|
Wprowadzenie
Ray Tracing w dosłownym tłumaczeniu oznacza "śledzenie promieni". Przy wykorzystaniu komputera oraz odpowiedniego oprogramowania możesz stworzyć fotorealistyczne obrazy. Technika Ray Tracingu inaczej mówiąc "programowego obliczania rozkładu cieni i refleksów światła z różnych źródeł odzwierciedla najbardziej jak to możliwe realistyczne kształty przedmiotów. Można zacząć zabawę z Ray Tracing'iem od prostych ale stosunkowo wygodnych programów shareware oraz zwykłego edytora tekstu. Jednym z pierwszych programów był i nadal jest program o nazwie PolyRay), służy on do obliczenia uprzednio przygotowanej sceny za pomocą edytora tekstu w którym wytrwale pisało się scenę korzystając z specjalnego języka programowania oraz działań matematycznych. Nie była to jednak zbyt wygodna forma z uwagi na to, że nie widziałeś tego co tworzysz i aby mieć o tym pojęcie należało bardzo często wykonywać próbne raytracingi, co bardzo wydłużało czas pracy nad daną sceną 3D. Każde przeliczenie sceny przez komputer trwało stosunkowo długo, czym scena była bardziej zaawansowana tym dłużej, pomijając fakt, że ówczesne maszyny klasy PC nie należały do demonów szybkości. Po pewnym czasie ukazały się programy wspomagające tworzenie grafiki trójwymiarowej tak zwane edytory graficzne takim przykładem może być program o nazwie PovCad. Za pomocą tego programu już w formie graficznej umieszczałeś w przestrzeni 3D bryły i po zaprojektowaniu takiej sceny można było ją zapisać i wygenerować ( wykonać raytracing) za pomocą np. programu ( silnika ) PolyRay lub PovRay. W oczywisty sposób aplikacje typu Povcad uczyniły tworzenie grafiki trójwymiarowej łatwiejszym i bardziej przejrzystym. W przypadku braku takiego programu byłeś zmuszony do ręcznego wpisywania ( programowania ) sceny za pomocą np. zwykłego notatnika. W przypadku popełnienia błędu np. gdy wstawiłeś zamiast przecinka kropkę lub zapomniałeś spacji, odnalezienie błędu było bardzo utrudnione w szczególności gdy scena była stosukowo złożona i zawierała np. kilkaset lub więcej lini kodu. Dzisiaj masz możliwości o wiele większe i o wiele prostsze. Ja od kilku lat preferuję program o nazwie BRYCE.
Rys 01 To otrzymasz przy zakupie programu. W wersji 4 (Metacreations) oraz w wersji 5 (Corel)
Dlaczego BRYCE ?
Na rynku jest wiele programów służących obróbce oraz tworzeniu grafiki 3D. Są one jednak nieco odmienne i umożliwiają różnego rodzaju, lepsze lub gorsze możliwości tworzenia tego typu obrazów. Niestety większość tego typu oprogramowania jest bardzo droga i mało kogo stać na ich kupno, a co za tym idzie na korzystanie z nich. Są jednak wyjątki od reguły i takim wyjątkiem jest między innymi program o nazwie BRYCE W chwili pisania tego tekstu dostępną wersją była wersja oznaczona numerem 5. Program jest stosunkowo tani co w praktyce oznacza, ze jest dostępny dla zwykłego zjadacza chleba, a nie tylko dla firm lub osób zajmujących się tworzeniem tego typu grafiki profesjonalnie. W przypadku tworzenia grafiki 3D (trójwymiarowej) operujesz w trzech wymiarach Y,X,Z, a nie wyłącznie w dwóch jak ma to miejsce w przypadku pracy z programami przeznaczonymi do tworzenia grafiki 2D np. PaintShopPro, PhotoShop i wiele innych. Na pewno słyszałeś o programie mającym nazwę 3D Studio. Bryce jest właśnie tego typu programem oczywiście nie umożliwia on tak mnogiej ilości opcji jak wspomniany wyżej 3D Studio, nie jest też tak trudny w obsłudze ( nie musisz poświęcać wielu miesięcy aby przegryźć się przez jego opcje zawarte w niezliczonej ilości