Prévia do material em texto
Rigging com Malha de Influência Apresentação da Unidade Nesta Unidade, trabalharemos os seguintes tópicos: Introdução;• Malha de Influência; • Pintura de Influências do Osso da Coxa.• Objetivos Apresentar o mapeamento de peso para influência do rigging sobre modelos mais complexos, a fim de evitar deformações na malha durante o movimento. Orientações de Estudo Para que o conteúdo deste Curso seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; • Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; • No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; • Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discussão, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. • Videoaula Assista, a seguir, à videoaula desta Unidade. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://cdnapisec.kaltura.com/p/1756931/sp/175693100/embedIframeJs/uiconf_id/26834411/partner_id/1756931?iframeembed=true&playerId=kaltura_player_1585166119&entry_id=1_hde4hiio Material Teórico Conteudista: Prof. Dr. Pedro Henrique Cacique Braga Revisão Textual: Prof. Esp. Claudio Pereira do Nascimento Introdução A modelagem tridimensional trabalha com conceitos simples de geometria, como pontos no espaço (vértices), ligações entre dois deles (arestas) e ligação entre três deles ou mais (faces). Estas conexões entre vértices podem ser um pouco complexas quando se deseja movimentar um modelo criado. Para movimentar um personagem, normalmente cria-se uma armadura ou um esqueleto que, quando conectado à malha 3D, diz aos vértices, ao redor de cada junta, como eles devem se movimentar. A Figura 1 (Modelo de personagem com armadura) apresenta o personagem Bukid, de Zaolin (2018), adaptado com uma armadura criada em Blender, criada para esta unidade e que conecta apenas o corpo do personagem, com cinemática inversa nas pernas, com a técnica Reverse Foot. Figura 1 – Modelo de personagem com armadura Fonte: O personagem criado é bastante simples e possui malhas separadas paras as partes de seu corpo, o que facilita, de certa forma, a sua movimentação. Entretanto, assim como qualquer outro modelo feito em uma única malha, Bukid possui um problema de deformação da malha após o procedimento de binding com pesos automáticos. A Figura 2 (Problema de deformação da malha com a movimentação da armadura) mostra como o quadril do personagem pode ser deformado quando sua perna se levanta. Figura 2 – Problema de deformação da malha com a movimentação da armadura Fonte: Glossário Binding: é o procedimento de união da armadura com a malha tridimensional. Malha de Influência Modelar um personagem e criar o seu esqueleto pode ser uma tarefa simples, mas é necessário um bom tempo de trabalho na malha de influência da armadura. Uma malha de influência é uma indicação do poder que cada junta da armadura exerce sobre cada um dos vértices da malha do modelo. Normalmente, quanto mais longe um vértice está de uma junta ou osso, menos influenciado ele é quando estes se movimentam. O binding automático tenta seguir esta regra para gerar uma malha que dita esta influência. Contudo, existem alguns casos em que a distância não é o único fator de influência de um osso sobre a malha. Se possível, coloque-se de pé por um instante. Levante a sua perna, dobrando o joelho o mais alto que puder. Você deve ter percebido que toda a sua coluna se moveu em um arco, mexendo seu quadril para que a perna pudesse ser acomodada na nova posição sem que você tenha caído. De forma análoga, podemos perceber a movimentação das costas e dos ombros ao movimentarmos os braços. Sendo assim, é preciso determinar de forma mais precisa, nos nossos modelos, a influência específica de cada parte do esqueleto. Veja por exemplo a malha do quadril do personagem Bukid na Figura 3 (Malha de influência do osso da perna). Figura 3 – Malha de influência do osso da perna Fonte: A fim de facilitar a leitura da influência, o Blender adotou um padrão de cores para cada valor, como mostra a Figura 4 (Espectro de cores e seus respectivos pesos). Variando em valores no intervalo de 0 a 1, em que 0 significa nenhuma influência e 1 total influência sobre os vértices, o espectro de cores indica aproximadamente qual peso cada região deve ter. Figu ra 4 – Espectro de cores e seus respectivos pesos Fonte: Sendo assim, na Figura 3 (Malha de influência do osso da perna), o osso selecionado na perna esquerda do personagem (direita na imagem) não possui nenhuma influência no lado oposto, mas aumenta gradativamente quando se aproxima de sua junta mais alta, ligada ao quadril. É possível perceber uma pequena região amarela na extremidade, o que indica uma influência de cerca de 80% nos vértices desta região. Ferramentas de Pintura de Influência Uma vez que o processo de binding foi feito, vá ao object mode e selecione a sua armadura. Em seguida, alterne para o pose mode, assim você pode selecionar o osso para o qual deseja especificar a influência sobre a malha tridimensional. Depois de selecionar o osso, clique sobre a malha 3D e alterne para o modo Weight Paint. Esse processo garante que a malha de influência a ser editada será sobre a malha 3D escolhida e terá como base o último osso selecionado. Repita o procedimento para pintar outras regiões. O modo de pintura de pesos apresentará, no menu esquerdo, uma série de novas ferramentas úteis para este processo, como pode ser visto na Figura 5 (Ferramentas de pintura de influência). Trataremos das principais funções desse processo enquanto corrigimos os pesos do quadril do personagem. Figura 5 – Ferramentas de pintura de influência Fonte: A primeira coisa que precisamos definir é o modo de pintura, ou o Blend mode, o que pode ser feito clicando sobre a primeira imagem que aparece no menu, o que fará com que as opções de pintura sejam apresentadas, como na Figura 6 (Blend mode). Figura 6 – Blend mode Fonte: Os possíveis modo de pinturas atuais são: Add: Especifica o valor de peso que é adicionado sobre o peso atual de um vértice. O valor da força (strenght) do pincel escolhido determina a fração que será adicionada com a pintura. O pincel não poderá pintar valores menores que 0; • Subtract: Semelhante ao modo ADD, mas agora removendo o peso em vez de adicioná-lo ao vértice alvo; • Blur: Suaviza os pesos dos vértices adjacentes ao alvo da pintura. Neste modo, o peso do vértice será ignorado e o valor de strength será a porcentagem de suavização dos vizinhos; • Mix: Neste modo, o valor de peso define o peso desejado que será atingido quando você pintar por tempo suficiente no mesmo local da malha. A força determina quantas vezes você deve aplicar o pincel sobre o alvo. Para força = 1.0 o peso alvo é pintado imediatamente e para Peso = 0.0 o pincel não faz nada; • Lighten: Neste modo, é especificado um peso alvo para a pintura, semelhante ao MIX. Entretanto, neste modo, apenas os vértices com pesos menores que o alvo será afetado; • Darken: Semelhante ao LIGHTEN, este modo possui um peso alvo, mas afeta apenas os pesos acima deste limiar. Os demais permanecem inalterados;• Multiply: Aqui, os pesos serão multiplicados pela força do pincel escolhido.• Importante Alguns atalhos para as principais ferramentas de pintura Escolher o peso pela cor Ctrl + BEM troca o valor do peso para a cor clicada. Redimensionar o pincel Pressione F e arraste o mouse para escolher o novo valor. Clique quando terminar. Criar um gradiente linear Alt + BEM e mova o mouse Criar um gradiente radial Alt + Ctrl + BEM (Botão Esquerdo do Mouse) e mova o mouse O Blender possui ainda duas opções relacionadas à normalização dos pesos pintados: Auto Normalize: Garante que todos os grupos de vértices deformados somem no máximo 1 quando são pintados. Quando esta opção está desativada, todos os pesos podem ter qualquer valor entre 0.0 e 1.0. • Multi-Paint: Pinta todos os grupos de vértices simultaneamente.• Propriedades do Pincel Pode-se ainda configurar as definições do pincel utilizado na aba Stroke, no mesmo menu, como mostra a Figura 7 (Stroke menu). Figura 7 – Stroke menu Fonte: A primeira propriedade diz respeito ao método de pintura. Os principais são: Dots: Aplica o peso em cada movimento do mouse.• Space: Limita a aplicação do pincel a uma distância determinada pela propriedade Spacing.• Airbrush: Continua aplicando o peso enquanto o botão do mouse for pressionado. • A propriedade Jitter diz respeito à posição do pincel no momento da pintura. Ao deixar este valor zerado, ele será alinhado à posição do mouse. Selecione Smoother Stroke para suavizar os movimentos do mouse e determine o valor da distância entre uma posição do mouse e outra por meio da propriedade Radius. Valores maiores da propriedade Factor significam uma maior suavização do pincel. Pintura de Influências do Osso da Coxa Agora que sabemos como usar as ferramentas, podemos começar a determinar a malha de influências da armadura do nosso personagem. A Figura 8 mostra como se comportam os pesos nos vértices conectados ao osso da coxa do personagem. Percebe-se que as regiões vermelhas representam a maior influência possível, enquanto que as zonas em azul não são afetadas pelo movimento das articulações. É de se esperar que o modelo da perna esteja completamente vermelho, pois ele deve se movimentar como uma unidade. Ao analisarmos as juntas, percebemos que a superior se move completamente, enquanto que a inferior é um arco-íris. Este fato está correto, uma vez que acima do osso da perna não há nenhum outro e abaixo há o osso da canela conectado. Assim, a junta inferior tem influência dos dois ossos e por isso deve estar vermelha na parte de cima e azul na de baixo. Se selecionarmos o outro