Indice:
1. Obiettivo 2. Progettazione personaggio- Testa
- Occhi
- Orecchio
- Muso e naso
- Faccia al completo
- Busto, collo e pancia
- Braccio destro
- Braccio sinistro
- Mani e dita
- Gambe
- Calzini
- Scarpe (piedi)
- Aculei e coda
6. Animazione
7. Download
8. Problemi e bug
Grafica (C.d.S. Informatica)
2007/08
Relazione del Progetto di Grafica assegnato il 26/05/2008
Modellazione, resa realistica e animazione 3D
Sonic World
di Giuseppe De Marco
2007/08
Relazione del Progetto di Grafica assegnato il 26/05/2008
Modellazione, resa realistica e animazione 3D
Sonic World
di Giuseppe De Marco
1. Obiettivo
L'obiettivo del progetto è quello di realizzare, usando il pacchetto XCModel, una scena 3D fotorealistica in cui sia presente un personaggio tratto da un film d'animazione. Successivamente è prevista la realizzazione di una piccola animazione.In questa relazione sarà descritta la realizzazione del personaggio 3D, degli oggetti della scena e infine dell'animazione.
Strumenti utilizzati
Tutti gli strumenti utilizzati sono parte del pacchetto "XCModel 4.0" che è così composto:- XCCurv: Permette la realizzazione e l'editing di curve NURBS 2D.
- XCSurf: Permette la realizzazione e l'editing di superfici NURBS trimmate.
- XCRayt: Permette di creare scene 3D e di realizzare immagini fotorealistiche. della scena descritta. Permette inoltre di genereare animazioni.
- XCView: Consente la visualizazzione delle immagini e delle animazioni create
2. Progettazione personaggio
Il personaggio che si è scelto di realizzare è Sonic, la mascotte della softwarehouse nipponica SEGA e rivale storico di Mario, mascotte della Nintendo.Sonic è stato anche protagonista di una serie animata di qualche anno fa e il suo modello 3D appare nei videogame per le console di ultima generazione e penultima generazione.
Il personaggio è composto da 45 superfici:
Testa
La testa è stata la parte più difficile da realizzare, non tanto per la realizzazione in se, ma più che altro per la ricerca di un metodo che ne permettesse la modellazione.Prima di tutto ho realizzato la seguente curva profilo con XCCurv:
Successivamente ho importato la curva in XCSurf e l'ho modificata spostando alcuni control point sull'asse Y rendendo così la curva 3D.
Poi ho creato una copia della curva, l'ho riflessa sull'asse X scalandola di -1 e l'ho traslata in modo da farle coincidere in un control point.
Utilizzando la funzione "Inbetween" di XCSurf ho poi creato cinque curve inserite tra le due precedenti, che ho poi modificato traslando alcuni control point più indietro sull'asse Y e più su sull'asse Z.
Infine tramite la tecnica dello Skinning ho generato la superficie alla quale ho poi ho poi spostato alcuni control point fino ad ottenere la forma desiderata.
Per chiudere i lati della testa ho generato due curve a partire dalle prime due create, che ho poi rimpicciolito (evidenziate in rosso in figura).
Ho quindi creato la superficie tramite Skinning tra la curva grande e la curva corrispondente più piccola. Ho poi traslato alcuni control point per simulare l'arcata sopraccigliare.
Occhi
Ho generato gli occhi a partire da una curva 2D creata con XCCurv che ho poi importato in XCSurf.
Ho poi copiato la curva e la ho traslata più in basso. Infine ho generato una terza curva tramite Inbetween delle prime due.
Ho generato la superficie tramite Skinning.
Infine ho creato le pupille a partire da due sfere presenti tra le superfici "Usual" di XCCurv che ho poi scalato in modo opportuno.
Orecchio
Anche l'orecchio è stato realizato tramite la tecnica dello Skinning.A partire da una curva profilo ho generato una curva molto piccola che ho poi traslato in profondità. Successivamente ho creato altre curve con Inbetween.
Ho poi generato la superficie.