menu) No i oczywiście nie kosztuje tak olbrzymich pieniędzy. Moja przygoda z programem Bryce rozpoczęła się praktycznie od jego pierwszych wersji, a więc około roku 1996. Z każdą nową wersją zostają wprowadzone dodatkowe możliwości oraz ułatwienia co bardzo ułatwia edycję grafiki 3D. Bryce oferuję nietuzinkowy interfejs użytkownika, nie znajdziesz w nim niezmierzonych ilości menu oraz opcji. Interfejs jest prosty, czytelny i ... znienawidzony przez wielu profesjonalistów pracujących na takich kombajnach jak 3D Studio, LightWave, Maya itp. Jeśli już kiedyś pracowałeś na jakiejś aplikacji do tworzenia 3D to z pewnością od razu zauważysz odmienność Bryce. Pierwsze co rzuci ci się w oczy to brak możliwości równoczesnego wyświetlenia wszystkich rzutów na jednym wspólnym ekranie, co na pewno dla osób przyzwyczajonych do innych aplikacji 3D może troszkę utrudnić pracę z programem Bryce i poruszanie się po scenie ale to kwestia przyzwyczajenia. ( rysunek nr 1 przedstawia interfejs programu Bryce ). Jeśli Twój kontakt z grafiką 3D rozpoczął się od właśnie tego programu to bardzo szybko przyswoisz sobie jego obsługę jak i płynne poruszanie się po scenie w której będziesz tworzyć swój wirtualny trójwymiarowy świat.
Rys nr 1 interfejs użytkownika programu Bryce w wersji 5
Ekran Interfejsu użytkownika można podzielić na kilka modułów w każdym z nich znajdują się narzędzia oraz opcję służące do zgoła odmiennych czynności. Oczywiście większość opcji można wykorzystać za pomocą rozwijanego tekstowego, menu w górnej części ekranu ale o tym za chwilę. Rysunek nr 2 przedstawia ekran z wyszczególnionymi obszarami programu Bryce, zdecydowałem się podzielić go i opisać właśnie w ten sposób ponieważ myślę, że tak będzie łatwiej Ci zapoznać się z położeniem poszczególnych narzędzi.
Rys nr 2 Obszar roboczy, trzy wymiary obowiązujące w trakcie edycji sceny
Praca w trzech wymiarach
Przede wszystkim tworząc obraz w Bryce należy pamiętać, że pracujesz z trzema wymiarami, a nie z dwoma jak to ma miejsce w standardowych programach typu PaintShopPro lub PhotoShop itp. Tak jak to pokazuje zdjęcie nr 2. Każdy utworzony obiekt jest umieszczony w przestrzeni trójwymiarowej i ma odpowiadające jej współrzędne XYZ. Do poruszania się po siatce służy panel nr 2 opisany w dalszej części książki. W początkowych fazach pracy w programie, tym bardziej jeśli nigdy wcześniej nie tworzyłeś obiektów trójwymiarowych, możesz mieć trudności z przyzwyczajeniem się do trzeciego wymiaru. Myślę jednak, że bardzo szybko sobie przyswoisz edycję 3D. Należy pamiętać, że każdy utworzony obiekt można oglądać z każdej strony tak jak to odbywa się w rzeczywistości. Również masz możliwość zmiany kata pod którym oglądasz całą scenę jak i możliwość przybliżania i oddalania. Program Bryce potrafi symulować perspektywę jak również pracować bez efektów perspektywicznych, co w niektórych przypadkach może być przydatne.
Rys nr 3 Obszary robocze.
Wyszczególnione obszary ekranu Bryce.
1 - W tym obszarze masz do dyspozycji różnego rodzaju narzędzia edycyjne w zależności od aktualnie wybranej opcji Create, Edit, Sky & Fog, będzie on przybierał różne formy wyświetlanych ikon służących np. do tworzenia brył, operacjach na bryłach jak i możliwość edycji związanej z atmosferą, efektami atmosferycznymi itp. Na poniższych zdjęciach zostały opisane poszczególne możliwości wyboru w zależności od wcześniej wybranej opcji.
Create Możliwość tworzenia brył, oświetlenia w scenie 3D
Rys. nr 4 Panel tworzenia brył, obiektów oraz oświetlenia sceny 3D.
