اصول مدل سازی ارگانیک

ما در این مقاله به بررسی اصول مدل سازی ارگانیک در برنامه هایی همچون مایا و تری دی مکس میپردازیم. در طول ۲۰ سال گذشته، مدل سازی سه بعدی مسیر طولانی را طی کرده است، می‌گویم ۲۰ سال، زیرا برای بسیاری از مردم موضوع مدل‌سازی سه‌بعدی اولین بار پس از مشاهده موجودات سه‌بعدی انیمیشنی در فیلم‌هایی مانند پارک ژوراسیک مطرح شد.
اما امروزه، مدلسازی موجودات و کاراکترهای سه‌بعدی به‌عنوان یک شغل حرفه‌ای شناخته می‌شود که صنایع متفاوتی از جمله صنعت بازی‌سازی، فیلم‌سازی،تلویزیون، وب، تبلیغات، بازاریابی و پزشکی را شامل می‌شود. مانند اکثر مشاغل امروزی، روش‌های مختلفی برای انجام یک کار وجود دارد و دانستن تنها یک ابزار کافی نمی‌باشد.

در مدل سازی ارگانیک سه‌بعدی می‌توان از surface subdivision، واکسل­ها، DynaMesh، ابزارهای توپولوژی مجدد، normal map و بسیاری از ابزارهای دیگر استفاده کرد. فهمیدن اینکه از کدام یک از ابزارها و برای چه هدفی باید استفاده کرد می‌تواند کمی گیج‌کننده باشد تا وقتی که شما بفهمید آنها دقیقاً برای شما چه کاری انجام می‌دهند. پس برای آنکه مجموعه‌ای از فوت و فن ها را یاد بگیرید  این مقاله را دنبال کنید.

مهارت­های طراحی با قلم خود را توسعه دهید

بسیاری از طراحان کاراکترها و موجودات سه بعدی، هنرمندان طراحی دو بعدی نیز هستند. برای آن که از طرح اولیه به یک مدل سه‌بعدی برسیم، باید یک مسیر منطقی را طی کنیم. پس بهتر است در ابتدا آناتومی شی مورد نظر خود را روی کاغذ طراحی کنید. بسیاری از هنرمندان مفهومی، تصاویر چرخشی را طراحی می‌کنند تا کاراکتر را از چندین زاویه و پرسپکتیو نشان دهند. اگر از شما خواسته شود یک سگ را طراحی کنید و شما ندانید که چگونه استخوان‌های پای سگ درهم جفت می‌شود، در نهایت تمام مدل غیر قابل قبول خواهد شد. زمانی را برای یادگیری این که چگونه استخوان‌ها به طور طبیعی در هم جا می‌افتند بگذارید. و یادبگیرید که چگونه ماهیچه‌ها روی استخوان‌ها قرار می گیرند و چگونه با هم حرکت
می­کنند.

در یک کلاس طراحی آناتومی شرکت کنید

اکنون که فهمیدید مهارت‌های طراحی آناتومی برای یک مدل ساز ارگانیک چقدر اهمیت دارد، قدم بعدی این است که تجربیات لازم را به دست آورید. با جستجو در گوگل شروع کنید  و چند منبع و کتاب خوب که طرح هایی از آناتومی را دارند پیدا کنید. در ابتدا به هر گروه از ماهیچه‌ها با دقت نگاه کنید و تلاش کنید که بفهمید آنها چگونه کار می‌کنند و چطور با ماهیچه‌های بعدی در ارتباط هستند. اکنون وقت آن است که کمی جلوتر روید و واقعاً مهارت‌های خود را بهبود بخشید. یعنی در یک کلاس طراحی آناتومی ثبت نام کنید. زمانی که با آناتومی آشنا شدید و چشمان خود را به آن عادت دادید، متوجه پیشرفت فوق‌العاده خود در طراحی و مجسمه‌سازی می‌شوید. اکثر دانشگاه‌ها کلاس‌های منظمی برای طراحی آناتومی برگزار می‌کنند و بسیاری از استودیوهای بزرگ کلاس‌هایی برای هنرمندان خود ترتیب می‌دهند.

فرم و حجم را مد نظر قرار دهید

دو اشتباه بزرگی که مدل سازان مرتکب می‌شوند این است که به سرعت، جزئیات زیادی را به مدل اضافه می‌کنند و به قسمت های خاصی از شی فرم و حجم مناسب را نمی­دهند. شما چه در حال مدل سازی ارگانیک باکس باشید و یا مجسمه سازی سه‌بعدی، یکی از اولین چیزهایی که باید به آن برسید شکل کلی کاراکتری است که در حال ساخت آن هستید. اگر شما به فرم درست برسید، همواره حجم درست هم خواهید داشت. برای مثال اگر شما باید یک بازو را مدل سازی ارگانیک کنید، که چیزی شبیه دو استوانه است، در قسمت عضله‌ دوسر و ساعد حجم بیشتری وجود دارد نسبت به مچ دست. شکل نهایی باید از تمام زوایا درست باشد. اگر در این مرحله درگیر مدلسازی جزییات دست شوید، تمرکز خود را از فرم کلی بازو از دست خواهید داد.

