MAYA
3D
MODELING
LAB
1. INTRODUZIONE
Cosa è la Computer Grafica 3D?
1. INTRODUZIONE
La Computer Grafica 3D basa la creazione di immagini statiche o in
movimento sulla elaborazione di modelli tridimensionali da parte di un computer.
M3M LAB
Arch. Filippo Principi
Utilizzo
1. INTRODUZIONE
Viene utilizzata nella produzione e postproduzione di opere o parti di opere per:
M3M LAB
●
●
●
●
●
●
●
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Cinema
Televisione
Videogiochi
Architettura
Ingegneria
Arte
Ambiti scientifici
Esempi di utilizzo nel cinema
M3M LAB
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1. INTRODUZIONE
Esempi di utilizzo nella televisione
M3M LAB
1. INTRODUZIONE
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Esempi di utilizzo in architettura
M3M LAB
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1. INTRODUZIONE
Esempi di utilizzo in ambiti scientifici
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1. INTRODUZIONE
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Inspirational 3D video links
1. INTRODUZIONE
Spot
➔
MSN TALK ‘Butterflies’ Spot A, English - Umeric
➔
Nike - Mercurial Vapor Superfly
➔
MTV Rocks! - Ident Series 2
Architettura
➔
Bogota’s Planetarium
➔
Architecture 3D-Animation with VRay for Maya
➔
Animation d'architecture 3D
Corti
➔
http://www.shortoftheweek.com/2011/10/31/pythagasaurus/
➔
http://www.shortoftheweek.com/2012/02/09/kiss-a-love-story/
➔
http://www.shortoftheweek.com/2009/07/10/vice-versa/
➔
http://www.shortoftheweek.com/2009/04/13/jojo-in-the-stars/
➔
http://www.shortoftheweek.com/2009/01/05/ryan/
➔
http://www.shortoftheweek.com/2010/01/12/the-third-and-the-seventh/
➔
http://www.shortoftheweek.com/2010/01/10/the-tale-of-how/
➔
http://www.shortoftheweek.com/2009/12/24/alma/
➔
https://www.youtube.com/watch?v=LOMbySJTKpg
➔
https://www.youtube.com/watch?v=PTdzCAGH3lU
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2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Cosa è un'immagine digitale?
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Un'immagine digitale è la rappresentazione numerica
di una immagine bidimensionale.
La rappresentazione può essere di tipo vettoriale
oppure raster (altrimenti detta bitmap).
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Immagini vettoriali
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Le immagini create dai vettori sono basate su forme e colori
generate tramite formule matematiche
Si disegnano delle curve indicando solo alcuni vertici
fondamentali e le tangenti alle curve che partono da questi.
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Immagini Raster
L'immagine raster è mappata all'interno di una
griglia, come un grande mosaico.
La grandezza della griglia dipende dalla
risoluzione dell'immagine.
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2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
il pixel
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Le immagini raster sono costituite da una griglia rettangolare
di quadratini chiamati pixel.
Il pixel rappresenta il più piccolo elemento costitutivo di un
immagine digitale.
La grandezza della griglia dipende dalla risoluzione
dell’immagine e determina il grado di qualità di
un'immagine.
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Magnification 6x6 pixels of the digital image and the reference table colors
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Vector vs Raster
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2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
■ pro
➔
possono essere ingrandite all'infinito
senza perdere mai la loro qualità
■ contro
➔
non è indicato per rappresentare
fotografie o immagini fotorealistiche
■ pro
➔
consente di raggiungere il fotorealismo
■ contro
➔
difficile scalarle senza una qualche perdita
di qualità e di nitidezza delle forme
➔
arrivano a pesare molto sull'hard disk
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Il modello di colore RGB
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Un modello di colore è un modello matematico astratto che permette di rappresentare i
colori in forma numerica, tipicamente utilizzando tre o quattro valori o componenti cromatiche
(RGB e CMYK sono modelli di colore).
