Новая техника моделирования океана в Blender.

Создание большой площади воды в Blender 2.41 Часть 1

Предисловие:
Вы должны иметь базовые понятие о создании, масштабировании, перемещении и вращении объектов. Вы так же должны знать как масштабировать и перемещать вершины меша и как их экструдировать. Вы должны обладать знаниями о материалах и текстурах и в особенности как добавлять IPO к движению материала. На моем сайте можно найти несколько других туториалов, которые помогут вам изучить эти базовые техники.

Анимация Процедурных текстур (англ.)
Создание Облаков (англ.)
Это мой старый учебник по созданию океана, но он не объясняет IPO анимацию материала.(англ.)

Так же посетите этот ресурс:
Blender Media Wiki

Исследование:

При любом 3D моделировании, от вас требуется подробное исследование деталей текстур объекта - это сэкономит Вам огромное количество времени в будущем. Для моего проекта, я посетил местную библиотеку, чтобы просмотреть художественные книги знаменитых военно-морских художников акварелью, таких как Джон Салмон, Р. Б. Спенсер, и другие. Конечно, если вы имеете возможность наблюдать за морем вблизи, наблюдайте за ним в течении нескольких часов. Изучайте, что происходит с движением волны. Спросите себя, сколько слоев волны существуют, и в чем заключается их скорость? Какой цвет моря? Что такое плаванье на поверхности т.е. плаванье водоросли, пены от волн, мусора? Каким образом это осуществляется для каждого из перечисленных объектов. Для меня наблюдение сводилось к нескольким фундаментальным вещам, эффекты которых я буду пытаться имитировать в Блендере:

Цвет

В отличее от предыдущего урока о создании ночного мрачного океана, в новом уроке океан будет освещенный солнцем . Ищите изображения Google, если не хорошей библиотеки материалов. Я выбрал тихоокеанский синий цвет спокойствия и безмятежности.

Глубина

Прозрачность

В прозрачной воде ее цвет будет меняться в зависимости от толщины волны и ее расстояния. Еще раз я использовал примеры из библиотечных книг, чтобы определить цвета.

ПРИМЕЧАНИЕ : Никто не запрещает вам изучать понравившиеся по цвету фотографии в вашем любимом 2d редакторе, для получения непосредственно значения RGB. Вам нужно будет конвертировать значения 0-255 в Blender 0-1.

Синхронизация (создание реалистичного движения волн)

Случайное движение волны является достаточно сложным, скорость и нарастание может создать или разрушить иллюзию. С помощью проб и ошибок можно все таки найти оптимальную скорость волн, но наблюдения позволят вам определить расстояние от наката одной волны и появления следущей.

Гребни волны

Гребни волны - это новый, существенный эффект в туториале. Речь идет о маленьких пузырьках, сформировавшихся в нестабильных гребнях волны. Они особенно заметны там, где небольшая глубина моря или же в тех случаях, когда сильный ветер разрушает волны. Эти пузырьки находятся как на поверхности волны, так и внутри ее. Это эффект должен имитировать пену, появляющуюся на верхушках и внизу волн случайным образом, но весьма контролировано.

Освещение

Я использую освещение, чтобы улучшить цвет океана. Это также позволит моделирование с raytracing без большой потери времени редеринга.

Начнем с создавать наш океан

Камера:

Создайте новую сцену в Blender и настройте камеру следующим образом <<-

Самый легкий способ это сделать - это выделить камеру и нажать кнопку N, а затем вручную ввести значения указанные на рисунке слева.

Лампы:

Вначале мы нуждаемся только в нескольких лампах, чтобы осветить нашу сцену. Одна лампа типа Lamp и одна типа Hemi. Позже мы добавим дополнительные лампы, чтобы лучше осветить нашу картину.

Создание простого меша Plane (плоскость)

С курсором, установленным в центре сетки и из вида сверху (Num 7) создайте меш plane (SPACE >> Add >> Mesh >> Plane).

Прежде чем идти дальше было бы неплохо регулярно сохранять свою работу, это поможет вам в том случае, если вы совершите ошибку. Это особенно важно, когда вы начинаете новый проект, по умолчанию в качестве имени нового файла Untitled.blend. Blender предоставляет инструменты для автоматического сохранения в фоновом режиме, а также всеобъемлющий UNDO (CTRL+Z) ВОССТАНОВЛЕНИЕ или (SHIFT + CTRLZ), если вы делаете ошибки. Однако я пользуюсь компьютером слишком долго что бы так просто доверять свою работу. Так сохраняйте же свою работу регулярно.

Сохраните свою работу на этом этапе

Что бы помочь вам, я создал .blend файл на этом этапе, можете скачать его здесь:
http://www.cogfilms.com/

Теперь мы должны моделировать меш таким образом, что бы он мог правильно отобразить океанские волны. В нашем случае нужен меш с большим количеством вершин. В нашей сцене мы будем использовать смещение материалов, а так же близкое расположение камеры к мешу, поэтому очень важно иметь большое количество вершин, иначе при движении волны будут заметны дефекты и искажения.

К сожалению, Blender не имеет встроенной функции формирования таких мешей автоматически. Однако, в нем есть простые инструменты, которые позволяют создать такой меш довольно легко.

Увеличение размера плоскости

С выделенной плоскостью войдите в режим редактирования (TAB).

Выделите все вершины (кнопка A), их всего 4, созданных по умолчанию в плоскости.

Масштабируйте меш плоскости (кнопка S) приблизительно как на рисунке слева.

Это примерно 10 квадратиков сетки. Для того что бы установить меш в центр сетки, вы можете воспользоваться опцией (Shift + S), в появившемся меню выберите 'Selection to Grid', это должно помочь вам.

Для того что бы сделать больше вершин, не снимая выделения с меша нажмите W, а затем 'subdivide'(подразделение), повторите эту процедуру 6 раз. Так же активизируйте 'Set Smooth'.

У этого меша с каждой стороны по 64 вершины. В будущем мы будем использовать сглаживание SubSurface и добавим больше деталей, однако сейчас оставим так как есть.

Пока мы в режиме Редактирования и со всеми выделенными вершинами давайте сделаем сглаживание мешу иначе океан будет смотреться как стекло, вместо волнообразной океанской поверхности.

В кнопках Редактирования (F9) нажмите на кнопку 'Set Smooth'.

Сохраните Свою Работу.

Очевидно, что океан должен простираться к горизонту. Теоретически мы можем создать очень большой меш с высоким уровнем подразделения, но это потребовало бы чудовищной системы с терабайтом оперативной памяти и месяц рендера на каждый кадр. Таким образом мы должны найти способ расширить наш меш не слишком увеличивая количества вершин.

Я решил использовать уловку, которую я видел в других 3D приложениях, смысл заключается в том, что ряд вершин, находящиеся скраю меша вытягиваются за пределы видимости камеры. К счастью Блендер имеет превосходные инструменты, чтобы достигнуть этой простой идеи. Это - экструдирование и масштабирование.

Выделение крайних вершин

Проще всего это сделать используя выделение прямоугольником (кнопка В) и использовать в таком способе выделения среднюю кнопку мышки для отмены выделения.

Экструдирование и Масштабирование этой области

Будьте внимательны при выполнении следующих шагов, так, как это может повлиять на дальнейшие результаты.

Нажмите кнопку (Е) и в меню экструдирования выберите 'Only Edges'. Нажмите 'S' для масштабирования и двигайте курсор от центра, что бы увеличить масштаб. Кликните левой кнопкой мышки, что бы закрепить новые вершины.

Повторите вышеописанную процедуру несколько раз, до тех пор, пока ваша работа не станет похожа на образец слева.

Как вы можете видеть при этом процессе появляется много вершин, но при приближении камеры растояние между вершинами все же будет заметно.

Растяните выделенную область еще больше.

Вы должны продолжать масштабировать плоскость, пока она не станет похожа на рисунок слева.

Вы можете спросить, почему мы начали моделирование с квадратного меша, а не диска или круглого меша. Причина этого, то что сейчас все грани нашей модели представляют собой четырехугольники, тогда как меш диска имел бы в этом случае треугольные грани, это не очень хорошо отобразится на текстуре и маппинге в дальнейшем.

СОХРАНИТЕ СВОЮ РАБОТУ

Я подготовил еще один .blend файл, который можно скачать здесь

ПРИШЛО ВРЕМЯ ДОБАВИТЬ МАГИИ

Создание движущихся волн.

В моем предыдущем туториала моделирования моря я использовал модификатор волны вместе с картами бамп для генерации волн. Хотя эта система была достаточно экономной в плане рендерного времени, она имела недостаток: волны получались довольно онообразными. Только недавно в Blender была введена новая возможность - карта смещения. Карта смещения требовала огромных системных ресурсов и огромного времени для рендера, однако Blender идет вперед и теперь работает с оперативной памятью лучше. Поэтому я теперь почти полностью использую карту смещения, чтобы сгенерировать океанские волны.

Создание Океанского Оттенка

С выбранной плоскостью, в объектном режиме создайте новый материал (F5) и назовите его SEA.
Настройки для Цветового значения Col:
R = 0
G = 0.189
B = 0.360

Установите значения для Ref, Spec и Hard как на рисунке. Эти настройки по умолчанию в моей системе и сейчас их не нужно изменять.

Цветовые значения легко изменить в этом меню материалов. Вы можете устанавливать здесь другие значения цвета, в процессе моделирования. Однако, я посоветовал бы не сильно изменять эти значения. Лично я люблю подбирать цвета в 2d редакторе, так легче вернуть нужную цветовую гамму при больших изменениях.

