Polygon Modeling Tools für Maya

DIGITAL PRODUCTION : 03 : 04 : 119 MAYA: POLYGON MODELING Die Tools Connect Poly Shape, MJ Poly Tools und Byrons Poly Tools erleichtern das Polygon Modeling unter Maya Polygon Modeling Tools für Maya Maya ist von Haus aus mit zahlreichen sehr guten Modeling-Werkzeugen ausgestattet. Dennoch kommt es vor, dass man sich in vielen Situationen einen schnelleren Workflow oder Tools wünscht, wie man sie von anderen Applikationen kennt. In diesem Workshop werden mit Connect Poly Shape und den MJPoly Tools zwei Skripte vorgestellt, die in keiner Sammlung fehlen dürfen. Außerdem im praktischen Einsatz: die mit Spannung erwarteten Byrons Poly Tools. Connect Poly Shape (CPS) von Dirk Bialluch ist sicherlich eines der bekanntesten Modeling-Skripte für Maya überhaupt. Im Prinzip handelt es sich dabei um eine Subdivision Surfaces Emulation, ähnlich der in Maya integrierten Smooth-Proxy-Funktion. Speziell beim Modeling von organischen Objekten zeigt CPS seine Stärken. Nach der sehr einfachen Installation fallen zunächst drei neue Shelf Buttons auf, über die sich die einzelnen Elemente von CPS aufrufen lassen: CPS Control beziehungsweise CPS Toolbox [Bild 01]. Über den Button Connect Poly Shape lässt sich ein polygonales Objekt in niedrig aufgelöste, so genannte Base-Geometrie umwandeln, über die man indirekt ein hochaufgelöstes Proxy Mesh kontrolliert, wie man es von Subdivision Surfaces kennt. Für Objekte lassen sich Spiegelachsen festlegen, so dass man bei symmetrischen Objekten wie Charakteren nur eine Hälfte erstellen muss. Allerdings lässt sich diese Achse im Nachhinein nicht mehr verändern. Darüber hinaus kann man vor der Erstellung des Proxy-Objekts noch eine Reihe von anderen Attributen festlegen, die sich jedoch größtenteils auch noch im Nachhinein verändern lassen, so dass man meistens mit den Default Settings gut bedient ist. Durch einen Klick auf Connect Poly Shape erstellt das Skript selbstständig ein Node-Netzwerk für das selektierte Objekt.

120 : 03 : 04 : DIGITAL PRODUCTION [01] In diesem Dialog befinden sich alle relevanten Optionen [02] Das CPS Control Panel [03] In der modifizierbaren CPS Toolbox finden sich alle für polygonales Modeling wichtigen Befehle Über das aufgeräumte und sehr schön gestaltete Interface der CPS Control lassen sich alle möglichen Optionen des von CPS erzeugten Meshes steuern [Bild 02]. Unter dem Menüpunkt Geometry lassen sich unter anderem die Auflösung des Proxy Meshs variieren sowie die Smooth und Mirror Nodes zeitweise deaktivieren. Besonders praktisch ist die Funktion Snap border vertices to mirror plane : Sollte man versehentlich einige Border Vertices aus der Spiegelachse bewegt haben, so lassen sich die dadurch entstandenen Geometriefehler durch einen simplen Mausklick reparieren. Das Skript rückt die Punkte einfach automatisch wieder in die Symmetrieachse zurück. Bei Bedarf lässt sich die Base-Geometrie mittels Delete Proxy Geometry in ein normales Polygon- Mesh umwandeln. Das Gleiche gilt für das Proxy Mesh, welches sich durch den Befehl Disconnect Proxy Geometry from Base Mesh in editierbare Geometrie umwandeln lässt. Die Option Display umfasst zahlreiche Funktionen, die das Arbeiten mit CPS übersichtlicher gestalten. Zwar lassen sich diese Darstellungseinstellungen auch an anderer Stelle in Maya aktivieren, allerdings verstecken sie sich teilweise in verschachtelten Dropdown-Menüs oder in den Objekteigenschaften im Attribute Editor. Auf diese Weise hat man jedoch alle notwendigen Commands auf einen Klick parat. Zudem sind einige Befehle an die Anforderungen von CPS angepasst. So lässt beispielsweise Toggle isolate select neben den selektierten Komponenten ebenfalls die dazugehörige Proxy-Geometrie eingeblendet. Des Weiteren lässt sich ein speziell für CPS entwickeltes Heads-up Display zuschalten, welches unter anderem Auskunft über die Anzahl der Faces der Base- und Proxy-Geometrie sowie deren Auflösung gibt. Unter Selection sind hilfreiche Befehle wie grow/shrink selection, convert to vertices/edges/faces und Kontrollen über selection constraints wie select component border zusammengefasst, die man während des Modelings ständig benötigt. Diese