توپولوژی و حلقه‌های edge

زمانی که شما کاراکتر مورد نظر خود را مدل سازی ارگانیک می‌کنید، چند تکنیک تخصصی وجود دارد که باید آنها را یاد بگیرید. وقتی از مدل‌سازی subdivision برای ساخت یک مدل استفاده می‌کنید، ضروری است یک جریان edge مناسب برای قسمت‌های خاصی از mesh داشته باشید. این جریان معمولاً منعکس‌کننده آناتومی دنیای واقعی است و اینجا جایی است که مهارت‌های جدید شما به کار می‌آید. یک حلقه edge در واقع یک حلقه پیوسته از چندضلعی هاییست که یک مسیر مشخص به دور مدل را طی می کنند. برای مثال حلقه ماهیچه‌ای که دور چشم قرار دارد و باعث باز و بسته شدن آن می‌شود، و یا یک سری از چند ضلعی‌هایی که در زیر سینه قرار می‌گیرند (عضله سینه). ناحیه کتف، دهان، باسن و غیره جز حلقه‌های مهم می‌باشند. این موضوع مخصوصاً زمانی که شما برای انیمیشن در حال مدل سازی هستید دارای اهمیت است. یک مدل ضعیف وقتی شما قصد متحرک سازی آن را داشته باشید، بسیار بدشکل خواهد شد.

روش مدل سازی ارگانیک subdivision و HyperNURBS

مدلسازی subdivision  یک تکنیک مدل سازی ارگانیک است که یک mesh را از طریق تقسیم چندضلعی ها با استفاده از مجموعه‌ای از الگوریتم‌ها، هموار سازی می‌کند. هرچندضلعی به چهارچندضلعی دیگر تقسیم شده و گوشه‌های آن هموار می‌شود. با افزایش تعداد مراحل تقسیم سطوح، mesh هموارتر شده و به صورت منحنی می‌شود. اکثر برنامه‌های سه‌بعدی به شما این امکان را می‌دهند که mesh را به چند بخش تقسیم کنید و سپس آن را به به وضعیت عادی برگردانید. این کار باعث می‌شود که شما بتوانید تعداد چندضلعی ‌های مورد نیاز را برای آن که به مدل شکل بدهید بشمارید. روش‌های متعددی برای تقسیم یک mesh  وجود دارد اما ریاضیات پایه آنها مشابه است. برای مثال ZBrush از همان روشی استفاده می‌کند که Cinema 4D در حال استفاده است که به نام تگ های HyperNURBS معروفند.

مربع ها، مثلث ها و چند ضلعی ها

به طور کلی تلاش کنید به کمک چهار ضلعی ها مدل سازی ارگانیک کنید. چهار ضلعی ها معمولاً قابل پیش‌بینی هستند و به خوبی قابل تقسیم اند. در نتیجه احتمال کمی وجود دارد که در زمان رندر، محصولات بدی تولید شوند. از مثلث‌ها برای کارهای مدل‌سازی خاصی می‌توانی استفاده کنید. درهرحال موتورهای باز ، در زمان رندر یک mesh را به یک سری مثلث‌ تبدیل می‌کنند. با این حال اگر شما عادت به استفاده از چهارضلعی کنید به راحتی با تقسیم هر چهارضلعی به  دو مثلث می‌توانید  از مدل سازی به وسیله مثلث‌ها نیز بهره‌مند شوید (یک mesh با ۱۰۰۰ چهارضلعی می‌تواند به یک mesh دقیقاً ۲۰۰۰ مثلث تبدیل شود). تا جایی که امکان دارد از چندضلعی ها اجتناب کنید. در بعضی از برنامه‌ها با مشکل مواجه می‌شوید و ممکن است برای تقسیم به زیر سطح ها با مسائلی مواجه شوید. در بسیاری از موقعیت‌های مدل‌سازی از چند ضلعی ها استفاده می‌شود اما به عنوان یک مدل ساز کاراکتر، چند ضلعی ها را دوست خود ندانید. از آنها دوری کنید.

