|
© 1999-2019 Guiart Oy |
|
Virtuaalinen kuvanveisto Työskentely tapahtuu kuvaruudun, näppäimistön ja hiiren tai digitointikynän avulla. Kolmiulotteisten veistosten teko vaatii samanlaista ammattitaitoa kuin kuvien veistäminen kivestä tai savesta. Kaksiulotteinen kuvaruutu kolmiulotteisen kappaleen tarkasteluun ei ole paras mahdollinen. Ongelmaa voi kiertää nopeilla työasemilla kääntelemällä kappaletta kuvaruudulla työn aikana tarkastelujen tekemiseksi. Tietokone on vain kasa rautaa ilman päteviä tietokoneohjelmia, joten kaikki seuraavassa kuvattu tehdäänkin ohjelman ohjauksessa. Kappale rakennetaan tietokoneeseen tiedosta Nimensä mukaan 3D-grafiikassa ja liikkuvassa 3D-animaatiossa kappaleen malli kuvataan kolmiulotteisessa avaruudessa olevilla särmäviivoilla (edge) ja niiden välisillä pinnoilla (face). Kaksiulotteista profiiliviivaa (profile) voi myös käyttää työkaluna, jolla luodaan pintaa (surface). Yksinkertaisin on pyöräyttää vaikka viiniruukku S-kirjaimen muotoista profiilia käyttäen. Kun S-kirjaimen vasemmalle jatkettu alaosa pyörii (rotate) päätepisteensä ympäri 360 astetta, saadaan suljettu pinta. Pursottamalla (extrude) suljettua profiilimuotoa joko annetun pituuden verran tai ratana (path) toimivaa muotoa pitkin saadaan ainestankoa. Esimerkiksi käyttäen I-kirjainta profiilina saadaan tehdyksi rakennuspalkkia. Ohjelma tavallisesti kysyy suljetaanko päädyt vai ei, jolloin avoin palkki näyttää lähinnä tinapaperista tehdyltä ontolta putkelta.
Kappale voidaan myös kuvata tilavuuden omaavalla umpiaineella, joka on tietysti vain tietokoneen muistissa. Tätä tilavuuteen perustuvaa kuvausta sanotaan volyymigeometriaksi (volume geometry). Luotuja kappaleita voidaan työstää Boolen operaatioiksi (Boolean operations) kutsuttujen volyymigeometrian tilavuuskappaleiden yhdistelyjen (add) ja erottelumuotoilujen (subtract, intersect) avulla. Esimerkiksi pallo ja hieman suurempi kuutio voidaan yhdistää sisäkkäin siten, että vain kuution kulmat törröttävät pallon pinnasta. Vastaavasti voi kuutiolla työstää hyvin tarkasti pallon sisustasta kuution muotoisen kappaleen pois. Kappaleen geometrian taivutus, vääntö ja vapaa muotoilu tapahtuu taivuttelujen (bend, twist, ..) ja muokkauksen (modify) avulla käyttäen hyväksi särmäviivoja, profiileja, verkkoja ja pintoja. Primitiiveiksi kutsuttujen kuutioiden, pallojen ja muiden muotojen käytön lisäksi ammattimaisilla ohjelmilla voidaan luoda profiileista, pintaverkoista ja pisteistä pintoja ja tilavuuksia. Kauniita kaaria saadaan spline-, Bezier- tai uusimmilla NURBS-käyrillä. Pinnan sisä- ja ulkopuoli on osoitettava tietokoneen ohjelmalle pintamalleissa mutta tilavuuskappaleissa tieto on jo luonnostaan oikein. Luonnollisissa kappaleissa ulospäin osoittava pinta heijastaa valoa varjostusta tehtäessä.
