Antonov AN-124 Static Aircraft Tutorial

Od czego zacząć

   Tak oto przychodzi na świat kolejny tutorial - a dzieje się to przez Jakuba Pączka, odpowiedzialnego za serię produktów Polish Airports. Podczas projektowania lotniska EPWR Wrocław Strachowice doszliśmy do wniosku, iż AN-124 jest na tym lotnisku tak częstym gościem, iż wypadałoby, aby w wirtualnym świecie również się tam znajdował. Nie mieliśmy dotychczas zrobionego tego modelu ani w ogóle modelu tak wielkiego samolotu, a więc było to ciekawe wyzwanie. Samolot z założenia miał być optymalnie niskopoligonowy, czyli o jak najmniejszej liczbie osobnych powierzchni w figurach przy zachowaniu realistycznego efektu wizualnego.

   Zapraszam zatem do zapoznania się z tekstem. Opisuje on przede wszystkim proste aspekty modelowania 3D i daje podstawowe wyobrażenie, jak poszczególne części geometrii samolotu mogą być kreowane w programach do grafiki 3D, na podstawie aplikacji Discreet GMAX, który jest odpowiednikiem 3D Studio Max sprzed wielu lat, bez opcji renderingu scen. Aktualna wersja 3D Studio Max (2012) różni się od GMAXa dość znacznie pod względem wizualnym, jednak przy dobrej znajomości GMAXa bez trudu można się nawet w wersji 2012 połapać. Jednakże do projektowania oprogramowania, które renderowane będzie w innym programie (np. Microsoft Flight Simulator) pełna wersja 3D Studio Max nie jest tak naprawdę potrzebna i GMAX wystarcza do tego celu w zupełności - ponadto działa szybciej i posiada moduły konwersji scen na formaty zgodne ze wspomnianymi symulatorami lotu.

   Od czego zatem zacząć? Przede wszystkim od zainstalowania programu GMAX. Materiałów na temat instalacji samego programu jak i "wtyczek" lub dodatkowych modułów do niego, jest w internecie mnóstwo - wystarczy poszukać. Do poniższego tutorialu żadne dodatkowe moduły potrzebne nie będą, przyda się jednak tzw. gamepack. My korzystaliśmy ze starszego gamepacka 2002, który jest mniej zautomatyzowany ale daje większe możliwości kontroli nad plikami. W wypadku tworzenia poniższego samolotu będzie to bez znaczenia, jednak w wypadku tworzenia scenerii różnica jest już spora. Wystarczy przejrzeć artykuły dotyczące tzw. ASM Tweaking - jest to cały szereg możliwości programowania różnych funkcji w plikach, poczynając od zmian pór roku a kończąc na automatycznych systemach dokowania czy prawidłowo działających światłach PAPI.

   Po instalacji programu GMAX trzeba będzie skonfigurować sobie ścieżki do folderów z teksturami, plikami scenerii, eksporterów i różnych innych funkcji, o których nie będę pisał, gdyż to wszystko zawiera instrukcja do programu. Przejdźmy do naszego samolotu.

   Prace nad modelem obiektu takiego jak nasz samolot - AN-124, należy rozpocząć od znalezienia odpowiednich materiałów, które pozwolą nam na wierne oddanie kształtu maszyny. Przydatne są oczywiście zdjęcia, jednak to nie one będą na tym etapie najważniejsze. Musimy znaleźć rzuty samolotu conajmniej od góry, z boku i od przodu, czyli w trzech płaszczyznach - X, Y i Z. Dzięki temu będziemy mogli dość prawidłowo sformować bryłę. Takie rzuty można szukać na różne sposoby, ale najłatwiej w Google. Przydatne hasła do wyszukiwarki (w trybie grafika/zdjęcia) to 3-view, drawing, plans i inne podobne. Często linki prowadzą do stron modelarskich, gdzie udostępniane są plany samolotów dla modelarzy. Nadają się one znakomicie. W wypadku AN-124 udało mi się znaleźć wielkoformatowe plany maszyny z rzutami ze wszystkich stron wraz z przekrojami kadłuba, skrzydeł i innych elementów tj. podwozie. Było to bardzo pomocne przy projektowaniu.

   Gdy uda nam się już znaleźć odpowiednie obrazki, musimy wyciąć rzuty tak, by jeden rzut zajmował jedną bitmapkę. Następnie wchodzimy na dowolną wiarygodną stronę internetową w poszukiwaniu wymiarów maszyny. Hasła do Google to np. dimentions. Znając wymiary naszego obiektu, w GMAXie tworzymy geometrię tak jak poniżej, nadajemy jej odpowiednie wymiary we wszystkich trzech płaszczyznach a następnie pokrywamy ją odpowiednimi bitmapami, które wsześniej przygotowaliśmy. Po zakończeniu tego procesu stan naszej pracy powinien wyglądać tak jak na poniższym zdjęciu. Mając gotowy taki materiał bazowy możemy przejść do bardziej przyjemnego etapu, czyli modelowania samego samolotu. Aby wykonać poniższą geometrię (ze ściankami od wewnątrz a nie na zewnątrz bryły), należy stworzyć zwykły box i przekonwertować w Editable Mesh. Następnie przejść do menu Modify, w kategorii Selection wybrać Polygon i zaznaczyć wszystkie poligony bryły. Ostatnim krokiem jest wybranie w kategorii Surface Properties opcji Normals: FLIP. Ścianki bryły zostaną wówczas odwrócone "na lewą stronę".

Modelowanie kadłuba

   Modelowanie kadłuba to ciekawy i przyjemny proces, bo już po kilkudziesięciu minutach z prostej bryły zaczyna wyłaniać się kształt naszego samolotu. Na początku tworzymy obiekt typu Cylinder o długości samolotu i konwertujemy na Editable Poly.

   Następnie, mając do dyspozycji przekroje samolotu tak jak w tym przypadku, tniemy nasz cylinder w miejscach w których mamy podgląd przekroju, za pomocą narzędzia Slice. Dla przyśpieszenia procesu podpowiedź - modyfikator Slice można kopiować i wklejać, wówczas zachowujemy opcje cięcia takie jak kąt ustawienia płaszczyzny. Poniższy obrazek przedstawia przód kadłuba. Widoczny jest różowy obiekt typu Cylinder przecięty modyfikatorem Slice w miejscach pokazanych na planie (oznaczają odpowiednie rysunki przekrojów).

   Kolejny etap to dopasowanie geometrii obiektu Cylinder do konturów naszego samolotu - korzystając z widoku Right (od prawej, można też od lewej) i Top (od góry). Cylinder modyfikujemy za pomocą skalowania non-uniform, czyli takiego, gdzie obiekt możemy skalować tylko w wybranych płaszczyznach, np. po osi Z. Cylinder skalujemy oczywiście korzystając z vertex'ów, czyli wirtualnych punktów przecięcia krawędzi poligonów. Pierwszy obrazek pokazuje skalowanie wykonane w pionie, drugi w poziomie.

   Tak oto najprostszym sposobem otrzymaliśmy bryłę, która przypomina nasz samolot. W wypadku wielu maszyn o regularnych kształtach, szczególnie pasażerskich, wystarczyłoby to do wiernego oddania kształtu, jedna w wypadku AN-124, gdzie kadłub jest specyficznie zdeformowany, nie jest to wystarczające. Musimy uciec się teraz do pomocy zawartych w planach w postaci przekrojów kadłuba. Za pomocą widoku bocznego wybieramy odpowiedni pion vertexów a następnie przechodząc na widok od przodu, formujemy je zgodnie z przekrojem. Aby było to możliwe, musimy wstawić bitmapę, na której znajdują się przekroje samolotu, jako tło naszej sceny w widoku od przodu. Kolejne dwa obrazki przedstawiają formowanie vertexów według przekroju jednej z sekcji dziobowych i jednej z dalszych części kadłuba.

   Na powyższych zdjęciach zaczął już wyłaniać się charakterystyczny kształt kadłuba naszego AN-124, jednak niektóre elementy geometrii wymagają wzbogacenia siatki w celu otrzymania bardziej płynnej linii samolotu. W tym celu możemy dodatkowo pociąć elementy które wymagają dopracowania i dopasować je do konturów samolotu. Zostanie wówczas zachowany również "średni" przekrój, zatem finalny efekt będzie wyglądał realistycznie. Aby łatwiej było modelować takie elementy, bardzo przydatną opcją może okazać się przyporządkowanie do naszego kadłuba dowolnego materiału (GMAX Material Editor > New) i ustawienie jego przeźroczystości na 50% (opacity 50). Widzimy wówczas zarówno naszą bryłę jak i plany znajdujące się za nią. Na zdjęciu poniżej przedstawiono dziób o wzbogaconej geometrii w celu pokazania charakterystycznego wybrzuszenia na spodniej części.

