Симуляция тканей с помощью модуля Cloth

Автор: Витусик Дарья

2021 год

Я занимаюсь 3D-моделированием в программе 3DMax третий год. В прошлом году моя работа была посвящена  исследованию динамических объектов и их возможностей с помощью модуля твердотельной физики MassFX. Я научилась создавать реалистичные изображения, на которых объекты отталкивались друг от друга, взлетали или падали. Мои исследования остановились на создании ткани. Тк на ней получались неестественные заломы, самопересечения, а в некоторых случаях ткань вообще не ложилась на выбранный объект. Ещё тогда я задалась идеей найти какой-то другой способ реалистичной симуляции ткани. Более того- этим летом я увлеклась визуализацией интерьеров, для которых создание тканей и прочего домашнего текстиля часто было просто необходимо! В результате, я нашла серию уроков, посвященных встроенному модификатору Cloth. Модификатор имеет множество функций и настроек и на первый взгляд кажется очень сложным для освоения. Итак, целью моей работы  стало: создать разнообразный  домашний текстиль с помощью  модификатора Cloth.

Реалистичная симуляция ткани может быть  получена только путём анимации и придания физических свойств объектам. Анимация здесь является способом сохранения результата динамической симуляции. Cloth — это модификатор, позволяющий симулировать процессы свойственные для «мягких» объектов.   В Object properties можно определить, чем является объект. cloth —это— ткань. collision object — объект коллизии- Препятствие, которое может ограничить движение ткани. 

Свои эксперименты с тканями мы начали  с простых объектов, которые должны были падать на относительно ровную поверхность. Это были скатерть и покрывало. Нам хотелось, чтобы результаты нашей работы сразу же были видны в интерьере, поэтому мной была заготовлена комната с некоторыми предметами интерьера. Комната была смоделирована вручную самостоятельно, а мебель была использована уже готовая, тк моделирование мебели не входило в план моей работы и могло затормозить её на пару месяцев.

Первым объектом была скатерть. Сначала у нас возникла проблема – стол проходил сквозь неё, но позже мы решили её. В результате было получено  вполне реалистичное изображение. Следующим этапом стало моделирование покрывала на кровать. Нами были проделаны точно такие же операции, но здесь уже было более заметно, что ткань очень плотная, она не ложится по углам- поэтому мы стали искать решение этой проблемы.

В настройках объектов модификатора  Cloth можно выбрать тип ткани:  шелк, кашемир, хлопок, сатин и тд. При этом в настройках ткани автоматически меняются параметры плотности, сгибаемости, толщины и тд.  Для начала мы выбрали тип ткани – сатин- и при этом внешне ничего не изменилось! Мы попробовали еще несколько типов ткани, но результат практически не был заметен. Это дало нам основание считать, что автоматические настройки для типов тканей в модификаторе некорректны и обращаться к ним бессмысленно. В связи с этим мы решили сделать настройки вручную. т.е  в настройках изменили сопротивляемость к сгибанию, увеличив толщину ткани-  При этом покрывало стало выглядеть естественно.

Одной из самых сложных симуляций для нас стала симуляция пледа, наброшенного на стул. Нам нужно было, чтобы на сиденье стула плед был свернут, а на спинке висел аккуратными складками. Для этого нам пришлось применить модификатор Bend  к плоскости, задать лимит действия, чтобы она сгибалась не под острым углом, затем мы добавили  ещё один box, который играл роль ограничителя- при падении ткань не должна была свисать со стула, а целиком упасть на сиденье. Именно с этой моделью у нас возникло больше всего проблем, которые заняли много часов экспериментов.

Для Моделирования подушек Мной были созданы 2 бокса, затем я придала им внутреннее давление = 20, поставила сопротивляемость изгибам = 15 и запустила симуляцию. В результате получила вот такие подушки.

При моделировании штор я использовала новый метод – соединения ключевой анимации и функции Grop модификатора Cloth.

Огромное количество проблем возникло при моделировании стеганного одеяла. Уроков по созданию такого одеяла не было, поэтому мы ориентировались примерно по уроку создания кресла. Это породило множество экспериментов и отняло массу времени. Начало было уже знакомым – мы создали бокс, который расположили над кроватью. Ему придали свойство Cloth, а кровати - Collision Object. Одеялу настроили внутреннее давление = 10. В результате он падал на кровать и надувался, как в примере с подушками.

Затем долгое время мы не могли понять, почему мы получаем многочисленные ошибки. Оказалось,  что для следующей симуляции, то есть стягиванию одеяла по швам – нужно перевести уже раздутое одеяло в режим полигональной сетки – а затем повторно применить модификатор Cloth.Затем нужно воспользоваться  подуровнем модификатора- Group. В нем выделить группы точек, к которым будем применять сжатие- Scale= 0,8.

Финальным элементом на кровати должно быть, конечно же, покрывало.  Покрывало обычно изображают немного откинутым, завернутым. Поэтому нам не составило особого труда смоделировать его, потому что на экспериментах с пледом и стулом мы уже научились – как это правильно делать.

В результате примерно месяца работы методами изучения и экспериментов я научилась делать практически все виды домашнего текстиля. Теперь я могу сказать, что модификатор Cloth – неплохая альтернатива программе Marvelous Design, хотя и уступает ей в детализации, сложности изображений. Своей цели  я достигла- я научилась делать практически все виды домашнего текстиля, и получились они достаточно реалистичными. Большинство таких моделей,например, те же подушки, плед или покрывало – невозможно  скачать готовыми для своих нужд- тк они не будут ложиться реалистично на вашу поверхность. Поэтому умение моделировать предметы текстиля- я считаю необходимым для любого 3D-моделлера или 3D- визуализатора. Свои модели я специально разместила в интерьере одной квартиры, чтобы показать практическую направленность своей работы. В дальнейшем планирую  научиться создавать мягкую мебель посредством этого модификатора. В долгосрочной перспективе – изучить программу Marvelous Design.