Трехмерная графика 
На сегодняшний день многие аниматоры и трехмерные моделеры занимаются формированием и эмуляцией водных поверхностей довольно часто. По непонятным причинам профессионалы активно пользуются уровневыми программами типа Maya или 3ds Max, пока простое и практичное приложение Синема 4Д остается недостаточно оцененным.
Следует отметить, что Cinema 4D существует на рынке уже довольно давно, создавая неплохую конкуренцию серьезным брендам. Приложение может похвастать наличием всех современных технологий, а его особенностью является применение NURBS для работы и моделирования. Собственно в этом и заключается ключевое отличие от конкурентов.
Данный урок всецело посвящен формированию водных пространств на основе динамических и статических сцен. Пользователь получает широкий выбор рабочих инструментов, которые можно использовать для создания различных объектов, эффектов и характеристик. Начнем со статических водных поверхностей.
Важно! Из-за того, что мне довелось работать над созданием этого урока на маломощном персональном компьютере, моделирование выполнялось в старой версии Cinema 4D 9.603. Однако это не влечет за собой никаких серьезных последствий и влияния на результат.
Создание пейзажа для рабочего стола
Чтобы не отвлекаться на обработку отдельных ландшафтных элементов, в качестве базы для формирования будущих статических водных поверхностей можно использовать фотографию. Именно так мы и сделаем, но сначала нужно выполнить предварительную обработку снимка.
Для формирования пейзажа с водными объектами следует использовать любую картинку, на которой нет такой водной поверхности. Её созданием мы будем заниматься лично. Мне понравилась идея использовать поисковую систему по картинкам, вбить запрос «лес» и остановить выбор именно на широкоформатных обоях для рабочего стола по теме.
В моем случае можно обойтись без предварительной обработки графического объекта. Достаточно только узнать и запомнить параметры изображения. У нас они равны 1024 на 768. С готовыми наработками можно перейти к программной среде Синема 4Д и сформировать новый проект.
Пара панелей и пол
Проще всего сделать небольшую конструкцию и нескольких панелей, которые расположены по перпендикуляру друг к другу. Среди трехмерных примитивов нужно выбрать пункт Panel, а потом перенести на рабочую область. Необходимо добиться того, чтобы размеры панелей и изображения были одинаковыми. На первом этапе таких манипуляций вполне достаточно.
В качестве дополнительных рабочих инструментов нужно использовать объект под названием Floor. Его необходимо установить под горизонтальной панелью.
Материалы и текстуры
Выполните процедуру добавления материала, а потом и загрузки фото в качестве текстуры для объекта Color. Дальше перенесите полученную модель на вертикальную панель.
Объект горизонтальной направленности предназначен для отображения водного элемента, но без создания специального материала. Создайте еще один материал, уделяя особое внимание панели Цвета, Отражения и Прозрачности.
В пределах рабочей зоны Цвета запускаем работу контекстного меню Текстур. Однако загрузку изображения выполнять не нужно, вместо этого выберите пункт Surfaces – Water. Другими словами нужно выбрать математическую модель. После процедуры загрузки смешайте её с заранее выбранным цветом. Дальше перейдите на панель Transparency, чтобы присвоить параметру Brightness 50 процентов, а функции Отражения – от 70 до 90 процентов.
В качестве пола необходимо подобрать специализированную текстуру в виде песка. В данном случае это не слишком страшно, поэтому можно просто использовать похожий цвет.
Поверните зону предварительного просмотра лицом к пользователю вертикальной частью и примените команду визуализации под названием Render Preview.
Характеристики освещения
Изначальный вариант едва ли можно назвать самым лучшим, так как он не обустроен достаточным освещением. Изначально мы не использовали световые источники, поэтому программа Синема 4Д выбрала вариант по умолчанию – стандартное дневное освещение. Чтобы настроить работу осветительных элементов, стоит выбрать всенаправленный объект и лучевое направление, Omni и Spot соответственно.
Всенаправленный светильник поместите над рабочей сценой, а потом поработайте над яркостью и цветовой передачей излучения. С его помощью можно будет настроить погоду, которая повторяет на особенности передачи.
Целенаправленный луч нужно поместить за пользовательским местом, но позаботиться о небольшом смещении. Всё это делается для того, чтобы получился эффект профессиональной съемки.
Делаем рельефный пейзаж
Дальше панель вертикальной направленности можно удалить, заменив её объектом под названием Рельеф. Для тех, кто будет работать с ним впервые, стоит отметить, что команда отвечает за выстраивание сложной поверхности на основе яркостного канала, который был использован в загруженном приложении. Осветленные зоны выставляются наперед, а затемненные выводятся назад. Манипуляции над координатами высоты и ширины позволяют держать под контролем параметры глубины изображения.
Для случаев, когда в роли основы выступает загруженное изображение, результат будет выглядеть следующим образом.