Idee greift die CPS Toolbox auf, über die die wichtigsten Polygon Modeling Tools wie beispielsweise Split Polygon oder Extrude Face aufrufbar sind [Bild 03]. Prinzipiell hat die Toolbox dieselbe Funktionalität wie die Maya Shelf, ist jedoch frei skalier- beziehungsweise positionierbar. Per Drag & Drop lassen sich weitere Befehle hinzufügen. Besonders User, die sehr oft auf Shelf-Befehle zurückgreifen, werden den zusätzlichen Platz der CPS Toolbox zu schätzen wissen, falls die Maya-eigene Shelf bereits aus allen Nähten platzt. Damit die beiden CPS-Fenster nicht permanent zu viel Screenspace in Anspruch nehmen, lassen sich für sie zwei verschiedene Fenster-Layouts abspeichern. CPS merkt sich somit Größe und Position des jeweiligen Windows. Der Autor des Skripts hat dieses sehr ausführlich und übersichtlich dokumentiert und zur Veranschaulichung der Funktionsweise zwei kurze Tutorials erstellt, so dass man sich bereits nach kürzester Zeit damit zurecht findet und es fortan auch nicht mehr missen möchte. Connect Poly Shape lässt sich unter www.lightstorm3d.com/ download/html_en/cps.htm kostenlos herunterladen. MJ POLY TOOLS (MJPT) Das von Mikkel Jans entwickelte Toolset MJ Poly Tools (MJPT) erweitert Maya um einige Funktionen, mit deren Hilfe man seinen Modeling Workflow stark vereinfachen kann. Nach der Installation erscheint ein weiterer Menüpunkt namens MJ Poly Tools 1.3 in der oberen Menüleiste, über den man Zugriff auf die neuen Commands erhält [Bild 04]. Alternativ lässt sich von der Homepage des Autors noch eine kleines Skript herunterladen, welches die Poly Tools um eine grafische Bedienoberfläche erweitert, deren Icons jedoch bei weitem nicht so liebevoll gestaltet worden sind, wie bei dem eben besprochenen CPS [Bild 05]. Allerdings nimmt das grafische Interface weniger Platz auf dem Bildschirm ein, als wenn man die Poly Tools als Floating- Palette von der Menüleiste trennt, was sich beim Modeling als etwas angenehmer erweisen kann. Speziell beim organischen beziehungsweise Character Modeling sollte man darauf achten, stets mit Quads zu modellieren. Ansonsten kann es beim Smoothing oder bei Deformationen zu unschönen Fehlern in der Geometrie kommen. Die MJPT unterstützen den User bei dieser Arbeit enorm. Über die Befehlskette Connect Verts Edges Faces Slide lassen sich mehrer selektierte Komponenten verbinden und somit lässt sich die Geometrie lokal verfeinern. Die eingefügten Edges werden per Default jeweils in der Mitte der selektierten Edges erstellt. In die Construction History wird zeitgleich ein neuer Node na-

DIGITAL PRODUCTION : 03 : 04 : 121 MAYA: POLYGON MODELING [04] Das Menü der MJ Poly Tools ist zweckmäßig und aufgeräumt angelegt mens connectedges integriert, über den man die Position des Splits nachträglich interaktiv ändern kann. Alternativ steht der eben genannte Befehl noch ohne Slide- Funktionalität zur Verfügung, erlaubt somit aber Splits in mehrere Richtungen der Mesh-Topologie. Allerdings ist das Ergebnis nach der Operation nicht immer von vornherein abzusehen. Split Around Verts Edges Faces funktioniert ähnlich, doch werden hierbei die Edges, die die gegenwärtige Selektion umranden, miteinander verbunden. Diese Option wird man öfter als Workaround einsetzen, falls man Bereiche beveln möchte, da Mayas Bevel-Funktion noch immer nicht akzeptable Ergebnisse liefert. Ein Nachteil der soeben aufgeführten Funktionen ist, dass bei deren Einsatz sehr leicht unerwünschte n-gons (also Faces mit mehr als vier Vertices) auftreten können. Um dies zu korrigieren, gibt es die Funktion 3/5 Faces 2 Quads. Allerdings ist sie in der Praxis relativ überflüssig, da man die Edges manuell auswählen muss. Es ist auch nicht möglich, mehrere Edges gleichzeitig zu bearbeiten. Somit ist man meistens schneller, wenn man die entsprechenden Faces mittels Split Polygon per Hand unterteilt. Umso hilfreicher sind die Funktionen Edge Loop Split und Multi Loop Split, durch die sich sehr viel Zeit sparen lässt. Edge Loop Split teilt komplette Reihen von Quads und gewährleistet somit, dass beim Splitten keine neuen n-gons entstehen. Besonders wichtig ist dies beim Modeling von Characters, da man hier sowieso stets