Cinema 4D урок по созданию воды

Предварительной подготовки изображения не потребовалось, и самое важное, что нужно узнать в данный момент - это размеры изображения, в моем случае стандарт 1024х768.
Запускаем Cinema 4D, создаем новый проект.

Две панели и пол

Самый простой и очевидный способ - это соорудить нехитрую конструкцию из двух, перпендикулярно расположенных друг к другу, панелей. Находим в 3D-примитивах объект Panel, устанавливаем их в рабочую область. При этом размеры панелей пока устанавливаем равными размерам нашего изображения. Этого будет вполне достаточно.  

Дополнительно нам еще понадобится объект пола Floor, который мы вставляем, разместив ниже горизонтальной панели.

Текстуры и материалы

Теперь добавляем материал, куда грузим фотографию как текстуру в Color, и переносим его на панель, стоящую вертикально.

Горизонтальный объект будет отображать воду, для чего нужно сделать специальный материал. Формируем новый материал, где нас будут интересовать пункты: Color (Цвет), Reflection(отражение) и Transparency (прозрачность).

В рамках Color открываем контекстное меню Texture, но загружаем не изображение, а выбираем путь Surfaces >> Water. То есть, выбираем математическую модель. После того как она загружена, смешиваем ее с каким-нибудь специально подобранным цветом. Перейдя в Transparency, устанавливаем процент Brightness, например, 50%, а Reflection одноименный в пределах 70-90%.

Для пола лучше всего использовать какую-нибудь подходящую тайлящуюся текстуру, например, песка. Но поскольку для нашего урока это не суть как важно, можно использовать подобный цвет.

Разворачиваем область просмотра вертикальной панелью к нам лицом, запускаем визуализацию (Render Preview).

Освещение

В принципе, предыдущий результат не очень хорош в силу того, что не расставлено освещение, ведь мы еще не использовали источники света, а в этом случае у программы стоит вариант по умолчанию (источник равномерного дневного освещения).
Мы немного внедримся в ситуацию и установим два своих источника, а именно, Omni (всенаправленный) и Spot (направленный лучом).

Первый мы размещаем над нашей сценой, регулируем яркость и при желании корректируем цвет излучения, от которого будет зависеть то настроение погоды, которое мы хотим передать.
Spot мы располагаем за местом расположения зрителя с небольшим смещением. Многие спросят: «зачем, мы ведь не профессиональную съемку делаем?», на самом деле ее.

Добавляем рельеф пейзажу

Теперь удаляем вертикальную панель, и на ее место ставим объект Relief (рельеф). Если кто с ним еще не сталкивался, объясним, что данный объект выстраивает сложную поверхность, руководствуясь яркостным каналом любого загруженного изображения. Более светлые участки - выпячиваются, более темные - углубляются. Соответственно помимо двух обычных координат ширины и высоты, мы можем управлять и глубиной.

Если вы загрузите в качестве основы имеющееся изображение, то получите примерно такой результат.

Выглядит красиво:)), но с точки зрения реализма оставляет желать лучшего. Нам нужно инвертировать яркостную карту. Для этого используем любой графический редактор, будь то Photoshop, GIMP или Paint.NET. С изображением нужно произвести следующие операции: сделать черно-белым и инвертировать цвета. В результате, вы должны получить такой вариант.

Теперь вставляем его в Relief  в качестве основы, уменьшив глубину, а самому объекту присваиваем материал с обычным изображением.

Примечание:на самом деле, нанизывание изображения на рельеф может оказаться очень эффективным средством для придания реализма. К тому же особое внимание можно уделить создаюнию яркостной карты, например, специально с ее помощью вычертить неровность береговой линии для нашего случая. Поскольку тема урока у нас другая, мы не будем останавливаться очень подробно на этом вопросе. А понимание работы Relief вам может пригодиться и для создания водной поверхности.

Идем дальше...  

Делаем рябь и волны. Разнообразие статических методов

Чтобы перейти к профессиональным основам анимации воды мы не будем останавливаться на промежуточных методах. Хотя имеет смысл их перечислить, поскольку нередко таковые используются в статике, а иногда даже и в анимации. 

