Alexander N. Ostermann

Autodesk Maya 20153D-Animation vom Concept zum Final

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation

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im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar.

ISBN 978-3-8266-9913-91. Auflage 2015

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Lektorat: Sabine JanatschekSprachkorrektorat: Chris Kapfer, Petra Heubach-Erdmann

Covergestaltung: Christian Kalkert, www.kalkert.deSatz: III-satz, Husby, www.drei-satz.de

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Es gibt sehr viele Arbeitskollegen und Freunde, die mich beim Schreiben diesesBuches mit Hinweisen, Grafiken und Tipps unterstützt haben. Ich möchte sie andieser Stelle nennen, damit dieses nicht verloren geht.

Allen voran möchte ich meinem Geschäftspartner Marian Woller danken, dermich nicht nur bei der gemeinsamen Arbeit bei den DigiTale Studios unterstützt,sondern mir auch bei der Erstellung dieses Buches mit Rat und Tat zur Seitestand. Ihm ist es zu verdanken, dass das Cover so aussieht, wie es aussieht, under hat mich bei diversen Kapiteln darauf hingewiesen, welche Themen ich nochansprechen soll.

Als Zweites möchte ich Marieke Franzen, einer hervorragenden Texturiererindanken, die an Teilen von Kapitel 6, »Texturing«, mitgearbeitet und diverse Fach-begriffe hinzugefügt hat.

Auch Martin Moch möchte ich an dieser Stelle erwähnen, der viele meiner Skiz-zen ausgearbeitet und mir mit sauberen Zeichnungen, die in Kapitel 4, »Charak-ter Modeling«, zu finden sind, ausgeholfen hat.

Auch Chris Steininger möchte ich für seine Mithilfe bei den Zeichnungen dan-ken.

Vergessen darf man auch nicht Simon Leykamm und Michael Löffler, zwei her-vorragende Setup Artists, die mir viele Tipps für Kapitel 7, »Charakter Setup«,gegeben haben.

Pete Colebach möchte ich für die Hinweise, die er mir fürs Character Modelinggegeben hat, danken.

Meiner Studienkollegin Julia Henke danke ich für die Zeichnungen der Vorlagen,die in Kapitel 5, »NURBS Patch Modeling«, zu sehen sind.

Alexander Stania und Boris Duprey danke ich für das Durchlesen und Korrigie-ren diverser Kapitel.

Ein Dank an das Team der Frühstyxradio Unterhaltungsbüro GmbH für dieErlaubnis, die Bilder aus dem Kurzfilm »Die Arschkrampen« abzudrucken, unddie gute Zusammenarbeit an dem Projekt, das auf der Radioserie aus dem Früh-styxradio basiert.

Ein großes Dankeschön an Brendan Ross für die Erlaubnis, sein ScriptabSymMesh zu erwähnen und auf der CD zur Verfügung zu stellen. Schauen Sieauf seine Webseite www.supercrumbly.com.

Zuletzt geht ein ganz großer Dank an meine Kollegen Jean-Denis Haas, MichalMakarewicz, Dennis Lenart und Brian Lentenbrink und viele andere Arbeitskol-legen, mit denen ich immer wieder Dinge über Animation oder Maya ausge-tauscht habe in den letzten 12 Jahren, in denen ich die Software benutzt habe.

Ein Dankeschön auch an Jörg Sonneborn, der mich beim Texturieren einiger Bil-der in Kapitel 3 und 15 unterstützt hat.

Des Weiteren möchte ich mich bei Lukas Ziechmann und Kevin Wernick bedan-ken, die mir mit diversen 3D-Modellen und Ideen für diese Ausgabe weitergehol-fen haben.

