекты, ранее выполнявшиеся исключительно на SGI-станциях. Подтверждением тому - интенсивное использование пакета в кино (Воскресший из ада" к/c Dimension/Mira-max; "Сеть", "Джони Мнемоник", "Линия крови", "Теневой заговор", "Робинзон Крузо"...), на телевидении, при создании игр, построении архитектурных визуализаций, разработке мультимедиа, в рекламе.

0. Архитектура пакета

0.1. Истинно 32-битное приложение, написанное для Windows NT и в полной мере использующее такие ее преимущества, как поддержка многопроцессорности, вытесняющая многозадачность, многопоточность, встроенные сетевые возможности.

0.2. Программа является объектно-ориентированной. Все процессы в сцене - это объекты, подчиняющиеся одинаковым правилам работы и обладающие унифицированным интерфейсом, что облегчает его изучение и запоминание.

0.3. Все может быть анимировано - достаточно щелкнуть кнопку Animate и для любой операции редактирования объекта или сцены будет создан ключ анимации.

0.4. Все редактируется. Объекты, создаваемые в MAX, обладают так называемым стеком, в котором в виде хронологической последовательности хранится список всех операций редактирования, когда-либо выполнявшихся над объектом. Таким образом, в любое время возможно возвращение к произвольному этапу редактирования и изменение его параметров (а также удаление или вставка новой операции). Предусмотрена возможность отката (Undo, Redo) определяемой пользователем глубины (использование этого параметра сильно зависит от количества оперативной памяти).

0.5. Все расширяется. Программа по сути дела представляет собой конструктор, любую часть которого (будь то тонировщик, инструмент моделирования, графический примитив или что-либо иное) можно заменить или дополнить. Благодаря объектной ориентированности программы и переходу от IPAS-технологии к технологии вставляемых фильтров (Plugin), процессы, разработанные сторонними производителями, встраиваются в ядро системы и по интерфейсу неотличимы от базовых модулей. Полная открытость для расширений является уникальным свойством пакета, которое может обеспечить превосходство даже над таким монстром, как Softimage. К настоящему моменту выпущен SDK - библиотека графических объектов, описание правил и среда программирования эффектов для MAX.

0.6. Высокая интерактивность программы. Все процессы редактирования объектов, материалов и анимации (совместно с использованием механизма адаптивной деградации) могут отображаться в любом из видовых окон в режиме реального времени без снижения общей производительности системы. Причем, для этого вовсе необязательно иметь высокопроизводительную видеокарту.

1. Системные требования

1.1. Минимальные требования: операционная система - Windows NT или Windows 95; процессор - Pentium 90 МГц; оперативная память - 32 Мб; Swap-файл размером 100 Мб на винчестере для Windows NT или 100 Мб свободного места для Windows 95; графическая карта 800х600х256 цветов; мышь.

1.2. Рекомендовано: Windows NT 4.0, процессор Pentium Pro 200 МГц (лучше 2), оперативная память - чем больше, тем лучше; графическая карта 1280х1024х24 bit цвета, PCI, c 3D аппаратным ускорителем и двойной буферизацией (идеальна видеокарта на графическом процессоре Glint); CD-ROM (CD-R), звуковая карта, сеть TCP/IP, устройства видеозахвата и видеовывода.

2. Тонирование (Rendering)

2.3. Мощный scanline-тонировщик обеспечивает оптимальное соотношение производительности и качества прорисовки конечных изображений. Алгоритм тонирования обеспечивает внутреннее представление результата в 64-bit цвете с полным гамма-контролем и разрешением вплоть до 10000 линий на кадр или поле. Система тонирования расширяема, поддерживается работа тонировщиков сторонних фирм-производителей.

2.4. Мультипроцессорность. Второй процессор может увеличить производительность получения результатов тонирования вплоть до 1,9 раза без увеличения объема ОЗУ.

2.5. Объемный свет, поддерживается анимация дыма, свечения, эффектов затуманивания с объемными тенями от источников света.

2.6. Атмосферные явления. Дым, огонь, туман: слоистый, объемный, полноэкранный с поддержкой эффекта горизонта; расплывание деталей объектов с увеличением расстояния до них. Могут быть анимированы такие переменные, как плотность, размер, однородность, сила ветра, прямое, процедурное или растровое смешивание тумана. Система атмосферных явлений расширяема, поддерживается применение эффектов, созданных третьими производителями.

