Fevereiro de 2006

Alpha Channel

http://alphachannel.com.br

1ª Escola Profissionalizante de Computação Gráfica do Brasil


Tutorial para Blender 3D: Arcada Dentária


Nota: este tutorial é um exemplo adaptado do material do primeiro módulo de um curso sobre modelagem e animação 3D da Alpha Channel centrado em Blender 3D (www.blender.org). O curso completo se divide em 5 módulos: modelagem; animação; materiais & texturas; efeitos; iluminação & renderização. Além de Blender, outros programas gráficos livres também são utilizados ao longo do curso, como Wings 3D; Gimp, Inkscape; Povray (e outros renderizadores); etc.


Assunto: modelagem poligonal, com um pouco de lattices e NURBS.

Nível: médio (assume familiaridade com a interface e os comandos básicos de edição do Blender)

Referência: para este modelo nos baseamos no tutorial apresentado por Jason Osipa em seu livro “Stop Staring: Facial Modeling and Animation Done Right”, da editora Sybex.


Já modelamos o corpo e a cabeça do nosso personagem realista. Se ele já pudesse abrir a boca... provavelmente a fecharia em seguida, ao notar que ainda não tem coisa alguma dentro dela.

Vamos precisar de dentes! E gengivas, língua e céu da boca, para impedir que se veja o lado interno do modelo. É, isso deve ser o suficiente para animar nosso personagem abrindo a boca e falando.

(Vale lembrar que não precisamos modelar partes desnecessárias, que não serão vistas. Se a câmera não vai focar lá dentro da boca de um personagem, detalhes como a úvula (campainha) e a garganta são totalmente desnecessários, a não ser que seu desejo seja criar o modelo mais anatomicamente realista que puder. Lembre-se que cada vértice a mais implica em mais trabalho na hora de editar o modelo, prepará-lo para ser animado, etc.)

Há basicamente dois tipos de modelos 3D para arcadas dentárias:

Escolher entre essas duas possibilidades não é complicado:

Para personagens com estilo de desenho animado (“toons”) ou até mesmo que tenham apenas que parecer com pessoas, sem ser foto-realísticos, dentes formados de uma peça inteiriça são bons o bastante. Ora, até dois objetos simples em forma de ferradura poderiam dar conta do recado para modelos muito estilizados. Já os semi-realistas exigem uma modelagem bem mais detalhada dos dentes, claro, mas ainda assim cada arcada pode ser feita de um único objeto. É o que se faz em praticamente todos os desenhos animados 3D feitos para a TV.

Mas se a intenção for obter realismo e o personagem for aparecer em “close ups, é recomendado optar-se por dentes individuais.

Na prática, ambos podem ser criados do mesmo modo. Perto de concluir a modelagem, se quisermos dentes individuais basta separá-los da arcada um a um e acertar o que for necessário. Deixamos essa alternativa como exercício proposto.

Ao final apresentamos uma seção com legenda e comentários sobre a maneira como escrevemos o tutorial. É uma boa idéia lê-la antes de se tentar reproduzir o tutorial a seguir no Blender ou em outro programa de modelagem.

Vamos começar!




  1. Em visão frontal (1) crie um plano (2) e o subdivida (3) uma vez. Depois corte cada metade verticalmente em partes iguais (4), deixando-o como mostra a figura ao lado.

    1. [TN: 1]

    2. [Espaço]:Add>>Mesh>>Plane

    3. [w]: Subdivide

    4. [SHIFT+k]: Midpoints



  1. Mude para a visão superior (1) e para o modo wireframe (2). Vá selecionando apenas cada coluna de vértices (3) e distribua-as (4) como mostrado. Estar em wireframe é um jeito de garantir que a coluna toda de vértices seja selecionada e não só os que estiverem em cima.

    1. [TN: 7]

    2. [z] alterna entre sólido e wireframe.

    3. Multi-seleção: [b] (caixa) ou [bb] (círculo); desselecionar: [a]

    4. [g] para poder mover os vértices.



  1. Redimensione seu objeto em Z (1). Deixar em cerca de 0.5 está bom (2).

    1. [s] – pressione depois [z] para restringir ao eixo Z.