Статический метод №1. Красивую водную поверхность можно получить, заменив горизонтальную панель на второй объект Relief, при этом сделав специальное изображение с плавными градиентными переходами между оттенками серого. В результате мы можем получить какие угодно рельефные изображения на водной поверхности от небольшой ряби до целой сцены из различных волн.

Кстати, данный метод можно применять и для анимации, если сделать большую текстуру и менять ее координаты в процессе.

Статический метод №2. Среди уникальных объектов-примитивов Cinema3D помимо прекрасного по возможностям Relief стоит выделить еще один - Landscape (ландшафт). Он часто используется для создания земных ландшафтов, гор и так далее. Применим он и для создания водной поверхности, тут главное - какой материал к нему будет добавлен и как расставить приоритеты.

Landscape также можно применять и для анимации. Причем я встречал два варианта использования. Первый заключается в динамическом изменении параметров изгибов поверхности Rough Furrows (грубые изгибы) и Fine Furrows (плавные изгибы), а также параметра Scale. Все это вкупе при правильной и кропотливой настройке анимации может дать прекрасные результаты. И, конечно, такой вариант прекрасно подходит для эмуляции морей и океанов.

Второй случай использования Landscape в анимации воды довольно таки необычен и ресурсоемок. Дело в том, что Landscape может принимать две формы - рельеф на плоскости и рельеф на сфере (включение/отключение указателя Spherical в свойствах). Так вот, можно сделать большую сферу, так чтобы зритель не угадал в ней округлую поверхность, а затем в режиме анимации заставить эту сферу вращаться. Эффект довольно интересен, причем выглядит натурально. Но сам метод очень ресурсоемок особенно для случаев, когда вы хотите получить высокое качество, разбивая объект на множество сегментов.

Статический метод №3. В данном случае используется свойство материалов Bump (выпуклость). В то время как стандартные варианты используют яркостные каналы текстур только для придания ощущения объема за счет распределения карты теней (как это, например, происходит в Diffusion), Bump на основе того же делает реальное вдавливание. Единственное что стоит отметить, Bump, как и его более "агрессивный" вариант Displacement резонно применять к полигональным поверхностям (то есть, не NURBS).

Делаем рябь и волны. Основной динамический метод

В профессиональном представлении создание динамичной водной поверхности подразумевает работу с Particles (частицами), или же, переводя на наш случай, с множеством элементов.

Давайте вернемся к той части примера, на котором мы остановились перед перечислением статических методов, а именно, вертикальная панель у нас является объектом типа Relief, а вода сделана на плоской горизонтальной панели. Именно ее мы и возьмем в оборот.

Итак, размеры у нее равны 1024х768, поэтому входим в ее свойства и разбиваем на большее количество сегментов, а именно, 102 в ширину (Width Segments) и 76 в высоту (Height Segments). Затем переводим данный объект из NURBS в полигональное представление (Make Editable или клавиша «С», думается, что это известно уже всем, кто читает этот материал).
Затем в менеджере объектов открываем меню File, входим в закладку Clothide Tags и выбираем вариант Cloth (полотно). Если у вас до этого был выделен объект Panel, то элемент Cloth должен появиться в списке его тэгов справа. Тем самым мы фактически сделали из нашей панели полотно, которое обладает всеми необходимыми свойствами.

Кликаем на Cloth и настраиваем их. Перво-наперво нам нужно войти в закладку Forces, где мы меняем силу гравитации (Gravity) вместо земной -9.81, на гораздо меньшую, например -1. В принципе, если мы запустим анимацию, то увидим, что наше полотно начнет медленно падать, потому как нет зафиксированных точек.

Давайте их сделаем. Причем все очень просто, достаточно перевести экран рабочей области в проекцию вида сверху, переключиться на режим работы с точками, а курсор поставить как «на прямоугольное выделение». После чего мы выделяем все крайние точки по периметру. Затем в свойствах Cloth переключаемся на закладку Dresser, где нажимаем кнопку Set напротив надписи Fix Point. В результате произведенного действия все выделенные точки закрасились в розовый цвет.