Infine ho creato la parte interna dell'orecchio a partire dalla curva più grande che ho ridotto e copiato in modo da creare due curve come mostrato in figura.
Ecco il risultato finale dell'orecchio.
Muso e naso
Il muso non è altro che una sfera opportunamente scalata.
Anche il naso è una sfera alla quale però oltre a scalarla ho anche traslato il control point di un'estremità per creare la forma appuntita caratteristica del naso di Sonic.
Faccia al completo
Ecco come risulta la faccia dopo che tutte le superfici sono state assemblate:
Busto, collo e pancia
Il busto e il collo sono un'unica superficie progettata con la tecnica di Skinning tra sei curve circolari chiuse.
Le due curve piccole in alto e in basso fanno si che la superficie sia chiusa.
La pancia è stata ottenuta tramite la funzione "Trim" applicata al busto prima descritto, in modo da estrarne la parte frontale, la pancia appunto.
Braccio Destro
Per progettare il braccio destro ho usato la tecnica Skinning tra le seguenti curve circolari chiuse.
In questo caso non ho chiuso la superficie perchè le parti aperte verranno poi coperte dal busto e dalla mano.
Il risultato è il seguente.
Braccio Sinistro
Progettare il braccio sinistro è stato più complicato perchè volevo che fosse piegato. Per realizzarlo ho usato la tecnica "Tubular" che crea una superficie applicanto una curva profilo seguendo una direzione data da curva traccia. Come curva profilo ho utilizzato la stessa curva circolare chiusa del braccio destro e come curva traccia ho disegnato una curva che seguisse la curva del braccio che volevo realizzare.
Infine dopo aver creato la superficie ho modellato i control point ruotandoli e traslandoli sia dalla modalità "Numeric",che interattivamente da "Interactive".
Il risultato è il seguente.
Mani e dita
Ogniuna della mani è composta da sei superfici: il palmo e le cinque dita.Per il palmo ho usato lo Skinning tra una serie curve chiuse. Una volta ottenuta la superficie base ho eseguito alcune operazioni di scala sugli assi fino ad ottenere l'effetto desiderato.
Le dita sono di tre tipi: dito chiuso, dito aperto e dito pollice che si differenza dalle altre dita in quanto ha una falange in meno.
Sia quello aperto, che quello chiuso sono stati realizzati con Skinning posizionando in modo apportuno una serie di curve circolari chiuse, come si può notare nella figura seguente.
Per quanto riguarda le due dita pollici, le ho realizzate prendendo come base le altre dita alle quali ho ruotato, traslato e scalato interattivamente alcuni control point fino ad ottenere l'effetto desiderato.
Il pollice sinistro deriva dal dito chiuso, mentre quello destro deriva dal dito aperto.
Le mani una volta assemblate risultano essere le segnenti:
Gambe
Le gambe sono state realizzate con Skinning di due curve circolari chiuse. Come per le braccia, anche in questo caso non è stato necessario chiudere le estremità in quanto verrano poi nascoste dal piede e dal busto.
Calzini
I calzini collegano la gamba alla scarpa, sono stati realizzati con Skinning tra sette curve circolari chiuse:
Scarpe (piedi)
Le scarpe sono composte dalla scarpa vera e propria e da una cinghia posta al centro.La scarpa è stata modellata con Skinning di una serie di curve chiuse:
Per realizzare la cinghia ho riscontrato alcuni problemi. La mia idea iniziale era quella di trimmare la la scarpa allo stesso modo della pancia, ma ciò non è stato possibile in quanto non c'era modo di estrarre solo la parte che mi interessava, perciò ho dovuto realizzare le cinghie a mano creando uan superficie con Skinning tra due linee curve alla quale ho poi modellato i control point fino a farla aderire alla superficie della scarpa.