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L'RGB è un modello additivo
➔
unendo i tre colori con la loro intensità massima si ottiene il bianco
(tutta la luce viene riflessa).
➔
la combinazione delle coppie di colori da il cìano,il magenta e il
giallo.
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La profondità di colore
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
La profondità di colore (color depth) è la quantità di bit necessari per rappresentare il colore di
un singolo pixel in un'immagine bitmap o nel dispositivo video e si misura in bit per pixel (bpp).
color depth
exp
Number of colors
1 bpp
21
2 colors
2 bpp
22
4 colors
4 bpp
24
16 colors
8 bpp
28
256 colors
24 bpp
224
16.700.000 colors
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24 bit truecolor
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Il modello di profondità truecolor utilizza 24 bit e permette di riprodurre immagini in modo
molto fedele alla realtà.
8 bit Red
8 bit Green
8 bit Blue
}
24 bit
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La combinazione dei 3 canali determina il
numero di colori che possiamo visualizzare
28 x 28 x 28 = 256 x 256 x 256 =
16,777,216 colori
32 bit: truecolor + canale alfa
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
La denominazione di colore a 32 bit può risultare
fuorviante, perché non si tratta in questo caso di
232 colori distinti.
Colore a 32 bit = truecolor con l'aggiunta di 8
bit che possono rimanere inutilizzati o servire
alla codifica del canale alfa
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La definizione di un'immagine
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Viene detta definizione di un'immagine digitale il numero di pixel di cui è composta, cioè la
sua dimensione informatica (il numero di colonne che moltiplica il numero di linee).
Un'immagine con 640 pixel in
larghezza e 480 in altezza sarà
definita con 640 pixel per 480,
siglata 640x480.
480 pixel
640 pixel
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La dimensione di un immagine
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Per conoscere la dimensione (in byte) di un'immagine, è necessario contare il numero di pixel
che contiene (base x altezza) e moltiplicare per il numero di canali di colore.
■ dimensione di un immagine 640x480:
640 x 480 = 307.200 pixels
che moltiplicato per i 3 canali RGB fa:
307.200 x 3 = 921.600 byte/1024=900 Kb/1024 = 0,87 Mb
➔
480 pixel
640 pixel
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667x1000 200dpi 1.91 Mb
240x360 72dpi 253 Kb
>>270%>>
667x1000 72 dpi 1.91 Mb
Le dimensioni in qualità di spazio
occupato dall’immagine sul disco è
indifferente dal valore della
risoluzione in dpi.
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La risoluzione di un'immagine
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
La risoluzione determina il numero di punti per unità di superficie e permette di stabilire
il rapporto tra il numero di pixel di un'immagine e la dimensione reale della sua
rappresentazione su un supporto fisico.
E' espressa in punti per pollice (DPI per Dots Per Inch).
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■ 1 inch= 2.54 cm
➔
■ Video 72 dpi
72 colonne e 72 righe di pixel su un
pollice quadrato (5.184pixel)
➔
■ Stampa 300 dpi
300 colonne e 300 righe di pixel su
un pollice quadrato (90.000 pixel)
➔
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Aspect ratio
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
Si chiama aspect ratio
il rapporto matematico tra la larghezza e l'altezza di un'immagine.
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Esistono standard a seconda dell'impiego.
■ cinema
➔
1.85:1 o
➔
2.35:1 o
■ televisione
➔
1.33:1 o
➔
1.78:1 o
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Letterbox
Cinemascope
NTSC/PAL Video
HDTV
Tabella di standard aspect ratio
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2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
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I formati raster e la compressione
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
I dati raster possono essere memorizzati attraverso tipologie di file che sfruttano algoritmi di
compressione diversi, gravando in modo differente sul supporto di memorizzazione.
