Mini corso su 3D Studio Max (prima parte)

Abstract
Questo mini corso non sarà un manuale di 3D-Studio MAX, ma sarà basato su una specie di esercitazione per cercare di rendere più veloce l'apprendimento del programma, dando le basi per poter poi smanettare senza dover andare a caso.

Infatti lo scopo di questo esercizio sarà la creazione di uno scenario abbastanza complesso (quello della fig. 1) in cui sarà necessario apprendere:

• varie tecniche di modellazione la mappatura degli oggetti
• la gestione delle luci
• ecc ... (praticamente molto di quello che si può fare con 3D-Studio MAX)

Cercheremo di spiegare passo passo come costruire la nostra scena, rimanendo vaghi solo dove è possibile.
Suddivideremo l'intero lavoro in più punti per rendere più facile, per coloro che non hanno mai usato un programma del genere, la metodologia da seguire per formare uno scenario complesso in 3D.
Quindi prima di iniziare a creare il nostro modello tridimensionale diamo una occhiata all'interfaccia che il 3D-Studio Max ci offre.

Interfaccia di 3D-Studio Max.

3D Studio Max della Kinetix è un potente programma che permette la realizzazione di immagini, animazioni ed effetti speciali in computergrafica. Questo è uno strumento che si rivela molto utile in vari campi (dall'architettura alla realizzazioni di effetti speciali od anche alla moda) soprattutto grazie all'innumerevole numero di funzioni che ingloba (ben più di 3000) ed alla praticità, e grande quantità, di plug-in esterni (programmi addizionali mirati che permettono di ampliare la gamma di funzioni specifiche contenute nel pacchetto) che permettono di realizzare le cose più disparate in maniera sempre più veloce ed accurata, come ad esempio per realizzare terreni, stoffe e tessuti, o per simulare addirittura i peli ed i capelli per modelli che rappresentano animali o umanoidi.
Si tratta di un programma object-oriented: ogni oggetto che si mette nella scena (modelli, luci o telecamere) possiede un nome, delle proprietà, delle caratteristiche ed una memoria riguardante le modifiche che gli sono state applicate. Questi attributi possono essere manipolati in ogni istante permettendo di ripercorrere e modificare la storia dell'oggetto offrendo così all'artista una grande flessibilità durante la realizzazione della scena.
Un'altra fondamentale caratteristica è la possibilità di realizzare le animazioni in real-time variando le posizioni, le rotazioni od il morphing degli oggetti nello spazio ed in relazione al tempo in maniera visuali, senza dovere per forza definire il tutto tramite keyframing. Dopo questa brevissima panoramica sulle caratteristiche del pacchetto è il momento di mettersi al lavoro. Una volta avviato il programma ci si trova davanti l'interfaccia che mostra i quattro schermi (o finestre) con le viste di lavoro, la toolbar, il pannello dei comandi a lato ed in basso i pulsanti flyout (vedi fig. 2). La toolbar è costituita da una serie di bottoni e caselle di riepilogo a discesa che raccolgono tutte le funzioni utilizzate più di frequente durante il lavoro (ci sono i comandi di traslazione, rotazione e variazione di scala dell'oggetto, gli operatori di selezione, di concatenamento, l'editor dei materiali, il keyframer e la finestra di render che permette di visualizzare il risultato finale della scena).

In particolare i tasti di fig. 3 (a) servono per traslare, ruotare e riscalare l'oggetto selezionato. Cliccando col tasto destro del mouse su ognuno dei tre tasti, aprirà una schermata che permetterà l'inserimento dei valori riferiti agli assi cartesiani (x,y,z). Mentre agendo sui tasti di fig. 3 (b) si può settare l'asse di lavoro che andrà ad influire sui vari comandi per la modellazione e manipolazione (come ad esempio la taslazio-ne dei vertici). I tasti di fig. 3 (c) servono rispettivamente per attivare il track viewer (sistema di visualizzazione delle chiavi di animazione) ed il modulo di realizzazione dei materiali che, poi, serviranno per ricoprire gli oggetti che compongono la scena. Infine con i tasti di fig. 3 (d) si attiverà la renderizzazione; il processo di calcolo per ottenere la resa videorealistica della scena creata. Il pannello dei comandi rappresenta il centro nevralgico del pacchetto, infatti da questo menù si possono creare, modificare, collegare gerarchicamente ed animare gli oggetti che popolano la scena (ed inoltre accedere ai vari plug-in esterni). Muovendosi tra le varie funzioni questo menu si espanderà verso il basso e quindi si potrà fare scorrere il menu in verticale. Il pannello è suddiviso in sei parti:

1. CREATE: permette di creare gli oggetti utilizzando varie tecniche (partendo dalle primitive, per estrusione, patch modelling, ecc). Questo può essere suddiviso a sua volta in sette parti (geometrie, forme, luci, camera, helpers, space warps, systems). Nella fig. 4 si possono vedere alcune delle geometrie possibili (Nota: ognuna delle scelte farà apparire un sottomenu che contiene tutti i parametri che la caratterizzano.
2. MODIFY: questa parte contiene tutta una serie di modificatori che possono agire sulle geometrie che compongono gli oggetti a vari livelli, dalle singole facce ai vertici. Questi modificatori servono per semplificare un modello diminuendone la complessità, per variare le coordinate di mappatura, per ottenere oggetti 3d partendo da figure 2d (dette shape).
3. HYERARCHY: permette realizzare e di variare i parametri dei collega menti tra gli oggetti, al fine di creare dipendenze e condizionamenti nelle animazioni degli oggetti.
4. MOTION: consente di avere accesso ai valori(parametri) associati alle geometrie, quali rotazioni, movimenti e variazioni di scala; inoltre permette anche all'artista di poter agire numericamente sulle traiettorie che gli oggetti seguiranno durante l'animazione.
5. DISPLAY: contiene tutti i parametri che regolano la modalità di raffigurazione degli oggetti nelle finestre di lavoro.
6. UTILITIES: racchiude i pulsanti di chiamata dei file eseguibili dei vari plug-in standard ed esterni. I pulsanti di flayout possono sostanzialmente essere suddivisi in due gruppi:
   • pulsanti per la gestione delle animazioni: avanzare, riavvolgere, eseguire ed aggiungere chiavi;
   • gruppo di pulsanti che permettono di aggiustare la vista (dei singoli oggetti o dell'intera scena) all'interno delle viewport.

La pianificazione della scena

Per costruire una scena complessa non si deve iniziare subito a lavorare per costruire il modello tridimensionale, ma bisogna prima di tutto fare uno schizzo a matita per rendersi conto di ciò che dobbiamo creare, capire come suddividere gli oggetti più complicati in oggetti più semplici, ecc. ... Nel nostro caso ci serve un modello di una chiesa; quindi dobbiamo creare la sua morfologia (pianta, tetto, mura, ecc. ...) Una volta fatto un esame generale della struttura dell'edificio, dobbiamo immaginare la scena still (cioè ferma, un frame della animazione se vogliamo chiamarla così) su cui ci baseremo per la posizione della telecamera e degli oggetti che vogliamo inserire nell'immagine finale che vogliamo ottenere.

Le strutture esterne

La prima struttura che dobbiamo costruire è la pianta della chiesa. Per costruirla useremo uno shape (praticamente disegneremo la sagoma della pianta come se la vedessimo dall'alto) e poi una volta ottenuta questa rappresentazione 2D per farla diventare 3d, cioè darle uno spessore, la estruderemo alzando la shape. Ma vediamolo più in dettaglio:

Creazione della pianta

Seleziono la vista TOP cliccandoci sopra. Fatto questo la metto a pieno schermo cliccando sull'apposito tasto nel menù in basso a destra. Ora seleziono dal menù di destra la sezione per creare gli shapes; mi compariranno sotto una serie di tasti raffiguranti vari tipi di shape a mia disposizione che posso combinare tra loro per formare disegni complessi. Il nostro scopo è disegnare la forma della pianta della chiesa quindi usiamo la shape Line per le linee rette (Nota: per fare una retta si deve cliccare dove si vuole fare iniziare la linea; trascinare il puntatore fino a dove deve finire la retta e poi cliccare. A questo punto se si trascina di nuovo il puntatore vedrete che si formerà un'altra linea partente dal punto di arrivo della prima. Questo serve per generare figure composte da linee rette adiacenti come per esempio la shape selezionata in bianco della fig. 6.

Se non si vuole continuare con un'altra retta, per interrompere questa opzione basta cliccare una volta con il tasto destro del mouse.) e per i semicerchi sfrutto la shape Arc (Nota: Per disegnare un arco si deve cliccare prima nel punto in cui si vuole fare iniziare l'arco e poi trascinare il puntatore dove la shape deve terminare e cliccare. Fatto questo al muovere del mouse deciderò la lunghezza del mio arco; cioè la dimensione della parte di circonferenza che sto disegnando. Quando ottengo la dimensione desiderata per terminare la shape clicco ancora una volta.).