   Poniżej pokazany jest obrazek z prawie zakończonym kadłubem (delikatne poprawki mogą się później zdarzyć podczas dalszego projektowania). Przy okazji można sprawdzić ilość poligonów - do uformowania kadłuba naszego samolotu zostało użytych 416 poligonów.

Modelowanie skrzydeł i stateczników

   A zatem takie (teoretycznie) niełatwe zagadnienie jak uformowanie trójwymiarowego kadłuba AN-124 zostało rozwiązane bardzo prostymi sposobami. Przejdźmy zatem do kolejnego etapu - skrzydła i stateczniki. Skrzydła również będziemy formować w różnych płaszczyznach i tutaj również przychodzą z pomocą plany, w których pokazane było kilka przekrojów skrzydeł w różnych miejscach. Modelowanie skrzydeł zaczynamy od stworzenia obiektu typu Box, następnie, podobnie jak robiliśmy z kadłubem, tniemy go w odpowiedniej ilości miejsc modyfikatorem Slice. Najpierw dopasowujemy kształt z widoku Top, następnie z widoku Front lub Back. Na samym końcu możemy popracować nad profilem skrzydła. Vertexy znajdujące się przy krawędzi spływy skrzydła można złączyć korzystając z opcji Collapse, co jest dobrze widoczne na drugim obrazku. Trzeci obrazek pokazuje dopasowanie widoku od frontu.

   Aby skrzydło wyglądało naturalnie warto wejść do menu Modifiers i kliknąć na Smooth Modifier - jest to modyfikator odpowiadający za odbicie światła od naszej powierzchni. Osobiście wybieram opcję [1], która powoduje że wszystkie brzegi naszej bryły są traktowane jako zaokrąglone. Jest to odpowiednie dla krawędzi natarcia, jednak źle wygląda przy krawędzi spływu. Możemy to łatwo naprawić zaznaczając wszystkie vertexy krawędzi spływu i wybierając opcję Break (obok wspomnianej już opcji Collapse). Skrzydło zyska wówczas naturalny wygląd, co widać na poniższych obrazkach. Ostatnim krokiem będzie naturalne wymodelowanie miejsca łączenia skrzydła z kadłubem. Pamiętajmy, że tworzymy samolot niskopoligonowy, więc nie możemy wzbogacić tutaj naszą geometrię o ogromną liczbę poligonów.

   Ciągle jednak mówiliśmy o jednym skrzydle, a jak wiadomo, samolot musi mieć i prawe i lewe, aby móc latać (niektóre filmy na serwisach z filmami temu przeczą, ale są to wątpliwe dowody). Aby odbić nasze skrzydło względem dowolnej osi, wybieramy modyfikator Mirror. Wielu projektantów dodatków do FS przekonało się, że zastosowanie Mirror wygląda poprawnie jedynie w GMAXie, natomiast po wyeksportowaniu obiektu skopiowana strona ma wszystkie poligony ustawione "na lewą stronę". Nie wszyscy jednak wiedzą, że po wybraniu elementu oryginalnego i dołączaniu do niego (za pomocą opcji Attach) obiektu będącego jego odbiciem (co w rezultacie tworzy jeden symetryczny obiekt) niweluje problem. Obiekt "odbity" może też być dołączony do dowolnego obiektu, o którym wiemy, że poligony są ustawione normalnie (nie był kopiowany opcją Mirror), co spowoduje normalny wygląd po eksporcie. Ale uwaga! Działa to również w odwrotną stronę. Po odbiciu skrzydła i dokonaniu jeszcze kilku nieznaczących poprawek, nasz model wygląda w następujący sposób:

   Główne skrzydła możemy uznać za prawie gotowe i przejść do statecznika pionowego i stateczników poziomych. Tworzymy je dokładnie tak samo jak skrzydła. Jedyna różnica będzie występować w stateczniku pionowym, gdyż jego przekrój będzie symetryczny (są samoloty, w których nie jest!). Poniższe 9 ilustracji przedstawia graficznie wszystko to, co opisane było powyżej.

