Алексей Москаленко: цифровая скульптура. Обзор программы цифрового скульптинга (цифровой скульптуры) Sculptris. Результаты исследования и их обсуждение

Цифровая скульптура

Цифровая скульптура (скульптурное моделирование или 3d скульптинг) - вид изобразительного искусства , произведения которого имеют объёмную форму и выполняются с помощью специального программного обеспечения, посредством инструментов которого возможно производить различного рода манипуляции над 3d моделями, как если бы скульптор работал над обычной глиной или камнем.

Технология моделирования скульптуры

Использование в программах для цифровой скульптуры различных инструментов может варьироваться; в каждом пакете есть свои преимущества и недостатки. В большинстве инструментов для моделирования цифровой скульптуры применяется деформация поверхности полигональной модели, благодаря чему её возможно сделать выпуклой или вогнутой. Этот процесс чем-то похож на чеканку металлических пластин, поверхность которых деформируют для получения необходимого узора и рельефа. Другие инструменты работают по принципу воксельной геометрии, объёмность которых зависит от используемого пиксельного изображения. В цифровой скульптуре, как и в работе с глиной, можно "наращивать" поверхность, добавляя новые слои, или наоборот, снимать лишнее, стирая слои. Все инструменты по разному деформируют геометрию модели, что облегчает и делает богаче процесс моделирования.

Ещё одна особенность этих программ заключается в том, что в них сохраняются несколько уровней детализации объекта, благодаря чему можно с лёгкостью переходить с одного уровня на другой, редактируя модель. Если изменить поверхность модели на одном уровне, то эти изменения коснутся и других уровней, т.к. все уровни взаимосвязаны. Разные области модели могут иметь полигоны различной величины, от маленьких до очень крупных, в зависимости от того, в каком участке модели они расположены. Различного рода ограничители (маски, замораживание поверхности и др.) позволяют редактировать поверхности, не затрагивая и не деформируя близ лежащих зон.

Основной особенностью воксельной геометрии является то, что она обеспечивает полную свободу над редактируемой поверхностью. Топология модели может постоянно изменяться в процессе её создания, материал можно добавлять, деформировать и удалять, что значительно облегчает работу скульптора со слоями и полигонами. Однако эта технология создаёт ограничения при работе с различными уровнями детализации. В отличие от стандартного моделирования, в вокселе изменения, внесённые в геометрию модели на более низком уровне детализации, могут полностью уничтожить мелкие детали на более высоком уровне.

Работать над цифровой скульптурой можно с использованием как трёхкнопочной или стандартной мыши, так и с графическим планшетом, что увеличивает возможности скульптора, позволяя ему буквально рисовать свои скульптуры, создавая более плавные и различные по толщине линии и деформации. Монитор-планшет в разы увеличивает скорость работы над скульптурой благодаря сенсорному дисплею и простоте обращения с моделью.

Применение

3D Скульптура

3D скульптура это ещё молодая, набирающая обороты технология моделирования, но несмотря на это, за сравнительно короткое время, она завоевала большую популярность во всём мире. Особенность цифровой скульптуры заключается в том, что она позволяет создавать модели с высоким уровнем детализации (десятки и сотни миллионов полигонов), что пока ещё недостижимо традиционными методами 3d моделирования. Это делает её наиболее предпочтительным методом для получения фотореалистичных сцен и моделей. В основном цифровая скульптура используется для моделирования высокополигональных, органичных 3d моделей, которые состоят из искривлённых поверхностей с большим числом крупных и мелких деталей.

В настоящее время, программы для цифровой скульптуры часто используют для улучшения и усложнения внешнего вида низкополигональных моделей, используемых в компьютерных и видеоиграх , за счёт создания различного рода карт неровностей . Сочетая грубые 3d модели с текстурными картами , картами нормалей и замещения, можно значительно улучшить внешний вид игровых уровней и персонажей , достигая высокой степени реализма компьютерной игры и экономя ресурсы компьютера. Некоторые скульпторы, работающие в таких программах как Zbrush и Mudbox зачастую сочетают процессы моделирования с традиционными 3d программами с целью более качественной визуализации и придания дополнительных эффектов для модели (например, волос и шерсти). Такие программы как 3ds Max, Maya и Modo включают в себя некоторые элементы и приёмы работы с моделью, похожие на инструменты в программах для цифровой скуьптуры, но значительно уступают последним.

Высокополигональные скульптуры нашли широкое применение в художественных и фантастических фильмах , в искусстве , в промышленном дизайне . Они так же используются в создании прототипов , фотореалистичных иллюстраций и для создания реальных скульптур в 3d печати .

Программы для цифровой скульптуры

Ниже представлен список программ для моделирования высокополигональных (от нескольких сотен тысяч до нескольких сотен миллионов полигонов) 3d скульптур:

См. также

Примечания

Литература

• Ara Kermanikian. Introducing Mudbox. Sybex, 2010. - 416 стр. ISBN 978-0-470-53725-1
• Bridgette Mongeon. Digital Sculpting with Mudbox: Essential Tools and Techniques for Artists. Focal Press, 2010. - 288 стр. ISBN 0240812034

Категории:

• Скульптура
• Виды скульптуры
• Трёхмерная графика
• Компьютерная графика
• Компьютерное искусство
• Изобразительное искусство
• Дизайн

Wikimedia Foundation . 2010 .

Обзор программы цифрового скульптинга (цифровой скульптуры) Sculptris

Pixologic предлагает начать освоение цифрового 3D скульптинга именно со Sculptris, а вот опытным в CG 3D-художникам они предлагают уже ZBrush .

Конечно, в Sculptris’е нельзя не заметить влияние программистов ZBrush от Pixologic , наверное, самого известного и мощного инструмента 3D-художников, предназначенного для создания трехмерных моделей с упором на цифровой скульптинг (digital sculpting). Конечно, ZBrush предоставляет 3D-моделлерам намного больше инструментов, как для скульптинга, так и для hard-surface моделирования (к сожалению, недостижимого для Sculptris).

Sculptris является легким в освоении программным продуктом для цифрового скульптинга, позволяющим вам лепить свои 3D модели, будто вы работаете с глиной. Окно настроек, которое открывается по щелчку Левой Кнопки Мыши (ЛКМ) по кнопке Options, расположенной в центре экрана, в верхней его части, содержим необходимый минимум для создания вашей модели и ее визуализации. Отличным дополнением является поддержка чувствительности к нажатию, в частности цифрового пера, что не может не порадовать владельцев цифровых планшетов, таких, как Wacom, к примеру.

Sculptris позволяет как создать произведение искусства с нуля из обычной сферы (или нескольких сфер) и плоскости (или нескольких плоскостей) или их комбинаций, так и добавлять детали к вашей импортированной 3D-модели.

Как можно заметить, рука разработчиков ZBrush чувствуется и здесь.

Немного похоже на добавление Z-сфер в Zbrush, не так ли?

Правда, при добавлении новых плоскостей на сцену с существующими объектами вместо сетки плоскости можно заметить сетку сфер(ы).

Помимо добавления примитивов на сцену, Sculptris поддерживает импортирование ваших моделей, предварительно сохраненных в формате Wavefront Technologies с расширением obj. Как и при добавлении примитивов, позиция импортируемых моделей также визуализируются решеткой сферы.

Sculptris позволяет редактировать как один объект, так и использовать кисти сразу на нескольких объектах, пропорционально изменяя геометрию выбранных объектов. Подсказка по основному функционалу Sculptris’а доступна по нажатию клавиши F1. Более подробную инструкцию можно найти на 47 страницах файла Sculptris_Alpha6_Documentation.pdf, расположенном в директории, куда была установлена программа (по умолчанию — Program Files (x86)\Pixologic\Sculptris Alpha 6\ или Program Files\Pixologic\Sculptris Alpha 6).

Функционала Sculptris достаточно для создания своего монстра или персонажа, а также ландшафта (landscape, terrain).

Как и во всех 3D-редакторах и программ для цифрового скульптинга, в Sculptris’е предусмотрен режим симметрии/Symmetry под одной из осей, который включен по умолчанию, и может быть отключен путем нажатия, соответствующей кнопки (иконка со стрелкой влево-вправо). Возврат в режим симметрии приведет к “уничтожению” ассиметричных деталей, ориентируясь на одну из сторон модели. Таким образом, например, на одной стороне одной из осей появится то же, что отображено по другую сторону той же оси, либо уберется то, что было создано, чтобы соответствовать приоритетной стороне. В некоторых 3D-редакторах режим симметрии называется режимом зеркального отражения/Mirror.

