3D Revue Poroď syna, zasaď strom 

   Vlado Staněk, vlado@vlado.cz
   Tento článek lze volně šířit jen se svolením šéfredaktora.

 

Obsah

TreeDO
A jak to funguje?
Semínko vzklíčilo
TIP 3D REVUE: Zalesňujeme ve velkém
Download
Zpět

 

TreeDO

Každý, kdo udělal na svých virtuálních nohou první krůčky ven z laskavých snadno modelovatelných interiérů domů, jeskyň, slují a vesmírných stanic na cizích planetách, zjistil, jak komplikované je doplnit svou scénu realisticky vypadající vegetací. Stromy a keře bývají většinou podružným doplňkem ústředního děje či situace na scéně. Nechceme strávit celé dny zdlouhavému a únavnému modelování titěrných lístečků každého keříku, ale vrhnout se hned na model gigantického mamuta, abychom ho stihli ještě předtím, než rozšlápne nešikovného pra-lovce.

Pověstným princem na bílém koni je pro nás zásuvka TreeDO od firmy U|V Extension. Nejenže TreeDO vytvoří stromky a keře – ať už listnaté, jehličnaté či bez listí – ale široká paleta nastavitelných parametrů nám umožní vytvářet autorsky jedinečné přírodní skulptury. Každý typ stromu můžeme uložit na disk pro pozdější modifikaci.

GoUP

A jak to funguje?

TreeDO má jeden základní princip, který je třeba pochopit. Pracuje na systému větvení každé větve v další a menší větve, které jsou v závislosti na určitých parametrech distribuovány podél mateřské větve. Takto vzniklé nové větve se dále mohou dělit na další drobnější větve jednoduše tak, že definujeme další úroveň větvení.

Základem pro každý strom je kmen. Ve své podstatě je kmen mateřská větev pro další. Není problémem vytvořit keř, u kterého ze země vystupuje několik drobných kmínků. A teprve z nich se rozrůstají větvičky křoviny. Pak určíme první úroveň větvení, popřípadě i další úrovně. Vzhledem k tomu, že výsledkem může být zbytečně komplikovaný model (počet dceřiných větví roste geometricky), musíme si určit únosný poměr mezi realističností a komplexitou modelu (viz. TIP 3D REVUE později v textu).

Posledním krokem je obalení větví listy. Opět mějme na paměti, že každý list je sám o sobě objektem. Majitelům méně výkonných počítačů snad doporučíme, aby modelovali převážně zimní přírodní scenérie.

GoUP

Semínko vzklíčilo

Ukažme si práce s TreeDO na malém příkladu jednoduchého stromku. Nezapomeňte před vymodelováním svého prvního stromku vyrazit na několik hodin do přírody. Pozorujte tvary, barvy a rozměry. Hotovi? Tak klikněte na magickou ikonu TreeDO a dejme se do práce.

První řádek ovládací lišty:

  • práce se soubory dříve uložených parametrů stromů

  • o jednu hierarchickou úroveň výš

  • název aktivní úrovně

  • o jednu hierarchickou úroveň níž

  • přidat do hierarchie další úroveň

  • nápověda

V druhém řádku lišty jsou ikonu pro pohyb v rámci jedné hierarchické úrovně:

  • délka větve (anebo kmene v případě základní úrovně)

  • tloušťka

  • úhel, který větve svírají s hierarchicky nadřazenou větví

  • horizontální průběh větve

  • rozmístění větví na nadřazené větvi

  • definice listů 1

  • definice listů 2

Základním stavebním kamenem je kmen (Trunk). Na této úrovni TreeDO startuje. Zejména u ovocných stromů bývá kmen často mírně vychýlen od kolmého směru, na některých místech je zohýbán bublinovými výrůstky. Vtvoříme kmen. Vytvoříme jej rychle, protože mnoho parametrů se nedá na úrovni kmene demonstrovat. Změňte jen délku kmene (Length) = 5. Klikneme příkaz aktualizuj (Update). Příkaz překresli (Redraw) funguje podobně. Při aktualizaci (Update) se nám vykreslí strom pouze nově upravenými parametry, zatímco překreslení (Redraw) generuje znovu všechny náhodné veličiny. Překreslujeme v případě, kdy jsme s topografií stromu spokojeni, ale chceme získat jen nový tvar. Aktualizace (Update) je zejména u komplexnějších stromů rychlejší.
Přidáme první úroveň větví kliknutím na „+" v liště. Z kmene (Trunk) jsme přeskočili do hladiny větve1 (Branch1).