Quindi utilizzando linee ed archi disegno la pianta della chiesa; che per ora sarà formata da diverse shape separate - fig. 7 (Nota: per perdere meno tempo per creare la pianta gli shapes dei due archi laterali e le pareti a loro adiacenti si possono disegnare una volta sola e poi, dopo averli selezionati si possono copiare ribaltati per fare l'altro lato della pianta. Questo si fa selezionando tutte le shape che si vuole copiare e si preme il tasto mirror del menù in alto. A questo punto uscirà una finestra dove basterà solo cliccare su OK dopo aver selezionato la voce copy e l'asse su cui si vuole ribaltare l'oggetto selezionato.)

Ora seleziono gli shapes come in fig. 8 (Nota: lo si può fare sia clicando nella finestra e trascinando il cursore tenendo premuto il tasto del mouse, formando un rettangolo che seleziona tutto ciò che vi è al suo interno; oppure si può selezionare uno shape e poi uno alla volta gli altri tenendo sempre premuto il tasto ctrl) e li copio trascinandoli con la funzione move del menù in alto e tenendo premuto il tasto SHIFT. Ora mi comparirà una finestra che chiuderò cliccando su OK dopo avere selezionato la voce copy (queste shapes copiate le tengo da parte perché mi serviranno poi per le mura della chiesa). Ma torniamo alla pianta. Ora devo formare un'unica shape per formare la base della chiesa. Seleziono una delle shape che formano la pianta e attivo la sezione Modify dal menù di destra. Ora attivo la voce Edit Spline e mi comparirà sotto una lista di opzioni con evidenziato in giallo Sub-Object. Gli clicco sopra deselezionandolo. Fatto questo la lista di opzioni scompare ed al suo posto trovo la voce Attach. La attivo cliccandogli sopra e poi clicco sulle altre shape che formano la pianta in ordine orario od antiorario (a vostra scelta) partendo da una adiacente alla shape selezionata in precedenza. Una volta selezionate tutte le shapes disattivo la voce Attach ed attivo Edith-Mesh e poi dovrebbe essere già selezionata la voce vertex (se non lo è fatelo voi). A questo punto seleziono connect e poi makefirst (non vi preoccupate se non rimane schiacciato il tasto).

Ora cliccate una volta sui vertici che congiungono due diverse shapes (Nota: sono quelli segnati di rosso nella fig. 9). Ora abbiamo creato la base 2D della nostra chiesa. Quindi l'ultima operazione che dobbiamo fare è estruderla; cioè renderla 3D. Per prima cosa devo avere selezionata la pianta e poi attivo ancora la sezione Modify. Clicco su Edit-Mesh e tengo cliccato su vertex. Mi comparirà un menù a tendina in cui selezionerò la voce face. Vado in fondo al menù che mi è comparso sotto per selezionare la voce extrude. Ora torno alle 4 viste. Clicco sul tasto che simboleggia l'asse Z nel menù in alto e clicco all'interno della pianta della chiesa. La shape diventerà rossa. Ora clicco e tenendo premuto il pulsante del mouse muovo il puntatore e vedrò formarsi lo spessore della mia shape. Quando avrò ottenuto lo spessore desiderato lascerò il tasto del mouse e la base 3D della chiesa sarà terminata.

Nota: Se devo ridimensionare la base perché decido di cambiare lo spessore, utilizzo la funzione di rescale del menù in alto.

Creazione delle mura

Per creare le mura si usa lo stesso procedimento utilizzato per la pianta della chiesa. Si prendono le shapes copiate prima e si conclude il disegno come in fig. 10.

Fatto questo si genera come prima una shape unica e dopo aver unificato i vertici di congiunzione delle shape adiacenti la si estrude fino all'altezza che si desidera dare alla nostra chiesa. Ora dobbiamo creare le finestre. Per fare ciò sfrutteremo le funzioni booleane che permettono dati due oggetti di ottenere il risultante dalle operazioni di sottrazione o unione o intersezione tra i due. Quindi per prima cosa creiamo l'oggetto per fare il buco della finestra. Nel nostro caso un pentagono. Questo lo ottengo con le opzioni della sezione create e standard-primitives mettendo ovviamente nell'apposito spazio nel menù, ottenuto dopo aver selezionato l'opzione cylinder, il valore 5 per indicare il numero dei lati. Voglio modificare la sua forma, così seleziono la sezione modify ed attivo la voce edit-mesh che mi offre la possibilità di interagire con i vertici dell'oggetto selezionato. Questo lo faccio utilizzando la voce move del menù in alto e scegliendo l'asse in cui muoversi. Con questa tecnica posso modificare il mio pentagono per ottenere quello in fig. 11.

