Metodos De Exportação De Avatares Para Ambientes De Realidade Virtual: Por Software Autodesk 3ds Max Studio

Transcript

Como resultado de trabalho em laborat´orio cient´ıfico para modelagem e anima¸ca˜o de avatares RAFAEL COSTA ABREU Metodos de exporta¸ c˜ ao de avatares para Ambientes de Realidade Virtual: Por software Autodesk 3ds Max Studio Petr´opolis 2012 RAFAEL COSTA ABREU Metodos de exporta¸ c˜ ao de avatares para Ambientes de Realidade Virtual: Por software Autodesk 3ds Max Studio Artigo apresentando experiˆencias em laborat´orio cient´ıfico como documenta¸ca˜o de trabalhos exercidos com avatares para ambientes de realidade virtual. Petr´opolis 2012 Resumo Com este trabalho, venho a mostrar alguns m´etodos que busquei para a exporta¸ca˜o de avatares para ambientes de Realidade Virtual. Estes m´etodos constituem parte de um plano de trabalho onde ainda devem existir: a conscientiza¸c˜ao de metodologias, a aplica¸ca˜o delas para o uso dos avatares, gera¸c˜ao de anima¸co˜es e, formatos compat´ıveis com os ambientes de realidade virtual do laborat´orio. Estes m´etodos foram considerados a partir de testes utilizando principalmente a plataforma Instant Reality e Worldviz, como tamb´em o Papervision 3D que surge a partir do Action Script no Flash. Cada um deles tiveram necessidades nos diferentes formatos, mas animados de forma similares. Os formatos abordados nesses estudos s˜ao CAL3D, DAE e o X3D. A escolha deste tema veio justamente pela necessidade de material em meio cientifico que pudesse integrar m´etodos uteis ao modelador 3d para conseguir se utilizar de avatares para ambientes de Realidade Virtual. Palavras-chave: avatares; Realidade virtual. ii Abstract With this work, I have to show some methods that sought to export avatars to Virtual Reality environments. These methods are part of a work plan which must still exist: the awareness of methodologies, the application of them to the use of avatars, animations and generation, formats compatible with virtual reality environments in the lab. These methods were considered from tests using primarily Instant Reality platform and Worldviz and also Papervision 3D arises from the Action Script in Flash. Each of them had different needs in formats, but living so similar. The formats are addressed in these studies CAL3D, DAE and X3D. The choice of this theme came precisely by the need to stuff in the middle that could integrate scientific methods useful to get the 3d modeler using avatars for Virtual Reality environments. Keywords: Avatar; Virtual Reality. iii Conte´ udo 1 Introdu¸c˜ ao 7 2 Metodologia 2.1 Sequencia Descritiva . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Preparando o rig do modelo . . . . . . . 2.1.2 Exportando avatares para CAL3D . . . . 2.1.3 skining de modelo por script Autoweight 2.1.4 Exportando avatares para X3D . . . . . 2.1.5 Exportando avatares para DAE . . . . . 2.2 Sequˆencia argumentativa . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Comentando o formato CAL3D . . . . . 2.2.2 Comentando o formato X3D . . . . . . . 2.2.3 Comentando o formato COLLADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9 10 11 18 23 26 30 30 31 31 3 Resultados 33 4 Considera¸c˜ oes Finais 34 5 Agradecimentos 36 iv Lista de Figuras 1.1 1.2 1.3 1.4 Logo Logo Logo Logo 2.1 Ajuste posicional do biped para dentro da malha do avatar em modo wireframe nas quatro viewports do Autodesk 3ds Max Studio. . . . . . . . . . Os tipos de arquivo que selecionamos ao exportar todo o CAL3D. . . . . . Touca, mascara, roupa, peDireito, peEsquerdo. Malhas divididas que comp˜oem o avatar que acompanham materiais pr´oprios. . . . . . . . . . . . . . . . . Selecionando todas as malhas e aplicando o modificador Physique. . . . . . Atachando link entre as malhas e o ponto pivˆo do biped atrav´es do Attah to Node. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Movimento do ante bra¸co esquerdo e parte da malha n˜ao se comportando como esper´avamos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ajustando aˆngulos radiais do envelope do bra¸co espinhas em trˆes camadas de ajuste de envelope, Radial scale, Parent Overlap e Child Overlop. . . . . Materiais com nomenclaturas com ´ındices de ordem dos materiais do CAL3D. Associa¸ca˜o do nome do material que vocˆe criou, com o nome an´alogo em um slot material relacionado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fase de associa¸c˜ao do material ao mapa de textura. . . . . . . . . . . . . . Associa¸c˜ao da malha selecionada aos ossos do esqueleto. . . . . . . . . . . . Arquivo mestre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Setando ID 1 para a malha da cabe¸ca. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Script configurado para aparecer como atalho no menu quads. . . . . . . . Inicializando vinculo entre elements da malha e o script. . . . . . . . . . . Setando cores aos diferentes IDS identificados dos pol´ıgonos. . . . . . . . . Calculando regi˜oes dos ossos pelas cores definidas pelas IDS e o Script. . . Envelope distribuindo pesos uniformes entre ´areas definidas pelas regi˜oes. . Todos os elementos atachados como sub-elements da mesma malha. . . . . Material multi-sub aplicado aos sub-elements da malha pelas IDs. . . . . . janela de Exporta¸c˜ao para X3D, com as duas op¸co˜es desmarcadas inicialmente. ´ Unico mapa dispon´ıvel para uso no Collada Diffuse como jpg. . . . . . . . 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 do do do do ambiente de realidade plug-in CAL3D. . . . plug-in InstantExport plug-in Collada. . . . virtual Worldviz. . . . . . . . . . . . . do Instant Reality. . . . . . . . . . . . v . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8 8 8 10 11 11 12 13 13 14 15 16 16 17 18 19 19 20 21 21 22 23 24 25 26 LISTA DE FIGURAS 2.23 Configura¸ca˜o ideal da tela de exporta¸ca˜o do Collada DAE. . . . . . . . . . 2.24 Configura¸ca˜o dos bip files no motion mixer. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.25 Diferentes timelines da mesma anima¸c˜ao no biped, original dela e carregada em um novo biped. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.26 Salvando uma anima¸ca˜o de um biped em um bip file. . . . . . . . . . . . . 2.27 Ativando o mixer mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.28 Bip file deslocando biped do centro da origem do mundo. . . . . . . . . . . vi 27 27 28 28 29 29 Cap´ıtulo 1 Introdu¸ c˜ ao ´ importante salientar que neste artigo o leitor deve possuir conhecimentos m´edio a E avan¸cados sobre o funcionamento do software Autodesk 3ds Max, pois n˜ao ser˜ao detalhados processos rotineiros, para que possam ser melhor informados os t´opicos de maior interesse deste artigo. A exporta¸ca˜o de avatares para sistemas de realidade virtual, dependem de alguns conceitos, para que possam funcionar de acordo ao sistema para qual ser´a exportado. Estes em sua maioria s˜ao relacionados aos plug-ins. Com diferentes configura¸co˜es especificas, de plu-gin para plu-gin, nos trar˜ao os resultados que esperamos, nossos avatares animados. Cada um ao utilizarmos junto ao software da Autodesk, 3ds Max Studio, possui suas configura¸co˜es e m´etodos. Vamos seguir os passos dessas exporta¸co˜es at´e que a visualiza¸c˜ao dos processos estejam claros. Onde podemos encontrar estes plug-ins: Figura 1.1: Logo do ambiente de realidade virtual Worldviz. Sistema de realidade virtual tem em seu site dispon´ıvel plug-ins para exporta¸c˜ao de modelos compat´ıveis com seu ambiente de modelos e avatares. 7 ˜ CAP´ITULO 1. INTRODUC ¸ AO 8 Figura 1.2: Logo do plug-in CAL3D. Baixando diretamente do site do Worldviz, conseguimos o plug-in para diversas vers˜oes do max, como tamb´em do plug-in OSG, por´em como este formato n˜ao permite anima¸c˜oes do avatar, n˜ao sendo abordado neste documento. O link para baixar o plug-in ´e este http://www.worldviz.com/download/index.php?id=9. Figura 1.3: Logo do plug-in InstantExport do Instant Reality. H´a algum tempo atr´as, consegu´ıamos baixar o plug-in diretamente do site do Instant Reality, por´em agora apenas este link mant´em os plug-ins para X3D. O link para baixar o plug-in ´e este ftp://ftp.igd.fraunhofer.de/outgoing/irbuild/InstantExport/ Figura 1.4: Logo do plug-in Collada. Baixando do site code.google, conseguimos o plug-in gratuito Open Collada com algumas vers˜oes at´e agora, baixe a mais atualizada.Vocˆe estar´a baixando o plug-in para exportar para o formato DAE. O link para baixar o plug-in ´e este http://code.google.com/p/opencollada/ Cap´ıtulo 2 Metodologia Seguindo uma metodologia de cria¸ca˜o e exporta¸ca˜o de avatares, pela maioria de tutoriais dos principais sites de modelagem e anima¸c˜ao 3d e revistas especializadas, como a 3D Creative, venho agregando t´ecnicas para melhor desenvolver a modelagem e t´ecnicas de rig com avatares. Com isso, vim a` fundamentar os conhecimentos junto ao curso de Forma¸ca˜o em Personagens em institui¸ca˜o habilitada a certificar profissionais Autodesk, a AZIMUT. Diante da atualiza¸ca˜o constante e da necessidade de otimiza¸c˜ao de m´etodos, que possam auxiliar todo um processo de gera¸c˜ao de modelagem e anima¸c˜ao de avatares, venho aprimorando meus padr˜oes e t´ecnicas, agora esperando poder estar compartilhando com a comunidade de modeladores e animadores 3D. 2.1 Sequencia Descritiva Atrav´es dos t´opicos que vir˜ao, ser˜ao descritos como trˆes formatos s˜ao utilizados para exportar avatares e deixa-los prontos para anima¸c˜ao, como por exemplo, a Captura de movimento. 