Создание Смещающейся Текстуры для волн

Создайте новую текстуру для этого материала (F6) и назовите ее Displ. Это настройки для текстуры типа 'Clouds' (Облака)

Важные значения в настройках подчеркнуты желтым цветом. В этой текстуре активизировано значение 'Hard noise' с максимальным значением 'NoiseSize' и 'NoiseDepth'. Так же для этой текстуры немного увеличьте значение 'Brightness' и 'Contrast'. Это значение гарантирует максимальное различие высоты между гребнями и впадинами наших волн. Никогда не устанавливайте слишком высокое значение для 'Contrast', при использовании карты смещения, иначе вы получите сглаженные гребни и основания волн, очень не реалистичный эффект.

Правильная Карта Текстуры

Теперь мы перейдем в меню 'Map to' этой текстуры смещения, в панель управления материалом (F5) и установим следующие значения <<-

Если вы на этом этапе сделаете рендер, то наверно сильно разочаруетесь. В настоящее время смещение на карте ORCA, это значит смещение в пределах границ объекта. Хотя это прекрасно для многих материалов, это имеет большие проблемы когда объект такого большого размера, как океан. К счастью Blender имеет множество способов маппинга и сейчас настало время использовать один из них, поможет нам решить задачу анимации и текстурирования.

Создание объекта Empty (пустышка) в центре плоскости

Выберите плоскость и нажмите Shift + S >> Cursor to Selection

Затем нажмите Space и добавьте объект Empty.

Empty - один из самых полезных инструментов. Они могут быть анимированны как любой другой объект Блендера. Можно сделать так, что бы объекты следовали за ними. Они не рендерятся, но в нашем случае они будут использоваться для материала, для того что бы заставить его следить за Empty. Это значит, что скоростью наших волн можно управлять этим инструментом. Это намного проще, чем комплекс анимации материала IPO, чтобы произвести движение в том или другом направлении.

Как вы можете видеть я установил некоторые настройки для Empty. Однако нужно изменить значения sizeX, Y и Z, иначе связь с мешем выйдет за область видимости. Экспериментируя, я убедился, что что самое близкое значение приближенное к картографии ORCO находится между 0.2 и 0.35.

Вы наверно заметили, что значение sizeX меньше чем Y и Z, это для того, чтобы сделать небольшое удлинение в Оси X и мне кажется это создает более реалистический эффект волны.

На данном этапе игнорируйте значение для 'ofsZ '. Мы будем устанавливать настойки для IPO позже, которые будут автоматически изменять это поле, для динамических изменений наших волн.

СОХРАНИТЕ СВОЮ РАБОТУ

На рендере уже видно как движется материал.

Не очень красивый рендер, однако вы можете видеть поднятие гребней волн и падения гребней. Давайте добавим маленькие волны, разбивающие поверхность.

Маленькие и Крошечные Волны

Создайте новую текстуру в следующем доступном текстурном слоте (F6). Назовите текстуру tiny-waves и смотрите на следущие настройки:

Эти настройки текстуры я уже использовал в предыдущем туториале, но они будут актуальны и в этом учебнике.

Создайте еще одну текстуру и назовите ее small-waves, установите для нее следующие настройки:

Как вы заметили, это абсолютно одинаковые значения для двух различных текстур. Мы будем изменять настройки в панеле Map.

Выберите в Текстурном канале (F6) текстуру tiny-waves и перейдите в меню материалов (F5)

Измените настройки как показано на рисунке слева. SizeX, SizeY и SizeZ имеют значение 100 - это будет влиять на появление крошечных волн. Забавно, что увеличивая эти значения - уменьшается размер текстуры. Так же заметьте, что значение для Nor стало 3.41. Опять же эти настройки были использованы в моем предыдущем туториале. Я также использовал маппинг ORCO. Эти текстуры являются настолько маленькими, что на расстоянии Вы не будете видеть никаких повторений, таким образом нет никакой нужды наносить их на другую карту.

Теперь выберите текстуру small-waves и введите значения как на рисунке внизу.

Единственная разница этой текстуры от предыдущей состоит в том, что scaleX, Y, Z, имеют значение 50. Другими словами эти волны будут в два раза больше размера крошечных волн.

СОХРАНИТЕ СВОЮ РАБОТУ (я знаю, что прошу, чтобы Вы сохраняли работу часто, но безопасность прежде всего).

Сделайте еще один рендер, что бы посмотреть как движется материал.

Возможно на этом этапе вам бы хотелось добавить лампе больше света, что бы на волнах появилась некоторая блестящесть и рефлекторность, чуть позже мы сделаем это.

Лампа должна быть создана со стороны плоскости, напротив камеры с активизированной опцией 'No Diffuse' и значением энергии около 2. Если вы не знаете как сделать эти изменения для лампы - читайте мануал Blender Wiki.

Совет: Перенесете эту лампу на другой слой (кнопка M) и нажмете в настройках на кнопку 'Layer'.

СОХРАНИТЕ СВОЮ РАБОТУ