Délka

Jsme na prvním panelu zásuvky TreeDO. Definujeme parametry pro délku větví. Délka (Length) je definována absolutním číslem. Zadejme 3. Další parametry určuje variabilitu (Noise) délky větví úrovně 1. Hodnota 0% znamení, že všechny větve budou stejně dlouhé. Zadejme 15%. Zvýšením počtu výškových řezů (Cuts) docílíme detailnějšího průběhu větve za cenu zvýšení počtu polygonů modelu.

Klikněte na čtvercové tlačítko vedle délky větve (viz obrázek). Otevře se velice prakticky graficky zadávaný parametr, jakých je v TreeDO více. Tento ukazuje, jak se bude délka větví měnit v závislosti na vertikální pozici na nadřazené větvi. Chceme-li kulovitou korunu jabloně, nakreslíme myší půlkruh. Smrk bude mít průbě diagonální. některé základní průběhu grafu lze zadat kliknutím pravého tlačítka.

Tloušťka

Následující panel ovlivňuje tloušťku (Width) větví. Jak tlustá bude větev na začátku zadáváme jako procentní podíl tloušťky mateřské (nadřazené) větve - v našem případě větve1 (Branch1) je to podíl na tloušťce kmenu (Trunk). Všechny větve nejsou stejně tlusté, a tak přidáme na variabilitě (Noise) tloušťky větví = 20%. Počet řezů tloušťky (Cuts) zjemňuje tvar průřezu větve a dramaticky ovlivňuje komplexitu modelu.

Ještě graficky zadáme průběh tloušťky podél větve. Diagonální tvar nás uspokojí v devadesáti procentech případů, protože větve se zužují plynule.

Úhel

Další panel říká, jaký úhel budou větve svírat s nadřazenou úrovní větví. první řádek definuje počáteční úhel (Starting angle). Číslo vnáší variabilitu (Noise) a graficky určíme úhel větví v závislosti na jejich pozici na mateřské větvi. Chceme-li modelovat jedli, veďte grafe svislou čáru v polovině osy X (úhel mateřské větve + 90°).

Jaký bude průběh úhlu (Angle profile) podél větve, určuje další graf. Svislá přímka vedená polovinou grafu úhel podél větve nemění. Chcete kapradí? Zadejte tvar /.

Náhodné kroucení větví generujeme pomocí variability (Noise) v dalším řádku. Číselně zadejte sílu změn (např. 50%), graficky určíte průběh podle pozice na mateřské větvi. Tvar \ zajistí, že mladé větve vysoko v koruně jehličnanu budou rovné, zatímco staré dlouhé větve u země se budou kroutit.

Horizontální průběh větve

Analogicky se chová i horizontální definice větvení. Chceme-li strom z jedné strany holý větrem, nakreslete svislou čáru blízko počátku grafu.

Rozmístění na mateřské větvi

Důležitý je zejména tento panel (Position on parent). Kde a kolik větví z kmene/mateřské větve vyrazí? Počet větví (Branches) je absolutní číslo. 

TIP 3D REVUE: Pokud jste hierarchicky hluboko – například úroveň větve2, větve3 apod. – dejte velký pozor na zadávání vysokých čísel. Počet větví roste geometricky. 10 větví vyrážejících z kmenu, z nichž každá nese 5 menších větví – to už je 50 větví v modelu plus jeden kmen. Zkuste pak přihodit ještě čtyři větévky úrovně 3 a nějaké to listí…

Počet větví můžete nechat na každé úrovni náhodně měnit (Noise).