Aculei e coda
Sonic ha quattro coppie di aculei di cui tre sulla testa e una sulla schena e la coda che non è altro che un aculeo di dimensioni ridotte. Per realizzarli ho creato prima un aculeo base dritto tramite Skinning di una curva circolare chiusa e un punto, ottenuto scalando la curva precedente:
Poi per ogni aculeo ho traslato i control point di quello base dopo eventuali "Refinement" in modo da ottenere una sorta di inclinazione:
Ecco come risultano gli aculei nel loro insieme attaccati al busto e alla testa:
3. Progettazione altri oggetti
Per popolare la scena ho creato i seguenti oggetti:Piani per il paesaggio
Per simulare il paesaggio esterno ho creato cinque piani disposti in modo da formare un cubo ai quali poi ho applicato delle texture denominate "Skybox", cioè una serie di texture derivanti da una singola immagine che si adattano alle faccie di un cubo. I piani sono dei semplici piani del menù Usual di XCSurf.
Come si può notare dalla figura precedenti il piano sottostante del cubo ha alcuni control point traslati verso il basso. Questo mi ha permesso di simulare un canyon. Tuttavia nella scena non ho usato questo piano, ma due oggetti derivanti da un trim di questo. Ho infatti diviso l'ggetto i due parti: il piano bucato e il canyon, in modo da poter applicare due diverse texture:
Infine ho inserito un ulteriore piano per simulare una laghetto.
Arco della Morte
Uno degli oggetti tipici che possiamo trovare nel mondo di Sonic è senz'altro l'Arco della Morte.Per realizzarlo ho usato la tecnica Tubular usando un rettangolo come curva profilo e una linea curva incrociata come traccia. Successivamente ho poi modificato i control point per ottimizzare la superficie ottenuta.
Cartello
Il cartello è composto da quattro superfici: il bastone, che è un semplice cilindro scalato opportunamente e la parte superiore che è un cubo schiacciato e trimmato in tre parti (le due facce e il contorno che le unisce) in modo da poter applicare tre texture diverse.
Smeraldo del Chaos
Per realizzare lo smeraldo ho prima creato una curva chiusa ottagonale con XCCurv che ho poi importato in XCSurf. Successivamente fatto tre copie della curva scalandole e traslandole nel modo opportuno fino ad ottenere la forma desiderata. Infine ho creato la superficie utilizzando la tecnica "Extruding" in modo da creare una superficie spigolosa e non smussata.
Albero
L'albero è formato dal tronco e dalle foglie. Il tronco non è altro che un cilindro scalato, mentre le foglie sono state ottenute con Skinning tra una serie di curve:
Ho traslato alcuni control point del tronco per ottenere una forma leggermente curva ed ho sistemato le foglie ruotandole e traslandole.
Anelli
L'ultimo oggetto progettato sono gli anelli. Ce ne sono di due tipi: anello piccolo e anello gigante.Entrambi derivano dalla superficie Torus presente nel menù Usual di XCCurv alla quale ho poi modificato il raggio per ottenere i due tipi di anelli diversi:
4. Descrizione scena
Come scenza ho deciso di relizzare l'ambientazione tipica in cui in genere sonic è inserito: un paesaggio verdeggiante con acqua e gli elementi caratteristici del mondo di sonic.Paesaggio
La scena è ambientata all'aperto. Come detto in precedenza il paesaggio è stato realizzato texturizzando un cubo senza una faccia formato da cinque piani con una serie di texture Skybox.La faccia sottostante è bucata ed in corrispondenza del buco ho inserito una supericie che simuli un canyon. Sia il buco che il canyon sono stati ottenuti per trimming del piano che inizialmente era una sola superficie. Grazie alla divisione di suddetto piano in due parti ho potuto facilemnte texturizzare con due diverse texture il terreno e il canyon:
Il piano sottostante è stato posto più in alto perchè sulle altre texture l'erba occupava metà della faccia, in questo modo invece l'lerba risulta essere più bassa e quindi è possibile vedere il cielo anche posizionando la telecamera vicino al terreno. Inoltre per evitare che si noti il cambio di texture tra due facce consecutive del cubo le ho leggermente avvicinato tra loro e scalate.