    2. Basta digitar [0.5] após ativar a ferramenta ou restringir os valores apertando [CONTROL] enquanto move o mouse, para facilitar. Confirme com [BEM] ou [Enter].



  1. Aplique mais uma subdivisão (1).

    1. [w]: Subdivide



  1. Distribua os pontos ao longo do eixo Z (1) e depois corte o mesh como indicado na figura ao lado, seguindo as linhas assinaladas (2).

    1. Selecione ([b]) cada linha horizontal de vértices e mova-a (com [g] ou com o manipulador de translação, a seta azul da figura) para deixar os espaços verticais como indicado na imagem.

    2. [SHIFT+k], escolha Midpoints e faça com o mouse um caminho parecido (os cortes serão centralizados, não se preocupe em ser preciso, só em passar nas faces certas) como mostrado na figura, pressionando [BEM] a cada nova reta e terminando com [Enter].



  1. Mova os vértices ao longo do eixo Z (1), como mostrado ao lado. Já podemos ver os dentes tomando forma. Para melhorar ainda mais a divisão entre eles vamos aplicar “crease” nas linhas de contorno. Selecione os vértices que fazem parte das linhas em branco na figura e ative a ferramenta Crease (2), movendo o mouse até o valor máximo (+1.0). Verifique se Draw Creases está ativado na aba Editing da janela de botões, Painel Mesh Tools 1 (visível só dentro do modo de edição).

    1. [g, z] para restringir ao eixo desejado. Também podemos usar o [BCM] para restringir, depois de começado o movimento.

    2. [SHIFT+e]



  1. Os dentes têm uma forma arredondada nas laterais. Para fazer isso selecione todos os vértices do meio e redimensione um pouco em X e Y (ou seja, ao redor de Z) (1). Use a figura como referência.

    1. [s, SHIFT+z]



  1. Melhor acrescentar mais detalhes na divisão entre eles. Usando a ferramenta de corte exato, trace linhas bem próximas à divisão de cada dente (1), como indicado. São duas novas fileiras de vértices para cada dente, ajudando a definir os formatos. Não é necessário fazer todos os cortes de uma vez, pode ser dente a dente. Lembre-se que o programa irá inserir as novas arestas (“edges”) exatamente nas linhas que definirmos, por isso faça-as com mais cuidado agora.

    1. [SHIFT+k]: Exact Lines



  1. Eis nosso resultado após fazer os cortes exatos para toda a fileira. Compare com a figura do passo #6 acima e releia o #8, se estiver em dúvida sobre o que foi feito. O que importa é a estrutura básica dos pontos, não se preocupe em deixar os dentes e gengivas muito parecidos com os das nossas figuras.



  1. Agora mova os pontos recém-criados (sim, um a um) da parte de cima, para distribui-los mais uniformente (1). Na figura ao lado fica fácil perceber que devemos mover o vértice com a seta vermelha, se formos usar o manipulador.

    1. Selecionar cada vértice: [BDM], movê-los: [g]. Ou use o manipulador ([CONTROL+espaço]) no modo Normal ([ALT+espaço]: Normal ou acerte isso na barra de comandos da janela 3D) para facilitar o trabalho.



  1. Até aqui tudo bem. Mas perceba, olhando o topo do modelo, que os dentes estão formando blocos, de dois em dois. Isso se deve à nossa primeira divisão, no passo #1, que foi em quatro partes.



  1. Usando “loop selection” (1), selecione a linha do meio entre dois desses “blocos”, bem onde deveria estar a divisão entre os dentes.

    1. [ALT+BDM]



  1. Agora vamos ativar o recurso de edição proporcional (“proportional editing”) dos vértices conectados (1). Escolha decaimento linear (“Linear Falloff”) (2). Atenção ao raio de ação da ferramenta, dado pela linha circular pontilhada (3).

    1. [o] (é a letra “o”)

    2. [SHIFT+o] até chegar na opção desejada ou diretamente na barra de comandos da janela 3D: no menu Mesh >> Proportional Falloff ou no botão de menu que aparece ao lado do de edição proporcional quando essa ferramenta está ativa.