Velice důležitý, až zásadní je graf pozice na mateřské větvi (Position on parent). Většina stromů má kmen do určité výšky holý. Nakreslete horizontální linii v polovině grafu. Tím jste určili, že od poloviny kmene dolů neporoste žádná větev.

Listy na větvi část I.

Teď určíme, jaké listy (Leaf) strom ponese. Určíme jejich velikost (Size) v procentech, vzdálenost od větve (Distance from branch) v % a konečně počet listů na větvi (Count). Příslušné grafy již víme, jak ovládat. Víme, že tvar \ u velikosti (Size) listu zaručí, že listy u kmene jsou výrazně větší, než mladé lístečky na konci.

Vyberme typ listu (Leaf type). Můžeme si zvolit jakýkoliv polygon nakreslený v trueSpace a použít jej jako list. Ještě si všimneme, že tlačítko překresli (Redraw) teď překresluje jen listy.

Listy na větvi část II.

Poslední panel říká, jak budou listy na větvi stát nebo ležet. Nastavujeme úhel větve vůči větvi (Branch-leaf angle), změny směru listů (Leaf direction probability) a náhodné obtáčení listů kolem větve (Spin noise).

„… a z kmínku vyrostl statný velikán"

Jsme hotovi. Po zavření zásuvky předá TreeDO strom trueSpace. Všimněte si zachované hierarchie objektů. Je tak snadné nabarvit listy na zeleno. Pro kmen i větve volíme neje texturu, ale i mapu nerovností, nejlépe tu generovanou z textury.

Takový je plugin TreeDO, takové jsou stromy v trueSpace. Ale pokud si raději potrpí na vlastnoruční zahrádkařinu, dejte se do práce a deformujte a deformujte…

GoUP

TIP 3D REVUE: Zalesňujeme ve velkém

Uvědomte si, jak náročné na překreslování a paměť počítače stromky generované ve TreeDO jsou. Svou scénu proto předem dobře rozvažte. Chcete, aby Karkulka stála na tiché lesní mýtině? Vytvořte si několik dubů a buků ve vysokém rozlišení a lem mýtiny jimi zalesněte. Druhou a třetí řadu stromů směrem do hloubi lesa osázejte duby s jednodušší geometrií:

  • řidší zato větší listy,

  • místo komplikovaných kontur listů jen jednoduché kosočtverce či trojúhelníky,

  • kmeny s hrubšími profily - menším počtem vrcholů (Vertices),

  • menší počet délkových profilů v ohybech větví,

  • a pamatujte, že jedna mapa nerovností (Bump map) dokáže nahradit tisíce zbytečných polygonů

Čtvrtá a další řada stromů – záleží na hloubce hvozdu – už nejsou stromy generované ve TreeDO. Pro tento účel bohatě postačí vysoké kužely místo kmenů a koule s vychytrale umístěnou texturou místo koruny. Jak vychytrale? Připravte si bitmapu se změtí listů a přidejte ji průhledné trhliny mezi listy!

Je nám to ještě málo? Třeba by se měl v dálce znovu otevřít v mýtinu, která se táhne až téměř k obzoru. Pak tedy zalistujeme ve starších číslech 3D REVUE a znovu nastudujeme článek „Je průhledná!", kde jsme se věnovali aplikaci průhledných textur na objekty. Stromy na obzoru velice věrně nahradí plocha potažená fotografií lesa s aplikovanou průhledností simulující mezery mezi stromy a trhliny v korunách.

Teď nezbývá než nechat rudé slunce sklouznout těsně nad obzor a dívat se, jak celá kompozice – od první řady statných dřevin až po pásmo lesa na obzoru – vrhá na mechem porostlou mýtinu krásně řezané stíny.

GoUP

Download

U|V Extension – poslední verze TreeDO a mnoho dalších zajímavých zásuvek.
Krušnohorský letňák – stáhněte si náš smrk z ukázky (TreeDO soubor, 6 kB).

O kterém pluginu byste rádi četli příště? Napište si v anketě Nad dopisy diváků.

GoUP

[copyright.htm]