Базовая сфера состоит из 2048 полигонов (базовая плоскость также состоит из 2048 треугольников), по сути, представленных треугольниками, количество которых может быть, как уменьшено посредством инструмента Reduce Selected, так и увеличено посредством инструмента Subdivide all.

Шестой раз разбить полигоны (подразделить полигоны модели) у меня не получилось. Приложение завершает работу с критической ошибкой при подразделении полигонов 3D-модели более чем в пять раз: на шестой клик по кнопке Subdivide all выскакивает окно ошибки Microsoft Visual C++ Runtime Library “Runtime Error! This application has requested the Runtime it in an unusual way. Please contact the application’s support team for more information.” Положительной стороной является то, что программа сохраняет предыдущий ваш предыдущий шаг, в которого восстанавливает свою работу при ее повторном запуске.

Как и в большинстве 3D-редакторов, подразделение полигонов (разбиение) отлично работает на органических 3D-моделях (персонажах, животных, монстрах и т.д.) и слабо подходит для технических объектов (например, угловатых роботов, ведер, бочек, зданий) без предварительной подготовки моделей. Подготовка моделей, как и в Blender’е перед использованием модификатора Multiresolution или Subdivision Surface, должна включать выделение резкости/остроты ребер 3D-моделей, например, путем создания вдоль ребер, которые должны быть острыми, дополнительных ребер. В Blender’e это может быть выполнено путем применения таких инструментов, как Loop Cut, ножа/Knife, Подразделения/Subdivide выделенных ребер и плоскостей. Без подготовки модель будет выглядеть удручающе.

Новичок, запустивший Sculptris, Blender или любой другой 3D-редактор может быстро повесить нос и решить, что попробует как-нибудь в следующий раз – лет через -дцать обязательно.

Возвращаясь к добавлению и/или импортированию добавления одного и более объектов на существующую сцену, стоит отметить, что каждая модель представляет собой отдельный объект. К сожалению, средствами Sculptris они не могут быть объединены в единый меш, как реализовано в ZBrush и других 3D-редакторах, таких как Blender, 3ds Max, Cinema4D, 3D Coat, Maya и других не менее мощных пакетах. В некоторых из них реализована возможность объединить отдельные 3D-объекты в единый меш, причем с созданием такой объединенной модели новой топологии, например, с указанием линий, задающих основные направления линиям новой сетки 3D-модели. Существуют и отдельные пакеты, разработанные специально для ретопологии 3D-моделей, например, TopoGun .

3D модели, состоящие из нескольких частей, подходят для зданий, механических объектов, например, мехов и роботов, и т.д. Для живых и условно живых существ, таких, как зомби, нежить и прочей другой мертвечины подходит 3D-модель, созданная из единого меша. Дополнительными составными элементами для 3D-модели могут являться глаза и язык, а также навесные элементы, например, поясные гранаты, подвижное забрало шлема, рюкзак и т.д.

Функционал каждой из кнопок, отвечающих за изменение геометрии меша (вытягивание, заострение, рисование, сглаживание и т.д.), описывать здесь не вижу смысла, поскольку они не отличаются от основных кнопок, доступных для цифрового скульптинга в Blender, SculptGL, ZBrush и т.д. Попробовав раз – сразу понимаете, что делает тот или иной инструмент.

Размер кисти меняется клавишами ‘{‘ и ‘}’. Результат, обратный действию кисти, активируется в зажатой клавишей ‘Alt’.

Клавиша Ctrl включает режим отрисовки маски на поверхности 3D-модели. Покрытые рисунком маски области 3D-модели не реагируют на действия кистью в режиме цифрового скульптинга.

Клавиша Пробел отвечает за открытие меню основных функций кисти: размер, силу воздействия/нажатия, использование текстуры для моделирования и автоматическое добавление детализации/Detail при применении кисти (разбивает полигоны в месте прохода кистью). Данное меню дублирует основные настройки, доступные в верхней части экрана, но позволяет не отвлекаться от скульптинга на перемещение мыши в верхнюю часть экрана и обратно с целью настройки параметров кисти и скульптинга.

В Sculptris’е вы можете вращать (кнопка “ROTATE”), масштабировать (кнопка “SCALE”) или перемещать (“GRAB”) модель или составные части меша, которые захватывает кисть, если выберете соответствующий инструмент в панели, расположенной в левой части экрана. Параметр Global, расположенный под регуляторами Силы и Размера кисти, позволяет определить, будут ли влиять трансформации в конкретном режиме на всю модель или лишь на участки, которых касается кисть. Помимо Global каждый режим имеет свои дополнительные настройки. Так, трансформация масштабирования имеет параметр XYZ, позволяющий производить масштабирование по всем трем осям сразу или они будут зависеть от перемещения мыши (влево-вправо и вверх-вниз) и от точки, из которой вы наблюдаете ваш 3D-объект. У трансформации Перемещения существует параметр Limit, переключающий два режима: 1) режим, как если бы вы вели пальцем по глине, оставляя соответствующие деформации; 2) режим, делающий модель немного упругой и позволяющий вам изменять геометрию 3D-модели, пока вы не отпустите Левую Кнопку Мыши.

Режим вращения также имеет опцию Зеркалирования, которая влияет на выделенный меш целиком и позволяет зеркально отразить выбранный меш относительно одной из осей симметрии. В дополнение к трансформации Перемещения/Grab Данная опция крайне полезна, если ваш импортированный 3D объект был размещен на сцене не совсем так, как вы хотели.

Вернемся к цифровому скульптингу. В некоторых случаях при скульптурировании возникает необходимость более детально проработать ту или иную деталь, но не хочется увеличивать количество полигонов для всей модели. Параметр Детализация/Detail поможет вам в этом. Детализация/Detail позволяет изменять геометрию 3D модели параллельно с увеличением количества полигонов в области касания кистью. Перед тем, как изменить тот или иной участок модели, следует выставить необходимый уровень подразделения полигонов посредством соответствующего ползунка (расположен сразу под надписью “Detail”). Для включения и отключения детализированного редактирования используется горячая клавиша ‘Q’.

Итак после того как вы зададите форму своей 3D-модели, вы можете перейти в режим раскрашивания вашей 3D-модели, нажав большую кнопку с надписью “PAINT” в правом верхнем углу экрана программы Sculptris.

Обратите внимание, что переход в режим раскрашивания – ДОРОГА В ОДИН КОНЕЦ, поскольку вы уже не сможете вернуться в режим редактирования вашей 3D-модели. Есть, конечно, небольшой лайфхак. Вы можете сохранить или экспортировать 3D-модель после того, как перейдете в режим раскрашивания 3D-модели, и заново ее открыть (или импортировать). В момент открытия/импортирования сохраненной (или экспортированной) ранее 3D-модели, если она была сохранена/экспортирована из режима раскрашивания, Sculptris спросит вас, не хотите ли вы продолжить в режиме раскрашивания и готовы ли потерять все изменения, сделанные в режиме раскрашивания модели Paint.

Если на первый вопрос вы ответите “Нет”, а на второй “Да”, то вы сможете продолжить скульптурирование ранее созданной и сохраненной (или экспортированной) 3D-модели, но вы ПОТЕРЯЕТЕ для открытой модели диффузную карту (текстуру), uv-развертку, карту нормалей и все остальное, что было создано в режиме раскрашивания. Поскольку uv-развертка модели в Sculptris’е создается автоматически (причем именно в момент перехода в режим раскрашивания), то при следующем переходе в режим раскрашивания шанс, что она будет повторять предыдущую развертку, крайне мал (на самом деле стремится к нулю и совсем не на бесконечности). А в случае если вы еще и измените геометрию своей 3D модели, то — совсем равен нулю. Так, что созданные ранее карты будут бесполезны. Но и тут есть свой маленький лайфхак, о котором чуть ниже.

Небольшим неудобством при таком подходе (сохранение в режиме раскрашивания Paint и открытие файла в режиме скульптинга) является то, что при открытии сохраненного в режиме рисования Paint (не скульптинга) файла может измениться геометрия вашей 3D-модели. Если же открывать сохраненную модель в режиме рисования, как предлагает Sculptris, то изменения в геометрии 3D модели не возникает, но тогда теряется и смысл такого подхода к созданию 3D моделей.

Выходом из ситуации, как не странно, является экспортирование модели в формат obj (к сожалению, единственный возможный) с последующим ее импортированием в Sculptris.