2.7. Сетевое тонирование. Поддерживается архитектура клиент/сервер с TCP/IP протоколом и возможностью работы в LAN, WAN, Internet-сетях с максимальным числом машин до 10000 для одной лицензированной копии.

3. Видеомонтаж (Postproduction)

3.1. Video Post. Поддерживается неограниченное количество событий для анимации и точный контроль слоев. Система расширяема, все параметры монтажа могут быть изменены или добавлены новые.

3.2. Эффекты/Возможности. Врезки и плавные переходы между несколькими съемочными камерами. Переходы типа "вход", "выход" и определяемые пользователем. Свечение объекта или материала, временной контроль, размножение эффектов для последовательности кадров, размытие в движении с подстройкой скорости, применение масок, трехмерное редактирование анимации.

3.3. Каналы. Изображение может содержать следующие каналы: RGB, Alpha (информация о прозрачности), Z (глубина), G (геометрия) с информацией об идентификаторах материалов, узлов, UV-координатах для карт поверхностей, нормалях, цветовом содержании пикселей изображения, обеспечивая широкие возможности применения эффектов при монтаже.

4. Моделирование (Modeling)

4.5. Геометрические классы - параметрические, сплайновые (криволинейные поверхности), полигональные, поверхности Безье (поверхности, построенные на основе кривых Безье). Модели одного класса могут редактироваться как модели, принадлежащие к другому классу. Например, полигональная поверхность может редактироваться как криволинейная и параметрическая. Объект любого класса может быть вырезан и вклеен в другой объект на любом этапе работы, даже после завершения создания анимации.

4.6. Группа параметрических 3D/2D примитивов содержит: параллелепипед, сферу, цилиндр, тор, трубу, конус, многогранник, чайник, куски криволинейной поверхности треугольной и четырехугольной формы, кривые Безье, сплайны, текст (.TTF и .PFB), многоугольник, прямоугольник, окружность, эллипс, спираль, сектор круга, сплайновые звезды.

4.7. Лофт-объекты - модели, получаемые с помощью сплайновых сечений любого количества, размера и взаимного положения. Деформации объектов, такие как scale, twist, teeter, bevel, fit, могут быть анимированы.

4.8. Булевы операции - объединение, пересечение, вычитание объектов. Имеют собственную "историю" редактирования (список изменений объекта), которая может быть анимирована. Поддерживаются вложенные булевские операции.

4.9. Пространственные преобразования (Space Warps) - взрыв, сплайновые искривления пространства, рябь, волна, ветер, гравитация, отражатель (изменение направления движения частиц), смещение (преобразование пространственной конфигурации частиц и поверхности объектов в соответствии с растровой маской). Основное назначение этих преобразований - изменение взаимосвязей между объектами сцены в пространстве и во времени.

4.10. Системы частиц (Particle Systems) - каплеобразные и снегоподобные с регулировкой параметров испускания. Могут учитывать эффекты пространственных преобразований - ветер, гравитацию, смещение, отражение. Имеется возможность предварительного просмотра анимации создаваемой системы в режиме реального времени.

4.11. Модификаторы. Группа операций изменения внутренней структуры объектов, содержащая bend (изгиб), taper (заострение), twist (кручение), stretch (растягивание), skew noise (шум), ripple (рябь), wave (волна), optimize (упрощение геометрии модели), displace (смещение), extrude (выдавливание), lathe (фигуры, получаемые вращением), bevel (скос), редактирование полигонов, сплайнов, патчей (кусков криволинейной поверхности). Модификаторы имеют собственные списки настраиваемых параметров. Все изменения объекта в хронологическом порядке записываются в стек, сохраняются вместе с объектом и доступны для просмотра и редактирования в любое время, пока существует сам объект.