Od lewej :
Water Plane - wstawia wodę, na całym obszarze osadzonym na osi Y. Nie masz możliwości określenia wymiarów wstawianego obszaru jak również jego grubości. Obszar ten jest wstawiany nieskończenie. Cloud Plane - wstawia chmury na całym obszarze osadzonym na osi Y. Nie masz możliwości określenia wymiarów wstawianego obszaru jak również jego grubości. Obszar ten jest wstawiany nieskończenie. Ground Plane - wstawia podłoże ( ziemię ) na całym obszarze osadzonym na osi Y. Nie masz możliwości określenia wymiarów wstawianego obszaru jak również jego grubości. Obszar ten jest wstawiany nieskończenie. Terrain - wstawia siatkę umożliwiającą modelowanie terenu za pomocą edytora terenu. W następnych rozdziałach dowiesz się, że poza modelowaniem terenu za pomocą tego obiektu jak i edytora terenu ( Terrain Canvas ) wykonasz praktycznie dowolny obiek przestrzenny. Tree - wstawia drzewo, za pomocą edytora drzew możesz wpływać na jego edycję i wygląd. Za pomocą bardzo rozbudowanego Laboratorium drzew ( Tree Lab ) Stone - wstawia kamień, głaz, nieregularną bryłę. Za każdym użyciem wstawia bryłę o innych kształtach, możesz wpływać na jakość wygładzania ( ścianek ) Symmetrical Lattice - wstawia obiekt o symetrycznym kształcie, gdzie podstawą obiektu jest jego środek. Tak jak np. w przypadku odbicia lustrzanego. W następnych rozdziałach dowiesz się, że poza modelowaniem terenu za pomocą tego obiektu jak i edytora terenu ( Terrain Canvas ) wykonasz praktycznie dowolny obiekt przestrzenny. Metaball - wstawia tak zwane metaballe obiekty przyciągające się ( pseudo organiczne ). Narzędzie umożliwiające bardzo wiernie oddające naturę organicznych form. Za pomocą tego narzędzia będziesz w stanie tworzyć nawet zaawansowane modele równie łatwo stworzysz np. delfina lub rozlaną ciecz. Sphere - wstawia kulę Torus - wstawia pierścień, masz możliwość wpływu na grubość ścianek pierścienia. Cylinder - wstawia cylinder. Kształt walca bez otworu wewnętrznego, nie tak jak w rurce. Cube - wstawia sześcian Pyramid - wstawia piramidę o podstawie kwadratu Cone - wstawia stożek o podstawie koła 2D disc Vertical - wstawia dysk który ma stałą grubość bez możliwości zmiany, tak jak obiekt 2D. Przydaje się do wstawiania np. elementów dwuwymiarowych zamiast trójwymiarowych, co znacznie przyśpiesza proces raytracingu sceny. 2D face vertical - wstawia kwadrat dysk który ma stałą grubość bez możliwości zmiany, tak jak obiekt 2D. Przydaje się do wstawiania np. elementów dwuwymiarowych zamiast trójwymiarowych, co znacznie przyśpiesza proces raytrecingu sceny. 2D Picture Object - wstawia obraz w postaci Bitmapy, która ma stałą grubość bez możliwości zmiany, tak jak obiekt 2D. Przydaje się do wstawiania np. elementów dwuwymiarowych zamiast trójwymiarowych, co znacznie przyśpiesza proces raytrecingu sceny. W szczególności gdy obiekt znajduje się daleko, np. wstawienie obrazu drzew w oddali z powodzeniem może zastąpić ich trójwymiarowe modele z oddali i tak nie bardzo widoczne. Radial Light - wstawia źródło światła ( światło to świeci w każdą możliwą stronę, podobnie jak nasze słońce) Spotlight - źródło światła punktowego, promień światła o podstawie koła, promień podstawy koła światła ulega zmianie zależnie od odległości od oświetlanego obiektu, czym większa odległość tym większy punkt jest oświetlony ( światło świeci w zależności od kierunku ustawienia) Round Parallel Light - źródło światła punktowego, promień światła o podstawie koła, promień podstawy światła nie zmienia się niezależnie od odległości od oświetlanego obiektu ( światło świeci w zależności od kierunku ustawienia) Square Spotlight - źródło światła punktowego, promień światła o podstawie kwadratu, wielkość podstawy kwadratu światła ulega zmianie zależnie od odległości od oświetlanego obiektu, czym większa odległość tym większy punkt jest oświetlony ( światło świeci w zależności od kierunku ustawienia) Parallel Light - źródło światła punktowego, promień światła o podstawie kwadratu, rozmiar podstawy kwadratu światła nie zmienia się niezależnie od odległości od oświetlanego obiektu ( światło świeci w zależności od kierunku ustawienia)
Edit Edycja obiektów lub grup obiektów w scenie.