9 CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 2.1.1 10 Preparando o rig do modelo Depois de modelarmos nosso avatar e deixarmos sua posi¸c˜ao em Tform ou Xform, quero dizer seus bra¸cos esticados horizontalmente ou inclinados para baixo, respectivamente, neste caso como o da figura 2.1 x-form. Agora podemos criar o rig do personagem, ou seja, iremos ajustar a posi¸ca˜o dos ossos por dentro da malha da melhor maneira poss´ıvel para que quando enveloparmos os ossos a malha n˜ao tenhamos muitos problemas com o envelope. Este processo independe de qualquer um dos formatos para qual iremos exportar e, al´em disso, vamos considerar o uso do Biped (Character Studio incorporado ao max, que anteriormente era um plug-in isolado), pois este j´a possui uma estrutura para comportar a captura de movimento e, al´em disso, garante bons resultados de exporta¸c˜ao com v´arios formatos de arquivo. Figura 2.1: Ajuste posicional do biped para dentro da malha do avatar em modo wireframe nas quatro viewports do Autodesk 3ds Max Studio. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 2.1.2 11 Exportando avatares para CAL3D Utilizando do plug-in CAL3D, iremos exportar para ambientes como o Worldviz, que suportam este tipo de formato de arquivo, ou melhor, tipos de arquivos. Pois o CAL3D na verdade ´e uma sequencia de arquivos exportados organizados por um arquivo mestre, o CFG. A Figura 2.2 mostra os diferentes tipos de arquivo a serem exportados. Figura 2.2: Os tipos de arquivo que selecionamos ao exportar todo o CAL3D. Alguns passos ser˜ao abordados parra que ilustremos todo o processo: 1. A malha do modelo deve ser dividida pelo mesmo numero de materiais que iremos exportar, ou seja, iremos ter malhas como cabe¸ca, roupa (ou corpo), pernaDireita, pernaEsquerda, maoDireita, etc. Onde teremos materiais em diferentes slots para cada um destes materiais, a seguir ´e explicado como os materiais s˜ao exportados, vide Figura 2.3. Figura 2.3: Touca, mascara, roupa, peDireito, peEsquerdo. Malhas divididas que comp˜oem o avatar que acompanham materiais pr´oprios. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 12 2. Ap´os ter dividido a malha para a mesma quantidade de slots de materiais, nos concentramos no passo de rig do modelo que deve seguir a mesma explica¸ca˜o que vimos a acima em Preparando o rig do modelo. 3. Com a malha dividida de acordo com os materiais e o rig do Biped de acordo, agora podemos aplicar o modificador Physique em cada uma das malhas. Selecione todas elas ao mesmo tempo e aplique o modificador, todas elas estar˜ao selecionadas e ainda assim veremos as caracter´ısticas do modificador no modify pannel, vide Figura 2.4. Figura 2.4: Selecionando todas as malhas e aplicando o modificador Physique. Assim com o cuidado para n˜ao clicar fora do rolout do mdificador, se n˜ao, perderemos a possibilidade da edi¸ca˜o do conjunto todo das malhas pelo modificador. Agora vamos ao rolout do modificador e procuramos a guia de nome Physique, l´a clicamos sobre o bot˜ao Atach to Node e levamos o cursor do mouse at´e o diamante, o ponto pivˆo de controle do biped, e clicamos sobre ele (utilize o modo wire frame para conseguir acha-lo). Uma janela abrir´a com as configura¸co˜es de aplica¸ca˜o do modificador, este artigo n˜ao cobrir´a estas configura¸co˜es, apenas clique em Initialize para que o elo entre CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 13 os ossos do biped e cada malha ser´a realizado, vide Figura 2.5. Figura 2.5: Atachando link entre as malhas e o ponto pivˆo do biped atrav´es do Attah to Node. 4. Quando for criado o envelope da malha com os bones do biped, podemos testar o movimento da malha, a partir do movimento dos ossos do biped (mas em grande aparte das vezes, a atua¸c˜ao em que determinados ossos tem sobre as partes da malha n˜ao ficam corretos desde o inicio do projeto), se vocˆes moverem a os osso reparar˜ao que a malha possuir´a v´ertices se comportando de forma nada adequada ao que pretendemos que um avatar simule em suas anima¸co˜es. Figura 2.6: Movimento do ante bra¸co esquerdo e parte da malha n˜ao se comportando como esper´avamos. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 14 5. A partir daqui, passamos a editar o envelope de a´reas como: bra¸co, espinhas, etc, para que as ´areas de atua¸ca˜o na malha estejam entrem os limites que n´os esperavamos que estivessem. Figura 2.7: Ajustando ˆangulos radiais do envelope do bra¸co espinhas em trˆes camadas de ajuste de envelope, Radial scale, Parent Overlap e Child Overlop. Sup˜oe-se que vocˆe j´a tenha algum conhecimento sobre o 3ds max e, por isso n˜ao detalharemos as ferramentais de envelope do Character studio. Uma dica: antes de come¸car a configurar o envelope, mude a posi¸ca˜o do biped em umas das partes, como o bra¸co por exempo, para configurar o envelope. Desta maneira temos o controle exatamente do peso da malha que o bone esta exercendo sobre a malha, tendo melhores resultados nos ajustes da anima¸ca˜o. 6. Verifique que todas as anima¸c˜oes tamb´em j´a estejam alocadas ao biped e que vocˆe saiba os intervaos de frames entre elas. Pois quando exportamos as anima¸co˜es essas informa¸co˜es s˜ao importantes. 7. Agora comecemos a exportar os arquivos do conjunto todo do CAL3d: inicialmente CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 15 selecione o ponto pivˆo do biped, coloque-no em modo figura e ent˜ao exporte selecionando a op¸ca˜o CAL3D Skeleton File (*CSF, *XSF), pronto temos o skeleton que um dos arquivos principais. 