Теперь объясним простыми словами суть последней операции. Зафиксированные точки не меняют своего положения и не подвержены любым внешним воздействиям, в то время как все остальные будут подчиняться тому, что мы скажем. Обведя контур вокруг, мы создали некое подобие рамки. Если бы были зафиксированы точки только с одной стороны, мы бы могли сделать флаг. А вообще, Cloth является прекрасным инструментом для создания одежды, эмуляции тканей и тому подобного.

Также в свойствах этого уникального объекта-тэга нас  заинтересует закладка Tag с ее настройками, например, Stiffness (плотность материала), Flexion (гибкость), Rubber (тягучесть). Все это может потом вам пригодиться для более тонкой настройки приведенного ниже примера.
Итак, мы уже сделали из нашей панели полотно, закрепленное на жесткой рамке из зафиксированных точек. Теперь нам нужно провести работу с остальными.
Допустим, мы хотим получить реалистичную рябь на водной поверхности. Все это делается довольно легко.

Для этого из объектов Particles выбираем модуль Turbulence (турбулентность). Вставляем в проект, и данный модуль отобразится в виде пустого куба. Изменяем некоторые свойства, например, силу Strength в закладке Object выставляем в 5, а для Shape в одноименном пункте свойств выбираем вариант Unlimited (неограниченный). В результате последнего действия изображение куба у объекта Turbulence в рабочей области исчезает.  

Теперь нам нужно «прикрепить» турбулентность к объекту полотна. Делается это опять же просто: входим в свойства Cloth, выбираем закладку Expert, где видим пустующее поле Include. Именно в него курсором мыши из менеджера объектов мы и переносим Turbulence. Вообще, в Include содержится список всех объектов, влияющих на поведение в данном случае полотна. Например, если бы мы взяли генератор ветра (Particles >> Wind), предварительно выставив его область действия Shape в Unlimited, и поместили бы его в Include, то наше полотно обдувалось бы им, показывая красивые складки и так далее.

Мы же выбрали вариант Turbulence, теперь запускаем воспроизведение анимации, в процессе которого рассчитываются изменения поверхности. Можем остановиться на середине и посмотреть, как все получилось, визуализировав кадр. Прекрасно и очень натурально.

Быстрее, выше, сильнее

На самом деле, множество наших действий с рельефом и водой хоть и дали хороший визуальный эффект, хочется чего-то более пространственного, к тому же необходимо показать читателям материала большее количество возможностей динамической работы с полотном.
В нашу сцену мы добавим плывущий куб, чем сразу убьем двух зайцев. Во-первых, у нас появится объект для сравнения, что психологически расширит пространство, во-вторых, мы продемонстрируем как реализовать эффект плавающего объекта.

Для этого, конечно же, первым делом мы поместим в нашу сцену куб. Поскольку его размеры по умолчанию велики для нашего случая, изменим их на 80х80х80. После этого переводим куб в полигональное представление (клавиша «С»). Затем в менеджере объектов открываем меню File, входим в закладку Clothide Tags и выбираем вариант Collider (сталкивающийся). В свойствах этого тега (в закладке Tag) меняем значения параметра упругости (Bounce), выставив его примерно в 50%.

Переключаем интерфейс на режим анимации и рисуем траекторию движения куба. Запускаем анимацию на воспроизведение, и в любой момент останавливаем ее и визуализируем различные кадры. Объект плывет, от него распространяются волны - эффект реалистичен.

Причем этот параметр (реалистичности) весьма важен, посему экспериментируйте с настройками.

Помимо этого имеет смысл попробовать использовать и центр тяжести для куба с влиянием первого на полотно. Делается это просто: Particle >> Attractor, помещаем его в менеджере как дочерний к самому кубу, устанавливаем Strength в 200 (можно больше или меньше), подгоняем размеры, чтобы они были чуть больше куба, а затем включаем Attractor в Include нашего полотна, как мы это проделали с Turbulence. Вы увидите эффект притяжения полотна, который при правильных настройках сделает анимационную сцену эффектнее.  
Также стоит отметить одну важную вещь - мы работаем со сложной динамикой, поэтому скорость перемещения значительно влияет на поведение объектов.