Rys. nr 5 Panel edycji obiektów lub grup obiektów w scenie.
Od lewej :
Materials - Umożliwia przejście do zaawansowanej edycji materiałów ( Materials Lab ) Resize - Umożliwia zmianę wielkości wybranego obiektu lub grupy obiektów. Zmiana może odbywać się w każdą stronę w płaszczyźnie YXZ zarówno jako zmiana wielkości całego obiektu lub tylko jego części, rozciąganie, zwężanie, powiększenie, zmniejszenie. Rotate - Umożliwia obrót danego obiektu lub grupy obiektów w płaszczyźnie XYZ. Według współrzędnych sceny (World Space), obiektu (Object Space) lub kamery ( Camera Space) oraz powrót do standardowego ustawienia (Unrotate). Jest też możliwość wpisania parametrów ręcznie ( 3D Transformations), a co za tym idzie bardzo dokładnego przemieszczenia. Reposition - Umożliwia przemieszczenie danego obiektu względem sceny w płaszczyźnie XYZ. Według współrzędnych sceny (World Space), obiektu (Object Space) lub kamery ( Camera Space) oraz powrót do standardowego ustawienia (Unreposition). Jest też możliwość wpisania parametrów ręcznie ( 3D Transformations), a co za tym idzie bardzo dokładnego przemieszczenia. Align - Umożliwia wyrównanie jednego obiektu względem drugiego w każdym z kierunków odnośnie konkretnego boku. Randomize - Umożliwia losowe rozrzucenie obiektu lub grupy obiektów po scenie. Przydaje się np. w celu gdy chcesz porozrzucać kamienie, a nie chcesz aby wyglądały zawsze dokładnie tak samo lecz aby ich wielkość oraz stopień i kierunek rozrzutu były różne. 2D
Disperse - względem osi
XZ 2D Disperse Size - względem osi XZ z losową zmianą wielkości 2D Disperse Size/Rotate - względem osi XZ z losową rotacją oraz zmianą wielkości 3D Disperse - względem osi XYZ 3D Disperse Rotate - względem osi XYZ z losową rotacją 3D Disperse Size - względem osi XYZ z losową zmianą wielkości 3D Disperse Size/Rotate - względem osi XYZ z losową rotacją oraz zmianą wielkości
Edit terrain/object - Umożliwia edycje terenu ( terrain ) oraz (stone) i (Symetrical Latice).
Sky & Fog Edycja efektów atmosferycznych
Rys. nr 6 Panel edycji efektów atmosferycznych
Od lewej :
Sky Mode - Umożliwia wybranie trzech trybów wyświetlania nieba oraz zdefiniowanie własnego jak również wyłączenie efektów atmosferycznych. Niebo jasne, przejrzyste ładna pogoda ( Soft sky ), niebo ciemne tak jak w pochmurne dni ( Darker Sky ), własne ustawienia kolorów nieba,chmur itp ( Custom Sky ) oraz wyłączenie efektów atmosferycznych np. gdy chcesz wykonać scenę w pomieszczeniu ( Atmosphere Off ). Shadows Ambient Color - Umożliwia dobranie wyświetlania cieni w zakresie od 0 brak cienia do 100 cień bardzo wyraźny. Można również wybrać pochłanianie koloru cienia jak i również kolor padajacego cienia. Fog Color - Umożliwia dobranie gęstości jak i wysokości zalegania mgły oraz jej koloru Haze Color - Umożliwia dobranie gęstości przejrzystości atmosferycznej ( zamglenia ogólnego ) oraz wybranie koloru. Cloud Height / Sky Dome Color - Umożliwia wybranie wysokości zachmurzenia oraz zmianę koloru rzucanego przez chmury. Cumulus Color - Umożliwia wybranie gęstości zachmurzenia oraz zmianę koloru rzucanego przez chmury. Clouds Frecuency / Amplitude - Umożliwia zmianę rodzaju chmur. Sun Color - Umożliwia zmiane koloru rzucanego przez słońce Sun Control - Umożliwia zmianę orientacji słońca względem obserwatora Od lewej - górne ikony : Enter Sky Lab - Uruchamia zaawansowany edytor nieba ( Sky Lab ) Sky & Fog Randomize - Umożliwia losowy wybór różnych ustawień dotyczących zachowania i wyglądu atmosfery. Sky & Fog Day/Night - Przełącza między dniem i nocą. Sky & Fog Saved # 1/2/3/4/5 - Umożliwia zapisanie kolejnych ustawień dotyczących nieba
Control Nano Prewiev Opcje związane z podglądem tworzonej sceny :
Rys. nr 7 Panel podglądu tworzonej sceny.