Malli visualisoidaan eli näköistetään tarkastelua varten Haluttaessa pintaan kuviointi tai kuva asetetaan (mapping) bittikartta (bitmap) kuin liimapaperi kappaleen pintaan tai käytetään ainepinnoitusta (solid texture), jossa esimerkiksi puun syyt jatkuvat pintaa syvemmälle. Pelkällä kaksiulotteisella kuvalla voi pintaan heijastaa (project) vaikkapa videota ruutu kerrallaan animaatiossa tai sijoittaa geometrian mukaan (apply, wrap, ..). Pinnalle annetaan tavallisesti myös muut optiset ominaisuudet kuten kiilto (specularity), karkeus (roughness), läpinäkyvyys (transparency) sekä ympäristöön reagointi (ambient) ja jopa optiset heijastuksen, taittumisen, imeytymisen, hajaantumisen ja muut indeksit (reflection, refraction, absorbtion, diffusion, ..). Mentäessä viimeisen päälle hienoihin ainemäärittelyihin joutuu ahertamaan varjostuskokeita tehden. Valmiiksi rakennettu aine onkin hyvä tallettaa omaan ainekirjastoon tulevia projekteja varten. Eräänlainen uusi vapaa-ajan harrastus 3D-graafikoilla on veden teko. Kappaleiden, taustakuvien, pinnoitusten ja koko optisen miljöön näkemiseen tarvitaan valoa. Valonlähteet ovat tyypillisesti kameran edessäkin näkymättömiä, valoa säteileviä kohteita. Näkyväksi valon saa luomalla materiasta lampun lasikuvun tai varjostimen. Useimmissa ohjelmissa on ainakin ympäri säteilevä ja suunnattu valonlähde. Lisäksi voi olla erikoislähteitä kuten säädettävä laajapintainen päävaloksi (key light) tai tasaamaan (flood, garland) sopiva lähde, tuutti (snoot), pata (scoop), spotti, projektori ja putki. Parhaimmissa ohjelmissa projektoriin voi laittaa suotimen (filter), projisointikuvan (slide) tai kuviovarjostimen (cookie). Valaistuksen suunnittelija voi saada lavastemallin valmiina lavastajalta, johon hän suunnittelee valot. Kaikella tällä tähdätään hyvälaatuiseen taiteelliseen esitykseen. Fotorealismi on vain yksi mahdollinen tapa esittää asioita sillä myös muut tyylisuunnat ovat täysin avoinna tälle lähestymiselle. Kameran kuvausasetukset ja varjostustapa määräävät syntyvän stillin tai animaation ruudun ulkonäön. Varjostusmenetelmistä ovat tavallisia Gouraud, Phong ja säteen heitto (ray tracing). Gouraud-menetelmässä kohteen pinnan valaistus lasketaan likimääräisemmin pinta-alkioiden avulla kuin Phongin varjostuksessa. Parhaat heijastukset saadaan aikaiseksi säteen heittoon perustuvissa menetelmissä. Lisäksi on käytössä efektivarjostuksia kuten halo, solarisaatio, reliefi ja valon etenemisen arvoja muuttelemalla saadut varjostukset. Efektejä voi ohjelmoida myös itse tavallisimmin C-kielellä tai Lisp-kielellä kuten Symbolicsissa. Valmiita efektejä löytyy arkikäyttöön meren aaltoilusta, räjähdyksiin, sateeseen ja lumipyryyn asti. Erilaiset sumut ja savut ovat jo lähes vakiovarusteina. Edellä olevassa on kamera ollut paikallaan mutta animaatiossa myös kamera-ajot ovat tavallisia. Parhaissa animaatio-ohjelmissa voi liikutella sekä luotuja kappaleita, jotka ovat lavasteita, taustoja, tarpeistoa ja käsikirjoituksen mukaisia hahmoja, valoja, efektejä ja kameraa. Animaation mallintaminen vaatii oman käsikirjoituksensa, mieluiten kuvallisen. Tietokone säästää ihmisen aikaa annettaessa pääseenien mukaiset avainkuvien asemat (key frames), jolloin ohjelma osaa laskea välikuvat animaatiota varten. Ihmis- ja eläinhahmojen jäsenten artikulointiin sopivissa ohjelmissa luodaan luurangon avulla nivelten liikeradat, joita sitten käytetään hyväksi liikuteltaessa olentoja kuin nukketeatterissa.
Helppoa ja vaikeata Käytettäessä 3D-tietokonegrafiikkaa kuvan rakennukseen on syytä tietää käsikirjoitusta tehtäessä mikä on helppoa ja halpaa ja mikä taas vaikeata ja siis kallista. Lyhyesti voidaan sanoa, että tekstien teko ja saman kappaleen monistaminen on edullista 3D-grafiikassa. Mitä enemmän joudutaan mallia työstämään, valoja asettelemaan, pintoja viimeistelemään, sävyjä muuttelemaan ja kulmia muokkaamaan sitä kalliimmaksi työ tulee. Kolmiulotteisen mallin teko on kuin pienoismallin rakentamista sähköisin välinein. Uusimmilla syöttövälineillä voi lukea tietokoneen muistiin kolmiulotteisen kappaleen muodot. Ihmisen koko vartalo saadaan jo yhdellä kertaa talletettua muistiin jatkokäsittelyä varten. Tätä tietoa voi käyttää suoraan hyväksi mallinnuksessa. Perinteisempi tapa edellyttää kappaleen profiilien ja eri kuvannoista otettujen ääriviivojen tuntemusta. Aina kuitenkin tarvitaan taiteellista otetta myös tietokonemallin rakentamisessa täysin siitä riippumatta käytetäänkö mallia kuvaussuunnittelussa, lopputuotteessa kuvan rakentamiseen tai molempiin. Virtuaalimaailman veistoksista ja muista rakennusaineista luodaan sitten meret ja maat, ihmiset ja rakenteet. Markku Metsämäki
Markku Metsamaki. |