Симпатично, не так ли? Однако картинке еще не хватает реалистичности. Поэтому необходимо заняться инвертированием яркостной карты. Для работы подойдет обычный графический редактор, например, фотошоп. Сначала сделайте картинку черно-белой, а потом дополните её необходимыми цветами. Итог должен быть похожим на это:
Полученное изображение вставьте в объект Рельеф, он будет исполнять роль основы. Глубину необходимо уменьшить, а потом присвоить элементу материал с простой картинкой.
На практике накладка графического объекта на рельеф представляет собой действительно эффективный способ обеспечения реалистичности. Необходимо с особым вниманием отнестись к формированию яркостной карты. Для примера можно попробовать очертить неровную береговую линию графического объекта. Разбираться с этим пунктом нет необходимости, так как наш урок посвящен совсем другой тематике. Однако необходимо разбираться с тем, как работает инструмент Рельеф на примере создания водной поверхности.
Как создать волны и рябь на основе статистических методов?
Если вы хотите научиться создавать анимированный эффект воды в Синема 4Д на профессиональном уровне, лучше сразу научиться делать это на профессиональном уровне. Однако существуют и промежуточные методики, с которыми можно работать в статике и в анимации.
Первый статический способ. Чтобы сформированная водная поверхность получилась очень красивой, панель горизонтальной направленности нужно заменить вторым объектом Рельефа. Не забудьте сделать дополнительное изображение на основе плавных градиентных переходов от одного серого оттенка к другому. Такие манипуляции позволяют создать на базе программного компонента любые рельефные графические объекты, связанные с водной поверхностью. Это могут быть крупные волны и мелкая рябь.
Такой способ подходит не только для формирования статичных, но и анимированных объектов. Достаточно создать крупную текстуру и поменять её координатные данные.
Второй статический способ. Кроме полезного функционала объекта под названием Рельеф, в программной среде Синема имеется еще один эксклюзивный примитив под названием Landscape. С его помощью можно сформировать земной ландшафт, горный пейзаж и не только. С не меньшим успехом его можно использовать для того, чтобы сделать водную поверхность. Важно хорошенько разобраться с тем, какой материал был задействован в работе и какие приоритеты стоят перед пользователем.
Для создания анимированных объектов лучше использовать Landscape. В данном случае можно воспользоваться одним из двух вариантов. Первый представлен динамическим манипулированием параметрами извилин плоскости с помощью инструмента Rough Furrows для грубых и Fine Furrows для плавных извилин. Нельзя также забывать об инструменте Scale. Если уделить особое внимание настройке анимированных объектов, результат будет просто потрясающим. Это идеальное решение вопроса, когда необходимо настроить эмуляцию океана или моря.
Второй вариант использования параметра Landscape для формирования анимационного эффекта водности едва ли можно назвать стандартным, также он требует особых затрат ресурсов. У параметра Landscape есть две формы: для представления рельефа на плоскости и для представления рельефа на сферической поверхности, при котором нужно отключать свойство Spherical. Вы всегда можете сформировать объемную сферу, которая не сразу будет выглядеть в виде окружности. Дальше нужно будет переключить сферу в режим вращения с помощью анимации. Эффект пользуется популярностью, так как выглядит максимально естественно. Объект придется разбить на несколько сегментов. Быстро выполнить работу не получится, но качество достойно потраченного времени.
Третий статический способ. На этот раз необходимо воспользоваться характеристикой под названием Выпуклость или Bump. В основе классических вариантов лежит использование яркостных каналов текстур. Они создают ощущение объемного вида с помощью распределения теневой карты Diffusion или элемента Bump, который позволяет применить эффект реалистичного вдавливания. Необходимо понимать, что работать с функцией Bump и Displacement в NURBS не получится. Эффекты больше применимы к поверхностям полигонального типа.
Как делать рябь и волны на основе динамического способа?
Профессиональное формирование водной динамической плоскости невозможно без использования частиц Particles, но можно просто работать с большим количеством элементов.
Можно снова вернуться к тому моменту урока, когда мы только начали перечислять актуальные статистические способы, в вертикальной панели было присвоено свойство Рельеф. Водная поверхность при этом сформирована на панели горизонтальной направленности. Продолжим именно с этого момента.
Мы имеем размеры 1024х768, переходим на панель свойств, чтобы разбить целый элемент на многочисленные сегменты: ширина - 102 пункта и высота – 76 пунктов. Режим работы NURBS необходимо заменить на полигональное представление с помощью нажатия кнопки Make Editable или С на клавиатуре.
После этого перейдите к менеджеру объектов, запустите работу меню Файл, зайдите на вкладку Clothide Tags и остановитесь на пункте полотна Cloth. Если ранее объект Панель был выделен, новое Полотно должно появиться в перечне тегов с правой стороны. Это позволит превратить панель в полотно и наделить его всеми необходимыми параметрами.
Для настройки кликните по полотну и примените требуемые изменения. На вкладке Forces нужно снизить значение силы гравитации со стандартного параметра 9,81 до единицы. Если сейчас запустить анимацию, из-за отсутствия фиксированных точек полотно будет медленно спадать вниз.
