Моделирование поверхностей с разбиением

1 Введение

Данная глава поясняет, что такое поверхности с разбиением и описывает основные понятия, необходимые для работы с ними. Она состоит из следующих разделов:

• Первое знакомство
• Включение возможности использования поверхностей с разбиением
• Простой пример: моделирование руки

Первое знакомство

Поверхности с разбиением являются новой концепцией разбиения Maya, обладающей уникальными и мощными возможностями и совмещающей в себе достоинства NURBS и полигонального моделирования.

Моделирование поверхностей с разбиением часто оказывается предпочтительней традиционных способов моделирования, NURBS или полигонального:

• Подобно NURBS, поверхности с разбиением являются сглаженными. Фактически они рассчитываются с помощью однородных кубических B-сплайновых поверхностей (подмножеством NURBS поверхностей). В отличие от полигональных моделей, поверхности с разбиением не выглядят гранеными при укрупнении плана.
• Подобно полигональным моделям, поверхности с разбиением могут иметь произвольную топологию (они не ограничены четырехсторонними кусками, как NURBS).
• Подобно полигональным моделям, Вы можете работать с одним объектом, а не собирать воедино части, как это приходится делать с NURBS.
• Поверхности с разбиением непрерывны, а следовательно нет проблем швов, которые часто возникают при анимации NURBS моделей. Сшивание также не требуется.
• Поверхности с разбиением моделируются быстро. Вы можете сделать грубую полигональную модель, конвертировать ее в поверхность с разбиением, а затем добавить детализацию, не беспокоясь о непрерывности модели.
• Использование иерархических уровней позволяет Вам работать с грубой моделью, например, привязывая ее к скелету, а сделанные изменения будет гладко интерполироваться на другие уровни при анимации.

Что такое поверхность с разбиением?

Поверхность с разбиением – это гладкая поверхность, которая генерируется по произвольной полигональной управляющей сетке. Maya использует схему разбиения поверхности Катмула-Кларка, которая является аппроксимирующей схемой: Поверхность обычно не интерполирует управляющую сетку. Преимущество данного метода состоит в том, что его можно интерпретировать двумя способами:

• Как обобщение B-сплайновых поверхностей

Управляющая сетка (чаще называемая управляющими вершинами) B-сплайновой поверхности должна состоять из четырехугольников. Вдобавок ко всему каждая управляющая вершина должна принадлежать точно четырем ребрам (валентность вершины равна четырем). Граничные вершины являются исключением из этого правила. Например, контрольная сетка не может быть треугольником или кубом. В первом случае сетка не состоит из четырехугольников, во втором вершины имеют валентность равную трем. Разбиение по Катмулу-Кларку дает определение сглаженной поверхности без ограничений B-сплайнов. Фактически эта схема единственная разрешает наличие в управляющей сетке полигонов с произвольным числом сторон.

• Как сглаженная версия полигональных поверхностей

Поверхность с разбиением может рассматриваться как предел бесконечного числа уточнений (разбиений) исходной сетки. На каждом шаге разбиения используется набор правил (схема разбиения), по которым N-сторонний полигон разбивается на N четырехугольников. Схема разбиения выбрана так, чтобы итерационный процесс обязательно сходился. Обратите внимание, что ограничения по числу сторон присутствуют только на первом шаге, в дальнейшем мы имеем сетку разбитую только на четырехугольники.

Поверхности с разбиением, используемые в Maya, являются расширением поверхностей Катмула-Кларка, так как имеют дополнительную возможность иерархической техники моделирования. Это позволяет Вам моделировать детали на более высоком уровне, не изменяя положения точек более низкого со всеми, вытекающими отсюда преимуществами (например, нет необходимости перепривязывать модель к скелету, так как число вершин не изменилось).

Исходную управляющую сетку будем называть "базовой сеткой" или "сеткой уровня 0", чтобы подчеркнуть разницу между ней и управляющей сеткой более высокой детализации, которая создается в случае необходимости. Для каждого более высокого уровня, контрольная точка воздействует на участок поверхности, составляющий примерно четверть от соответствующего участка предыдущего уровня. Maya допускает 13 уровней иерархии (уровня с 0 до 12), в результате вершина управляющей сетки последнего уровня действует на участок поверхности в 4096 раз меньший, чем точка исходной сетки.

Включение возможности использования поверхностей с разбиением

Чтобы использовать поверхности с разбиением, надо загрузить программу, отвечающую за работу с ними. Она автоматически загружается при установке Maya Unlimited, однако если Вам надо перезагрузить ее, используйте следующую процедуру.

Для загрузки использования поверхностей с разбиением:

1. Запустите Maya.

2. В меню Window выберите пункт Settings/Preferences и далее Preferences, после чего выберите категорию Modules.

3. Включите пункт Subdivision Surfaces и нажмите Save.

4. Перезагрузите Maya.

Maya загрузит соответствующее программное обеспечение, признаком чего будет меню Subdiv Surfaces в наборе меню Modeling.