8. Agora podemos exportar material a material, ou seja, cada material que foi aplicado a uma malha diferente, ser´a exportado diferente. Apesar dos diferentes materiais possu´ırem as vezes os mesmos mapas eles ser˜ao linkados na raz˜ao de um material para uma malha. Os materiais devem possuir uma nomenclatura de ordem sobre colchetes precedida de seu nome, como por exemplo, roupa[0], corpo[1], etc. Esta nomenclatura serve depois, no arquivo cfg, ser a referencia da ordem dos materiais, que ser´a explicado a seguir. Figura 2.8: Materiais com nomenclaturas com ´ındices de ordem dos materiais do CAL3D. Exporte utilizando a op¸c˜ao CAL3D Material File (XRF). Cada um dos materiais normalmente d´a-se um nome an´alogo a da malha em que fora aplicado. Selecione a exporta¸ca˜o para o formato XRF e clique em Salvar. Uma nova tela aparecer´a com a lista de todos os slots de textura configurados, selecione o material de nome an´alogo ao arquivo de exporta¸c˜ao e que possui a ordem que colocar´a em colchetes no passo ´ importante utilizar o formato XRF para a anterior e, ent˜ao, clique em Avan¸car. E CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 16 exporta¸ca˜o de materiais, pois ele possui uma estrutura comum entre os softwares que leem o formato CAL3D. Figura 2.9: Associa¸c˜ao do nome do material que vocˆe criou, com o nome an´alogo em um slot material relacionado. Uma outra tela abrir´a agora pedindo que vocˆe selecione a imagem que ser´a associada ao material que vocˆe esta formulando, selecione e clique em concluir e estar´a pronto o material. Repita todo esse processo, at´e ter feito isso com todos os materiais existentes. Figura 2.10: Fase de associa¸c˜ao do material ao mapa de textura. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 17 9. Ap´os ter exportado os bones do biped, ter rigado o biped a malha, ter linkado as malhas com os bones e, ter exportados os materiais que foram aplicados as diferentes malhas; vamos agora exportar as malhas, para isto: selecione cada uma delas e v´a-se utilizando da exporta¸ca˜o por Cal3D Mesh File, n˜ao precisa especificar a extens˜ao a o que o programa escolher funciona provavelmente ele ir´a escolher CMF. Janelas abrir˜ao pedindo que vocˆe associe ao esqueleto que j´a exportamos se o caminho n˜ao estiver ok, clique em browser e selecione as outras op¸c˜oes n˜ao marque e siga confirmando os passos. Figura 2.11: Associa¸c˜ao da malha selecionada aos ossos do esqueleto. 10. Ap´os ter realizado todas as exporta¸c˜oes a cima, vocˆe possuir´a arquivos CMF representando as malhas que comp˜oem o avatar e arquivos XRF que representam a conex˜ao dos materiais de cada malha a um ou mais mapas que eles possam estar ligados. Estes mapas devem possuir em mesmo diret´orio tamb´em as imagens ligadas aos mapas relacionados, normalmente os arquivos tga funcionam bem. Al´em disso, um ou mais arquivos de anima¸c˜ao provavelmente no formato caf e o arquivo de esqueleto no formato CSF. Com todos esses arquivos podemos ir para a cria¸c˜ao do arquivo mestre que gerencia todos estes, o arquivo CFG. 11. Nesta parte juntamos em um arquivo CFG, todos os arquivos que exportamos que CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 18 fazem parte do nosso avatar, segue abaixo um arquivo exemplo. Este aqui ´e respons´avel por identificar que arquivos s˜ao esqueletos, as malhas (mesh), anima¸co˜es (animation) e materiais (material). Importante fundamentar que os materiais tem que ser colocados por ordem de suas numera¸c˜oes em colchete quando exportados no documento CFG. Figura 2.12: Arquivo mestre. 2.1.3 skining de modelo por script Autoweight 1. Primeiramente devemos selecionar cada parte do corpo que ser´a guiada pelos ossos e setar um ID diferente para cada parte desta. Assim, temos algo como: cabe¸ca (com olhos, chap´eu, etc) com ID 1, pesco¸co com ID 2, e assim para cada parte da malha que possa se referenciar a um osso. Fa¸ca isso para toda a malha de acordo com todos CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 19 os ossos do biped. Figura 2.13: Setando ID 1 para a malha da cabe¸ca. 2. Agora, com o plug-in Autoweight instalado, ativam-no a partir dos menus quads, no meu caso coloquei l´a como indicado nas instru¸c˜oes de instala¸c˜ao. Ent˜a ´e s´o clicar sobre Autoweight e uma janela se abrir´a. Esta ser´a respons´avel por configurar todo o envelope de nossa malha. Figura 2.14: Script configurado para aparecer como atalho no menu quads. 3. Com todas as ids definidas para cada parte dos ossos o nosso trabalho ser´a bem sequencial. Inicialmente selecione todos os pol´ıgonos de sua malha e, ent˜ao a partir CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 20 da janela do Autoweight selecione Element e em seguida clique no primeiro bot˜ao no canto superior esquerdo. Sua malha ficar´a com algumas cores aleat´orias, se sua malha estiver dividida em sub elements e, ficar´a com uma u ´nica cor se ela for apenas um element. Figura 2.15: Inicializando vinculo entre elements da malha e o script. 