    3. Para aumentar ou diminuir esse raio use o scroll do mouse ou as teclas [+ ou -]



  1. Mova os pontos selecionados ao longo da normal (1), como na figura ao lado. Aproveite também e melhore a aparência do modelo movendo cada uma das linhas divisórias dos dentes, ou seja, as verticais com Crease, para o lado de dentro. Repita os passos #12 a #14 para os demais “blocos”.

    1. Melhor usar o manipulador de translação (para ativar: [CONTROL+espaço]: Translate): seta verde, modo Normal ([ALT+espaço]: Normal).



  1. E aí está! Muito melhor, não?



  1. Um último detalhe: faça mais um corte (1) – agora horizontal – no meio dos dentes, como mostrado ao lado (note a reta mais amarela que corta a imagem toda). Novamente redimensione ao redor do eixo Z (2) nos pontos certos, para dar uma forma mais arredondada.

    1. [SHIFT+k]: Midpoints

    2. [s, SHIFT+z]



  1. Hora de criar nossa meia arcada. Mude para uma visão superior (1) e, no modo de objeto (“Object Mode”) (2), duplique e então redimensione (3) seu novo objeto. Não há nenhum valor especifico para esta escala, mas tente deixar o novo objeto como mostra a figura ao lado. Depois disso junte os objetos num único (4).

    1. [TN: 7] ou pelo menu View>>Top

    2. [Tab] alterna entre os modos de objeto e edição.

    3. [SHIFT+d] para duplicar, [s] para redimensionar.

    4. Selecione apenas os objetos que serão unidos, então pressione [CONTROL+j]



  1. Agora vamos corrigir as normais, para que fiquem como na figura ao lado. Como duplicamos o outro objeto, elas apontam todas para fora, mas agora precisamos que elas apontem para o lado interno, para acertar o sombreamento. Selecione todos os vértices (somente dessa parte de dentro) e recalcule as normais para dentro (1). Verifique-as acionando o botão “Draw Normals no painel Mesh Tools 1. Lembre-se que ele só aparece no modo de edição.

    1. [CONTROL+SHIFT+n]



  1. Agora é só começar a “fechar” os dentes. Selecione os quatro vértices da base de um dos dentes e crie uma face com eles (1). Siga adicionando faces até fechar todos os dentes.

    1. [f]



  1. Tente trabalhar usando a seleção com caixa (1) no modo wireframe (2), isso ajuda a ir mais rápido. Não é necessário fechar as gengivas, somente os dentes.

    1. [b] para ativar, depois use [BEM] e, sem soltá-lo, mova até atingir o tamanho desejado.

    2. [z] para alternar entre sólido e wireframe.



  1. Depois de fechar todas as faces(*) selecione as arestas (“edges”) da figura ao lado usando “loop ring(1):

    1. [CONTROL+ALT+BDM] (mantenha a tecla SHIFT pressionada sempre que quiser acrescentar à seleção já existente)

(*) Se desejar fazer dentes individuais este é o momento. Para cada dente: selecione os vértices desse dente e o separe ([p]: Selected) da arcada, depois feche todas as faces dele, fazendo uma extrusão ([e]) para criar a raiz. Aplique em cada dente os dois passos que damos a seguir. O restante do tutorial continua servindo, com algumas adaptações óbvias, é claro.



  1. Corte bem no centro (1) desses anéis de arestas selecionados (compare esta figura com a anterior para ver onde o corte é feito).

    1. [SHIFT+k]: Midpoints



  1. Agora um pouco de edição de vértices: selecione os pontos nos meios dos dentes molares e mova-os no eixo Z (1), para que afundem entre os dentes. Depois edite os pontos nas laterais internas: para que os molares fiquem arredondados e os incisivos e o canino ligeiramente côncavos e mais afiados. Lembre-se que quanto mais atenção der aos detalhes melhor será o resultado final.

    1. [g, z] ou comece o movimento com [g] e use [BCM] para restringir ao eixo desejado ou utilize o manipulador de objeto.