osso, observaremos que a malha será pintada de forma inversa. Legenda da imagem Crédito da foto Para determinar a real influência dos ossos, é preciso pensar sobre a forma do nosso personagem, mas também sobre a sua personalidade ao caminhar. Se ele for um garoto mais rígido, por exemplo, podemos remover toda a influência na malha do quadril, como mostra a Figura 9 (Remoção de todo o peso no quadril). Figura 9 – Remoção de todo o peso no quadril Fonte: Uma remoção completa da influência deixará o movimento do personagem um pouco mais bruto e pode não ser tão realista. Se o intuito é deixá-lo levemente balanceado, precisamos deixar uma influência (ainda que mínima) ao redor da junta do quadril, o que fará que haja um balanço ao caminhar. Figura 10 – Balanceamento do peso do quadril Fonte: A Figura 10 (Balanceamento do peso do quadril) mostra como a distorção do quadril pode ser minimizada atribuindo pesos menores aos vértices ao redor da junta, dando um leve balanço ao personagem ao levantar a sua perna. Com a mesma intenção, precisamos corrigir os outros pontos em que há uma distorção inesperada, como no calcanhar, por exemplo. Perceba que ele sofre uma grande deformação ao levantarmos o pé. Precisamos diminuir a influência exercida pelo osso do pé a fim de corrigir este problema. Figura 11 – Pesos dos pés. (a) grupo do pé Fonte Figura 11 – (b) grupo da panturrilha Fonte: Na Figura 11 (Pesos dos pés. (a) grupo do pé; (b) grupo da panturrilha), é possível ver como os pesos foram distribuídos no pé do personagem. Perceba que para o grupo de vértices do pé o peso foi total e para o grupo da panturrilha, ele foi dividido a fim de minimizar a deformação. Para selecionar o grupo de vértices que deseja alterar, use o menu lateral direito, como mostra a Figura 12 (Seleção do grupo de vértices). Figura 12 – Seleção do grupo de vértices Fonte: Saiba Mais Você pode alternar entre os modelos tridimensionais que receberão a pintura usando o atalho Ctrl + BEM, selecionando a nova forma e voltando à pintura com Ctrl + BEM. Juntas Agora que já temos alguma experiência na pintura de malhas de influência, vamos a algumas dicas para aprimorar o trabalho. Quando construímos personagens com uma única malha, diferente do Bukid, é necessário fazer algumas adaptações para que o movimento seja suave e não haja muita distorção. A primeira alteração importante é quanto a modelagem. O ideal para as juntas é que tenhamos um merge dos vértices na área interna da junta, como na Figura 13 (Representação de um braço: interior das juntas), que representa um braço e ante-braço, por exemplo. Veja que as subdivisões centrais estão mais próximas e houve uma junção dos vértices superiores, criando esta forma em A. Figura 13 – Representação de um braço: interior das juntas Fonte: Ao criarmos a armadura e realizarmos o processo de binding com pesos automáticos, teremos poucas correções a fazer, como mostra a Figura 14 Figura 15 – Braço: malha de influência Fonte: Algo bastante simples pode ser feito para suavizar ainda mais o movimento. Pode-se usar o pincel com o modo de suavização para pintar a parte interna da junta. Você pode continuar a pintura ainda que o braço não esteja na sua posição de descanso, assim você pode ir visualizando o resultado final. O blend mode BLUR foi usado no interior da junta, na Figura 16 (Suavização do interior da junta do braço). Veja que a cor verde aparece nesta região e diminui a sobreposição dos vértices. Figura 16 – Suavização do interior da junta do braço Fonte: O começo do braço também foi suavizado, imediatamente acima da junta, o que garante a continuidade do movimento. Você pode repetir esse mesmo movimento sempre que houver juntas como cotovelo e joelho que se dobram apenas em uma direção. Material Complementar Vídeo Weight Painting/Skinning | Tutorial | Blender | Quick Assista o vídeo Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Blender quick tip: using the weight paint gradient Assista o vídeo Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Blender 2.79 Weight paint Tutorial 2018 Assista o vídeo https://youtu.be/Tl4qTgwQwYw https://youtu.be/Tl4qTgwQwYw https://youtu.be/bQBlMTt8SrU https://youtu.be/bQBlMTt8SrU https://youtu.be/XNO7Yosh6fQ Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Leituras Building a basic low poly character rig in Blender Acesse Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Referências BLENDER. Blender 2.80 manual: Weight Paint. Disponível em <https://docs.blender.org/manual/ko/dev/sculpt_paint/painting/weight_paint/introduction.html >. Acesso em: 10/11/2018. KAOLIN, Z. HighEnd3D: Buckid Rig v2.2. Disponível em: <https://www.hi- https://youtu.be/XNO7Yosh6fQ https://bit.ly/2CYpZlR https://bit.ly/2CYpZlR ghend3d.com/maya/downloads/characterrigs/c/buckid-for-maya#dialog_license>. Acesso em: 16/09/2018.