مدل سازی ارگانیک باکس یا نقطه به نقطه؟

به عنوان یک مدل ساز ارگانیک ، باید تا جایی که می‌توانید تکنیک‌های بسیاری را یاد بگیرید. مدل سازی ارگانیک با چند ضلعی ها می‌تواند به معنای مدل‌سازی باکس باشد و یا مدل‌سازی نقطه به نقطه(لبه­). بهتر است که در هر دو روش متخصص شوید. به این دلیل برای مدل سازی باکس این نام را انتخاب کرده‌اند که شما در ابتدا از یک شی اولیه (یک باکس ) کار را شروع می‌کنید و سپس با اضافه کردن برش‌هایی آن را بهبود می‌بخشید. مدل سازی ارگانیک نقطه به نقطه و یا لبه ای آن است که شما به چندضلعی های موجود خود با اضافه یا حذف نقاط یک شکل هندسی می‌سازید. هر دو روش را یاد بگیرید. در ابتدای مدل سازی ارگانیک ممکن است شما به مدل‌سازی باکس برای فرم دادن به کل شکل علاقه‌مند باشید اما سپس برای بهبود قسمت‌هایی مانند گوش، مدل‌سازی نقطه به نقطه مناسب‌تر است.

DynaMesh محصول ZBrush

DynaMesh تازه وارد دنیای مجسمه‌سازی دیجیتال است  که محصول ZBrush می‌باشد . ZBrush از مدل‌سازی subdivision در هسته خود استفاده می‌کند: بعضی وقت‌ها وقتی شما بخشی از مدل سازی ارگانیک را می‌کشید ، چند ضلعی ‌های سازنده آن کش می آیند. DynaMesh این موضوع را با mesh گذاری مجدد مدل حل کرده است. این یک انقلاب است ، تا زمانی که ZBrush  مراقب است، دیگر لازم نیست نگران باشید که چه بر سر چندضلعی‌های مدل شما می‌آید. شما می‌توانید تقریباً هر چیزی را بسازید و تنها بر فرم و نیم رخ آن تمرکز نمایید. با این حال این روش قواعد جریان edge و توپولوژی مناسب را در نظر نمی‌گیرد  و برای این کار نیاز به ابزارهای توپولوژی مجدد می‌باشد.

ابزارهای توپولوژی مجدد در مدل سازی ارگانیک

اگر شما یک مدل را بدون در نظر گرفتن توپولوژی مبنای آن بسازید، دیگر ممکن نخواهد بود که آن را متحرک کنید. برای حل این مسئله برنامه‌هایی مانند Maya، modo،  ZBrush، ۳D-Coat، TopoGun  و بسیاری از برنامه‌های دیگر، ابزارهایی را در اختیار شما قرار می‌دهند تا شما یک mesh مبنای جدید با حلقه‌های edge و جریان edge  بسازید که مناسب با نیازهای شما باشد. این مسئله برمی‌گردد به قوانینی مدل سازی ارگانیک برای انیمیشن و ساخت حلقه‌های مناسب اطراف نواحی که معمولا بدشکل می‌شوند. توپولوژی مجدد به معنای آن است که یک مدل چند ضلعی های کمتر از یک مجسمه با جزئیات بسیار بازسازی شود و به جای اینکه در شروع پروسه مدل‌سازی بیاید در انتها قرار بگیرد.

از normal map استفاده کنید

حتی با وجود CPU و GPU های قدرتمند امروزی، در مورد تعداد چندضلعی هایی که بدون تاخیر بتوانیم جابه‌جا کنیم محدودیت وجود دارد. برای آنکه بتوانید جزئیات بسیار زیادی را با تعداد محدودی چندضلعی وارد گیم کنید، می‌توانید از نقشه‌های نرمال استفاده کنید. این نقشه‌ها برای بازی‌ها محدودیتی ندارند. اگر mesh شما محورهای UV  دارد، می‌توانید یک نقشه نرمال بیرون بکشید و آن را به یک mesh با چندضلعی کمتر اعمال کنید، که تخمینی از جزئیات دیده‌شده در یک mesh با چندضلعی زیاد است.

برنامه‌های مدل سازی بر مبنای واکسل

 بعضی از برنامه‌های مدل سازی بر مبنای واکسل مانند ۳D-Coat و Sculptris، به شما این امکان را می‌دهند که با اضافه کردن مثلث‌هایی حجم خود را بسازید. این یک روش عالی برای ساخت سازه‌ها با مدل سازی ارگانیک پیچیده می‌باشد، و نیازی نیست شما برروی توپولوژی و جریان edge تمرکز داشته باشید. نتیجه نهایی می‌تواند همانند سایر mesh ها برای انیمیشن توپولویی مجدد شود. گاهی مدل سازی ارگانیک بر مبنای واکسل مورد غفلت واقع می‌شود اما می‌تواند برای جعبه ابزارهای مدل سازی ارگانیک شما ابزار فوق‌العاده ای باشد. ارزش آن را دارد که فراگرفته شود.

 ما در این مقاله به مدل سازی ارگانیک پرداختیم اما شما میتوانید برای مطالعه بیشتر به بخش مقالات آموزشی مایا و تری دی مکس در وبسایت ما مراجعه کنید