  1. Selecionando as arestas de fora como na figura (use loop selection (1)) (é só a beirada toda, as outras arestas estão em destaque na imagem por causa do “crease” nelas) mude para o modo de vértices e verifique se eles estão em zero no eixo X (2).

    1. [ALT+BDM]

    2. Para isso aperte a tecla [n], que chama a janela de propriedades de transformação.



  1. Vá selecionando uma aresta de cada vez, verificando o valor médio no eixo X (Median X) nessa janela de propriedades. Lembre-se de trabalhar em coordenadas globais (1). Se algum “median X” não tiver valor zero, basta zerá-lo (2).

    1. [ALT+espaço]: Global ou use o menu Orientation>>Global na barra de comandos da janela 3D.

    2. Clique no meio do botão “Median X” para editá-lo e apague o valor existente. Entre com o valor 0 ou simplesmente tecle [Enter], já que zero é o valor padrão.



  1. Os objetos são espelhados ao redor de seu centro. Então o melhor que fazemos é mudar o centro do nosso objeto exatamente para o meio da seleção aí destacada. Lembre-se de selecionar novamente o “loop” de fora.



  1. Vamos levar o Cursor 3D exatamente para a posição que queremos determinar como novo centro do objeto (1).

    1. Função “Snap[SHIFT+s] do Blender. Escolha a opção Cursor->Selection.



  1. Em modo de objeto (1) clique uma vez no botão Centre Cursor, no painel Mesh da aba Editing (2). Isso irá alterar o centro do objeto para a localização atual do Cursor 3D.

    1. [Tab] alterna entre modo de edição e de objeto.

    2. Essa aba da janela de botões pode ser alcançada pelos botões de abas na barra de comandos dela ou com [F9] (tecla F9).



  1. Agora é só adicionar um modificador Mirror (botão Add Modifier>>Mirror). Os valores padrão irão servir.



  1. Pronto! Agora vamos “fazer” os dentes de baixo a partir do que já temos pronto.



  1. Primeiro duplique, gire e mova (1) a arcada que acabamos de criar. Os dentes de baixo são ligeiramente menores que os de cima. Você pode apenas redimensioná-los (figura ao lado) para se encaixarem ou aplicar um modificador Lattice.

    1. [SHIFT+d] em modo de objeto para duplicar o objeto selecionado; [r] ou manipulador para girar (queremos 180º); [g] ou manipulador para mover.



  1. Usar lattice tem a vantagem de também esculpir melhor a geometria. (Os dentes da frente de baixo são mais estreitos que os de cima, por exemplo.). Primeiro, no modo de objeto (“Object Mode”), adicione um Lattice (1) com valores U=5, V=3 e W=5. Depois edite os pontos (entre no modo de edição (2)) nas duas extremidades para irem um pouco para trás e para dentro, como mostra a figura. E redimensione o lattice em Z, acompanhando melhor a geometria dos dentes.

    1. [Espaço]: Add>>Lattice

    2. [Tab]



  1. Adicione um modificador Lattice aos dentes de baixo, coloque no campo “Ob” o nome do seu objeto lattice recém-criado e ...



  1. ... mova os pontos do lattice para alterar a forma dos dentes de baixo. Quando estiver como desejar aplique o modificador para tornar as alterações permanentes (1).

    1. Botão “Apply”, no painel Modifiers.



  1. Hora de fechar o céu da boca. Selecione os vértices da parte de cima dos dentes, na parte interna da boca (os que tem Crease)...



  1. ... faça uma extrusão das arestas apenas (1) e, em seguida, antes de mover as novas arestas, comece a redimensionar ao longo do eixo X (2) até unir as novas faces (3).

    1. [e]>>”Only Edges” e logo em seguida:

    2. [s, x]

    3. Segure [CONTROL] enquanto move o mouse, até que os valores mostrados na tela atinjam zero.



  1. Mova os pontos para cima (1), como mostrado na figura. Se ainda não aplicou o modificador Mirror deste objeto, faça isso agora (2). Depois de aplicá-lo não se esqueça de fundir os vértices recém-criados, removendo os que forem desnecessários (3).