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Inhalt

EINLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Kapitel 1 VORBEREITUNG FÜR DAS MODELING. . . . . 111.1 Die Aufnahme von Referenzfotos . . . . . . . . . . . . . . . 121.2 Zeichnen von Objekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.3 Zeichnen der Modelsheets für Charaktere . . . . . . . . 141.4 Einscannen der Zeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.5 Herstellung von »Marquettes« aus Ton. . . . . . . . . . . 17

Kapitel 2 MAYA – DAS INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . 212.1 Das Hauptfenster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.2 Das Einrichten der Image Planes . . . . . . . . . . . . . . . . 302.3 Neues in Maya 2014 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.4 Neues in Maya 2015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.5 Das Modeling Toolkit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.6 Open Subdiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Kapitel 3 MODELING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.1 Übersicht über die Maya Modeling Tools . . . . . . . . . 483.2 Modeling Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.3 Polygon Tools. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563.4 Modellieren von Objekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643.5 3D-Schrift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Kapitel 4 MODELLIEREN EINES CHARAKTERS . . . . . . 934.1 Die Hand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944.2 Der Kopf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034.3 Die Haare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1194.4 Das Auge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1244.5 Der Oberkörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1314.6 Die Hose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1474.7 Die Schuhe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1524.8 Der Charakter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1644.9 Character Sculpting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

4.10 Subdivision Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Kapitel 5 NURBS MODELING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1735.1 NURBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1745.2 Das Modellieren eines Gesichts mit NURBS-Flächen 180

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5.3 Der Körper als NURBS Patch Model . . . . . . . . . . . . . 1885.4 Extrude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Kapitel 6 TEXTURING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1936.1 Shader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1946.2 UV Layout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2096.3 Das Texturieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2166.4 Kacheln von Texturen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

Kapitel 7 RIGGING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2297.1 Gruppen und Parent-Child-Verbindungen. . . . . . . . . 2307.2 Die Vorbereitung für den Bau des Skeletons . . . . . . 2347.3 Das Skeleton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2387.4 Die Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2477.5 Inverse Kinematics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2547.6 Der Footroll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2557.7 Der IK-Arm, der FK-Arm und das

Binding Skeleton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2647.8 Die Fertigstellung des Rigs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2777.9 Eine komplexere Variante des Animation Rigs . . . . . 284

7.10 Der Look At . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2867.11 Human IK Automatic Rigging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2887.12 Andere Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

Kapitel 8 SKINNING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2958.1 Verschiedene Skinning-Methoden . . . . . . . . . . . . . . 2968.2 Skinning des Charakters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3008.3 Das Paint Skin Weights Tool. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3028.4 Copy Skin Weights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

Kapitel 9 ANIMATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3119.1 Der Graph Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3129.2 Der Bouncing Ball . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3149.3 Referenzen – der Reference Editor . . . . . . . . . . . . . . 3249.4 Character Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3269.5 Der Walk Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3279.6 Der Trax Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3399.7 Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3419.8 Animation Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3459.9 Der Timeslider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

9.10 Der Playblast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

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9.11 12 Principles of Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3509.12 Referenzaufnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

Kapitel 10 FACIAL ANIMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35310.1 Blend Shapes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35410.2 Der Blend Shape Editor und das

Blend Shape-Menü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35910.3 Das Spiegeln von Blend Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . 36110.4 Die Phoneme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36410.5 Cluster und Deformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36610.6 Der Wrap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

Kapitel 11 DYNAMICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37111.1 Partikelsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37211.2 Maya Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38011.3 Compositing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39111.4 Der Alpha-Kanal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39411.5 Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39711.6 Die NURBS Plane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39911.7 Wellen machen mit dem Ocean Shader. . . . . . . . . . . 40211.8 Das Wasser beeinflussen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40511.9 Objekte auf dem Wasser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

11.10 Der Teich. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40911.11 Das Boot auf dem Wasser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

Kapitel 12 NDYNAMICS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42512.1 Erstellen von nDynamic-Objekten und

Passive Collidern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42612.2 Unterschiedliche nCloth-Einstellungen . . . . . . . . . . . 42912.3 Der Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43212.4 Durchdringungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43412.5 Constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43512.6 Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44012.7 Eigendynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44412.8 Kleidung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