4. Agora volte no modificador selecione os pol´ıgonos a parir do mesmo menu onde vocˆe criou suas ids, uma a uma vocˆe selecionar´a a id e ent˜ao clicar´a no menu do Autoweight com elas selecionadas. Isso far´a com que cada parte selecionada torne uma cor diferente, assim o script ter´a uma referencia de onde ele pode procurar a associa¸ca˜o dos bones do biped com partes especificas da malha. Repita isso at´e que CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 21 tenha selecionado todas as ids no processo e que tenha clicado no bot˜ao do Autoweight para todas elas. No final teremos nossa malha toda colorida. Figura 2.16: Setando cores aos diferentes IDS identificados dos pol´ıgonos. 5. Ap´os isso clicamos no bot˜ao para calcular as regi˜oes, se vocˆe setou todas as ids para todos os ossos do biped corretamente um para um, n˜ao ter´a problemas. Caso tenha alguma d´ uvida corrija as ids e as aplica¸co˜es das cores para essas ids. Ocorrendo tudo bem, o quadro regions ir´a ser inserido por todos os ossos pela referencia das cores e seus posicionamentos pr´oximos ossos do biped, que posicionamos a partir do rig que fizemos do biped. Figura 2.17: Calculando regi˜oes dos ossos pelas cores definidas pelas IDS e o Script. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 22 6. Agora, clicamos em Add a skin-modifier, isso far´a com que todo o envelope da malha seja criado e os pesos sejam distribu´ıdos uniformemente entre as interse¸c˜oes das ´areas que foram reconhecidas como regi˜oes dos ossos na malha. Este processo envelopa quase todas as malhas 90 por cento bem, talvez um ajuste ou outro seja necess´ario, mas o tempo ganho neste processo ´e imenso. Figura 2.18: Envelope distribuindo pesos uniformes entre ´areas definidas pelas regi˜oes. Uma observa¸c˜ ao importante: Quando fecharmos a caixa de Script do Autoweight com nossa malha na cena, se abrirmos ela novamente e tentarmos mudar as cores de alguma ´area, por exemplo, pelas Ids que definimos justamente para fazer isso, um erro acontecer´a. Todas as defini¸co˜es das cores que tenha feito at´e o momento ser˜ao descartadas e uma ou mais cores aleat´orias como na etapa de start ser˜ao aplicadas ao modelo. Para que isso n˜ao aconte¸ca e vocˆe tenha que reaplicar todas as cores novamente ID por ID, selecione via elemento toda a sua malha depois de abrir a janela de script e, ent˜ao clique no bot˜ao de aplica¸c˜ao de cores. Espere um momento e, ent˜ao uma mensagem o informar´a que ser˜ao mantidas as cores configuradas anteriormente. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 2.1.4 23 Exportando avatares para X3D Ao contr´ario do que acontece com o CAL3D, por exemplo, a exporta¸c˜ao para X3D utiliza de apenas um u ´nico arquivo, onde os bones do biped, suas anima¸c˜oes e a malha do avatar s˜ao todos integrados em um u ´nico arquivo. A exporta¸c˜ao para este arquivo necessita do plugin ser instalado, como j´a fora explicado anteriormente. Com este instalado, alguns passos podem ser observados para a gera¸ca˜o de modelos de avatares para X3D: 1. Tamb´em ao contr´ario do CAL3D, ´e ideal que toda a malha esteja atachada em uma u ´nica malha, isso impede que muitos bugs aconte¸cam durante a exporta¸c˜ao do avatar, mesmo que elas sejam sub-elements. Sobre os materiais ainda h´a necessidades, mas um pouco menos r´ıgidas do que as do CAL3D tamb´em. Figura 2.19: Todos os elementos atachados como sub-elements da mesma malha. 2. Ap´os ter sua malha ajustada, ou atachada adequadamente, podemos utilizar do processo de rig, j´a explicado anteriormente tamb´em em Preparando o rig do modelo. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 24 3. Tanto o formato X3D, quanto o formato DAE suportam o modificador skin. Este modificador possui um pouco mais de liberdade no controle dos pesos da malha e al´em disso, um script realmente muito u ´til foi escrito para o max: o Autoweight de Mirko Haenssgen. Este script permite que configuremos o envelope da malha com muito mais precis˜ao do que via parˆametros comuns de envelope. Vide explica¸ca˜o anterior sobre ele em skining de modelo por script Autoweight Pegue ele em http://www.kogenspage.com na guia Stuff e em segida Script ai s´o baixar. 4. Ap´os realizar todo o envelope da malha conforme explicado acima, voltamos um modificador a abaixo do skin, agora podemos aplicar os materiais a nossa malha um material por cada sub-element, oque resultar´a no final em um multi-sub. N˜ao h´a necessidade de ter nomes em colchetes como no formato CAL3D, para cada um dos materiais, pois nesse caso n˜ao temos os sub-elements como desatacados em diferentes malhas. Assim o funcionamento ´e diferente, nomeie os materiais como achar adequado. Figura 2.20: Material multi-sub aplicado aos sub-elements da malha pelas IDs. 5. Ap´os preparar ent˜ao todo o rig, o skining e os materiais, podemos exportar nosso arquivo com malhas e bones do biped selecionado para X3D. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 25 6. A exporta¸ca˜o de anima¸ca˜o para o X3D ´e demarcada dividindo a timeine em subarquivos. Quando abrirmos a tela de exporta¸ca˜o, ela nos d´a h´a possibilidade de darmos nome e a faixa de frames que comporta uma anima¸c˜ao. Mas ao terminar de configurar as faixas de anima¸ca˜o e ao exportar o modelo, cada anima¸c˜ao gerar´a um arquivo separado. O que difere principalmente em rela¸ca˜o aos outros dois formatos que mant´em os clipes de anima¸ca˜o unificados em um u ´nico arquivo de exporta¸c˜ao. ´ recomendando que vocˆe exporte inicialmente seu modelo sem marcar Importante: E as duas op¸co˜es: Use Common Surface Shader e Export Tangents + Binormals, pois existe um bug no exportador que algumas vezes trava o max, sem uma explica¸c˜ao plaus´ıvel para este erro, o processo que falei acarreta no sucesso da exporta¸c˜ao. Logo depois de exportar sem as duas op¸co˜es marcadas, volte e tente exportar novamente, agora com as duas op¸c˜oes marcadas. Dessa forma atrav´es da experimenta¸c˜ao consegui exportar todas as texturas aplicadas ao modelo para o X3D, bem como todos os outros recursos como anima¸c˜ao, etc. Figura 2.21: janela de Exporta¸ca˜o para X3D, com as duas op¸co˜es desmarcadas inicialmente. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 2.1.5 26 Exportando avatares para DAE 1. A cria¸ca˜o de modelos para o formato DAE, segue um padr˜ao parecido com o X3D e o CAL3D: a malha deve possuir sub-elements, mas em uma u ´nica malha, este processo evita erros. 2. O rig segue com o modificador skin, ent˜ao vocˆe pode adotar as mesmas t´ecnicas que passamos em Preparando o rig do modelo, lembre-se de utilizar o biped, vocˆe ver´a que principalmente para o formato DAE ele permite algumas t´ecnicas especificas para ele. 3. Para realizar o skining, podemos utilizar das mesmas t´ecnicas do script Autoweight, como j´a haviamos visto em skining de modelo por script Autoweight Pegue ele em http://www.kogenspage.com na guia Stuff e em seguida Script ai s´o baixar. Essas t´ecnicas ajudam muito na quest˜ao tempo, depois vamos apenas refinando o pouco que pode n˜ao ter ficado bom, mas muitas das vezes ele resolve todo o problema. 4. O principal na exporta¸c˜ao de modelos DAE, s˜ao os materiais, cada material aplicado a um sub-element da malha s´o pode ter um mapa, o Diffuse e, al´em disso, n˜ao podemos utilizar mapas como psds. O ideal ´e utilizar somente o canal diffuse e com jpgs, isso lhe poupar´a muito tempo que teria com feedback. ´ Figura 2.22: Unico mapa dispon´ıvel para uso no Collada Diffuse como jpg. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 27 5. Utilize para exportar o plugin OpenCollada, apesar da Autodesk estar adotando parte do projeto deste plugin ele ainda n˜ao funciona bem. Utilizei o plugin at´e essa data para a vers˜ao 2012 do 3ds Max Studio, funcionando bem. Seguindo uma configura¸ca˜o de exporta¸c˜ao b´asica que sempre funciona, vide a figura abaixo. Figura 2.23: Configura¸ca˜o ideal da tela de exporta¸ca˜o do Collada DAE. 6. Uma das vantagens de utilizar o biped, principalmente no formato dae ´e capacidade dele de dividir no motion mixer clipes de anima¸ca˜o. Para isso vocˆe deve salvar anima¸co˜es do biped isoladas em formato bip. Formato este que carrega informa¸c˜oes de anima¸ca˜o do biped. Com duas ou mais anima¸co˜es, abrimos a janela de motion Mixer e passamos inserir nas layers trakers as faixas de frames totais pelos arquivos bip que abrimos, vide figura abaixo. Figura 2.24: Configura¸ca˜o dos bip files no motion mixer. CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 28 7. Uma boa dica ´e manter arquivos das anima¸co˜es com seus bipeds salvos, anima¸ca˜o por anima¸ca˜o, assim temos um controle melhor da timeline da anima¸c˜ao caso precisemos modific´a-la, pois quando abrimos uma anima¸c˜ao em um biped ela se reestrutura em uma quantidade de frames maior pela interse¸ca˜o dos quadros que vocˆe criou para elas iniciamente. Dessa maneira a modifica¸ca˜o dela em um novo biped levar´a um trabalho muito maior. Figura 2.25: Diferentes timelines da mesma anima¸c˜ao no biped, original dela e carregada em um novo biped. 8. Quando quiser salvar o arquivo bip, ´e s´o selecionar o biped, seja um dos seus ossos ou todo ele, e ent˜ao, ir ao motion pannel no roulout procurar por biped e ent˜ao salvar o arquivo. Figura 2.26: Salvando uma anima¸c˜ao de um biped em um bip file. 9. Ap´os inserirmos quantas layers trackers quisermos e, dentro delas os arquivos bip na mesma quantia, passamos a ter vinculado ao biped para o modo mixer todas essas CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 29 anima¸co˜es. Para podermos utilizar de todas essas configura¸co˜es do motion mixer no nosso esqueleto biped, ´e s´o selecionar um dos ossos do biped ir no motion pannel e habilitar o Mixer mode. Vocˆe pode utilizar deste recurso de anima¸co˜es para alguns dos formatos que permitam anima¸c˜oes junto ao biped: o CAL3D e o COLLADA. O formato X3D n˜ao utiliza o motion mixer para criar clipes de anima¸c˜ao. Mas pode utilizar toda uma anima¸ca˜o aplicada a timeline. Figura 2.27: Ativando o mixer mode. 10. Devemos ter apenas cuidado com o posicionamento em rela¸ca˜o ao mundo, quando se trata em combinar diferentes anima¸co˜es ao biped, para podermos ter uma sequencia adequada de anima¸c˜oes. Figura 2.28: Bip file deslocando biped do centro da origem do mundo. 