Но вернемся к режиму рисования. Здесь все не сложнее цифрового скульптинга в Sculptris’е. Кнопка Pain Color отвечает за нанесение кистью выбранного цвета на поверхность вашей 3D-модели. Вы можете выбрать два одновременно активных цвета для раскрашивания 3D-модели (две окружности справа от Текстуры/Texture). Окрашивание основным цветом (указанном в верхнем кружке) производится путем нажатия, удерживания и перемещения Левой Кнопки Мыши. Если же при этом вы будете удерживать клавишу Alt, то вы сможете окрашивать модель вторым предустановленным вами цветом (нижний кружок).

Вы можете использовать круглую кисть по умолчанию, либо загрузить кисть, например, с сайта Pixologic в разделе библиотеки кистей альфа (Alpha library) центра загрузок, расположенного по адресу http://pixologic.com/zbrush/downloadcenter/alpha/ .

Также вы можете назначить текстуру, рисунком которой вы будете рисовать на поверхности вашей модели. Вы можете использовать любую свою текстуру, либо одну из представленных на сайте в разделе текстур, расположенном по адресу http://pixologic.com/zbrush/downloadcenter/texture/ .

Не забудьте включить применение кисти и текстур (флаг под изображением кисти и текстуры – “Enable”, отдельно для кисти, отдельно для текстуры). Как только вы включите использование кисти и/или текстуры, то для них появятся дополнительные параметры: Invert (инвертирующий значения для белого с черным, делая их либо выпуклыми, либо вдавленными) и Directional (позволяющий задать направление текстуре либо выбрать случайно изменяющееся направление – Random). Как и в режиме скульптинга, по нажатию Пробела открывается свое мини-меню, в котором вы можете задать параметры кисти и выбрать работу с маской.

Сразу под кнопкой рисования находится кнопка заливки 3D-модели основным цветом по маске. Если маска отключена (Enable mask под кнопками сохранения/загрузки файла) либо модель не имеет маски, то основным цветом залита будет вся модель. Повторное применение инструмента сделает заливку модели более яркой. Редактировать маску, включать и отключать ее, а также включать и отключать ее видимость на 3D-модели вы сможете, если поставите флаги рядом с соответствующими пунктами, расположенными под кнопками сохранения и загрузки 3D-модели.

В отличие от масок в режиме скульптинга, в режиме рисования окрашивается лишь то, что помечено маской. В режиме раскрашивания “краска” воздействует лишь на закрашенные рисунком маски (светло-серый цвет) участки 3D-модели. Так, незакрашенная маской (незаМаскированная) область модели останется нетронутой (не будут покрыты узором/цветом). Маски для карты нормалей работают также, как и для раскрашивания модели.

Для создания 3 D-модели в Sculptris’е я вижу несколько способов.

Первый способ – это создать низкополигональную модель и затем в режиме раскрашивания модели придать ей детализацию посредством рисования карты нормалей все той же кистью, как в NDO Painter из набора Quixel SUITE 2 . Изменение карты нормалей не приводит к изменению геометрии объекта, но визуально вы видите неровности на его поверхности. Самая верхняя кнопка в правом ряду в левой части экрана “Paint Bump” отвечает именно за рисование на карте нормалей. Левая Кнопка Мыши позволяет рисовать выступающие детали. Удерживая клавишу Alt вы можете “продавливать” поверхность 3D-модели. Под кнопкой “Paint Bump” расположена кнопка “Flatten bump”, которая переводит режим рисования в режим сглаживания/выравнивания поверхности (по сути, стремясь заполнить изображение карты нормалей, находящейся в области кисти, цветом RGB(128, 128, 255) или #8080ff). Вы можете сменить рисунок кисти, либо рисовать текстурой, которые можете установить, нажав на соответствующие окошки BRUSH и TEXTURE. Вы также можете настроить размер, жесткость и силу нажатия при помощи соответствующих ползунков, а также выбрать материал для своей трехмерной модели.

Карту нормалей, также как текстуру и карту высот можно сохранить из самого Sculptris’а, если показать дополнительные инструменты (отметить “галочкой” рядом с фразой “Shoe advanced tools”), которые содержат собственно кнопки для сохранения текстуры (Save Texmap), открытия загрузки существующей текстуры (Open Texmap), сохранения карты нормалей (Save normals), сохранения карты высот (Save bumps), экспорта в PSD-файл (Export PSD) слоев для постобработки рендера вашей 3D-модели, и импорта слоев из файла с расширением PSD (Import PSD).

На представленном выше рисунке видны резкие переходы на границе uv-развертки.

Экспортированную карту нормалей я наложил на модель в Blender’е и что же я получил?..

В самом Sculptris’е при значительном приближении также видны артефакты, правда, гораздо меньше, что и демонстрирует приведенный ниже рисунок.

Таким образом, я получил дикие переходы на границах uv-развертки. Можно подумать, что это связано с размерами uv-пространства/разрешением текстуры, которые можно выбрать после нажатия кнопки PAINT, расположенной в правом верхнем углу экрана программы. По умолчанию, разрешение текстуры выставлено в 512×512 пикселей. Увеличение количества треугольников модели с 2048 до 131K и разрешения текстуры при переходе в режим раскрашивания до 2048×2048 пикселей, не влияет на эти краевые эффекты.

Да, в Blender’е я выставил значение для Bumpiness равным 1, а в Sculptris’е по умолчанию данное значение занижено. Уменьшив силу влияния карты нормалей можно получить довольно приемлемый вариант, но далеко не идеальный.

Чтобы избежать таких переходов в Blender’е достаточно лишь в Текстурах/“Texture” панели свойств поставить галочку напротив Normal Map во вкладке Image Sampling.

После создания high-poly модели и раскрашивания ее, включая рисование по карте нормалей нужно экспортировать ее и все необходимые вам карты (диффузную, карту нормалей и карту высот) для того, чтобы использовать их для переноса на low-poly 3D-модель. Low-poly модель можно создать как в 3D-редакторе, в котором вы собираетесь переносить на нее все детали с high-poly 3D-модели, так и в самом Sculptris’е. Помните упомянутый выше способ вернуться к редактированию модели, но с потерей развертки и т.д. и т.п.? Так вот, сохраните свою высокополигональную 3D модель в режиме раскрашивания, не забыв сохранить и текстуры. Откройте файл с вашей только что сохраненной 3D-моделью и откажитесь перейти в режим раскрашивания. Сохраните свою 3D-модель под другим именем, например, добавив в конец названия файла “lowpoly”. Теперь воспользуйтесь инструментом Reduce Selected (и/или кистью снижения полигонов Reduce Brush), чтобы снизить количество полигонов вашей 3D-модели до удовлетворяющего вашим требованиям.

Вы можете снизить количество полигонов не всей модели сразу, а определенных ее участков, если воспользуетесь инструментом Reduce brush.

На рисунке показан результат использования инструмента Reduce brush на глазах насекомого для снижения количества полигонов с целью сделать их сетку менее плотной, а геометрию — менее детализированной.

Как было сказано выше, вы можете увеличить количество полигонов, например, для щупалец, расположенных около рта, изменив настройки Detail.

Если вам нравится самому делать uv-развертку в своем 3D-редакторе вручную или автоматически, то вы можете экспортировать вашу 3D-модель сейчас, не переходя в режим рисования. Как было сказано выше uv-развертка в Sculptris’е создается в момент перехода в режим редактирования с выбором размера uv-карты. Если же вы хотите, чтобы Sculptris автоматически создал uv-развертку для вашей модели перед тем, как экспортировать ее, то перейдите в режим редактирования, попутно выбрав ее разрешение/размер, например, 1024 пикселей на 1024 пикселей и экспортируйте свою модель. Не забудьте сохранить файл с вашей 3D-моделью, чтобы можно было к ней вернуться, например, с целью раскрашивания или редактирования ее геометрии или карты нормалей.

Теперь импортируйте в свой 3D-редактор (например, Unity3D версии 5 или Unreal Engine 4) низкополигональную и высокополигональную модели.

Создайте развертку для низкополигональной модели, если не использовали автоматическую развертку Sculptris’а. И запеките карту нормалей с высокополигональной модели на низкополигональную.