    1. [g, z]

    2. Botão “Apply” no painel relacionado a esse modificador (ver passo #29).

    3. [w]: Remove Doubles



  1. Uma visão lateral das modificações mais recentes.



  1. Selecione estes primeiros vértices...



  1. ... e junte-os (“merge”) no ponto central entre eles (1). Depois mova os pontos um pouco para trás (eixo Y), como mostra a figura (2).

    1. [ALT+m]: At center

    2. [g, y], depois mova usando o mouse, claro.



  1. Acerte as alturas de todos os vértices no céu da boca, dando a ele sua forma final. Compare esta figura com a do passo #38 se não tiver entendido o que deve ser feito. Novamente: não se preocupe em copiar nosso modelo “exatamente”, essas imagens são só referências.



  1. Selecione todas essas arestas que estão ao redor da divisão central do céu da boca...



  1. ... tendo atenção com as arestas que estão localizadas mais à frente.



  1. Agora usando a ferramenta de corte nos pontos centrais (1) faça um traçado em forma de “U” como indicado na imagem e corte de maneira que as linhas criadas sejam selecionadas automaticamente (2).

    1. [SHIFT+k]: Midpoints...

    2. ... segure [CONTROL] quando for apertar [Enter] na finalização da ferramenta de corte. Isso fará com que as novas linhas recém-criadas sejam automaticamente selecionadas.



  1. Mova as novas linhas um pouco para cima (1) e pronto!

    1. [g, z]



  1. Céu da boca finalizado com as normais suavizadas (1).

    1. [w]: Set Smooth no modo de edição de vértices (ou aperte o botão “Set Smooth” na aba de edição na janela de botões ([f9])).



  1. Uma visão com wireframe.



  1. Um último detalhe: vamos acrescentar uma dobra para cima na parte de trás do céu da boca. Selecione os pontos e aplique dois “extrudes” (extrusões) ao longo do eixo Z (1).

    1. [e]: Only Edges, depois [z] e mova o mouse. Repita para a segunda extrusão.



  1. Depois é só fundir os vértices dos cantos para finalizar (1).

    1. [ALT+m]: At Center



  1. Vamos voltar à parte de baixo agora. Ainda falta criar a língua e é isso que iremos fazer. Mande a parte de cima para outra camada (“layer”) (1) para facilitar a visualização. Coloque o Cursor 3D mais ou menos como indicado e alinhe-o ao eixo central (2).

    1. No modo de objeto aperte [m] e selecione a camada desejada clicando em um dos botões ou digitando o número diretamente.

    2. [SHIFT+s]:Cursor->Grid



  1. Mude para visão frontal (1) e adicione uma esfera NURBS (2).

    1. [TN: 1]

    2. [Espaço]: Add >> Surface >> NURBS Sphere



  1. Mande os dentes de baixo para outra camada, novamente para facilitar a visualização (1). Redimensione a esfera em Z (2), para deixá-la achatada como mostra a figura ao lado.

    1. Em modo de objeto: [m], depois selecione a camada ou digite o número dela.

    2. Use manipulador de escala em Z ou [s, z] (se estiver em modo de edição todos os pontos têm que estar selecionados).



  1. Nossa esfera achatada vista de outro ângulo.



  1. “Abra” a esfera. O processo é simples: no modo de edição (1) selecione o ponto central na parte de trás e mova-o para fora e para trás. Perceba que há mais um ponto central, conectado a algum outro. Vá movendo esses pontos até terminar com a esfera completamente aberta, como mostra a figura ao lado.

    1. [Tab] para alternar entre os modos. Seleção e movimentação de vértices (pontos) de NURBS são semelhantes ao que fizemos com malhas poligonais: use [g] para mover, por exemplo.



  1. Após “abrir” a esfera, distribua os vértices para dar a forma da base da língua...



  1. ... tomando o cuidado de deixar os pontos do meio exatamente em cima do eixo central (note a linha vertical no meio da nossa imagem e os vértices sobre ela). Use a janela de propriedades (1) para garantir isso (mostrada no passo #25), como fizemos anteriormente com a arcada.

