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MAYA 3DMODELINGLAB

1. INTRODUZIONE

Arch. Filippo PrincipiM3M LAB

Cosa è la Computer Grafica 3D?

La Computer Grafica 3D basa la creazione di immagini statiche o in movimento sulla elaborazione di modelli tridimensionali da parte di un computer.

1. INTRODUZIONE


Utilizzo

Viene utilizzata nella produzione e post-produzione di opere o parti di opere per:

● Cinema● Televisione● Videogiochi● Architettura● Ingegneria● Arte● Ambiti scientifici

1. INTRODUZIONE


Esempi di utilizzo nel cinema1. INTRODUZIONE


Esempi di utilizzo nella televisione 1. INTRODUZIONE


Esempi di utilizzo in architettura1. INTRODUZIONE


Esempi di utilizzo in ambiti scientifici1. INTRODUZIONE


Inspirational 3D video links

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

1. INTRODUZIONE

https://vimeo.com/22885333



https://www.youtube.com/watch?v=ZO6f-cr12PA

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


2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI


Cosa è un'immagine digitale?

Un'immagine digitale è la rappresentazione numerica di una immagine bidimensionale.

La rappresentazione può essere di tipo vettoriale oppure raster (altrimenti detta bitmap).



Immagini vettoriali

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.



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.



il pixel

Magnification 6x6 pixels of the digital image and the reference table colors

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.



Vector vs Raster

■ 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



Il modello di colore RGB

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).

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.



La profondità di colore

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



24 bit truecolor

Il modello di profondità truecolor utilizza 24 bit e permette di riprodurre immagini in modo molto fedele alla realtà.

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

8 bit Red

8 bit Green

8 bit Blue

24 bit

}2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI


32 bit: truecolor + canale alfa

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



La definizione di un'immagine

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.

640 pixel

480 p

ixel



La dimensione di un immagine

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.

Le dimensioni in qualità di spazio occupato dall’immagine sul disco è indifferente dal valore della risoluzione in dpi.

■ 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➔

667x1000 200dpi 1.91 Mb 240x360 72dpi 253 Kb>>270%>>

667x1000 72 dpi 1.91 Mb

640 pixel

480 p

ixel



La risoluzione di un'immagine

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).

■ 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)➔



Aspect ratio

Si chiama aspect ratio il rapporto matematico tra la larghezza e l'altezza di un'immagine.

Esistono standard a seconda dell'impiego.

■ cinema➔ 1.85:1 o Letterbox➔ 2.35:1 o Cinemascope ■ televisione

➔ 1.33:1 o NTSC/PAL Video➔ 1.78:1 o HDTV



Tabella di standard aspect ratio2. NOZIONI DI IMMAGINI DIGITALI


I formati raster e la compressione

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:

pngtgatiffgif

jpeggif

rawbmp

Non compressi ■➔richieste di elaborazione minima➔occupano molto spazio sul disco

Con compressione lossless ■➔ occupano meno spazio sul disco➔non alterata l'informazione originale

Con compressione lossy ■➔subiscono una perdita di informazione➔non adatta per il fotoritocco➔indicata per la trasmissione di immagini ➔per ridurre un prodotto da distribuire.



Conclusioni

In questo capitolo abbiamo imparato a riconoscere le proprietà che ci serviranno per poter maneggiare un'immagine digitale e da cosa essa sia composta.

■ profondità colore RGB 24 bit ■ definizione 640x480 pixel ■ dimensioni 900 Kbyte ■ risoluzione 72 DPI ■ formato jpg (lossy)

Nel prossimo capitolo impareremo cosa è un filmato digitale, di cosa è composto e quali sono le sue proprietà fondamentali>>>>>


3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALE


La proiezione cinematografica

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 fasciodi luce del proiettore ne modifica l'intensità lasciando passare solo determinate parti cherenderanno sullo schermo un'immagine.

La pellicola scorre, le immagini proiettate cambiano velocemente e si ottiene così un effetto dimovimento.



Una sequenza di immagini da sola non basta per visualizzare un filmato sul nostro PC.Dobbiamo infatti saper dire alla macchina:

■ dove si trovano queste immagini■ che tipo di immagini sono■ l'ordine in cui visualizzarle■ la velocità con cui devono essere visualizzate

Un filmato, o un'animazione al computer, è una sequenza di immagini riprodotta ad unavelocità sufficientemente alta da fornire all'occhio umano l'illusione del movimento.

3. NOZIONI DI VIDEO DIGITALELa proiezione cinematografica


Frame e framerate

■ frameciascuna immagine fissa che compone una sequenzadi immagini■ frameratela frequenza di cattura o riproduzione dei fotogrammiche compongono un filmato e si misura in hertz (Hz)o si esprime in termini di fotogrammi per secondo(fps).



The format of a clip

Il formato di una clip è un file contenitore in cui sono racchiuse, oltre a immagini e tracceaudio, 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



Il codec

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 edecomprime le immagini di un filmato.



Struttura di un 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

TRACK 1

TRACK 4

TRACK 2

IMAGES TRACK 3

VIDEO CODEC AUDIO CODEC

FORMAT



TV Standard PAL

Standard in uso in Europa per cui i fotogrammi televisivi vengono mostrati con una frequenzadi 25 fotogrammi completi al secondo.La successione delle immagini è in funzione della frequenza della corrente alternata fornitadalla rete elettrica (in Europa pari a 50 Hz), gli standard stabiliscono che vengano visualizzati50 semiquadri ogni secondo.La somma di due semiquadri produce un fotogramma completo.

