Прежде чем заняться анимацией лица, необходимо спроектировать модель головы. Разумеется, для этого следует тщательно изучить ее анатомию. Я видел немало трехмерных моделей голов, но, к несчастью, многие из них портил один и тот же недостаток неправильное строение и нарушенные пропорции. Например, такие головы имеют веки, не прилегающие к глазным яблокам, и впалые рты (зубы не примыкают к деснам, а находятся где-то в глубине рта). Обычно у подобных неудачных моделей неверно расположены уши и нарушено нормальное взаиморасположение частей человеческой головы. Безусловно, ее анатомическое строение является довольно сложным. Однако в распоряжении дизайнера есть богатый вспомогательный материал, который необходимо использовать при конструировании модели головы.

Для начала просто посмотрите на себя в зеркале, чтобы получить общее представление о строении человеческой головы. Сведения о расположении и величине ее отдельных частей вы найдете в специальных справочниках (действительно, было бы глупо измерять собственное лицо).

Итак, приступим к исследованию анатомии человеческой головы. Начнем с черепа. Многие дизайнеры не уделяют его строению должного внимания. Однако если вы хотите создать реалистичную голову, тщательно изучите форму ее черепа; от этого будет зависеть общий вид модели.

Рассмотрев основные части черепа, мы займемся подробным исследованием пропорций головы и взаимного расположения составляющих ее фрагментов. Данный аспект работы наиболее важен, поскольку неправильное размещение деталей лица сведет на пет наши усилия по созданию убедительной анимации. Поэтому мы тщательно исследуем все мелочи и познакомимся с методами, которые позволяют соблюсти при моделировании головы верные пропорции.

Затем мы рассмотрим каждый мускул в отдельности и проанализируем его влияние на общее выражение лица. Нам предстоит узнать, как работают те или иные группы мышц, обеспечивающих подвижность разных частей головы.

Следует отметить, что описываемая в этом разделе модель головы является идеальной, то есть имеет правильные пропорции и расположение деталей. Очевидно, не все люди сложены безупречно. Однако, как ни странно, череп обыкновенного человека редко имеет существенные отклонения от шаблона. Голова может быть большего или меньшего размера, но соотношение ее частей остается практически постоянной величиной.

Что ж, вступление закончено. Займемся изучением структуры черепа.

Череп - основа человеческой головы. Поэтому именно он служит шаблоном при формировании голов трехмерных персонажей. Если вы хотите, чтобы модель имела правильные пропорции, хорошенько изучите структуру черепа. В этом случае вы сможете верно воссоздать примерные очертания головы, а также расположение главных частей лица персонажа: носа, рта и глаз. На рис. 1.1 представлен череп в нескольких проекциях.

Как видите, он имеет ряд отличительных черт. К сожалению, при разработке трехмерной модели многие дизайнеры просто не обращают на них внимания. Например, по бокам черепа проходит височная линия, из-за чего череп кажется «высеченным из камня». Эта выразительная деталь обычно отсутствует у трехмерных персонажей. Впрочем, она больше присуща компьютерным монстрам наподобие того, что изображен на рис. 1.2.

Взгляните на резко выступающую линию, которая проходит вдоль черепа Демона - персонажа книги комиксов «Platinum 3D». Данная черта, столь любимая художниками Голливуда, придает герою вид законченного негодяя. Естественно, при воссоздании головы обычного человека такая особенность черепа не выглядит устрашающе. И тем не менее модель будет смотреться совершенно иначе. Ярко выраженная височная линия делает верхнюю часть черепа почти квадратной, как показано на рис. 1.3.

Хотя эта линия здесь не так отчетливо заметна, как на черепе монстра, эффект очевиден. Обратите внимание, что благодаря височной линии бо-ковые части черепа являются довольно плоскими, а у большинства трехмерных моделей круглые головы. Конечно, в повседневной жизни встречаются и такие, но все же следует избегать подобных форм, если вы стремитесь создавать правдоподобные изображения.

Височная линия - всего лишь одна из многих характерных черт головы, определяющих вид лица. Давайте посмотрим, какие особенности черепа важны при детальной разработке модели человеческой головы и как они влияют на формирование внешности персонажа. Взгляните на рис. 1.4.

A. Лобная кость. Она определяет структуру лба. Это достаточно тол стая кость, которая заканчивается над самым носом, у края бровей.

B. Височная линия. Она проходит по внешнему краю верхней части че репа. Благодаря височной линии верхняя часть головы имеет квад ратные очертания.

C. Теменная кость. Она расположена в боковой части головы, имеет гладкую изогнутую поверхность и граничит с задней частью челюстной кости

D. Переносица. Здесь лобная кость граничит с носовой. Данный учас- ток черепа обладает заметной кривизной, как показано на рис. 1.5.

E. Надглазничный край. Это одна из самых заметных костей лицевой части черепа. Надглазничный край действительно возвышается над глазом (см. рис. 1.6).

Данная кость находится непосредственно под бровями и прикрывает глаза, подобно козырьку, от прямых солнечных лучей. Формируя мимику персонажа, не забывайте о движении кожи выше надглазничного края. Аниматоры часто допускают ошибку, двигая сам надглазничный край, что выглядит неправдоподобно. В этом случае следует перемещать только кожную ткань, расположенную поверх надглазничной кости, а участки под глазами не трогать (см. рис.1.7).

Обратите внимание: при перемещении середины бровей их края остаются неподвижными. Так происходит потому, что они расположены на надглазничном крае. Чтобы лучше понять механизм движения бровей, просмотрите кинофрагмент supraorbital. mov.

Файл supraorbital.mov находится в папке Chapter1 на прилагаемом к книге компакт-диске.

Взгляните, как вытягивается кожа непосредственно над верхним веком. Данный эффект достигается не за счет перемещения надглазничного края, а благодаря движению ткани.

Когда человек поднимает брови, этот участок кожи растягивается поверх кости. При анимации лица обязательно следите за тем, чтобы ткань по бокам надглазничных краев оставалась неподвижной, иначе модель будет выглядеть карикатурой.

F. Носовая кость. Сама по себе небольшая, она образует верхнюю часть носа и граничит с переносицей. Там, где заканчивается носовая кость, обычно есть небольшая выпуклость (см. рис. 1.8).

Хрящ, который образует кончик носа, присоединен именно к данной кости. Одна из самых распространенных ошибок при анимации лица - движение копчика носа. В реальной жизни этого не происходит, потому что хрящ не прикреплен к кости сухожилиями и имеет мягкую структуру. Следовательно, кончик носа всегда остается неподвижным, как показано на рис. 1.9.

Как видите, кончик носа не изменил своего положения, тогда как примыкающие к хрящу участки ткани значительно переместились. Данный эффект продемонстрирован в киноролике noselock. mov.

Файл noselock. mov находится в папке Chapterl на прилагаемом к книге компакт-диске.

Вы убедитесь, что ткань, расположенная рядом с кончиком носа, изменяет свою форму, не влияя на его положение. Итак, никогда не заставляйте двигаться кончик носа мультипликационного героя (если, конечно, он не получил по физиономии).

G. Глазница. Это костная впадина, в которой расположены глаза. Она имеет гораздо большие размеры, чем сам глаз, находящийся в ее верхней части.

Н. Подглазничный край. Это нижняя часть глазницы и одновременно верхний участок скуловой кости. Именно наличие подглазничного края приводит к образованию складки под глазом (см. рис. 1.10).

Подглазничный край - непосредственная причина возникновения мешков под глазами, которые появляются у нас с возрастом или от усталости. Дело в том, что в ткани, примыкающей к данному участку черепа, скапливается излишек жидкости. Одной из распространенных ошибок, допускаемых дизайнерами при анимации лица, является движение подглазничного края. Что же происходит на самом деле?

В тот момент, когда щеки растягиваются в улыбке, кожа смещается вверх, к подглазничному краю, собирается под нижним веком и приподнимает его. Поскольку мышечная ткань не может переместиться за границу подглазничного края, она сгущается под ним, и в результате «надуваются» верхние части щек (см. рис. 1.11).

Таким образом, при анимации лица персонажа следует перемещать кожную ткань вверх, к подглазничному краю, но саму кость оставлять неподвижной.

I. Скуловая кость. Она расположена ниже подглазничного края, как показано на рис. 1.12.

Передняя часть скуловой кости загорожена подглазничным краем, зато сбоку она заметно выступает, формируя контур щеки. При улыбке ткань собирается вокруг скуловой кости, и верхние части щек как бы вздуваются (см. рис. 1.12).

J. Верхняя челюсть. Верхняя челюсть располагается непосредственно под носом, как показано на рис. 1.13.

К. Нижняя челюсть. Она показана па рис. 1.14.

Нижняя челюсть - самая большая кость лица, определяющая его контур. Кроме того, это единственная черепная кость, которая обладает подвижностью. Положение нижней челюсти необходимо учитывать при работе над выражением липа и его анимацией. Слишком часто трехмерные модели голов имеют неправильную ось вращения челюсти. Чтобы точно выбрать эту ось, надо знать форму и расположение челюсти. В противном случае анимация лица будет выглядеть неправдоподобно. На рис. 1.15 показана точка, через которую проходит ось вращения челюсти.