   A zatem po stosunkowo niedługim czasie otrzymaliśmy ogólny model Rusłana. Możemy w tym momencie odetchnąć z ulgą i obejrzeć sobie nasze dzieło na tle ładniejszym od szarości GMAXa. Kolejne etapy bowiem nie będą już na tyle widowiskowe i dotyczyć będą raczej detali. Oto nasza fotografia:

Modelowanie silników

   Silniki, które wydają się mieć geometrię trudniejszą do wymodelowania niż kadłub, w rzeczywistości tworzymy dokładnie tak samo. Może być nam nawet łatwiej, gdyż takie silniki odrzutowe są przeważnie okrągłe (z pewnymi wyjątkami, np. Boeing 737). A zatem umieszczamy przy planie obiekt typu Cylinder i formujemy go tak, by jego kontury i od boku i od góry pokrywały się z planami.

   Zaczynamy oczywiście od jednego silnika - gdy będzie on gotowy i oteksturowany, będziemy go mogli bez problemu skopiować. Gondole silników możemy stworzyć za pomocą Shapes > Line Shape. Jest to tworzenie kształtu za pomocą linii krzywych, tak jak np. w Corel Draw czy innych programach do grafiki wektorowej. Po stworzeniu kształtu możemy określić, na ile dokładnie mają być odwzorowanie linie krzywe za pomocą prostych odcinków a następnie nasz kształt wytłoczyć narzędziem Extrude. Na samym końcu modelujemy gondole tak,  by zyskały opływowość a także prawidłowe i realistyczne odbicia światła z wykorzystaniem narzędzie Smooth Modifier. Dwa zdjęcia z tego procesu:

   Zewnętrzne i wewnętrzne gondole silników w AN-124 różnią się od siebie, ale na szczęcie plany przedstawiły rzut obu. Gdy mamy już gotowe zestawy silniki i gondole, możemy je skopiować i ustawić pod skrzydłami. Pamiętajmy jednak, że łatwiej będzie oteksturować jeden silnik i później skopiować go 3 razy niż 4 razy tak samo teksturować silniki. Mimo, że na poniższych obrazkach widać wszystkie 4 silniki, w praktyce po wykonaniu zdjęcia usunąłem 3 z nich i wykonałem kolejne kopie dopiero wówczas, gdy były one pokryte teksturami. Poniższe zdjęcia przedstawiają proces kopiowania a także ustawiania silników w odpowiednich miejscach względem kadłuba i skrzydeł.

   Na powyższych obrazkach wloty silników wyglądają dość topornie - geometria jest uboga. Przez zakończeniem projektowania wzbogaciłem geometrię wlotów silników dzieląc poligony narzędziem Subdivide > MeshSmooth. Ilość dodatkowych poligonów nie była krytyczna, za to efekt wizualny znacznie się poprawił.

   Kolejnym istotnym elementem w AN-124 okazały się mechanizmy do wychylania klap. Są one ogromne i wymagały wymodelowania. Zostały stworzone jako Shape a następnie wytłoczone, "wyaerodynamizowane" a następnie odbite narzędziem Mirror.

Modelowanie podwozia

   Wbrew pozorom, na które może wpływać wielkość elementów, modelowanie podwozia to jeden z najbardziej pracochłonnych etapów. Przeważnie dane z dostępnych planów są zbyt mało dokładne i trzeba posiłkować się fotografiami prawdziwych samolotów i elementów podwozia. Jedną z największych baz danych ze zdjęciami samolotów jest strona www.airliners.net , która pozwala również na wyszukiwanie według kategorii (np. tylko samoloty stare nielatające, lub tylko zdjęcia z określonego lotniska). AN-124 ma bardzo bogate podwozie, w sumie 24 opony (Boeing 747 ma 18). Dla nas oznacza to zauważalny wzrost ilości poligonów w modelu.