    1. [n]



  1. Gire (1) os pontos da parte de trás para que a geometria flua melhor (compare com a imagem #56).

    1. [r] ou use o manipulador de rotações.



  1. Referência de como deve estar seu modelo.



  1. Agora só precisamos converter este objeto, de NURBS para malha poligonal (mesh) (1), já que queremos juntá-lo à arcada inferior que fizemos.

    1. No modo de objeto: [ALT+c]: Mesh



  1. Aí está o resultado – uma língua instantânea. Hora de voltar com a arcada inferior para a camada (“layer”) em que está a língua (1).

    1. Use os botões na barra de comandos da janela 3D ou digite diretamente o número da camada para onde enviou (procure em todas se não se lembrar ;) ) a arcada de baixo. Selecione-a e use [m, 1] para colocá-la na primeira camada de novo (assumindo que a língua esteja na camada 1).



  1. Redimensione a língua ao longo do eixo X (1), do Y (2), ...

    1. [s, x]

    2. [s, y]



  1. ... e do eixo Z (1), ajustando para que a base da língua fique na mesma direção da base dos dentes.

    1. [s, z], claro.



  1. Usando a ferramenta de edição proporcional (1), mova para baixo estas arestas (“edges”) centrais indicadas na figura, para criar o vinco na língua.

    1. [o]



  1. Com seleção por laço (“loop selection”) (1) vá aumentando a largura da base da língua, laço de arestas (“edge loop”) após laço de arestas. Experimente redimensionar em X e em Y para atingir o melhor resultado.

    1. [ALT+BDM] para selecionar cada laço.



  1. Junte os dois objetos em um só (1). Selecione todos os vértices da língua apenas (2). Depois selecione também o laço que corre ao redor da base na parte interna da gengiva (3). Agora você pode esconder todo o resto que não está selecionado (4) – o resultado está aí ao lado. Isso irá facilitar essa parte da edição dos vértices: ligar a língua à gengiva.

    1. Selecione apenas os objetos a serem unidos e use [CONTROL+j].

    2. Selecione qualquer vértice da língua, então segure [CONTROL] e pressione [TN: +] até os outros todos serem selecionados.

    3. Com [SHIFT] pressionado para adicionar à seleção atual, use [ALT+BDM] para selecionar o laço em questão.

    4. [SHIFT+h]



  1. Distribua melhor os pontos do lado de dentro da língua. Faça isso somente de um lado...



  1. ... e depois passo a passo una os vértices que estiverem bem próximos (1). Pode-se fazer isso juntando três ou quatro vértices de uma vez. Procure distribuir os pontos o mais uniformemente possível. Novamente, edite apenas um lado (o mesmo lado em que já estávamos trabalhando acima, claro). Tome o cuidado de deixar o ponto central em X=0.

    1. Merge: [ALT+m]: At Center.



  1. No modo wireframe e usando seleção de caixa (1), marque os vértices da metade que não foi editada e apague-os (2).

    1. [b] para acionar o modo de seleção de caixa.

    2. [x]: Vertices



  1. Só mais um espelhamento para terminarmos. Mova o centro do objeto para qualquer um dos vértices que estão ao longo do eixo Y (1) e use um modificador Mirror. Aplique o modificador (2) e depois verifique se realmente todos os vértices se fundiram ou se ainda restaram aberturas ou sobreposições de alguns dos pontos centrais. É facil visualizar essas falhas na malha se você estiver em modo wireframe. Se encontrar essas falhas use Merge (3) para fechá-las.

    1. Selecione o vértice, mova o cursor 3D para ele e use o botão “Center at Cursor”, como anteriormente feito neste tutorial. Ver passos #27 e #28 acima.

    2. Ver passo #29; usar botão “Apply” no painel do modificador para aplicá-lo de vez.

    3. [ALT+m]

Concluímos com três ângulos e uma renderização do modelo finalizado. Aplicamos alguns materiais só para dar cor:









Esperamos que tenham gostado.

Happy blending!


Guia para acompanhar este tutorial: