Le pelli. Le pelli. Informatica Grafica ][ Le pelli. Le pelli. Le pelli. Le pelli

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1 Informatica Grafica ][ Marco Gribaudo Una volta creato un sistema di ossa, occorre associarvi una geomteria e stabilire come questa venga deformata. Come accennato in precedenza, una geometria associata ad un sistama di ossa viene chiamata Pelle (Skin). L'operazione di collegamento tra la pelle e le ossa viene detta Aggancio (Bind). Il modo in cui la pelle viene agganciata e' molto importante in quanto determina come questa verra' deformata al muoversi delle ossa. Vi sono numerose tecniche di Bind, alcune automatiche, altre manuali. Comunemente si procede applicando inizialmente una tecnica automatica, su cui si interviene successivamente adoperando una tecnica manuale. Dopo aver creato una pelle (un modello poligonale single mesh) ed un sistema di ossa al suo interno... Si puo' procedere all'aggancio automatico delle pella all'ossatura attraverso il comando Skin -> Bind Skin -> Smooth Bind. Muovendo ora i giunti, la pelle si deforma di conseguenza.

2 Malgrado il legame ottenuto sia norlmente gia' estremamente realistico ed efficace, esso presenta generalmente diversi problemi Un parametro fondamentale nell'operazione di aggancio e' il numero di giunti influenti. Per poterli correggere occorre prima di tutto entrare piu' nel dettaglio su come funzioni una pelle morbida (smooth skin). Impostando ad uno il numero di giunti influenti, ogni vertice della figura viene legato ad un unico giunto. In questo caso si parla di pelle rigida (rigid skin). In questo caso la pelle si comporta come se fosse composta da oggetti separati, ciascuno imparentato al giunto a cui e' legato. Gli unici triangoli ad essere deformati sono quelli aventi i vertici associati a due o piu' giunti distinti. Sebbene questa tecnica sia particolarmente semplice, essa produce effetti estremamente sgradevoli, specialmente nell'aggancio degli arti.

3 La soluzione che si adotta e' quella di far si che la posizione di un vertice venga determinata da piu' giunti adiacenti. Il numero di vertici influenti stabilisce proprio il numero di giunti che determinano la posizione di un vertice. Impostando a due il numero di giunti influenti, i vertici che si trovano nell'aggancio di due arti, possono essere posizionati a meta' strada tra i due arti stessi. Impostando a quattro il numero di giunti influenti, anche il giunto precedente e quello successivo a quelli immediatamente vicini ad un vertice, ne determinano la posizione. Questo risulta particolarmente utile per definire estremita' mobili come code, vestiti o tentacoli. Scegliere il numero di giunti influenti non e' pero' sufficiente a correggere i problemi che si verificano una volta effettuato il Bind. Avere piu' giunti che determinano la posizione di un vertice e' solamente lo strumento con cui si puo' risolvere il problema e non la soluzione! Consideriamo ad esempio una delle zone piu' problematiche dello skinning: la zona del ginocchio. Per risolvere effettivamente i problemi e' necessario pesare correttametne la pelle.

4 Alcuni vertici appartengono evidentemente al polpaccio, e la loro posizione deve essere stabilita unicamente dal giunto che rappresenta il ginocchio. Altri vertici invece appertongono al quadricipite e la loro posizione deve essere determinata unicamente dal giunto che rappresenta l'anca. Solamente i vertici che si trovano nella zona del ginocchio devono essere influenzati da entrambe i giunti. Pesare una pelle significa stabilire quanto la posizione di ogni suo vertice sia influenzata da ogni giunto a cui esso e' legato. L'operazione di Bind associa automaticamente i pesi ai vari vertici, a seconda della distanza che essi hanno dal giunto loro piu' vicino. I pesi possono essere modificati attraverso il Paint Skin Weights Tool. Selezionata una pelle, ed una modalita' di visualizzazione ombreggiata (tasti 5, 6 o 7 sulla tastiera), Maya visualizza nelle opzioni dello strumento i vari giunti ad essa legati.