darauf bedacht ist, die Mesh-Topologie sehr sauber zu halten. Das mühselige Splitten per Hand mittels Split Polygon wird somit zu großen Teilen automatisiert. Auf diese Art und Weise lassen sich sehr schnell lokal Details einfügen. Auch hier lassen sich die neuen Splits nachträglich mittels Slider neu positionieren. So lassen sich zum Beispiel beim Head Modeling, bei dem man idealerweise die Topologie des Meshs ringförmig dem Muskelverlauf im Gesicht anpasst, schnell ganze Reihen von Edges hinzufügen dennoch bleibt eine saubere Geometrie erhalten. Per Multi Loop Split lassen sich mehrere ausgewählte Edges miteinander durch einen Split verbinden. Dieser geht jedoch nicht durch die gesamte Geometrie, wie es beim Edge Loop der Fall ist. So hält sich die Zahl der erzeugten neuen Faces in Grenzen. Allerdings entstehen dabei auch leicht n-gons, die von Hand beseitigt werden müssen. Die Werkzeuge Select Loop, Select Ring und Select Outline ähneln den von Maya bekannten Selection Constraints. Select Loop beispielsweise entspricht Mayas Select Contiguous Edges, arbeitet jedoch sehr viel zuverlässiger. Mit einem Klick lassen sich somit ganze Reihen von Edges selektieren [Bild 06]. Das Tool selektiert alle angrenzenden Edges, solange diese wiederum nur an vier Faces angrenzen. Select Ring funktioniert gleichermaßen wie Loop Split, doch anstatt durch die Edges zu splitten, werden diese lediglich selektiert, um sie anderweitig zu manipulieren. Select Outline wandelt eine Auswahl von Faces in Edges um, die eine Umrandung um den vorher selektierten Bereich bildet. Dies kann hilfreich sein, falls man besagte Region beveln möchte. Ein anschließender Klick auf Split Around Verts Edges Faces fügt die nötigen Edges ein. Die Commands Extrude Vertex Seperated/ Together beziehungsweise Chamfer Vertex Seperated/Together splitten jeweils um die selektierten Vertices [Bild 07]. Während bei Extrude die Vertices entlang ihrer Normalen transformiert werden und somit stachelähnliche Geometrie erzeugt wird, werden bei Chamfer die anfänglich ausgewählten Vertices gelöscht. Allerdings wird durch die Benutzung dieser Commands häufig unsaubere Geometrie erzeugt, und in der Praxis wird man diese beiden Befehle generell seltener brauchen. Das Skript wird ohne Dokumentation geliefert. Stattdessen ist ein Link zur Homepage des Autors integriert, auf der es eine kurze Übersicht über die verschiedenen Funktionen des Skripts und ein wenig frequentiertes Forum zu den MJ Poly Tools gibt. Die ganz klare Stärke des Skripts sind die Commands Edge und Multi Loop Split, sowie Select Loop/Ring, welche man nicht mehr missen möchte, nachdem man sich einmal daran gewöhnt hat, mit ihnen zu arbeiten. Die MJ Poly Tools lassen sich unter www.maya3d.dk/scripts/ MJPolyTools/ kostenlos herunterladen. BYRONS POLY TOOLS (BPT) Ganz neu ist die sehnsüchtig erwartete, überarbeitete Fassung der Version 1.0 der Byrons Poly Tools (BPT). Hierbei handelt es sich um ein Plug-In, das Maya um eine ganze Reihe sehr nützlicher Polygon Modeling Tools erweitert. Viele Funktionen kennt man in dieser Form bereits aus [05] Ein alternatives Layout lässt sich von der Homepage des Autors herunterladen [06] Durch Select Ring beziehungsweise Select Loop lassen sich bequem ganze Reihen von Edges auswählen [07] Chamfer und Extrude Vertices

122 : 03 : 04 : DIGITAL PRODUCTION anderen 3D-Programmen, und wünscht sie sich in ähnlicher Form auch für Maya. BPT bietet neue Tools, die in die Kategorien Split, Bevel Selection und Transformation unterteilt sind [Bild 08]. Der Kern des Tools ist der sogenannte BPT-Node, auf dem alle Operationen basieren, die das Plug-In auf die Geometrie anwendet. Die Split Commands ähneln stark den Splitbeziehungsweise Connect-Funktionen der MJ Poly Tools [Bild 09], bieten darüber hinaus jedoch noch einige nützliche Optionen: Die Art und Weise des Splits hängt dabei von den jeweils ausgewählten Komponenten ab. Smart Split verbindet, falls möglich, selektierte Vertices, beziehungsweise die Edges der an sie angrenzenden Faces [Bild 10]. Sollten bereits Edges ausgewählt sein, so wird versucht, diese miteinander zu verbinden. Durch den Befehl Smart Connect ist es möglich, die aktiven