Una volta modificato ed ottenuto l'oggetto lo copio e posiziono la copia dove voglio che ci sia una finestra nella chiesa. Ora attivo la voce compound object dal menù a tendina delle standard-primitives ed attivo la voce boolean. Seleziono l'operazione A-B e clicco prima sull'oggetto raffigurante le mura della chiesa e poi attivo la voce pick operan B e clicco sull'oggetto appena creato per fare la finestra. Fatto ciò avrò il foro della mia finestra nelle mura della chiesa. Ora ripeto le stesse operazioni per creare le altre finestre. Nel nostro caso potete vederle nelle fig. 12 e 13.

Come potete notare per il rosone uso un cilindro a 24 lati per fare il foro.

Creazione del tetto

Suddividiamo il tetto in tre parti: la navata centrale e le due laterali. Prima creiamo quella centrale. Uso la voce GeoSphere della sezione create per creare una semisfera (Nota: devo attivare l'opzione Hemisphere) delle dimensioni tali da fungere da tetto per l'arco centrale della pianta. Ora, dopo averla selezionata, sfrutto il comando di rescale 3D del menù e tenendo premuto il tasto SHIFT per fare una copia più piccola. Seleziono la copia e la sposto (tornate pure alle 4 viste) leggermente in basso in modo tale da farla fuoriuscire leggermente dalla semisfera più grande. Questo ci serve per creare una semisfera vuota all'interno. Infatti ora riutilizzo l'operazione booleana A-B dove la sfera grane è A e quella piccola B.

Fatto ciò seleziono i vertici come in fig. 14 attivando edith-meshevertexe poi l'opzione move e asse Y dalla vista TOP e trascino i vertici selezionati in basso fino alla fine della chiesa (fig. 15).

La navata centrale è terminata. Passiamo ora alla creazione del tetto per le due navate laterali. Per questa parte riutilizzo l'oggetto che rappresenta la base della mia chiesa. Col solito metodo lo copio. Seleziono la copia e la porto sopra alla chiesa. Ora creo un box (sezione create) tale da contenere la semisfera della navata centrale. Con l'operazione A-B booleana ottengo il tetto per le navate laterali. (A= copia base B=box). Potete vedere questa operazione nelle figure 16, 17 e 18.

Ora devo solo posizionalo sulla chiesa per fungere da tetto. Con questo ultimo pezzo ho creato tutto il tetto per la mia chiesa. Ora mi resta da creare solo il rosone centrale.

Creazione del rosone

Per creare questo oggetto posso disegnare la shape (come in fig. 19) e poi estruderla; oppure creare un cilindro e l'oggetto che poi userò per fare i buchi con l'operazione booleana A-B degli spicchi del rosone (Nota: è lo stesso procedimento per fare le finestre nelle mura della chiesa). Come ultima cosa si possono abbellire le finestre creando con 2 box una croce da inserirvi dentro per non lasciare il buco vuoto e dare un aspetto più religioso alla nostra scena. (Nota: Ognuno può, ovviamente disegnare il rosone che vuole; quello di fig.14 può esservi utile come ispirazione, ma non è necessario che il vostro sia uguale. L'importante è che soddisfi le vostre aspettative nel creare una certa atmosfera nella scena) Con questo abbiamo finito la struttura esterna della nostra chiesa e possiamo passare all'interno.

Informazioni sugli autori

Fabio Respighi, nato a Milano il 24/04/1975. Diploma di maturità scientifica ed attualmente laureando in Informatica alla Università Degli Studi di Milano. Socio fondatore della New Babilon X-Play Systems in cui ricopre la figura di Art Director, Game & Web Designer.

È possibile consultare l'elenco degli articoli scritti da Fabio Respighi.

Stefano Provenzano, nato a Stresa (VB) 01/03/1975. Laureando in Informatica presso l'Universita degli Studi di Milano. Amministratore Delegato di New Babilon X-Play Systems, società che si occupa di image processing, computer grafica fotorealistica, grafica 3D realtime e Realtà Virtuale.

È possibile consultare l'elenco degli articoli scritti da Stefano Provenzano.

Altri articoli sul tema Grafica / Modellazione 3D.

Risorse

1. Parte 2
   http://www.siforge.org/articles/2003/08/08-nb_minicorso-3dsmax-2.html