I formati raster più comuni sono i seguenti:
Non compressi ■ raw
richieste di elaborazione minima
➔
occupano molto spazio sul disco
➔
bmp
png
tga
Con compressione lossless ■
tiff
➔
occupano meno spazio sul disco
gif
➔
non alterata l'informazione originale
jpeg
Con compressione lossy ■ gif
subiscono una perdita di informazione
➔
non adatta per il fotoritocco
➔
indicata per la trasmissione di immagini
➔
per ridurre un prodotto da distribuire.
➔
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Conclusioni
2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI
In questo capitolo abbiamo imparato a riconoscere le proprietà che ci serviranno per poter
maneggiare un'immagine digitale e da cosa essa sia composta.
M3M LAB
■
■
■
■
■
profondità colore
definizione
dimensioni
risoluzione
formato
RGB 24 bit
640x480 pixel
900 Kbyte
72 DPI
jpg (lossy)
Nel prossimo capitolo impareremo
cosa è un filmato digitale, di cosa
è composto e quali sono le sue
proprietà fondamentali>>>>>
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3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
La proiezione cinematografica
3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
Per ottenerla è necessario uno schermo, un proiettore e una pellicola.
Sulla pellicola è impressa una sequenza di immagini, che posta in proiezione davanti al fascio
di luce del proiettore ne modifica l'intensità lasciando passare solo determinate parti che
renderanno sullo schermo un'immagine.
La pellicola scorre, le immagini proiettate cambiano velocemente e si ottiene così un effetto di
movimento.
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Arch. Filippo Principi
La proiezione cinematografica
3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
Un filmato, o un'animazione al computer, è una sequenza di immagini riprodotta ad una
velocità sufficientemente alta da fornire all'occhio umano l'illusione del movimento.
Una sequenza di immagini da sola non basta per visualizzare un filmato sul nostro PC.
Dobbiamo infatti saper dire alla macchina:
M3M LAB
■
■
■
■
dove si trovano queste immagini
che tipo di immagini sono
l'ordine in cui visualizzarle
la velocità con cui devono essere visualizzate
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Frame e framerate
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3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
■ frame
ciascuna immagine fissa che compone una sequenza
di immagini
■ framerate
la frequenza di cattura o riproduzione dei fotogrammi
che compongono un filmato e si misura in hertz (Hz)
o si esprime in termini di fotogrammi per secondo
(fps).
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The format of a clip
3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
Il formato di una clip è un file contenitore in cui sono racchiuse, oltre a immagini e tracce
audio, anche le informazioni per la loro riproduzione.
■ MS VIDEO FOR WINDOWS ( .AVI )
●
●
ottimo per il video digitale principalmente su piattaforma Win
non poter essere utilizzato per lo streaming
■ MICROSOFT NETSHOW ( .ASF )
●
dedicato allo streaming di medio/alta qualità
■ WINDOWS MEDIA VIDEO ( .WMV )
●
●
maggiore qualità rispetto al formato MPEG a parità di Mb occupati
adatto per il Multimedia publishing e il Web publishing
■ MPEG ( .MPG - .MP2 - MPEG )
●
●
●
impedisce l'elaborazione frame-by-frame e quindi l'editing non lineare
ottimo per il Multimedia publishing
poco utilizzabile per il Desktop video
■ APPLE QUICK TIME ( .MOV )
●
ottimo per prodotti multimediali e piccoli progetti di Digital Video
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Il codec
3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
Il codec (CODificatore DECodificatore) è il software che contiene l'algoritmo che comprime le
immagini per consentire una gestione agile e una riproduzione corretta della clip.
Si potrebbe paragonare ad una sorta di Winzip velocissimo che, all'occorrenza, comprime e
decomprime le immagini di un filmato.
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Struttura di un video digitale
3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
■ il formato ha più o meno il compito della pellicola
●
raggruppare le immagini e dar loro ordine
■ il codec quello della qualità/sensibilità del supporto
●
a seconda del grado di compressione si ottengono risultati diversi
FORMAT
VIDEO CODEC
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AUDIO CODEC
TRACK 1
TRACK 2
IMAGES
TRACK 3
TRACK 4
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TV Standard PAL
3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
Standard in uso in Europa per cui i fotogrammi televisivi vengono mostrati con una frequenza
di 25 fotogrammi completi al secondo.
