Il coccinino volante by Valentina Vezzù

ANITA RIGHETTO

VALENTINA VEZZ첫

INTRODUZIONE

pag. 5

1.0 IL COCCININO

pag. 6

2.0 LE MONTAGNE RUSSE

pag. 12

3.0 lo sfondo

pag. 14

4.0 GLI OSTACOLI

pag. 17

4.1 IL MURO

pag. 18

4.2 LA CASCATA

pag. 22

4.4 LE NUVOLE

pag. 26

5.0 conclusione

pag. 31

La seguente relazione si propone di analizzare la modellazione e l’animazione di un trenino di legno su una rotaia creato mediante il software Blender per il corso di Computer Animation. L’idea è nata dalla semplice curiosità di osservare come reagisce un corpo rigido quando, in movimento, si scontra con altri oggetti di diversa natura; in particolare si è deciso di creare un circuito chiuso su cui il trenino si muove incontrando tre diversi ostacoli: delle nuvole, una cascata d’acqua e un muro di mattoni. Per realizzare questi oggetti si è cercato di scoprire e studiare le potenzialità di questo software servendosi dei diversi strumenti che mette

a disposizione; sono state così utilizzate la simulazione di fluidi e corpi rigidi, oltre alla modellazione e all’animazione di oggetti mediante un’armatura appositamente creata. Essendo Blender un programma completamente gratuito è stato utile consultare alcuni siti e blog di appassionati che condividono le proprie conoscenze del software pubblicando numerosi tutorial e video online. Servendosi quindi dei materiali forniti durante le lezioni svolte in aula e delle risorse reperite sul web è stato possibile ricreare la scena immaginata simulando la realtà.

la modellazione La coccinella è formata da sette pezzi: una base a cui è attaccato un piolo, le due ruote anteriori collegate tra, le due ruote posteriori anch’esse collegate, un pezzo che forma il dorso della coccinella e infine tre mezze sfere che formano la testa.

La base è stata creata partendo da un parallelepipedo e modellandolo per ottenere la forma voluta, in seguito son stati effettuati due fori uno anteriore e uno posteriore attraverso cui passano le barrette delle ruote. La testa invece è sorretta da un piolo inserito nel parallelepipedo-corpo della coccinella. Le ruote anteriori son due cilindri collegate a sua volta da un piolo, le ruote posteriori, invece, sono costituite da due sfere tagliate in maniera

longitudinale. Come le ruote anteriori anche quelle posteriori son collegate tra loro. Il dorso invece è stato costruito da un tronco di cono tagliato a metà a cui poi è stata unita una mezza sfera. A metà del dorso circa vi è una fenditura che dovrebbe rappresentare le ali. I tre pezzi che compongono la testa sono tre semisfere con al centro un foro, dato che questi devono essere inseriti nel piolo attaccato alla base. La testa non

è forata completamente e vi sono stati applicati due cornini formati da un cilindro e una semisfera.

i materiali Dopo aver assegnato i rispettivi materiali a tutti i diversi pezzi del trenino è stato possibile creare l’armatura dell’oggetto. I materiali sono due, nel senso che tutte le parti in legno derivano da un unico materiale generico che poi pezzo per pezzo cambia colore. È stata inserita una texture che rappresentasse le venature del legno, e successivamente è stato aggiunta una variabile colore e di riflesso. 8

Il secondo materiale invece è quello dei chiodini che tengono “attaccate” le ruote ai vagoni, e i ganci che tengono insieme i vari pezzi del trenino; esso è un Glossy BSDF, perché ovviamente deve riflettere molta luce, volendo essere un metallo.

l’armatura Per poter animare il trenino è stato necessario creare alcuni legami di parentela tra le sue varie parti. Dopodiché è stata realizzata un’armatura che mantenesse legati tra loro i tre vagoncini; quest’ultima è formata da tre ossa principali legate appunto “imparentate” così da muovere l’oggetto come se fosse un vero giocattolo. Ad ogni osso poi sono connesse altre due ossa minori le quali

permettono l’animazione delle ruote. La distribuzione dei pesi è sta studiata in modo che le ruote rispondessero alle ossa minori mentre i tre vagoncini a quelle principali.

l’animazione L’animazione è stata realizzata assegnando all’armatura precedentemente creata un modificatore di percorso, Follow Path, che induce il trenino a muoversi lungo la curva di bezier selezionata. Tuttavia è stato necessario aggiustare la sua posizione mano a mano che esso si muoveva sulle rotaie; per fare questo sono stati inseriti numerosi keyframe sulla timeline dell’animazione la cui durata effettiva è

di 10 secondi. Nel video finale inoltre il percorso è stato ripreso dal punto di vista del trenino stesso, infatti la camera che ha effettuato il render è posizionata esattamente sulla testa del primo vagoncino. Essa è legata tramite parentela a tre vertici posti nella parte anteriore del trenino così si muove con lui seguendo il circuito.