5. Материалы

5.6. Редактор материалов - мощный инструмент, позволяющий создавать реалистичные поверхности и эффекты для окружающей среды. Предусмотрен интерактивный контроль над созданием материалов. Типы материалов: 1) стандартные - задается основной цвет поверхности и свойства взаимодействия со светом: поглощение (цвет освещенного участка поверхности), рассеяние, матовость, отражение, преломление; 2) материалы с использованием растровых карт одиннадцати типов для каждого из свойств взаимодействия со светом (Bitmap - для имитации текстуры реального материала; Mask - перекрытие одного материала другим; RGB Tint - настройка интенсивности основных цветов (красного, зеленого, синего); Cheker - "шахматная доска" из двух материалов; Mix - смешивание двух цветов или растровых изображений в произвольной пропорции; Marble - смесь 2-х цветов или растровых карт для имитации мрамора; Noise - случайная смесь двух цветов/растровых изображений; Reflect/Refract, Flat mirror - для определения свойств отражения/преломления; Gradient - градиентная заливка для фона или компонента составного материала; Composite - многослойный материал, может содержать неограниченное число слоев - текстурных карт с учетом карт прозрачности в альфа-каналах растровых файлов); 3) составные материалы, представляющие собой сложную смесь двух основных типов. Имеется пять готовых к использованию шаблонов, позволяющих создавать на их основе новые сложные собственные материалы. Имеется семь способов проецирования материалов на объекты: Lofted, Object Created - автоматически генерируются при лофтинге и создании объектов соответственно, плоский, сферический, прямоугольный, Srink Warp (обтягивающий) - применяется для объектов со сложной кривизной поверхности (люди, животные и т.д.). Интерактивный тонировщик сцены позволяет видеть применяемые для объектов материалы и изменения в процессе редактирования в режиме реального времени.

6. Источники света и камеры

6.1. Типы источников света - общий, точечный, прожектор, нацеленный прожектор (следует за объектом, указанным в качестве цели), направленный, объемный (для имитации пространственных эффектов света и тени).

7. Анимация

Концепция создания анимации базируется на 3-х основных понятиях: ключ анимации, трек анимации, функциональные кривые. Смысл понятия "ключ анимации" не изменился. Трек - временная диаграмма изменения ключа анимации, показывает начальное, промежуточные и конечное положения ключей и определяет временные/кадровые интервалы действия ключа анимации. Функциональная кривая определяет, как изменяется ключ анимации между ключевыми кадрами, характеризует величину и скорость изменения анимируемого параметра от времени. Создание ключевых кадров задает всего лишь несколько "опорных" точек для такой кривой. Форму кривой между опорными точками можно изменять с помощью контроллеров движения в широких пределах.

7.1. Track View. Окно диалога Track View обеспечивает редактирование всех имеющихся в сцене треков анимации. Позволяет создавать, удалять, копировать, перемещать как отдельные ключи анимации, так и их выделенные группы, управлять временными интервалами между ними. Имеет пять режимов работы - правка ключей, правка временных интервалов, правка диапазонов действия, размещение диапазонов действия, функциональные кривые.

7.2. Функциональные кривые, определяющие характер изменения (движение) ключа со временем (и соответствующие им контроллеры движения) могут быть одного из восьми типов. РНС (английская аббревиатура - TCB: Tension/Continuity/Bias) - кривая растяжение/непрерывность/смещение хорошо известна еще из 3D Studio. Кривая Безье - наиболее общий и интуитивно понятный способ управления, при котором величина наклона кривой в каждой временной точке определяет величину и скорость изменения ключа, гладкость кривой определяет плавность изменения во времени соответствующего параметра. Кривая, составленная из прямолинейных кусков, - наиболее употребима для "скачкообразной" анимации, например, механических движений. Алгоритмическая кривая - кривая, вид которой задается математическим выражением, Путь - кривая, созданная с помощью инструментов рисования и импортированная в качестве функциональной кривой, Шум - на кривой вблизи некоторой опорной точки создаются случайные возмущения, Список - для управления формой одной кривой используются несколько (список) контроллеров движения. Кривая типа Look At используется для сохранения ориентации объекта в заданном направлении при движении, например, на другой объект, который также может перемещаться. Динамические связи в сцене позволяют видеть результаты изменений настроек в любом видовом окне в режиме реального времени и задают двунаправленную связь между временем и изменениями сцены. Дополнительные возможности: автоматическая оптимизация количества ключевых кадров; интерактивность функциональных кривых; контроль за организацией циклов; метроном; стерео звук; создание текстовых комментариев; операции выделения объектов; переключение между редактированием во временном/покадровом режиме.

7.3. Инверсная кинематика. (Inverse Kinematics, IK) - истинно трехмерная ИК с 6 степенями свободы на точку или элемент. Легкая в использовании, точная, с контролем заглушения движений в местах соединений, возможностью создания циклических движений, разветвленной иерархией, привязыванием объектов, движением сочленений по заданным кривым. Все операции ИК выполняются в интерактивном режиме, имеется возможность получить частное решение для нового объекта с использованием метода следования движениям другого объекта.

Таким образом, модуль анимации обладает набором мощных возможностей и тончайших настроек, позволяющих достичь максимальной реалистичности анимационных последовательностей.