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.
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WORKSHOP
[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 PolygonMesh 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 FloatingPalette 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-
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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 SlideFunktionalität 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
WORKSHOP
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
WORKSHOP
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 PlugIn. 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 DownloadLink stehen unter www.byronimo.de zum
Abruf bereit.
T Manuel Macha
Der Autor beschäftigt sich seit 1998 mit 3DGrafik 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

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