Komponenten gleich mehrfach zu unterteilen [Bild 11]. Im Gegensatz zu den MJ Poly Tools kann man nicht nur die Position des Splits mittels Slide verändern, sondern die neuen Edges auch entlang ihrer Normalen transformieren. Praktischerweise kann man für alle bereits erwähnten Commands zwischen relativer und absoluter Positionierung der Edges wählen. Somit ist es möglich, durch unterschiedlich große Faces zu splitten und den Abstand zu benachbarten Edges trotzdem konstant zu halten. Darüber hinaus lässt sich eine Art Soft Selection aktivieren, die benachbarte Edge Loops bei der Positionierung mittels Slide mit einbezieht. Die Geschwindigkeit des Splits, selbst durch komplexe Objekte, ist da es sich bei BPT um ein Plug-In handelt im Vergleich zu den MJ Poly Tools um einiges höher. Der mit Maya ausgelieferte Bevel erzeugt nur in seltenen Fällen akzeptable Ergebnisse, weshalb er auch kaum eingesetzt wird. Die Realität sieht so aus, dass beim Modeln in fast allen Fällen Kanten gebevelt werden, um Objekten einen realistischeren Look zu geben und ein leichtes Highlight auf diesen Kanten zu erzeugen. Bisher war hier stets viel Handarbeit erforderlich. Da mit BPT nun durch die Befehle Chamfer und Solid Chamfer erstmals ein funktionierender Bevel zur Verfügung steht, wird diese Arbeit deutlich vereinfacht. Chamfer bevelt die selektierten Edges und löscht diese anschließend. So entsteht ein weiche Kante. Bei Solid Chamfer werden sie jedoch stehen gelassen, so dass der Verlauf der Kante härter ausfallen wird [Bild 12]. Der Abstand der gebevelten Kante lässt sich bequem per Slide justieren. Mittels Connect beziehungsweise Triangulate Ends erhält man Kontrolle über die Art und Weise, wie BPT die Enden mit dem Mesh verbindet. Die neu entstandene Geometrie wird intelligent in eine eventuell [08] Die Funktionen von BPT sind je nach Art der Manipulation in unterschiedliche Kategorien eingeteilt [09] MJPT und BPT im Vergleich: bei BPT entstehen beim Splitten keine n-gons [10] MJPT Smart Split mit aktivierter Option Slide is relative

DIGITAL PRODUCTION : 03 : 04 : 127 bereits bestehende UV-Topologie integriert [Bild 13]. BPT bietet ähnlich wie auch die MJ Poly Tools die Möglichkeit, mit wenigen Klicks ganze Reihen von Edge Loops und Edge Rings zu selektieren und umzuwandeln. Hier heißen die Commands Smart Edge Loop, Smart Edge Ring und Boundary. In Programmen wie 3ds max und Softimage XSI ist das Manipulieren von Geometrie mittels Soft Selection seit vielen Versionen integriert. Nun kommen auch Maya-Anwender in den Genuss dieses Features. Die Integration ist sehr gut gelungen: Mittels eines einzigen Mausklicks lässt sich für die gegenwärtig selektierten Komponenten ein Falloff festlegen, der durch einen blauen Verlauf auf der Geometrie dargestellt wird. Angrenzende Komponenten werden nun dementsprechend schwächer mittransformiert. Für den Verlauf des Falloffs lassen sich Presets wie Dome oder Spike auswählen [Bild 14]. Die Bedienung und das visuelle Feedback sind bei dieser Funktion sehr intuitiv angelegt. Während der Arbeit mit Byrons Poly Tools kam es zweimal vor, dass eine Szene sich nicht mehr laden ließ, in der in verschiedenen Objekten noch BPT-Nodes in der Construction History steckten. Zudem kam es teilweise bei bestimmten Aktionen zu Programmabstürzen und Problemen bei der Initialisierung des Plug-Ins. Bei BPT handelt es sich um ein kommerzielles Plug- In. Der Preis für eine Einzel-Lizenz beträgt 50 Euro. Beim Erwerb mehrerer Lizenzen wird ein Rabatt von maximal 30 Prozent gewährt. Weitere Infos und ein Download- Link stehen unter www.byronimo.de zum Abruf bereit. T Manuel Macha Der Autor beschäftigt sich seit 1998 mit 3D- Grafik und ist zur Zeit als Freelancer mit Fokus auf Modeling, Rigging und Animation tätig (www.manuelmacha.de). [11] BPT Smart Connect [12] Der Unterschied zwischen Chamfer und Solid Chamfer wird nach dem Smoothing sichtbar [13] Im Gegensatz zum Maya Bevel, gibt BPT an den selektierten Edges nach der Operation saubere Geometrie aus [14] Der blaue Bereich gibt Auskunft über den Falloff, dessen Kurvenverlauf sich durch einen Klick auf den Manipulator leicht verändern lässt. Links: Dome, Rechts: Spike