Выходом из ситуации может стать все то же запекание/baking, но в этом случае, вы должны будете запекать не геометрию с высокополигональной модели на низкополигональную 3D-модель, а текстуру (назначенную в качестве таковой карту нормалей) с одной 3D модели на другую, поскольку карту нормалей с одной 3D модели не представляется возможным запечь в карту нормалей другой модели. Сохранив такую запеченную “карту нормалей” в виде текстуры, мы сможем использовать ее в качестве карты нормалей. Скоро будет опубликована отдельная статья, в которой такое запекание карты нормалей в виде текстуры описано более подробно и проиллюстрировано соответствующими изображениями в статье .

Еще одним способом создания 3D-моделей в Sculptris’е, а точнее еще одном из его назначений, стоит отметить возможность создания высокополигональной модели для вашей низкополигональной модели, с возможным последующим раскрашиванием. Вы можете импортировать в Sculptris свою лоуполи или хайполи модель и либо в режиме скульптинга, либо сразу в режиме раскрашивания/рисования начать изменять 3D-модель до требуемого результата. Конечно, вы можете импортировать в Sculptris свою высокополигональную модель (high poly, high-poly, хайполи модель) для дальнейшего придания ей желанной формы.

Вы можете импортировать ее в Sculptris в таком виде.

И разбить ее встроенным инструментом “Subdivide all”.

Также вы можете импортировать в Sculptris высокополигональную 3D-модель из Blender’а через obj-файл.

Четвертым способом создания 3D-моделей является все тот же упомянутый выше способ комбинирования мешей, слепленных из примитивов, и импортированных в Sculptris мешей.

Как уже было сказано выше, при импортировании 3D-моделей в Sculptris позиция, в которую будет добавлена импортируемая модель, как показано на скриншоте ниже, обозначается решеткой сферы (или двумя сферами, если включен режим симметрии). Мне кажется, было бы удобней, если бы показывалась не сетка сферы, а сразу сетка импортируемой 3D-модели, чтобы можно было видеть, куда конкретно будет размещена импортируемая и импортированная 3D модель до ее размещения на сцене.

Поскольку мы уже не первый раз задели в этой статье тему импорта 3D-модели в Sculptris, стоит отметить про некоторые его особенности. Одной из особенностей импорта 3D-модели является ограничение на количество ребер, исходящих из одной вершины импортированной 3D-модели. Sculptris имеет работать лишь с моделями, вершины которых имеют не более 24 соединений с другими вершинами. Если хотя бы одна из вершин вашей 3D-модели связана более чем с 24 другими вершинами, то вы увидите окно с сообщением об ошибке в меше (Mesh error).

В чем же дело, откуда взялись эти соединения, количество которых превышено? А взяться они могут при создании конуса или цилиндра, количество вершин основания которых больше 24, либо при работе с UV-сферой или полусферой вместо ico-сферы и т.д.

На рисунке показан пример руки 3D-модели робота, вогнутая поверхность которой создана из UV-сферы. Слева показан пример модели, при импорте которой Sculptris показывает окно об ошибке. Справа показан один из способов (не самый правильный, поскольку существует более оптимизированный способ создания сферы из треугольников, например, как в самом Sculptris’е) решения проблемной ситуации, призванный уменьшить количество связей у “проблемной” с точки зрения Sculptris’а вершины.

Показанная справа на рисунке 3D-модель может быть без проблем импортирована в Sculptris (если, конечно, она не содержит других “проблемных” вершин). Конечно, показанная на рисунке сетка полусферы далека от идеала и может быть оптимизирована для снижения количества треугольников.

После того, как вы подправите свою модель, вы сможете импортировать ее в Sculptris. Sculptris отлично справляется с высокополигональными 3D-моделями, созданными посредством путем применения модификаторов Subdivision surface или Multiresolution либо посредством использования инструмента Subdivision.

Еще одним камнем преткновения при импорте 3D-модели в Sculptris являются полигоны, количество вершин которых больше четырех. Sculptris не умеет работать с n-угольниками (n-gons, многоугольниками) количество вершин которых больше 4-ех, т.е. программа отлично справляется с треугольниками и четырехугольниками, но при попытке импортировать в нее пятиугольник или шестиугольник, вы увидите ошибку, показанную на следующем рисунке.

Данную проблему можно решить, например, вручную разбив многоугольники на четырехугольники или треугольники. В Blender’е это возможно при помощи инструмента Нож/Knife, либо инструмента соединения вершин “Connect vertices” (Ctrl + V и в выпадающем меню Вершин/Vertices выбрать “Connect vertices”). Не следует создавать грани или полигоны для выбранных вершин или ребер через инструмент “Создать Ребро/Поверхность” (Make Edge/Face), вызываемого по нажатию клавиши ‘F’, не удалив существующий полигон, по которому пройдет новосозданное ребро, поскольку это приведет к артефактам.

На рисунке показан результат соединения вершин 3D-модели посредством инструмента нож. К идентичному результату приводит использование инструмента “Connect vertices”/Соединить вершины (не путать с объединением — Merge).

Также, в Blender’е вы можете использовать автоматическое разбиение многоугольников на треугольники (Ctrl + F и в открывшемся меню “Faces” выбрать “Triangulate Faces”), либо воспользоваться инструментом для гранецентрированного преобразования “Poke Faces” (Ctrl + F и в открывшемся меню “Faces” выбрать данный инструмент), который также разбивает полигоны на треугольником, но с добавлением в центр полигона дополнительной вершины.

На рисунке показан результат применения к выделенным вершинам мешам инструмента треангулирования поверхностей в Blender’е.

Также инструментам Multiresolution и Subdivision Surface существует альтернатива в виде инструмента Subdivision (клавиша ‘W’ и в выпадающем меню выбрать “Subdivision”), который также позволяет разбивать полигоны 3D-модели, но также позволяет получать квады и трисы (четырехугольники и треугольники) в результате применения инструмента подразделения выбранных элементов 3D-модели. Для этого достаточно в правом меню поставить галочку напротив “Quad/Tri Mode”.

Еще одним ограничением (крайне правильным ограничением, между прочим, поскольку позволяет избежать артефактов в 3D-модели) является количество треугольников, связанных с одним ребром.

Также стоит отметить, что Sculptris умеет работать с четырехугольниками, только если на сцену была импортирована одна 3D модель, причем с обязательным созданием новой сцены в процессе импорта 3D модели.

То же самое касается и примитивов, добавляемых на сцену. Если к ранее импортированной на сцену 3D-модели вы захотите добавить примитив, то полигоны всех мешей (которые уже присутствуют на сцене и которые будут добавлены) автоматически будут треангулированы, т.е. подразбиты на треугольники. Если ваша сцена содержит 3D модель, состоящую из четырехугольников, а вы решили импортировать на сцену еще одну 3D модель, то вы увидите диалоговое окно программы, в котором вам предложат согласиться с разбиением всех мешей сцены на треугольники. Но вы всегда можете отказаться от треангулирования полигонов, что автоматически отменяет импорт вашей 3D модели. Так что у вас всегда есть выбор — либо все меши будут состоять из треугольников, либо не импортируйте 3D модель.

Стоит также отметить, что даже если на сцене не будет существовать ни одного меша, это не спасет вас от обязательного треангулирования объектов. Вы всегда можете безвозвратно удалить существующий и, например, ненужный меш, если выберете его и нажмете клавишу ‘Del’.

Также на рисунке можно заметить, что 3D-модели (кубы в данном случае) после импорта имеют разные геометрические размеры, которые зависят от расположения точки, в которую импортируется меш, от того, где и как расположена первичная модель, расстояние от камеры до точки импорта и т.д. Но иногда 3D-модели импортируются одинакового размера.

Бывают и досадные недоразумения: редко, но Sculptris может вылететь при обработке высокополигональных моделей в момент их пересчета при переходе в режим рисования “Paint”.

Из дополнительных особенностей можно отметить взаимодействие с Adobe Photoshop, подобно тому, как это реализовано в ZAppLink из набора ZBrush. В режиме рисования Paint Вы можете выбрать ракурс, в котором экспортировать изображение в Photoshop. Файл экспорта содержит 4 слоя: bump, shade, paint и фон.

Экспорт по слоям пригодится не только для изменения текстуры 3D модели, но и для последующей работы с изображением.

Заканчивая обзор Sculptris, хочется упомянуть “мостик” под названием GoZ (http://pixologic.com/zbrush/features/GoZBrush/) обеспечивающим связь между Sculptris и ZBrush и другими программами для трехмерного моделирования, такими как Autodesk Maya, Autodesk 3DSMax, Modo, Cinema 4D, Adobe Photoshop, KeyShot, Lightwave 3D, Poser, DAZ|Studio, DAZ Carrara, EIAS 9 и обещают в скором времени добавить еще. Хотя на официальном сайте Pixologic Blender не упоминается, для Blender’а существует плагин “GoB for Blender” http://wiki.blender.org/index.php/Extensions:2.6/Py/Scripts/Import-Export/GoB_ZBrush_import_export . GoZ позволяет переместить вашу модель, созданную или измененную в Sculptris или ZBrush в ваш редактор 3D-моделей, забыв про необходимое сохранение диффузной карты, карты отражений, карты нормалей, карты высот и т.д.