W tym miejscu ( rys powyżej ) można ustawić parametry dotyczące wyświetlania podglądu edytowanej sceny 3D standardowo wyświetlany jest widok ( Full Scene ) lecz przy bardzo zaawansowanych scenach może on nieco zwalniać sam proces edycji, możesz wtedy wyłączyć opcję automatycznego odświeżania (Auto-update) lub wybrać któryś z mniej czasochłonnych trybów wyświetlania np. (Wireframe) - wyświetlanie samej siatki obiektów. Możesz również ustawić wyświetlanie z innej perspektywy aniżeli aktualna. np. z przodu ( From Top ) z prawej ( From Right ) itd. Gdy wykoasz (Save View) danego ustawienia, to w każdej chwili będziesz mógł do niego powrócić - Pamiętaj o tym bo jest to bardzo przydatna opcja. (Fast Preview ) odpowiada za szybki rendering, a (Full Rendering) za pełną procedurę przeliczania raytracingu bardzo wolne.
Pole kontrolne sceny Edycja rozmieszczenia sceny i obserwatora itp.
Rys. nr 8 Panel nawigacyjny jak i opcje końcowego raytracingu .
2 - W tym obszarze masz do dyspozycji różnego rodzaju narzędzia edycyjne służące do poruszania się po edytowanej scenie 3D jak również opcje umożliwiające zmianę parametrów końcowego procesu tworzenia sceny, a więc raytracing'u.
(A) Control perspective toggle - Umożliwia wybranie typu obserwatora, są dwie możliwości jako punkt stały ( ikona krzesła - reżyser) lub jako kamera. (B)
Control flayaround prewiev - Umożliwia
Automatyczny podgląd różnych ustawień widoku sceny bez
zmiany na stałe. Naciśnięcie space umożliwia obrót i
skalowanie sceny wg. Ruchów myszki, po naciśnięciu
przycisku myszki następuje powrót do wcześniej obranej
pozycji. Opcja przydatna gdy nie chcesz zmieniać ustawienia, a
jedynie zapoznać się z wygladem z innej perspektywy. W trakcie
podglądu możliwość wyboru sposobu pozycjonowania za pomocą
klawiszy| (C) Control Select views - Umożliwia wybranie widoku sceny wg. Perspektywy ( X,Y,Z) lub względem konkretnej osi współrzędnych, z góry i z dołu (Y,-Y), z boku (Z,-Z), z drugiego boku (X,-X) sam najlepiej popróbuj i poćwicz. Z klawiszem Shift - pokazuje od razu ustawienie. (D) Control YZ - Umożliwia przesunięcie widoku perspektywicznego względem osi YZ ( w trybie reżyserskim lub w trybie kamery) Naciśnięcie klawisza Ctrl blokuje przesuwanie względem Y, a naciśnięcie klawisza Alt względem Z ( podobnie jak wykonywanie lini od linijki ) (E) Control XZ - Umożliwia przesunięcie widoku perspektywicznego względem osi XZ ( w trybie reżyserskim lub w trybie kamery)Naciśnięcie klawisza Ctrl blokuje przesuwanie względem Z, a naciśnięcie klawisza Alt względem X ( podobnie jak wykonywanie lini od linijki ) (F) Control XY - Umożliwia przesunięcie widoku perspektywicznego względem osi XY ( w trybie reżyserskim lub w trybie kamery)Naciśnięcie klawisza Ctrl blokuje przesuwanie względem Y, a naciśnięcie klawisza Alt względem X ( podobnie jak wykonywanie lini od linijki ) (G) Control Banking - Umożliwia rotację widoku perspektywicznego ( w trybie reżyserskim lub w trybie kamery) (H) Control Field of view - Umożliwia