11. Neste modo, ao exportarmos para o formato Collada, trackers s˜ao consideradas como clipes de anima¸ca˜o que podemos utilizar, por exemplo, para simular diferentes situa¸co˜es de anima¸c˜ao de um mesmo modelo que s˜ao ativadas com diferentes tipos de CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 30 controles que quisermos. 2.2 Sequˆ encia argumentativa Como sequˆencia do plano de trabalho a rela¸ca˜o de atualiza¸ca˜o, otimiza¸ca˜o e aprimoramento dos avatares em todos os formatos mais utilizados pelo laborat´orio levou a pesquisa constante de novas t´ecnicas de modelagem, rig, skining e anima¸ca˜o, seja ela como anima¸ca˜o via keyframe poser ou como forma de captura de movimento com o kinect por exemplo. Devida a natureza dos recursos dispon´ıveis a cada formato nem todas essas novas t´ecnicas ou metodologias de lidar com avatares est˜ao dispon´ıveis a todos os formatos, mas diante de toda uma lista de formatos levantados como em uso pelo laborat´orio, fica claro que o avan¸co das possibilidades pela experimenta¸c˜ao de todos esses recursos se tornou important´ıssimo para o avan¸co tecnol´ogico para avatares em ambientes de realidade virtual. A este tempo que venho passando atrav´es do curso deste trabalho venho aprimorando dois grupos de personagens, m´edicos (estes incluindo tamb´em cirurgi˜oes) e oper´arios de plataforma de petr´oleo. Muitas das vezes eles vˆem sendo testados em outros formatos, al´em do CAL3D, pois levantasse que estes personagens estar˜ao inseridos em cenas adicionais aos trabalhos em que j´a foram inseridos. At´e agora os u ´nicos avatares inseridos em cenas foram os m´edicos em uma cena de simula¸ca˜o de uma opera¸ca˜o cir´ urgica. 2.2.1 Comentando o formato CAL3D Testes feitos com diferentes envelopamentos de malha aos ossos do biped, foram claramente identificando-se como as engrenagens dispon´ıveis para movimento de nossas malhas dos avatares. Mostraram que para o formato CAL3D que possui restritas formas de cria¸c˜ao principalmente quando se fala de envelopamento, outros formatos como COLLADA e o X3D se mostram ganhando vantagem e, al´em disso, ganhando maior interesse de outros autores de scripts que facilitem este papel. Quanto a todo o trabalho com o plugin CAL3D, a principal escolha foi diante da CAP´ITULO 2. METODOLOGIA 31 necessidade de trabalhar com avatares para o laborat´orio aonde estes trabalhos vieram acontecendo, principalmente diante do sistema Worldviz, que permite apensar modelos cfg para avatares animados. Diante de requisitos t˜ao espec´ıficos como j´a comentados, fica claro que n˜ao ´e um dos melhores formatos a se trabalhar, mas quanto a necessidade ele resolve bem o que o sistema Worldviz requer. Porem seus clipes animados inseridos em um unico arquivo exportado ´e uma das suas grandes vantagens. 2.2.2 Comentando o formato X3D Diante do uso da visualiza¸ca˜o 3d via internet se sustentando cada vez mais, o formato X3D veio mostrar que possuir muito potencial para ambientes imersivos, visto principalmente no Instant Reality. A vantagem que este possui em rela¸ca˜o ao CAL3D ´e sua possibilidade de usar o modificador de envelope skin e, assim poder tamb´em estar se utilizando de script como o Autoweight para facilitar o envelopamento da malha. Com a possibilidade de exportar m´ ultiplos materiais em uma escala muito maior do que o formato colada por exemplo, ele nos pemite exportar mapas de normal, deslocamento, entre alguns outros, criando uma visualiza¸ca˜o dos modelos muito mais atraente. Uma desvantagem do X3D em rela¸ca˜o ao CAL3D e o formato DAE Collada ´e que, o motio mixer n˜ao lhe permite selecionar os clipes de anima¸c˜oes, j´a outros dois formatos sim. 2.2.3 Comentando o formato COLLADA Diante de uso em plataformas de desenvolvimento como grandes engines do mercado e a plataforma Flash com seu Papervison 3D, foram permitidos usos deste formato para integrar um belo inicio para web 3d. O formato Collada tem em suas vantagens como o X3D a capacidade de utilizar os clipes do motion mixer e ter uma disponibilidade grande ambientes onde este funciona e se comunica bem. Uma se n˜ao a maior desvantagem deste formato, ´e que a disponibilidade de canais de mapas de textura, este s´o permite o canal diffuse. E tamb´em imagens com camadas com layers como psds n˜ao s˜ao suportadas. Mas diante da necessidade