Мнение.

Sculptris отлично подойдет для тех, кто делает первые шаги в цифровом скульптинге, и для тех, кто не может позволить себе в настоящий момент купить ZBrush.

Не смотря на недочеты, Sculptris подойдет для превращения вашей низкополигональной 3D модели в высокополигональную, а также позволит добавить деталей уже почти готовой high-poly 3D модели.

Возможно, Sculptris и не имеет таких возможностей, какие представлены в ZBrush или даже Blender’е, но способен значительно облегчить жизнь начинающим 3D художникам, решившим попробовать свои силы в этом увлекательном виде цифрового искусства.

Вырастет ли из Альфы Бета-версия и полноценный релиз — покажет время. Осталось лишь добавить побольше форматов, которые понимает Sculptris, убрать надоедающие вылеты (можно терпеть, поскольку есть автосохранение), научить работать с более сложными моделями, чем те, что имеют лишь четырехугольники и треугольники, а также имеют более 24 ребер, привязанных к одной вершине. Не помещало бы добавить инструмент для создания uv-развертки по швам, или, хотя бы, возможность настройки автоматической uv-развертки.

Хотелось бы увидеть возможность доработать свою 3D-модель, переходя из режима рисования Paint в режим скульптинга и обратно, а также возможность объединения нескольких мешей в один.

И еще одно: хотелось бы видеть геометрию 3D-модели после ее сохранения и открытия в Sculptris’е, не зависимо от того, в каком режиме она была сохранена.

[email protected]

Post Views: 22 457

Сложны для новичка и требуют предварительного освоения. И это далеко не один час плотного сидения за монитором! С чего начать?

Бытует такое мнение, что сейчас интереснее всего и правильнее стартовать со скульптинга. Бесспорно - дело увлекательное, к тому же очень много современных специалистов уже сейчас работают по новой схеме. Например, если бы раньше вы сказали: «я сначала слеплю модель в hi-poly на несколько миллионов полигонов, затем сделаю ретопологию в lo-poly, запеку карту нормалей, а потом раскрашу все в программе скульптинга» (об этом чуть позже), на вас бы посмотрели как на идиота, и… сказали бы «вот тебе 3ds max, фотошоп и мучайся». Сейчас все иначе. Многие начинают свою работу с лепки.

В последние годы все чаще стали произносить понятие «3D-скульптинг», и если раньше его считали высшим пилотажем 3D-моделирования, то теперь это просто один из необходимых рабочих навыков современного моделера. Речь идет о вылепливании форм с помощью специального набора программных инструментов. Примерно так как, это делает скульптор. Гх-м… 3D-скульптор.

Типичный автопортрет рядового 3D-скульптора. Хотя, чаще можно встретить гоблинов, драконов, монстров и астронавтов .

3D-скульптинг оказал большое влияние на следующие ключевые сферы 3D-моделирования:

1. Непосредственно само моделирование. Скульптинг упростил множество моментов, а также привнес много удобства в процесс создания сложных по структуре форм.
2. Текстурирование (теперь можно рисовать и редактировать текстурные карты прямо на поверхности 3D-объектов).
3. Низкополигональное моделирование (теперь низкополигональную сетку можно строить, создавать прямо на поверхностях высокополигональных объектов - ретопология). Либо же программы скульптинга при экспорте в другие пакеты на автомате переводят hi-poly на более низкое разрешение - автоматическая ретопология.

Правда и вымыслы

Несмотря на то, что сейчас есть несколько программ, которые работают именно с 3D-скульптингом, сама идея скульптинга, как такового, далеко не нова и раньше имела место практически во всех 3D-редакторах, связанных с полигональным моделированием. С помощью инструментов типа «магнит» можно было оказывать определенное влияние на вершины полигональной сетки. При этом можно менять радиус воздействия таких инструментов и т.п. К тому же все полигональные объекты можно разрезать и склеивать, а также раздроблять на большее количество вершин/полигонов, либо же уменьшать количество полигонов, используя инструменты и алгоритмы оптимизации.

Таким образом, даже на заре полигонального моделирования, из сфер/полусфер специалисты особо усидчивые, а главное, имевшие мощные компьютеры по тем временам, могли лепить человеческие лица. То есть, занимались скульптингом.

После этого, конечно, стало популярно NURBS-моделирование - моделирование, где поверхности создаются на базе несущих кривых линий, и довольно сильно развилось математическое моделирование - то есть объекты, их элементы либо вершины создаются на базе неких математических законов и формул. Сюда можно отнести как генераторы ландшафтов/волн, так и эффектов, связанных с частицами (огонь, дым, облака).

Технологически все стало накатываться как снежный ком, все технологии двигались параллельно. Тогда возник вопрос реализации реалистичных персонажей.

Итак, главные плюсы ZBrush: красивая идея моделирования на Z-сферах и довольно уверенное «держание» моделей с миллионами полигонов. В смысле алгоритмов распределения вычислительной нагрузки программа вне конкуренции - лидер сегмента. Также на высоком уровне и текстурирование. Возможна автоматическая ретопология при передаче/экспорте модели в другие пакеты - большая тема, если заинтересует, то можете самостоятельно найти множество информации в интернете.

Минусы : уж очень необычный интерфейс, программа иногда ведет себя нестабильно, поэтому лучше почаще сохраняться.

Как делается рисование текстуры прямо на 3D-объекте, мы посмотрим на примере другой популярной программы скульптинга - Autodesk Mudbox.

По эргономике интерфейса программа Mudbox более дружелюбна, чем ZBrush. Она понятна сразу. Работает в режиме самого стандартного скульптинга. Если начинать с нуля, то вы можете взять за основу некую модель-объект, потом с помощью инструментов вдавливания/выдавливания, придать ему грубую форму того, что вы хотите получить, затем увеличиваете уровень детализации (количество полигонов), вносите более тонкие коррективы и так далее. Детализацию выгоднее увеличивать с добавлением слоев в рабочий проект, что потом будет удобнее при экспорте.

Закрашиваем типовую модель из арсенала Mudbox

С самой полигональной моделью вы работаете, вращая её с помощью специального манипулятора в правом верхнем углу экрана, zoom - колесо мыши, а внизу под рабочей областью находится панель инструментов - всевозможные кисти и варианты для их применения: работа с вдавливанием/выдавливанием, текстурированием и так далее.

Работу в Mudbox можно назвать «цивилизованным скульптингом без претензий» - всё, что нужно, имеется.

Mudbox в значительной мере - это превосходный инструмент для 3D-текстурирования.

3 D- coat

Пожалуй, одна из самых продвинутых программ для скульптинга на сегодня - Piglway 3D-coat. Мне удалось когда-то поработать только с trial-версией продукта. Могу сказать, что впечатления остались очень хорошие, потому как все продумано до мельчайших деталей.

Многих, конечно, отпугивает интерфейс, правда, не знаю почему, по сравнению с ZBrush его можно назвать дружелюбным. В принципе, если вам не нравятся два варианта, описанных выше, рекомендую попробовать этот. Возможностей там очень много. Лично мне понравился инструментарий, позволяющий быстро реализовать сетку полигонов для lo-poly модели прямо на поверхности hi-poly объекта, и вся ваша задача - просто все правильно составить. Затем создаем UV-карту нормалей и т.п. В этом плане 3D-coat, пожалуй, лидирующая программа.

Также там очень интересно решены вопросы нанесения текстур на 3D-объекты, причем мало того, что можно накидывать лица с фотографий, так еще и пользоваться различными масками. Очень интересный по возможностям продукт.

Бесплатная альтернатива скульптинга - Blender (режим Sculpt Mode)

Сейчас скульптинг, его возможности, имеется практически во всех серьезных программах 3D-моделирования. Есть он и в бесплатной - Blender. Скульптинг там включается в специальном режиме Sculpt Mode, инструментарий кистей которого чем-то напоминает урезанный ZBrush, но, в принципе, вылепить вы можете все, что угодно.