La successione delle immagini è in funzione della frequenza della corrente alternata fornita
dalla rete elettrica (in Europa pari a 50 Hz), gli standard stabiliscono che vengano visualizzati
50 semiquadri ogni secondo.
La somma di due semiquadri produce un fotogramma completo.
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1 secondo
25 frames in 1 secondo
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Conclusioni
3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE
In questo capitolo abbiamo imparato
cosa è una sequenza di immagini e
come è strutturata una clip video
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■
■
■
■
■
■
standard
frame
risoluzione
framerate
dimensioni
formato
PAL
720x572 pixel
72 DPI
25 f/s
codec video
AVI, MOV, Mp4
Nel prossimo capitolo vedremo il
processo da intraprendere per
generare sequenze d'immagini con
un software 3D >>>>>>>>>>>
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4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
Punti salienti del processo
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
Una volta ricevute le informazioni necessarie
da chi ci commissiona il lavoro
dovremo affrontare le seguenti fasi:
■ brainstorm
■ setup scena
■ modellazione oggetti
■ creazione materiali
■ impostazioni luci
■ animazioni
■ render test
■ ottimizzazioni
■ render finale
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Brainstorming
È la fase preliminare dove entriamo in
confidenza con l'oggetto da modellare e ci
preoccupiamo di tutto quello che ci serve
nella realizzazione del lavoro.
M3M LAB
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4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
■ reperire materiale
●
immagini
●
filmati
●
audio
●
modelli
■ previsualizzare il lavoro
●
schizzi su carta
●
storyboard
●
animatic
■ accordarsi con i collaboratori
●
ruoli
●
compiti
●
tempistiche
Cosa serve
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
il processo di produzione della
computer grafica 3D necessita
di due elementi:
■ scena da renderare: una descrizione di ciò che si
intende visualizzare, composta da rappresentazioni
matematiche di oggetti tridimensionali, detti modelli
■ motore di render: un algoritmo di produzione di
un'immagine 2D della scena, che effettua i calcoli
necessari per la sua creazione simulando il comportamento
della luce e le proprietà ottiche, fisiche e dei materiali.
input
forma
●
posizione
●
colore
●
rugosità
●
specularità
●
animazioni
●
luci
output
●
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Render engine
elaborazione
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still image
➔
image sequence
➔
video
➔
La scena
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
Lavoreremo in un
ambiente tridimensionale virtuale
all'interno di un software di modellazione 3D.
L'ambiente sarà caratterizzato da tre assi cartesiani x, y, z.
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Con riferimento alle coordinate x,y,z determiniamo
la posizione, la rotazione e la scalatura di ogni
singolo oggetto nella scena.
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Le shapes
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
All'interno della scena andremo a
creare un modello tridimensionale
definendone la forma (shape).
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■ mesh poligonale
➔ è una collezione di vertici, spigoli e facce che
definiscono la forma di un oggetto poliedrico
nella modellazione solida.
■ nurbs
➔ Non Uniform Rational B-Splines, una classe
di curve geometriche per rappresentare
curve e superfici.
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Modellazione
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4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
■ primitive
algoritmi precompilati di forme basilari con
parametri per adattarne la forma alle proprie
esigenze
➔ la sfera
➔ il cubo
➔ il cono
➔ il cilindro
➔ il piano
■ modellare
modificare la mesh aggiungendo, tagliando,
copiando, estrudendo e ruotando
➔ facce
➔ vertici
➔ spigoli
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I materiali
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
Per ottenere un render finale sarà necessario
aggiungere informazioni ai modelli per far si
che il motore di render possa ottenere il giusto
colore per ogni pixel dell'immagine finale.