La modellazione della rotaia su cui deve circolare il trenino è stata eseguita a partire dalla realizzazione di una curva di bezier a cui è stata data la forma di un circuito con alcune salite, discese e due giri della morte.

Una volta chiusa la curva (utilizzando il comando Toggle Cyclic in Edit mode ) è stato creato un singolo segmento del circuito, è stato proporzionato e posizionato in un punto arbitrario della curva e gli è stato applicato un modificatore, in particolare un Array Modifier ; in questo modo è stato possibile creare una matrice di copie dell’oggetto di base legate tra loro senza dover ripetere le operazioni di modellazione per ogni singola parte.

Dopodiché è stato applicato al primo segmento un modificatore di curva (Curve Modifier ) selezionando come curva da seguire quella creata inizialmente; così è stato poi possibile aumentare il numero di copie dell’oggetto di base fino a coprire l’intero circuito.

Il materiale che è stato assegnato alla rotaia è lo stesso dei perni delle ruote del trenino, metallo cromato che riflette moltissimo la luce e la scena che lo circonda; a differenza di quello delle ruote però esso è scuro, tendente al nero e molto più riflettente.

Lo sfondo invece è stato creato grazie alla realizzazione di un cilindro di dimensioni molto elevate, posto attorno a tutta la scena, quindi del trenino, del muro, delle montagne russe, e della cascata.

È stato creato una sorta di contenitore di forma cilindrica che contenga tutta la scena in modo tale da fornire uno sfondo regolare. L’effetto ottenuto grazie allo sfondo è basato su un materiale Mix Shader che ha permesso di realizzare uno sfondo che non riflettesse luce e sul quale non venisse riflesso nessuna ombra o luce della scena. Impostando il Fac con il Light Path: camera ray è stato possibile appunto rendere questo sfondo Shadeless ovvero senza ombre.

Il secondo shader ha permesso di gestire invece l’immagine di texture che è stata scelta; la variabile emission con impostato come colore un’immagine texture che poi è stata gestita grazie alla UV map ha permesso di posizionare l’immagine in modo preciso su tutte le tre facce interne del cilindro, quella circolare, quella superiore e quella inferiore, in modo tale da realizzare un ambiente realistico, con il cielo, delle nuvole e l’acqua.

Il muro posto sui binari verso la fine dell’animazione è un insieme di parallelepipedi posti uno sull’altro. La sua modellazione è stata abbastanza semplice e immediata, l’animazione invece è stata più dettagliata e ha richiesto un’attenzione più minuziosa.

La difficoltà nel momento della modellazione non è stata nel creare ogni singolo mattone ma nel posizionarli in modo preciso l’uno in pila sull’altro, per far sì che questo muro restasse in piedi fino all’arrivo del trenino. Essi, infatti, sono dei Rigid Body (corpi rigidi) che dal momento in cui parte l’animazione del trenino devono stare fermi l’uno sull’altro in “equilibrio” su di un piano, reso trasparente e non visibile al render, come se fossero un vero e proprio muro,

con la differenza che nella realtà c’è la malta che tiene insieme la costruzione, su blender no. Per aiutare la riuscita di questa piccola struttura la base del muro è stata creata da due file di mattoni, quindi per ogni strato otto mattoni, a differenza degli strati superiori che ne hanno solo quattro, o ancora di meno. Dal momento che anche al trenino è stato assegnato il ruolo di corpo rigido l’animazione riesce perfettamente quando questi due protagonisti si scontrano.

Ovviamente la velocità e i valori impostati della massa di uno e dell’altro hanno permesso che il trenino avesse la “forza” adeguata per spingere lontano i mattoni.

Il materiale creato per rendere nel modo più realistico possibile il tipico mattone color rosso/marrone è partito dall’impostazione di una superficie Mix Shader che ha permesso l’utilizzo di diverse e innumerevoli variabili per la realizzazione del materiale. L’utilizzo di due diversi Shader, e la classificazione di entrambi come Diffuse BSDF, ha permesso quindi di inserire un’immagine di texture e di donare la tonalità e la luminosità più adeguata al mattone.

Infine calibrando il canale alpha della stessa texture è stato ottenuto l’effetto desiderato. Gli stessi mattoni inoltre sono stati impostati come “Ostacoli” per il fluido; infatti quando essi cadono dopo l’impatto con il trenino, precipitano e sprofondano nella “piscina d’acqua” sottostante formata dalla cascata.

Per modellare la cascata che interseca il percorso del trenino ci si è serviti del simulatore di fluidi di Blender che permette di ottenere risultati realistici in modo semplice ed intuitivo.