Также в Blender имеется возможность создания lo-poly модели на поверхности созданной hy-poly. Вообще, стоит отметить, что у Blender’а есть практически всё, что можно встретить в профессиональных 3D-пакетах . Поэтому эту программу можно назвать альтернативой всему.

Цифровая скульптура

Александр Мигунов, Семен Ерохин

Жанры изобразительного искусства скульптура и живопись находятся в состоянии в некотором роде внутреннего конфликта. Живопись как более элитарное искусство воспитывала у человека культуру «смотрения», формировала таким образом через зрение, эстетический вкус. Это отмечал Леонардо да Винчи, пренебрегавший скульптурой из-за ее чрезмерной натуралистичности и высоко ценивший живопись, в которой художник силой своего таланта создает иллюзию существования третьего измерения. Все это сделало живопись наиболее репрезентативным искусством с широкими возможностями отображать не только портретное сходство, чем в основном ограничивалась скульптура, но и добиваться тончайших нюансов в передаче переменчивых состояний природы. О том, что живопись зашла в тупик, впервые заявили ранние модернисты, выступавшие в своих манифестах против любых форм станкового искусства, занимавшегося всего лишь удвоением реальности.

Ю. Попп (J. Popp). Водопад информации (Bit.Fall). 2001–2006 Й. Кавагучи (Y. Kawaguchi). Роботы-многоножки 2009

В позднем модернизме (постмодернизме) это отношение к репрезентации реальности еще более выражено. Но отказавшись от репрезентации, постмодернизм не отказался от фигуративности, которая в новых условиях потеряла свой привычный живописный вид, приобретя ярко выраженные скульптурные черты. В этом легко убедиться, обратившись к первым опытам поп-арта и различным типам инсталляций в изобразительном искусстве. Буквально ворвавшаяся в искусство цифровая скульптура по-своему примирила долго враждовавшие ведущие жанры изобразительного искусства. Подобно сиренам у Гомера, притягательным и коварным, электронные выразительные средства позволили создать такой емкий, но говоря словами Ж. Бодрийяра «хитрый, коварный и безнравственный» тип симуляции окружающей реальности, в котором таинственным образом не только соединились, но и многократно усилились все прежние достоинства живописи и скульптуры. Да и цифровая скульптура далеко ушла от своей вчерашней застывшей трехмерности, добиваясь в масштабах 3D, 4D, 5D… новых, неизвестных ранее кинетических и анимационных эффектов.

Первые опыты по созданию скульптур на основе их компьютерных моделей были проведены в конце 1960-х годов американскими художниками и программистами Р. Мэллери (R. Mallary) и Ч. Ксури (Ch. Csuri), а также немецким философом и математиком, специалистом в области информационной эстетики Г. Несом (G. Nees). Их эксперименты позволили американскому художнику и программисту В. Коломийцу (W. Kolomyjec) уже в первой половине 1970-х годов выделить в рамках изобразительного искусства компьютерную скульптуру.

В 1967 году Р. Мэллери перенес в цифровую среду осуществлявшиеся им в 1940—1950-е годы эксперименты по созданию «кинетических скульптур», которые описывал как «мультипланарное1 последовательное проецирование изображений», а также более поздние художественно-эстетические исследования 1960-х годов, продолжавшие поиски конструктивистов, неодадаистов и неопластицистов. Специально для проектирования скульптур он разработал диалоговую компьютерную программу TRAN2, с помощью которой спроектировал множество работ, часть из них была реализована в материале.

В 1968 году исследования по художественной визуализации математических функций для трехмерного пространства расширил Ч. Ксури. Он создал серию работ скульптурной графики (sculpture graphic) «Трехмерные поверхности» (Three Dimensional Surfaces), одна из которых («Гребни времени») в том же году была воплощена в материале с помощью фрезеровального станка с числовым программным управлением (ЧПУ). Эту технологию «материализации» компьютерных моделей скульптур в 1968 году использовал также Г. Нес.

Фрезеровальные станки с ЧПУ (технология CNC-Milled) до сих пор применяются при создании скульптур (особенно больших размеров) из материалов, допускающих механическую обработку (Д. Коллинс (D. Collins) «Twister», 2003; Р.М. Смит (R.M. Smith) «EphesianCybering», 2003; и др.). Тем не менее будущее цифровой скульптуры связывают в первую очередь с распространением технологий быстрого прототипирования (Rapid Prototyping — RP), позволяющих по компьютерным моделям формировать трехмерные материальные объекты, постепенно наращивая материал или изменяя фазовое состояние вещества в заданной области пространства.

Первые разработки в этой области проводились во второй половине 1980-х годов, но уже сегодня благодаря технологии быстрого прототипи-рования создаются объекты, идентичные их виртуальным моделям (так называемый процесс WYSIWYG — от англ. What You See Is What You Get: «что видишь, то и получишь»), а на повестке дня уже стоит вопрос об их трансформации в технологии «быстрого производства», чтобы на основе компьютерных моделей выпускать не прототипы, а сами изделия.

Поскольку основное направление развития быстрого прототипиро-вания — послойное изготовление трехмерных объектов, многие скульпторы и исследователи считают, что в отношении созданных с их помощью художественных произведений правомерно использовать термины «цифровая пластика», «цифровая лепка» или «цифровое ваяние».

В художественной практике для «материализации» цифровых скульптур наиболее часто используют: — стереолитографию (Stereolithography — SLT), в основе которой лежит процесс послойного отверждения жидкого фотополимера; — моделирование при помощи склейки (Laminated Object Modeling — LOM); — селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering — SLS), когда изделие формируют, последовательно нанося тонкие слои порошка пластика, металла или керамики, который затем спекается лазерным лучом; — нанесение термопластов (Fused Deposition Modeling — FDM), формообразование путем подачи термопластичного материала через выдавливающую головку с контролируемой температурой; — различные технологии склеивания порошков (Binding Powder by Adhesives), где формообразующим материалом служит специальный порошок, а в качестве связующего — жидкий клеевой состав на водной основе, поступающий через струйную печатающую головку, склеивая порошок и формируя слои создаваемого трехмерного объекта. Преимущества данной технологии — достаточно высокая скорость «печати» и возможность получения полноцветных объектов. Для обозначения технологии склеивания порошков обычно используют термин «3D-печать», а сами устройства называют 3D-принтерами.

Одним из первых художников, обратившихся к технологии стереолитографии был К. Лавин (Ch. Lavigne), в чьем творчестве самым удивительным образом объединены математика и поэзия, мифология и наука. Сам художник определяет его французским словом metissage («скрещивание», «гибридизация» и «смешение»), подчеркивая, что в своем эстетическом мире ему не приходится делать выбор между формами искусства, так как все они являются поэзией. Он утверждает, что для скульптора как «поэта форм» цифровые технологии открывают принципиально новые возможности, чтобы материализовать «творческий глагол», и сегодня «впервые в человеческой истории виртуальный объект описанием можно превратить в реальный: Ex Machina, Per Vox!». Первой работой художника, выполненной с помощью стереолитографии, была скульптура «Chant Cosmique» (1994), затем триптих «Regeneration du Monde» (1996—1998), позднее воспроизведенный в алюминии. К. Лавин использовал и другие технологии быстрого прототипирования, часто употребляя в отношении работ, созданных с их помощью, термин «робоскульптура» (robosculpture).

На возможностях цифровых технологий «материализации» виртуальных моделей был основан проект «Telesculpture» К. Лавина и А. Вит-кина (A. Vitkine), с которым они еще в 1992 году основали ассоциацию «Ars Mathematicа», а в 1993-м организовали первую выставку цифровой скульптуры «La 1ere Exposition Mondiale de Sculpture Numerique» в Па-риже. Вторая выставка «Intersculpt» состоялась в 1995 году. Она стала результатом сотрудничества европейской «Ars Mathematicа» и американской «Computers and Sculpture Foundation (CSF)» и прошла одновременно в Galerie Graphes в Париже и Silicon Gallery в Филадельфии. Между двумя выставочными площадками была проведена видеоконференция, а по Интернету передана первая «телескульптура» — работа С. Диксона

(S. Dickson) «Surface Minimale», материализованная в Париже с помощью технологий стереолитографии (SLT) и моделирования при помощи склейки (LOM).