Kapitel 13 MUSCLE-SIMULATION . . . . . . . . . . . . . . . . . 44913.1 Maya Muscle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45013.2 Muscle-Setup mit Joint Capsules . . . . . . . . . . . . . . . . 45013.3 Muskel-Setup ohne Capsules. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46013.4 Sticky und Sliding Weights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474

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13.5 Der Muscle Builder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47913.6 Das Cachen der Muskelsimulation . . . . . . . . . . . . . . 48313.7 Andere Funktionen für die Muskeln . . . . . . . . . . . . . 485

Kapitel 14 BIFROST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48714.1 Das Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48814.2 Objekte, die ins Wasser fallen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49514.3 Wasserspritzer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49814.4 Fließendes Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50114.5 Ein Mesh generieren und die Simulation

speichern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50514.6 Compositing des Wassers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507

Kapitel 15 LIGHTING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50915.1 Die Auswahl der Lichtquelle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51015.2 Die verschiedenen Lichtquellen. . . . . . . . . . . . . . . . . 51315.3 Die 3-Punkt-Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52315.4 Light Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527

Kapitel 16 RENDERING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53316.1 Render Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53416.2 Render Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53916.3 Der Maya Software Renderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54116.4 Der Maya Hardware Renderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54716.5 Der Hardware 2.0 Renderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549

INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557

9

Einleitung

E I N L E I T U N G –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

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Liebe Leser und Leserinnen,

die 3D-Kunst ist ein sehr komplexes Thema und Maya ein extrem umfangreichesProgramm. Umso schwerer war es, sämtliche Bereiche, die in diesem Buch abge-deckt werden, in eine Struktur zu bringen, die es auch Lesern ohne 3D-Kennt-nisse ermöglicht, etwas zu lernen, ohne sich zu langweilen. Für routinierteMaya-Benutzer, die sich auf ein Gebiet spezialisiert haben, ist es eine hervorra-gende Möglichkeit, auch etwas über die anderen Bereiche der Software zu ler-nen. Ich selber habe mich während des Studiums auf die Animation spezialisiert,aber dennoch Kurse im Character Setup und Character Modeling belegt, da auchin diesen Bereichen Interesse vorhanden war. Nach und nach habe ich mir immermehr Bereiche von Maya erschlossen und mich damit auseinandergesetzt.

Durch diverse Filmproduktionen, an denen ich als Animator mitgewirkt habe,wurde mir die Chance gegeben, mit anderen professionellen CG-Artists Wissenauszutauschen und immer wieder neue Ideen und Arbeitsmethoden zu entwi-ckeln. Teilweise stellten sich diese Experimente als so praktisch heraus, dass ichsie in diesem Buch übernommen habe und ausführlich erkläre.

Möglicherweise werden Sie bei den Fachausdrücken zweifeln und denken, dasses diese Begriffe im deutschen Sprachgebrauch nicht gibt. Die Animation undauch die Software Maya sind zwei Dinge, die hauptsächlich aus dem Englischenkommen, und auch nach vielen Jahren gibt es dafür noch keine deutsche Über-setzung. Anstatt jetzt krampfhaft zu versuchen, für diese Begriffe eine deutscheÜbersetzung zu finden, habe ich die englischen übernommen, die wir auch inden Produktionen gebrauchen, damit die Leser des Buches, wenn sie an profes-sionellen Produktionen mitarbeiten, kein neues Vokabular lernen müssen.

Durch meine Erfahrung an amerikanischen und europäischen Produktionenkann ich Ihnen versichern, dass die Fachbegriffe überall gleich sind. Sie sehen ineinem deutschen Buch nur etwas eigenartig aus. Ich habe mich dabei für dieenglische Schreibweise bei Fachbegriffen entschieden.

Auf der Website zum Buch www.maya-forum.com finden Sie eventuelle Erratazum Buch, ein Hilfe-Forum, Linklisten, Tipps und aktuelle Neuerungen. SchauenSie doch mal vorbei!

Die Beispiele und Übungsdateien für dieses Buch finden Sie unter www.mitp.de/9717.