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Arch. Filippo Principi
■ shape
●
posizione rotazione
●
ingombro nello spazio
●
morfologia dell'oggetto
■ materiali
●
colore
●
rugosità
●
specularità (reazione alla luce)
Le luci
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
Una volta modellati gli oggetti nella scena dobbiamo
inserite le luci altrimenti vedremmo soltanto
un'immagine nera.
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Esistono varie tipologie di luci
e ogni programma utilizza la
propria nomenclatura.
■ Proprietà
➔ posizione
➔ intensità
➔ direzione
➔ emissione
■ Tipologie
➔ directional
➔ spot
➔ ambient
➔ area light
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Il punto di vista: la camera
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
Definiamo il punto di vista da cui effettuare
il render creando una camera.
■ inquadratura
la porzione di spazio fisico inquadrata
dall'obiettivo della camera.
➔delimita lo spazio che sarà ripreso
➔esclude tutto il resto
■ safe area
area di sicurezza per compatibilità con
supporti di visualizzazione
➔title safe: area sicura per scritte, loghi
➔action safe: area sicura per animazioni
➔full frame: frame completo
100%
90%
action safe
80%
title safe
M3M LAB
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Animazioni
M3M LAB
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
■ keyframing
➔
tecnica impiegata per transizioni riferite al
movimento, alla forma e al colore.
■ timeline
➔
si utilizza per gestire il tempo nelle animazioni
➔
indispensabile per l'inserimento di keyframes
■ keyframe
➔
fotogramma chiave
➔
definisce nel tempo il valore di una proprietà
■ tweening
➔
svolto automaticamente dai software.
➔
crea i fotogrammi intermedi (interpolazione) tra i
keyframes iniziale e finale di un'animazione.
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Rendering della scena
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
■ renderizzare
passare tutte le informazioni al motore di rendering
che le elaborerà e renderà come risultato finale
un'immagine bidimensionale.
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La maggiore o minore quantità di
informazioni passate al motore
influenzeranno i tempi e
la qualità del render finale.
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3D Softwares
Vrml
Autodesk AutoCAD 2014
Autodesk 3ds Max 2014
Autodesk Maya 2014
Bryce 7
Rhino 5
Blender 2.69
Maxon Cinema 4D R15
Google SketchUp 2013
Swift 3D 6
M3M LAB
4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
Caratteristiche comuni
●
tool di modellazione
●
sistema di navigazione scena
●
materiali
●
sistema di illuminazione
●
animazione
●
motore di render
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6. Autodesk Maya
Autodesk MAYA
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6. AUTODESK MAYA
■ Autodesk Maya è uno dei software
più popolare per la creazione di
animazioni e elementi 3D.
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Interfaccia
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6. AUTODESK MAYA
■ vasto numero di menu
➔
divisi in gruppi
■ differenti modi di visualizzazione
➔
con pannelli
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Tipologie di viste
M3M LAB
6. AUTODESK MAYA
■ viste ortogonali
oggetti disegnati utilizzando due assi
alla volta
➔
top
➔
front
➔
side
■ viste prospettiche
Viste tridimensionali dal punto di
vista della camera
➔
persp
➔
camera
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Dolly
M3M LAB
6. AUTODESK MAYA
Per effettuare un dolly:
➔
➔
verso l'oggetto
alt + tasto destro del mouse e drag a destra
via dall'oggetto
alt + tasto destro del mouse e drag a sinistra
Arch. Filippo Principi
Orientare
M3M LAB
6. AUTODESK MAYA
Per effettuare una rotazione della camera attorno ad
un punto:
➔
alt + tasto sinistro del mouse e drag in ogni
direzione
➔
Non funziona nelle viste ortogonali
Arch. Filippo Principi
Panning
M3M LAB
6. AUTODESK MAYA
Per effettuare un pan della camera:
➔
alt + tasto centrale del mouse e drag il mouse in ogni
direzione
Arch. Filippo Principi