Poi ho provveduto a inserire un piano sopra il canyon in modo che simulasse un piccolo lago:
Per realizzare l'acqua ho impostato un attibuto poco trasparente e con indice di riflessione alto in modo che potesse riflettere il cielo e l'ambiente circostante e contemporaneamente lasciasse intravedere il fondo.
Arco della Morte
L'arco è stato semplicemente texturizzato con una "Domain Texture" di pietra in modo che sembri di pietra.Poi ho provveduto a inserire un piano sopra il canyon in modo che simulasse un piccolo lago:
Cartello
Per il cartello ho usato tre texture diverse: una marmo per il bastone e il contorno che unisce le facce e due foto una per ciascuna faccia, in modo da poter visualizzare le due fotografie facendolo ruotare durante l'animazione:
Smeraldi del Chaos
Ho inserito sette smeraldi ognuno di un colore diverso. Come attributi ho impostato una leggerissima trasparenza un fattore di riflessione medio e l'opportuno indice di rifrazione.
Alberi
Gli alberi sono stati colorati con due texture, una legno per il tronco e una verde con macchie nere per le foglie. Ne ho inseriti dieci sparsi per la scena.
Anelli
Per colorare gli anelli ho usato un attibuto nopn trasparente che riflettesse quello che c'è intorno e con il coefficiente di rifrazione dell'oro. Ho posizionato quasi tutti gli anelli intorno all'arco e alcuni vicino all'anello gigante. Gli anelli fluttuano nell'aria.
Sonic
Sonic ha diversi colori: la pelle blu è stata realizzata con una texture, per la pelle beige invece non ho applicato texture. L'attributo usato per le pupille è leggermente riflettente per riprodurre la riflessione che normalmente le pupille presentano. Anche il rosso delle scarpe ha un piccolissimo valore di riflessione.
5. Imamgini di resa
Ecco alcune immagini della scena:
6. Animazione
L'animazione è composta da 199 frame. Nella prima fase è inquadrato l'arco della morte con gli anelli intorno, successivamente la telecamera allontana lo zoom inquadrando la scena da lontano, poi punta su sonic che, quando il cartello dietro di lui si ferma sulla sua foto, ruota la mano sinistra. Alla fine scendono dal cielo gli smeraldi del chaos. Durante tutto l'arco dell'animazione gli anelli ruotano.Per creare l'animazione ho scritto un ciclo che ad ogni iterazione: setta la telecamera nel modo opportuno, ruota gli anelli e il cartello e, a cirva metà dell'animazione, ruota la mano di sonic.
La lista degli oggetti della scena viene ricreata volta per volta in quando gli smeraldo compaiono solo alla fine e non c'è la possibilità di cancellarli.
Per implementare il movimento della telecamera ho scritto una funzione che permette di creare file .vw. Inoltre ho scritto una funziona che crea il file .ani con i riferimenti per i file .vw creati.
Ecco il gif dell'animazione:
7. Download
Scarica files...8. Problemi e bug
Ho riscontrato i seguenti problemi:XCSurf
Termina inaspettatamente.Le copie delle superfici Usual ancora non salvate non tengono conto delle modifiche che si sono effettuate.
Se si utilizza Inbetween per creare curve non sempre è possibile utilizzare le curve create per creare nuove superfici a meno che non le si salva.
I nomi assegnati alle curve e alle superfici non vengono salvati e quindi sono validi solo per la sessione di lavoro corrente.
Lo zoom effettuato su un oggetto viene annullato nel momento in cui si esegue una qualsiasi operazione.
Non è possibile modificare più di una superficie per volta, sarebbe utile poter effettuare operazioni su un loro insieme.
Non è possibile effettuare più di un "Undo".
Sarebbe comodo poter salvare una superficie già salvata senza dover specificarne nuovamente il nome ed il percorso.
Sarebbe anche comodo poter salvare l'intero insieme delle superfici con un solo comando anzichè una per una.
XCRayt
Termina inaspettatamente.In fase di progettazione dello script non è possibile eliminare oggetti da una lista.
Non è prevista una funzione per modificare la telecamera direttamente da script.
Si possono utilizzare come texture solo immagini in formato .hr.