Именно поэтому их нужно сделать. Никаких сложностей возникнуть не должно, так необходимо просто сменить направление рабочего экрана проекции на вид сверху, запустить рабочий режим с точечными объектами и присвоить курсору значение «прямоугольного выделения». Останется только выделить точки кромки по периметру, перейти в свойства Полотна, остановить внимание на вкладке Dresser, а потом установить параметр Set напротив Fix Point. Все эти манипуляции приведут к тому, что выделенные точки приобретут розовый цвет.
Следует более подробно разобраться с последней операцией. Пункты, которые были зафиксированы, не только сохранят установленное положение, но также будут независимыми от различных внешних воздействий. Остальными точками пользователь сможет манипулировать по своему усмотрению. Сформировав контур, мы добились создания небольшой рамки. Использовать такую технологию можно и для того, чтобы сделать флаг, если зафиксировать точки только с одной стороны. Необходимо отметить, то объект Полотна можно использовать и для формирования одежды, тканой основы и не только.
Особое внимание стоит уделить свойства такого объекта, детально остановившись на вкладке Tag, где можно поработать с плотностью, гибкостью и параметрами тягучести. Новичкам лучше оставить эти свойства с данными по умолчанию, но для пользователей среднего уровня или профессионалов они действительно будут особенно полезными.
Подведем итог. Рабочая панель превратилась в полотно с фиксацией на основе жесткой рамки из закрепленных точечных элементов. Дальше нужно внести изменения в характеристики остальных точек. Постараемся добиться естественной ряби на поверхности воды. Особых трудностей возникнуть не должно.
Перейдите на панель частиц, где следует остановить выбор на Турбулентности. Модуль Turbulence необходимо добавить в рабочий проект, тогда он отобразится в виде пустотелого стандартного кубического элемента. Внести требуемые изменения нужно на вкладке Объекта. Попробуйте присвоить следующие значения: Сила=5 и Shape=Unlimited. Это должно привести к исчезновению куба с рабочей зоны объекта Турбулентности.
Остается только привязать Турбулентность к ранее созданному Полотну. Чтобы выполнить такую операцию необходимо обратиться к свойствам полотна, а именно выбрать вкладку Эксперт с пустующим окном Include. Воспользуйтесь курсором мышки, чтобы заполнить свободную ячейку Турбулентностью путем банального перетягивания объекта с помощью кнопки мышки. Вкладка Include отвечает за представление перечня всех элементов, которые могут повлиять на Полотно и его характеристики. Если применить к Полотну генератор ветра Wind с параметром Unlimited для Shape, получился бы эффект красивого обдува с отображением складок.
Нам гораздо больше нужна Турбулентность. Запустите предварительный просмотр анимации, чтобы правильно подсчитать текущие изменения поверхности. Для наглядности можно остановиться на полпути, запустить визуализацию отдельного кадра. Эффект будет максимально реалистичным.
Быстрее, выше, сильнее
Такая обработка водной поверхности и рельефа, хотя и выглядит очень интересно, не может похватать достаточным пространством. Да и не стоит останавливаться только на таких вариантах работы с динамикой для Полотна. Можно дополнить сцену Синема плавающим кубом, что полезно и выгодно сразу по двум пунктам:
- Мы создадим объект для сравнения, что расширит пространство психологически.
- Мы поближе познакомимся с реализацией эффекта плавающего объекта.
Начать необходимо с добавления куба на сцену. Стандартные параметры нам не подходят, поэтому присвойте каждой стороне объекта 80 пунктов. Дальше останется только кликнуть по кнопке С, чтобы перейти к полигональному представлению. Перейдите к меню файла в менеджере объектов, остановитесь на вкладке Clothide Tags и выберите пункт Collider. Свойство данного тэга позволит присвоить параметру Bounce значение, равное 50 процентам.
Переведите рабочий интерфейс в анимационный режим и прорисуйте траекторию перемещения сформированного куба в пространстве. Воспроизведите анимацию, поочередно останавливая её для наглядной визуализации отдельных моментов. Когда куб плывет, вокруг него образовываются реалистичные волны.
С помощью дополнительной отладки различных настроек можно добиться максимально природного вида.
Есть смысл также и в попытке сделать центр тяжести элементом, имеющим особое влияние на Полотно. В меню Частиц выберите пункт Attractor, сделайте его зависимым от куба через менеджер объектов, установите значение Силы на 200 пунктов и подберите оптимальные размеры, чтобы они были лишь немного больше, чем куб. После этого необходимо будет подключить Attractor к элементу Include на полотне, как в случае с турбулентностью. Это поможет создать эффект притяжения полотна и усилит реалистичность анимационной сцены. Всегда помните о том, что работа в данном случае ведется со сложной динамикой, при которой поведение отдельных элементов зависит от скорости перемещения.