da cria¸ca˜o de aplicativos em Flash e v´arias engines do mercado este CAP´ITULO 2. METODOLOGIA formato acaba sendo u ´til. 32 Cap´ıtulo 3 Resultados Unificar a trˆes importantes formatos 3d em um documento, mostrando suas principais vantagens e desvantagens, trazer para o leitor, que provavelmente ´e conhecedor do Autodesk 3ds Max Studio, passa a ser guia um guia de passos que devem ser tomados e os que n˜ao devem ser tomados. Enfim levar em considera¸ca˜o a experimenta¸ca˜o do uso destes formatos na elabora¸c˜ao de avatares em diversos formatos a fim de conseguir atingir os ambientes de realidade virtual, ou outros ambientes de imers˜ao como as game engines. Importante tamb´em ressaltar, que a unifica¸c˜ao destes elementos, pode levantar a ideia de unificar documentos de formatos como este para facilitar o trabalho de aprendizagem de modeladores que precisem trabalhar com estes formatos levantados neste trabalho ou em poss´ıveis trabalhos futuros. Enfim unificar o conhecimento de exporta¸ca˜o de formatos sejam eles, no Autodesk 3ds Max Studio ou em outros softwares de modelagem e anima¸ca˜o. 33 Cap´ıtulo 4 Considera¸ co ˜es Finais Como fixados nossos formatos foram descritos em suas principais caracter´ısticas, que deviam atender a configura¸c˜ao de m´etodos para avatares a fim de exporta-los para diversos sistemas de realidade virtual. Podemos notar que o formato CAL3D, funciona muito bem atrav´es da plataforma WorldViz, com pouca configura¸ca˜o de materiais, mas sendo muito u ´til ao que se remete a fazer, uma plataforma de inser¸c˜ao de avatares para realidade virtual. Diante do formato Collada DAE, podemos juntar a informa¸c˜ao que sua gama de materiais tamb´em, baixa, mas com a capacidade igualit´aria do formato CAL3D de poder criar clipes de anima¸ca˜o a parit do motion mixer por exemplo. Ainda sobre testes verifica-se que o formato Collada veio se consolidando em engines e junto a plataformas como Flash 3d, trazendo para web uma nova cara o 3d. Em ela¸ca˜o ao formato X3D, vemos um formato robusto, onde diversas camadas de materiais criam um modelo muito mais atraente capaz de recriar ainda mais a imers˜ao que a realidade virtual necessita. Atingindo a web a partir do HTML5, o X3D roda tamb´em a partir do player Instant Reality, que se configura como uma perfeita plataforma de realidade virtual. Por fim, com o levantamento de tantas informa¸co˜es sobre avatares, fica a possibilidade do trabalho de identificar as melhores plataformas de imers˜ao e quais delas s˜ao utilizadas ou n˜ao, e o porquˆe dentro de um universo cientifico ou empresarial onde a realidade virtual se enquadra dentro dos formatos abrangidos aqui. Ou talvez ainda, levantar as principais formas de levantar sobre as anima¸c˜oes 34 ˜ CAP´ITULO 4. CONSIDERAC ¸ OES FINAIS 35 desses avatares, como por exemplo, a captura de movimento com o kinect, que por justamente termos focado o rig dos modelos com o biped e n˜ao com bones e Cat object, para poder-se justamente utilizar de processos de captura de movimento. Mas acredito que este trabalho sobre o kinect e avatares ´e assunto para al´em do t´opico de exporta¸ca˜o de avatares. Ficam ent˜ao essas poss´ıveis ideias de trabalhos futuros. Cap´ıtulo 5 Agradecimentos Agrade¸co inicialmente aos meus pais pela educa¸ca˜o e todo incentivo que vieram fazendo sobre minha carreira e sobre nunca desistir dos sonhos. Agrade¸co a equipe do Studio Graph-it, uma segunda fam´ılia que acabei ganhando, que me trouxe esperan¸ca em realizar meus sonhos. Agrade¸co a equipe do Laborat´orio ACiMA, pelas dicas e pela moral que todos vocˆes trazem a quem participa de um grupo como vocˆes. E principalmente minha Esposa Vanessa, raz˜ao da minha vida, onde deposito todas as esperan¸cas de futuro e realiza¸c˜ao dos meus sonhos e dos dela tamb´em dia a dia. Obrigado a deus, forma da natureza, forma na esperan¸ca, forma do desconhecido, mas forma de realiza¸c˜ao da vida e da esperan¸ca que devemos depositar na humanidade, obrigado. 36 Bibliografia Estudo sobre o tutorial de Cal3d em: Allen, James. Creating Cal3D Characters with 3D Studio MAX - Contributed by James Allen (E-Book), 2003. A maioria de minhas experiˆencias com X3D foram iniciadas a patir do Site do Instat Reality, a partir do plugin de exporta¸ca˜o do formato para o Autodesk 3ds Max Studio. A partir dai encontrei um site com exemplos de arquivos x3d muito ut´eis que esclarecer˜ao muitas d´ uvidas no processo de estudo deste formato: http://www.x3dom.org/x3dom/test/functional. Existem muitos exemplos neste site e realmente v˜ao ajuda-los muito a esclarecer muitas d´ uvidas. Quanto ao CFG, utilizando tamb´em de um plug-in de exporta¸ca˜o da Plataforma Worldviz de realidade virtual para o Autodesk 3ds Max, comecei meus estudos e fui experimentando os parˆametros e visualiza¸co˜es dele junto a exemplo da plataforma execut´avel, assim cheguei a`s informa¸co˜es necess´arias para montar esse apanhando de m´etodos para o formato. 37