   Mechanizm i mocowanie podwozia było tworzone odpowiednio jako obiekty Cylinder i Shape, natomiast same opony jako obiekt Torus. Tworzenie mocowania podwozia:

   Dodawanie opon oraz dodatkowych powierzchni widocznych przy otwartym podwoziu:

   Podwozie tworzone było dla jednej ze stron samolotu a następnie odbijane narzędziem Mirror. Po jego ukończeniu można było uznać proces modelowania za zakończony. Poniżej dwa zdjęcia przedstawiające ukończone podwozie główne.

Teksturowanie

   Teksturowanie to wielki temat który dotyczy tak naprawdę bardziej pracy z programami do obróbki grafiki niż z GMAXem. Nie będziemy tu zatem poruszać samego procesu tworzenia tekstur, a jedynie zapoznamy się z niektórymi pomysłami, które mogą przyczynić się do przyśpieszenia procesu teksturowania. Proszę jednak pamiętać, iż ten tutorial dotyczy tworzenia bardzo prostych modeli i nie będzie odpowiedni dla skomplikowanych projektów, gdzie da każdej opony może być przyporządkowana osobna teksturka.

   Teksturowanie rozpocząłem od silnika - tak jak wcześniej pisałem, 3 z nich zostały usunięte, aby nie powiększać sobie ilości pracy. Z jednego silnika zostały odseparowane (Detach) tylko te poligony, których teksturowanie nie będzie się zmieniać wraz z nakładaniem różnych malować - dotyczy to wlotu powietrza, wylotu, turbiny itd. Pierwszy obrazek pokazuje odseparowane elementy silnika, już oteksturowane. Drugi obrazek pokazuje różnicę pomiędzy pierwszą wersją silnika a ostatnią, po wzbogaceniu geometrii wlotu powietrza i oteksturowaniu wspomnianych elementów.

   Podwozie, zresztą tak jak i silniki, zostało oteksturowane w oparciu o znalezione w internecie fotografie, również samych opon.

   Mechanizmy do wysuwania klap zostały oteksturowane "hurtowo", co bardzo przyśpieszyło proces. Sposób oteksturowania jest dobrze widoczny na poniższym obrazku:

   Po oteksturowaniu skrzydeł i stateczników otrzymaliśmy w pełni wymodelowany samolot z oteksturowanymi wszystkimi elementami geometrii, których tekstury nie będą zmieniać się wraz ze zmianami ich malowania. Dzięki temu bardzo łatwo można będzie stworzyć kilka różnych malować. Pierwsze zdjęcia przedstawia gotowy do malowania samolot, drugie szybki test modelu w FS2004. Dobrze widoczne są prawie wszystkie oteksturowane elementy.

   Ostatnim etapem było nałożenie tekstur na kadłub, statecznik pionowy i silniki. Tekstury silników, które zawierały logo, zostały dwukrotnie skopiowane. Na pierwszej teksturze logo jest widocznie normalnie (strona lewa), na drugiej jest odbite w poziomie (strona prawa) a na trzeciej nie ma go wcale (wewnętrzne strony silników względem kadłuba). Tekstura statecznika pionowego, podobnie jak kadłuba, została stworzona w dwóch wariantach - oryginalnym i odbitym w poziomie. Dzięki temu można było łatwo zmieniać tekstury po odpowiednich stronach samolotu.

   I tak oto dobrnęliśmy na koniec tego tutoriala. Mnie wymodelowanie samolotu zajęło 3 dni, po kilka godzin dziennie. Pierwszy dzień poświęcony był modelowaniu kadłuba i skrzydeł, drugi detalom (silniki, podwozie) a trzeci teksturowaniu. Mam nadzieję, że powyższy tekst zachęci Czytelnika do wypróbowania własnych sił w modelowaniu a być może i zgłębianiu wiedzy w tym zakresie. Przedstawiony powyżej samolot znalazł swoje miejsce na stanowisku cargo przy nowym terminalu na lotnisko EPWR w naszym dodatku Polish Airports vol.3, zawierającym lotniska EPWR, EPBY i EPPO. Oczywiście polecam. Gdyby natomiast Czytelnikom udało się własnoręcznie wymodelować jakieś ciekawe obiekty, prosimy o kontakt z nami. Z przyjemnością obejrzymy zdjęcia a i kto wie, może nawiążemy współpracę. :-)

<< Powrót do strony Tutoriale