Ihr

Kapitel

11

Vorbereitung für das Modeling1.1 Die Aufnahme von Referenzfotos . . . . . . . . . . . . . 12

1.2 Zeichnen von Objekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3 Zeichnen der Modelsheets für Charaktere . . . . . . 14

1.4 Einscannen der Zeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.5 Herstellung von »Marquettes« aus Ton . . . . . . . . 17

V O R B E R E I T U N G F Ü R D A S M O D E L I N G –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– K a p i t e l 1

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1.1 Die Aufnahme von Referenzfotos

Bevor mit einem 3D-Projekt angefangen wird, sollte genau darüber nachgedachtwerden, wie das fertige Objekt aussehen soll, was für ein Ziel mit dem Projekterreicht werden soll: Soll es fotorealistisch werden oder cartoony aussehen, solles ein Gegenstand werden, der gebräuchlich ist oder etwas Ausgefallenes füreinen Science-Fiction-Film. Wenn man z.B. ein Modell für einen Werbeclipmodelliert, sollte sich der Gegenstand so genau wie möglich am Original orien-tieren. Wenn aber ein Gegenstand für einen Science-Fiction-Film modelliert wird,sollte ein ausgefallenes Design gewählt werden. Je mehr Gedanken man sich vordem Beginn des Projekts macht, desto einfacher wird es während der Produk-tion.

Wenn der Gegenstand, der modelliert werden soll, zur Verfügung steht, ist esnicht unüblich, wenn man Referenzfotos von diesem macht. Mit den heutigenDigitalkameras ist dieser Schritt wesentlich einfacher als vor 10 Jahren, als mandie Fotos erst noch entwickeln lassen musste.

Wenn man den Gegenstand für die Referenzaufnahmen fotografiert, sollte maneinige wichtige Einstellungen beachten.

Die Kamera sollte so gerade wie möglich zum Gegenstand ausgerichtet sein,d.h., man sollte den Gegenstand direkt von vorne und auch von der Seite foto-grafieren, damit man ihn später auf den Image Planes in Maya als Vorlage benut-zen kann. Natürlich kann man den Gegenstand auch noch von unten, oben undim Halbprofil aufnehmen. Je mehr Informationen man bekommt, desto einfacherwird das Modellieren (Abbildung 1.1 und Abbildung 1.2).

Bei der Kamera sollte darauf geachtet werden, dass ein Teleobjektiv mit einermöglichst großen Brennweite verwendet wird. Durch die große Brennweite wirdder Bildwinkel kleiner und die perspektivische Verzerrung geringer. Idealerweisesollte man beim Einrichten der einzelnen Image Planes so wenig perspektivischeVerzerrung wie möglich haben. Wenn ein Objektiv mit einer kurzen Brennweiteund einem langen Bildwinkel vorliegt, wirkt das Ganze wie ein »Fish-Eye«-Objek-tiv und der zu modellierende Gegenstand wird zu den Seiten hin kreisförmig ver-zerrt. Diese Verzerrung muss während des Modelings ausgeglichen werden,ansonsten sieht der Gegenstand nicht realistisch aus. Ich empfehle ein Objektivund eine Einstellung zwischen 100 und 300, dort sind nur geringe perspektivi-sche Verzerrungen zu sehen. Auch die Lichtverhältnisse sollten gut ausgewähltwerden; wenn der Gegenstand in einer dunklen Umgebung aufgenommen wird,kann es später schwer werden, feine Details zu identifizieren. Bei den Abbildung1.1 und Abbildung 1.2 sind trotz der vielen dunklen Teile alle Details zu erkennenund auch das Innere des Helms ist relativ gut zu erkennen. Dadurch, dass dasObjekt recht voluminös ist und mit einem Objektiv mit einer Brennweite von 300aufgenommen wurde, ist die Tiefenschärfe sehr gering. Dabei stelle ich dieKamera immer so ein, dass das Objekt in etwa in der Mitte scharf gestellt ist undvorne und hinten ein wenig unscharf. Die Unschärfe ist noch akzeptabel.

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Abbildung 1.1Front View

Abbildung 1.2Side View