В конце 1990-х — начале 2000-х годов М. Риис (M. Rees) использовал стереолитографию в художественно-эстетических исследованиях «спиритуально-психологической анатомии» («spiritual/psychological anatomy») органических форм (серия «Anja Spine», 1998), а М. Ла Форт (M. La Forte) — утилитарных объектов в духе дада и поп-арта («Steel City», 1998; «American Radiator», 1998; «Dixie Edwards», 1998; «Time Switch», 2001; и др.). Модели, созданные с помощью технологий быстрого про-тотипирования, часто выступают как промежуточные при создании скульптур традиционными методами. М. Перминтер (M. Parmenter), например, использует SLT-модели для выполнения абстрактных скульптур из серебра.

Аналогичным образом действует американский художник Ж. Бру-вель (G. Bruvel). (На сайте художника процесс описан на примере работы «The Passage».) Для моделирования этой скульптуры он использовал пакет Autodesk Maya 5.0. Проектируя голову Психеи, скульптор применил технику «экструзии2 формы из куба». Цифровые технологии позволили ему очень тщательно проработать детали будущей скульптуры и текстуру ее поверхности.

Проектируя лицо Психеи, Ж. Брувель обратился к методу моделирования с помощью полигонов и подразделенных поверхностей (Modeling with Polygons and Subdivision Surfaces). Начав с формирования «грубых» черт с помощью простых полигонов, он экструдировал получившуюся поверхность в различных направлениях, создавая более сглаженные формы и намечая основные элементы лица и наконец проработал детали, корректируя форму. Вспомним, как работал с лицом по фотографиям Энди Уорхол. Руководствуясь эстетическим кредо: «Если не все прекрасны, то и никто не прекрасен!», он убирал морщины, срезал двойные подбородки, глаза делал ярче, а губы — чувственнее. Уорхол вручную делал то, что сегодня выполняют на компьютере.

Для подготовки виртуальной модели к физическому воплощению с помощью стереолитографии Ж. Брувель обычно использует программное обеспечение Magics RP. Но поскольку конечной целью является создание бронзовой скульптуры, он предварительно разбивает модель на элементы, пригодные для изготовления формы, которую потом можно применять для традиционных технологий литья.

В арсенале Ж. Брувеля также технология селективного лазерного спекания. Так, при создании набора шахмат «Mechanical World — vs Natural World» и скульптуры «Mask of Sleep» был использован принтер прямой печати металлом R-1 от ExOne/ProMetal.

«К этому методу прибегает немецкий художник и скульптор Б. Гросс-ман (B. Grossman), например при создании «Математических моделей» («MathModels») — скульптур, чтобы репрезентировать эстетику сложных геометрических тел. Скульптуры выполняются в материале в различных масштабах. Самые маленькие художник обозначает как «Pocket Art». Несмотря на то что большую часть работы над скульптурой составляют цифровые технологии, на завершающих этапах, при механической и химической финишной обработке поверхности, он использует традиционные материалы.

Поскольку цифровые технологии позволяют создавать на основе одной виртуальной модели неограниченное число материальных копий различного масштаба, финишная обработка традиционными приемами придает каждой скульптуре уникальность. Именно поэтому работу над многими скульптурами Ж. Брувель завершает в технике ручной росписи.

Теперь компьютерным системам переданы технические операции, связанные с созданием художественного произведения. В качестве примера можно привести работы немецкого художника К. Сандера (K. Sander) из проектов «People 1:10» (1998 — 2001), «1:7,7... Unlimited» (2001) и «1:9,6» (2002), представляющих собой «скульптурные миниатюрные портреты людей». Процесс полностью компьютеризирован: от цифрового сканирования человека до воплощения в материале с помощью технологий быстрого прототипирования.

Несмотря на то что работы представлены в виде «скульптур», они являются не репрезентациями, а масштабными копиями человека, и с этой точки зрения могут быть отнесены скорее к произведениям концептуального искусства . Здесь художник не участвует ни в создании композиции, ни в процессе ее воплощения в материале.

Выполненные в цифровой среде трехмерные проекты скульптур необязательно получают материальное воплощение. Более того, иногда оно и не предполагается. Такие работы обычно обозначают термином «виртуальная скульптура» (см. об этом подробнее: ).

Оригиналы цифровых скульптур представляют собой, по выражению Г. Брувеля, «цифровую информацию», состоящую из точек, границ и планов, хранящихся в памяти компьютера в цифровом формате. Они доступны для перцепции только в форме нецифровых репродукций.

Таким образом, современные цифровые технологии позволяют создавать полноценные художественные произведения двух типов: без объективирования в материале (существующие в виде файла данных) и с материальным воплощением, в том числе с последующей доработкой с помощью традиционных художественных техник. Последние в соответствии с предложенной нами классификацией (см. подробнее: и др.) могут быть отнесены к традиционно-цифровой форме скульптуры.

Для целей перцепции цифровые скульптуры могут быть визуализированы на экране 2D-монитора или предъявлены реципиентам с помощью специальных устройств, таких как шлемы виртуальной реальности или 3D-мониторы. Распространение подобных устройств — важное условие становления цифровой скульптуры, однако копии компьютерной модели не осязаемы. Качество, которое всегда было присуще скульптуре, больше не является ее необходимым свойством . Эта проблема решается в рамках компьютерных систем, позволяющих реципиентам получить возможность тактильного контакта с виртуальным трехмерным объектом.

Одно из интересных решений, которое может быть рассмотрено как техника цифрового рельефа, разработанный в 2006 году японскими специалистами под руководством Й. Кавагучи (Y. Kawaguchi) экран «Gemotion». При проецировании изображения на эластичный экран видеоданные передаются также на расположенные за ним пневматические цилиндры, которые могут в определенных пределах изменять форму экрана, придавая изображению дополнительную пространственную глубину.

Как одну из форм цифровой скульптуры можно рассматривать и трехмерную лазерную графику с технологией трехмерной лазерной гравировки, которая позволяет создавать трехмерные композиции в объеме прозрачных материалов. Трехмерная графика формируется преимущественно в автоматическом режиме на основе заранее созданной трехмерной компьютерной модели, например, работы Б. Гроссмана из серий «Biology», «Astronomy» и «Physics».

К цифровой скульптуре относят работы, созданные с применением микропроцессорных элементов, а также художественные объекты, имеющие микропроцессорное или компьютерное управление («кибернетические скульптуры» Э. Игнатовича (E. Ihnatowicz) «Sound Activated Mobile (SAM)», 1968; «Senster», 1970).

В первом случае микропроцессоры несут двойную нагрузку, выполняя функции элементов электрической и «эстетической» схем. Это «аудиотрон» (audiotron) П. Теризакиса (P. Terezakis) «Sound Blinker» (1983); цифровые электронные «растения», реагирующие на внешние стимулы («House Plants», 1984), Дж. Сирайта (J. Seawright), а также его более поздние работы «Ursa Major» (2001), «Orion» (2002) и другие, ставшие продолжением исследований в области эстетики «интерактивных скульптур», начало которым (с применением аналоговых устройств) было положено в 1960-е годы («Watcher», 1965; «Captive», 1966; и др.); «Машины для принятия решения» из серии «Homage to Norbert Wiener» (1982—1995) Р. Веростко (R. Verostko) и многие другие.

Сегодня можно создавать сложные кинетические скульптуры даже из таких «аморфных» материалов, как вода. Компьютер используется не только как средство для проектирования и визуализации, но и как элемент управления формой и содержанием художественного произведения, например, в работах Ю. Поппа (J. Popp) «Водопад информации» («bit. fall», 2001—2006) и «Поток информации» («bit.flow», 2005—2008). В рамках первого проекта вода используется как посредник между информацией о текущих событиях в мире и зрителем, а компьютер не только позволяет синхронизировать работу 320 электромагнитных клапанов, с тем чтобы капли воды, падая, формировали растровый рисунок, но и с помощью статистических методов выбирает из различных интернет-ресурсов «знаковые слова», формируя содержание инсталляции . Второй проект акцентирован на организацию складывающихся в буквы и слова аморфных цветовых форм.

Характер использования цифровых технологий при создании скульптур, имеющих микропроцессорное или компьютерное управление, позволяет рассматривать такие работы как произведения традиционно-цифровой скульптуры.