oddalenie/przybliżenie widoku perspektywicznego ( w trybie reżyserskim lub w trybie kamery) (I) Control Camera trackball - Umożliwia rotację, przesunięcie, oddalenie, ustawienie w dowolnej pozycji względem obserwatora tworzonej sceny 3D ( koniecznie sam popróbuj ) Może działać w kilku odmianach. Jako trackball, a wiec tak samo jak kula w każdym kierunku. Następnie jako Tripod wtedy nie ma możliwości rotacji sceny. Lub w trybach z naciśniętymi klawiszami Ctrl - rotacja względem osi Y i automatyczna blokada innych ruchów, z Alt - rotacja względem X, Z i automatyczna blokada zmian na osi Y. ( koniecznie sam popróbuj ) (J) Render Textures on/off - Umożliwia włączenie lub wyłączenie tekstur w trakcie wykonywania końcowego raytracingu. ( przyśpiesza raytracing, możesz stosować gdy chcesz np. jedynie zobaczyć próbny raytracing i zalezy Ci wyłącznie na samych obiektach, pozostają wyłącznie tekstury proste) (K) Fast Preview Mode - Umożliwia włączenie lub wyłączenie szybkiego podglądu sceny. W trybie szybkiego podglądu nie są liczone niektóre efekty. (L) Render - Wykonuje raytracing sceny. Z wciśniętym klawiszem Alt - rendering animacji, z wciśniętym klawiszem Shift - raytracing sceny z pominięciem wyświetlania na ekranie monitora ( co może ciut przyśpieszyć procedurę) (M) Resume Render - Wykonuje kontynuację raytracingu sceny po przerwaniu od miejsca w którym został zatrzymany. Z wciśniętym klawiszem Alt - kontynuacja renderingu animacji. (N) Render Clear & Render - Wykonuje raytracing sceny po wcześniejszym odświeżeniu ekranu oraz usunięciu informacji o poprzednio wykonanym renderingu. Z wciśniętym klawiszem Alt - rendering animacji, z wciśniętym klawiszem. Po rozwinięciu opcji ( ikonki trójkątów ) dotyczących ustawień jakości i rodzaju wykonania operacji raytracingu masz możliwość bardzo dokładnej konfiguracji właściwości odpowiednich dla Twoich potrzeb. ( opiszę to następnych rozdziałach )
Water Plane, Cloud Plane, Ground Plane, Terrain, Tree, Stone, Symmetrical Lattice, Metaball, Sphere, Torus, Cylinder, Cube, Pyramid, Cone, 2D disc Vertical, 2D face vertical, Radial Light, Spotlight Round, Parallel Light, Square Spotlight, Parallel Light.
Kliknięcie w daną ikonkę zaznaczy wszystkie obiekty które ikona symbolizuję i tak dla przykładu, jeśli klikniesz na ikonkę [ Tourus ] zostaną zaznaczone wszystkie pierścienie umieszczone w tworzonej scenie, jeśli klikniesz [ Sphere ] zostaną zaznaczone wszystkie kule w scenie itd. Dotyczy to również oświetlenia. Inaczej wygląda sprawa selekcji obiektów zgrupowanych. Do wyselekcjonowania grup obiektów dla których wcześniej przypisałeś wybrany przez Ciebie kolor służy ikonka kwadratu z odcieniami koloru którą widzisz na rysunku nr 4 znajduje się ona z ikonką [ Parallel Light ]. Po kliknięciu rozwinie się okienko z kolorami które zostały przypisane w scenie do obiektów i ich grup, wybierając dany kolor zaznaczysz obiekty posiadające ten właśnie kolor grupy.
Rys. nr 9 Panel Time / Selection w trybie edycji Animacji .
|