5 Selezionando un giunto, Maya colora con una intensita' diversa di grigio i vertici della figura. Un vertice completamente bianco e' un vertice la cui posizione e' totalmente determinata dal giunto selezionato. Un vertice completamente nero e' un vertice che non viene assolutamente influenzato dal giunto selezionato. Un vertice grigio e' invece solamente parzialmente influenzato dal giunto selezionato. L'intensita' del grigio determina quanto il giunto influenzi la posizione del vertice. Attraverso le opzioni dello strumento di Maya e' possibile selezionare la dimensione del pennello......e l'effetto che esso puo' avere: somma, moltiplica, uniforma ed imposta. Somma Imposta Moltiplica Uniforma L'enitita' della trasformazione e' stabilita dal valore selezionato. In modalita' somma, il valore selezionato viene sommato ai pesi precedentemente impostati su cui si dipinge con il mouse. Serve per aumentare il peso del giunto selezionato su quel vertice. La modalita' moltiplica invece, moltiplica il valore precedentemente impostato con quello selezionato. Serve per diminuire il peso del giunto su quel vertice (utilizzando ovviamente valori tra uno e zero).

6 In modalita' uniforma invece, eventuali "salti" molto pronunciati vengono smussati, per rendere piu' uniforme la pesatura. La modalita' imposta infine, sostituisce il peso del giunto corrente sul vertice, con il valore selezionato. La somma dei pesi su tutti i giunti che influenzano un vertice e' tale da essere sempre uguale ad uno. Aumentando o diminuendo il peso di un giunto su un vertice, si alterano anche in modo inverso i pesi degli altri giunti che incidono sul medesimo punto. L'operazione di pesatura e' un lavoro lungo e laborioso, ma e' essenziale per la buona riuscita di una animazione di un oggetto single mesh. Generalmente i motori di Realta' Virutale suppartano direttamente solamente un numero limitato di giunti influenti per vertice. Per tanto, anche se Maya da la possibilita' di impostare un numero elevato di giunti influenti, e' importante non superare tale limite in modo da facilitare ed accelerare il lavoro del motore di rendering. In Maya 7.0 e' stata introdotta anche la visualizzazione multicolre. Questa permette di rendersi conto velocemente di come siano distribuiti i pesi sulla pelle. Vi sono numerose strategie con cui si puo' procedere alla pesatura della pelle. Tutte pero' presentano vantaggi e svantaggi: in questo corso ne esamineremo una.

7 Per prima cosa, conviene "dipingere di bianco" tutti i vertici che siamo sicuri appartengano ad un unico giunto. Quindi si prende in considerazione una giuntura e si comincia a spostare leggermente le ossa ad essa collegate. Non appena si vede il comparire di qualche errore nella pelle, si ferma immediatamente il movimento e si procede alla correzione. A partire da Maya 7.0, e' possibile ruotare l'ossatura senza dover abbandonare lo strumento di pesatura delle pelli utilizzando il MMB. Con il LMB si puo' ritornare a dipingere i pesi. Si identificano i due giunti adiacenti alla zona problematica, e si lavora su di essi, aumentando il peso del giunto a cui avrebbe piu' senso che i vertici presi via via in considerazione appartenessero. Eventuali eccessi, si correggono aggiungendo peso all'altro giunto coinvolto (e non diminuendo il peso di quello selezionato). Si procede quindi ad uniformare i pesi con un po' di Smooth su entrambe i giunti considerati.

8 Si procede quindi col piegare piu' sensibilmente l'ossatura, e se necessario si interviene nuovamente come visto in precedenza, fino a quando il movimento di quell'articolazione non risulti convincente. A questo punto si riporta il personaggio in posizione iniziale (Go to Bind Pose), e si ripete il procedimento su un'altra articolazione. Conviene seguire un ordine preciso nel considerare le varie articolazioni. Uno potrebbe essere quello di iniziare dai gomiti, per poi trattare spalle e polsi. Quindi passare alle ginocchia, per poi trattare glutei e caviglie. Infine si controllano il collo, la testa e la spina dorsale.