Si è partiti da un cubo che funziona come dominio entro cui il software, basandosi sui parametri impostati, genera poi il liquido. La risoluzione finale del dominio è stata aumentata a 200 per ricreare una cascata il più realistica possibile, ma evitando tempi di simulazione esageratamente lunghi per un computer portatile. La fine dell’animazione è stata spostata a 10 secondi che è la durata effettiva del percorso del trenino. In seguito è stato creato l’oggetto

che funge da sorgente dell’acqua e in questo caso per dare la parvenza di una cascata si è scelto di utilizzare un piano perpendicolare a quello su cui poggia la rotaia. Per far scendere il fluido ad un’adeguata velocità lungo una traiettoria parabolica gli è stata data una velocità di flusso soltanto lungo l’asse x pari a 5.000; inoltre si è stimata una dimensione reale del salto di circa 5 metri, perciò il parametro Real World Size è stato impostato appunto a 5.000. Gli oggetti

che intersecano il flusso dell’acqua devono essere percepiti dal software come ostacoli, perciò anche a questi ultimi (rotaia e trenino) è stato aggiunto un simulatore di fluido ed il parametro assegnato è Obstacle. Tuttavia essendo essi molto più piccoli rispetto alla cascata sarebbe necessaria una risoluzione finale di simulazione troppo elevata per percepire l’effetto del fluido sull’ostacolo; di conseguenza essi attraversano l’acqua senza interromperne il flusso.

Volendo ricreare l’effetto di trasparenza del liquido è stato utilizzato il materiale vetro, Glass BSDF, completamente lucido e gli è stato dato il colore bianco; tuttavia, per fare in modo che non risultasse vetro vero e proprio, gli è stato poi assegnato un indice di rifrazione pari a quello dell’acqua ottenendo così l’effetto voluto (IOR = 1,33 ).

Le dimensioni della “piscina” che si crea mano a mano che la cascata riempie il volume del dominio coprono l’intera area al di sotto delle rotaie del trenino come spesso accade nelle montagne russe dei parchi divertimenti.

La creazione delle nuvole, a differenza di tutti gli altri oggetti presenti nella scena, è avvenuta utilizzando come motore di render Blender Render, il quale permette di realizzare un materiale che simula la loro voluminosità e l’aspetto “spumoso”.

Si è partiti da un cubo a cui sono stati applicati ripetutamente due modificatori impiegati per rendere più liscia e morbida la superficie dell’oggetto (Subdivion Surface ) e disporre i vertici della mesh in base all’intensità delle texture applicate (Displace ). Nel processo di modellazione sono state utilizzate tre textures Clouds a cui sono stati modificati i parametri Size, dimensione, e Depth, profondità, intensità. Dopo aver applicato modificatori e textures, dalla modalità Edit Mode è stata cambiata

la forma della nuvola e infine è stato applicato il materiale di tipo Volume (le textures sono state utilizzate solo ai fini della modellazione perciò prima di creare il materiale sono state deselezionate perché non siano visibili nel render finale). In questo modo il risultato ottenuto è la nuvola dall’aspetto precedentemente descritto.

Purtroppo la scelta di utilizzare come motore di render finale Cycles Render ha compromesso la resa delle nuvole che in questo modo vengono visualizzate come dei solidi dalla caratteristica forma, ma non dall’aspetto “spumoso” ottenuto precedentemente. Si è deciso perciò di rendere queste ultime leggermente trasparenti, come se fossero effettivamente costituite da vapore, quindi nel creare il materiale è stata posta maggiore attenzione a come

esso reagisce se colpito dalla luce. Alla superficie dei solidi è stato applicato uno shader diffuso (Add Shader, Diffuse ), il quale determina il colore generale di un materiale quando la luce risplende su di esso; in questo modo è possibile imitare la realtà tramite un passaggio graduale dal chiaro allo scuro partendo dal punto di illuminazione più forte fino ad arrivare alle zone d’ombra. È stato aggiunto poi un altro shader, Transparent BSDF, grazie al quale è stato regolato il livello di trasparenza delle nuvole.

2. blender render

2. Cyicles render

In conclusione è inevitabile voler sottolineare la difficoltà che si è incontrata nell’individuare le corrette luci che potessero illuminare tutta la scena e potessero meglio rendere l’idea di una luce diffusa come può essere quella del sole, in una giornata a ciel sereno. è stato inoltre molto complicato salvare Il render del video, ma alla fine il progetto è stato sicuramente una soddisfazione. Le numerose fonti internet e il prezioso aiuto di personaggi che hanno avuto la voglia di aiutare in numerosi passaggi la realizzazione dell’elaborato hanno permesso la buona riuscita del progetto, senza dover sacrificare una buona qualità del lavoro nè una corretta realizzazione (forse solo qualche ora di sonno). In conclusione c’è da sottolineare il poco peso che è stato dedicato a questo laboratorio, in quanto viene considerato un corso decisamente interessante nonchè divertente per un corso di design della comunicazione. un’attenzione maggiore, e forse anche un interesse diverso da parte della stessa facoltà non avrebbero che potuto aiutare in una ottima realizzazione di un progetto come questo.

facoltĂ del design corso di studi. design della comunicazione a.a. 2012/2013 corso di computer animation docenti: prof. miglio edie cultore della materia: ing. mattia penati progetto realizzato da anita righetto valentina vezzĂš