25 frames in 1 secondo

1 secondo



Conclusioni

In questo capitolo abbiamo imparatocosa è una sequenza di immagini e

come è strutturata una clip video

Nel prossimo capitolo vedremo ilprocesso da intraprendere pergenerare sequenze d'immagini conun software 3D >>>>>>>>>>>

■ standard PAL ■ frame 720x572 pixel ■ risoluzione 72 DPI ■ framerate 25 f/s ■ dimensioni codec video ■ formato AVI, MOV, Mp4


4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE


Punti salienti del processo

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



Brainstorming

■ reperire materiale● immagini● filmati● audio● modelli

■ previsualizzare il lavoro● schizzi su carta● storyboard● animatic

■ accordarsi con i collaboratori● ruoli● compiti● tempistiche

È la fase preliminare dove entriamo inconfidenza con l'oggetto da modellare e cipreoccupiamo di tutto quello che ci serve

nella realizzazione del lavoro.



Cosa serve

il processo di produzione dellacomputer grafica 3D necessita

di due elementi:

input

●forma●posizione●colore●rugosità●specularità●animazioni●luci

➔ still image➔ image sequence➔ video

■ scena da renderare: una descrizione di ciò che siintende visualizzare, composta da rappresentazionimatematiche di oggetti tridimensionali, detti modelli

■ motore di render: un algoritmo di produzione diun'immagine 2D della scena, che effettua i calcolinecessari per la sua creazione simulando il comportamentodella luce e le proprietà ottiche, fisiche e dei materiali.

Render engine

elaborazione

output



La scena

Lavoreremo in unambiente tridimensionale virtuale

all'interno di un software di modellazione 3D.L'ambiente sarà caratterizzato da tre assi cartesiani x, y, z.

Con riferimento alle coordinate x,y,z determiniamola posizione, la rotazione e la scalatura di ognisingolo oggetto nella scena.



Le shapes

All'interno della scena andremo acreare un modello tridimensionaledefinendone la forma (shape).

■ mesh poligonale➔ è una collezione di vertici, spigoli e facce chedefiniscono la forma di un oggetto poliedriconella modellazione solida.

■ nurbs➔ Non Uniform Rational B-Splines, una classedi curve geometriche per rappresentarecurve e superfici.



Modellazione

■ primitivealgoritmi precompilati di forme basilari con parametri per adattarne la forma alle proprie esigenze

➔ la sfera➔ il cubo➔ il cono➔ il cilindro➔ il piano

■ modellaremodificare la mesh aggiungendo, tagliando,copiando, estrudendo e ruotando

➔ facce➔ vertici➔ spigoli



I materiali

Per ottenere un render finale sarà necessarioaggiungere informazioni ai modelli per far si

che il motore di render possa ottenere il giustocolore per ogni pixel dell'immagine finale.

■ shape●posizione rotazione●ingombro nello spazio●morfologia dell'oggetto ■ materiali

●colore●rugosità●specularità (reazione alla luce)



Le luci

Una volta modellati gli oggetti nella scena dobbiamoinserite le luci altrimenti vedremmo soltantoun'immagine nera.

■ Proprietà➔ posizione➔ intensità➔ direzione➔ emissione

■ Tipologie➔ directional➔ spot➔ ambient➔ area light

Esistono varie tipologie di lucie ogni programma utilizza lapropria nomenclatura.



Il punto di vista: la camera

■ inquadraturala porzione di spazio fisico inquadratadall'obiettivo della camera.

➔delimita lo spazio che sarà ripreso ➔esclude tutto il resto ■ safe area

area di sicurezza per compatibilità consupporti di visualizzazione

➔title safe: area sicura per scritte, loghi ➔action safe: area sicura per animazioni ➔full frame: frame completo

100%

80%90% action safe

title safe

Definiamo il punto di vista da cui effettuare il render creando una camera.



Animazioni

■ 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.



Rendering della scena

■ renderizzarepassare tutte le informazioni al motore di rendering

che le elaborerà e renderà come risultato finaleun'immagine bidimensionale.

La maggiore o minore quantità diinformazioni passate al motoreinfluenzeranno i tempi ela qualità del render finale.



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 ■

Caratteristiche comuni● tool di modellazione● sistema di navigazione scena● materiali● sistema di illuminazione● animazione● motore di render


6. Autodesk Maya


Autodesk MAYA

■ Autodesk Maya è uno dei software più popolare per la creazione di animazioni e elementi 3D.

6. AUTODESK MAYA


Interfaccia

■ vasto numero di menu➔ divisi in gruppi ■ differenti modi di visualizzazione

➔ con pannelli

6. AUTODESK MAYA


Tipologie di viste

■ viste ortogonalioggetti disegnati utilizzando due assi alla volta

➔ top➔ front➔ side

■ viste prospetticheViste tridimensionali dal punto di vista della camera

➔ persp➔ camera

6. AUTODESK MAYA


Dolly

Per effettuare un dolly:

➔ verso l'oggettoalt + tasto destro del mouse e drag a destra

➔ via dall'oggettoalt + tasto destro del mouse e drag a sinistra

6. AUTODESK MAYA


Orientare

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

6. AUTODESK MAYA


Panning

Per effettuare un pan della camera:

➔ alt + tasto centrale del mouse e drag il mouse in ogni direzione

6. AUTODESK MAYA

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