В последнее время все больше исследователей обращаются к эстетическим и этическим проблемам, связанным с искусственными формами жизни. Один из них — американский художник Б. Эванс (B. Evans). Продолжая исследования Марселя Дюшана, Ласло Мохоя-Надя и Жана Тенгли, он изучает «электромеханические формы жизни», чтобы выявить «связи между редуктивистской скульптурной формой и эстетикой поведения». С помощью кинетической скульптурной инсталляции «ZOIC» (2008) Эванс пытается понять особенности взаимоотношений человека со сложными организмами — птицами, домашними животными и самое главное — с «небольшими цифровыми машинами». Рассказывая о своем проекте, художник приводит известное высказывание Э. Дейкстры: вопрос, «умеет ли компьютер думать», имеет не больше смысла, чем вопрос, «умеет ли подводная лодка плавать». Эванс полагает, что ученый не утверждал, будто компьютеры действительно могут мыслить, но пытался приписать машинам, которые нас окружают, тотемические признаки, обнаруженные в животном мире. Пользователи часто относятся к компьютерам и другим цифровым машинам, как к живым существам. Исследователь пытается найти грань, за которой различные физические действия, выполняемые машинами, могут быть восприняты человеком как осмысленное поведение.

Этой же проблеме Эванс посвятил работу «BehaviorD» (2009), представляющую собой динамическую композицию из пяти автономных сфер на тонком стальном основании, каждая из которых имеет сложную электронную и электромеханическую «начинку», позволяющую ей осуществлять «выбор» и бороться за доминирующее положение в своем «киберценозе».

Некоторые произведения электронной кинетической скульптуры посвящены непосредственному исследованию искусственного творчества. Один из них — проект «Роевая живопись» («Swarm Paintings», 2003), осуществленный Л. Моурой (L. Moura) в рамках концепции симбиотического искусства. Работа представляет собой «рой» действующих на основе модели развития колоний муравьев «автономных роботов, каждый из которых способен ориентироваться в пространстве, отыскивать на холсте цветовые пятна и укрупнять их по своему усмотрению при помощи имеющихся у него маркеров» (см.: ). После убедительной демонстрации способностей роботов к живописи их способность к спариванию (продемонстрированная П. Граньоном (P.Granjon) в работе «Разнополые роботы» («Sexed Robotswarm»), 2005) представляется очевидной. О том, что грань между естественным и искусственным чрезвычайно тонка, свидетельствует также эксперимент робототехника Ф. Госьера (1994) с роботами, действующими, как люди: сначала они изменяют окружающую среду, потом изменяются сами в новых, созданных ими самими условиях (см.: ).

В 2009 году к созданию кибернетических скульптур обратился также Й. Кавагучи. Его «киберорганизмы» получат возможность распознавать визуальные образы и биологически достоверный механизм движений, а их поведение будет имитировать поведение живых организмов, включая инстинкт самосохранения. Проект направлен на решение в первую очередь научно-исследовательских задач. Но созданные Кавагучи образы фантастических «роботов-многоножек» позволяют рассматривать его как художественный проект, демонстрирующий возврат к единству науки и искусства.

1 Мультипланарное — от мультиплан (от лат. — multum много и planum — плоскость).

2. Экструзия (от позднелат. extrusio — выталкивание) — технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие.

Литература

1. 3 Московская биеннале современного искусства: каталог / под. общ. ред. Н. Молока. М.: Артхроника, 2009.

2. Ерохин С.В. Эстетика цифрового изобразительного искусства. СПб.: Алетейя, 2010. (Цифровое искусство).

3. Деннет Д.С. Виды психики: На пути к пониманию сознания / пер. с англ. А. Веретенникова. М.: Идея-Пресс, 2004.

4. Эволюция от кутюр: Искусство и наука в эпоху постбиологии. Ч. 1 / сост. и общ. ред. Д. Булатова. Калининград: КФ ГЦСИ, 2009.

5. Kolomyjec W.J. The Appeal of Computer Graphics // Artist and Computer. Ed. by R. Leavitt. N.Y.: Harmony Books, 1976. Pp. 45-51.

6. Paul C. Digital art. New ed. L.: Thames & Hudson, 2008.

7. Virtual and Rapid Manufacturing: Advanced Research in Virtual and Rapid Prototyping / Ed. by P.H. da Silva Bartolo. Taylor & Francis, 2007.

8. Wands B. Art of The Digital Age. L.: Thames & Hudson, 2006.

3D Скульптура

Цифровая скульптура (скульптурное моделирование или 3d скульптинг) - вид изобразительного искусства , произведения которого имеют объёмную форму и выполняются с помощью специального программного обеспечения, посредством инструментов которого возможно производить различного рода манипуляции над 3d моделями, как если бы скульптор работал над обычной глиной или камнем.

Технология моделирования скульптуры

Использование в программах для цифровой скульптуры различных инструментов может варьироваться; в каждом пакете есть свои преимущества и недостатки. В большинстве инструментов для моделирования цифровой скульптуры применяется деформация поверхности полигональной модели, благодаря чему её возможно сделать выпуклой или вогнутой. Этот процесс чем-то похож на чеканку металлических пластин, поверхность которых деформируют для получения необходимого узора и рельефа. Другие инструменты работают по принципу воксельной геометрии, объёмность которых зависит от используемого пиксельного изображения. В цифровой скульптуре, как и в работе с глиной, можно "наращивать" поверхность, добавляя новые слои, или наоборот, снимать лишнее, стирая слои. Все инструменты по разному деформируют геометрию модели, что облегчает и делает богаче процесс моделирования.

Ещё одна особенность этих программ заключается в том, что в них сохраняются несколько уровней детализации объекта, благодаря чему можно с лёгкостью переходить с одного уровня на другой, редактируя модель. Если изменить поверхность модели на одном уровне, то эти изменения коснутся и других уровней, т.к. все уровни взаимосвязаны. Разные области модели могут иметь полигоны различной величины, от маленьких до очень крупных, в зависимости от того, в каком участке модели они расположены. Различного рода ограничители (маски, замораживание поверхности и др.) позволяют редактировать поверхности, не затрагивая и не деформируя близ лежащих зон.

Основной особенностью воксельной геометрии является то, что она обеспечивает полную свободу над редактируемой поверхностью. Топология модели может постоянно изменяться в процессе её создания, материал можно добавлять, деформировать и удалять, что значительно облегчает работу скульптора со слоями и полигонами. Однако эта технология создаёт ограничения при работе с различными уровнями детализации. В отличие от стандартного моделирования, в вокселе изменения, внесённые в геометрию модели на более низком уровне детализации, могут полностью уничтожить мелкие детали на более высоком уровне.

Работать над цифровой скульптурой можно с использованием как трёхкнопочной или стандартной мыши, так и с графическим планшетом, что увеличивает возможности скульптора, позволяя ему буквально рисовать свои скульптуры, создавая более плавные и различные по толщине линии и деформации. Монитор-планшет в разы увеличивает скорость работы над скульптурой благодаря сенсорному дисплею и простоте обращения с моделью.

Применение

3D скульптура это ещё молодая, набирающая обороты технология моделирования, но несмотря на это, за сравнительно короткое время, она завоевала большую популярность во всём мире. Особенность цифровой скульптуры заключается в том, что она позволяет создавать модели с высоким уровнем детализации (десятки и сотни миллионов полигонов), что пока ещё недостижимо традиционными методами 3d моделирования. Это делает её наиболее предпочтительным методом для получения фотореалистичных сцен и моделей. В основном цифровая скульптура используется для моделирования высокополигональных, органичных 3d моделей, которые состоят из искривлённых поверхностей с большим числом крупных и мелких деталей.

В настоящее время, программы для цифровой скульптуры часто используют для улучшения и усложнения внешнего вида низкополигональных моделей, используемых в компьютерных и видеоиграх , за счёт создания различного рода карт неровностей . Сочетая грубые 3d модели с текстурными картами , картами нормалей и замещения, можно значительно улучшить внешний вид игровых уровней и персонажей , достигая высокой степени реализма компьютерной игры и экономя ресурсы компьютера. Некоторые скульпторы, работающие в таких программах как Zbrush и Mudbox зачастую сочетают процессы моделирования с традиционными 3d программами с целью более качественной визуализации и придания дополнительных эффектов для модели (например, волос и шерсти). Такие программы как 3ds Max, Maya и Modo включают в себя некоторые элементы и приёмы работы с моделью, похожие на инструменты в программах для цифровой скуьптуры, но значительно уступают последним.

Высокополигональные скульптуры нашли широкое применение в художественных и фантастических фильмах , в искусстве , в промышленном дизайне . Они так же используются в создании прототипов , фотореалистичных иллюстраций и для создания реальных скульптур в 3d печати .

Программы для цифровой скульптуры

Ниже представлен список программ для моделирования высокополигональных (от нескольких сотен тысяч до нескольких сотен миллионов полигонов) 3d скульптур:

JDPaint 5.55 RUS

CB model pro SharpConstruct