Названная ось идет через мыщелок (А), расположенный непосредственно за мочкой уха. Ориентиром может служить основание противозавитка: оно находится там, где противозавиток граничит с мочкой. Это место указано стрелкой на рис. 1 15. При вращении нижней челюсти его ось проходит через упомянутую точку. Чтобы лучше понять механизм вращения, посмотрите кинофрагмент jawrotation.mov.

Файл jawrotation. mov находится в папке Chapterl на прилагаемом к книге, компакт-диске.

Вы увидите, как выглядит реалистичная анимация нижней челюсти. Кроме того, рекомендую ознакомиться с роликом mandiblerotation. mov, который иллюстрирует правильное движение скуловой кости.

Файл mandiblerotation.mov находится в папке Chapterl на прилагаемом к книге компакт-диске.

Челюсть может двигаться не только по вертикали, но и по горизонтали (см. рис. 1.16).

Движение челюсти трехмерной модели черепа выглядит страшновато, в то время как у обыкновенного человека оно скрыто лицевой тканью и кожным покровом. На рис. 1.17 показаны границы предельного перемещения челюсти.

Величина этого перемещения вправо или влево зависит от расположения зубов. В крайнем положении челюсти граница между двумя нижними передними зубами лежит на одной прямой с внешним краем центрального резца. Разумеется, если персонаж беззубый, следует ориентироваться на то, как выглядит десна: в промежутке между двумя нижними передними зубами ее ткань слегка приподнята.

Чтобы посмотреть, как движется челюсть, загрузите файлы кинофрагментов jawmovement.mov и mandiblemovement.mov.

Файлы jawmovement.mov и mandiblemovement.mov находятся в папке Chaptег1 на прилагаемом к книге компакт-диске.

Движения челюстей кажутся достаточно необычными, поскольку мы не привыкли к подобному зрелищу. Однако со временем вы убедитесь, что иногда для передачи определенных выражений лица (например, персонаж ошеломлен, озадачен или даже просто жует) это движение крайне необходимо.

L. Подбородочный выступ. Данная кость является крайней частью нижней челюсти и образует подбородок (см. рис. 1.18).

Как видите, вид человеческого лица определяется характерными особенностями строения черепа. При моделировании головы человека следует соблюдать

также правильные пропорции и учитывать взаимное расположение отдельных частей головы, чтобы сделать качественную лицевую анимацию. Итак, пора поговорить о пропорциях человеческого черепа.

Чтобы анимация трехмерного персонажа выглядела убедительно, крайне важно точно воспроизвести в модели нормальные пропорции головы и взаиморасположение сегментов черепа. Рис. 1.19 иллюстрирует распределение массы между мозговой и лицевой частями черепа.

Как видите, череп условно разделен на два сегмента - мозговой и лицевой. Масса мозговой части (А) составляет 2/3 от общей массы черепа. Рельеф этой части, включающей свод и основание черепа, имеет мало отличительных особенностей. Масса лицевой части черепа (В), имеющей сложный рельеф с большим количеством деталей, составляет 1/3 от общей массы черепа. Именно лицевая часть черепа наиболее важна в процессе моделирования. Все подробности, характерные для внешности персонажа, расположены на лице, в то время как мозговой отдел определяет прежде всего форму головы.

Кстати, отметим, что боковая проекция черепа идеально вписывается в квадрат. Высота черепа равна его глубине, как показано на рис. 1.20.

Расстояние по вертикали, от подбородка до макушки, равно расстоянию по горизонтали, от бровей до затылка. Это очень важное соотношение, которым компьютерные художники часто пренебрегают при моделировании голов. Боясь создать «некрасивую» модель, дизайнеры уменьшают глубину черепа.

Дело в том, что в повседневной жизни мы не замечаем истинных пропорций головы: волосы «скрадывают» настоящую форму черепа, и его подлинный вид кажется нам очень странным.

Итак, при моделировании профиля черепа рекомендую вам помещать на заднем плане квадрат (см. рис. 1.21). Этот простой прием гарантирует соблюдение верных пропорций. Зато правильное воспроизведение структуры лицевой части головы - задача потруднее, и ее решению посвящена глава 2 книги. А пока давайте завершим рассмотрение общих пропорций черепа.

Еще одно соотношение, которое следует учитывать при конструировании головы трехмерного персонажа, иллюстрирует рис. 1.22. Череп можно условно разделить на две половины, верхнюю и нижнюю, проведя горизонтальную линию по глазницам.

Расстояние от подбородка до центра глазниц равно расстоянию от центра глазниц до макушки черепа. Соблюдая указанное соотношение, вы воспроизведете форму человеческой головы, которая будет выглядеть реалистично.

Знание анатомии черепа позволяет конструировать точные модели человеческой головы и создавать их правдоподобные анимации. Возможно, вам и не придется этим заниматься. Однако дизайнер обязан хорошо представлять себе строение черепа - самого важного элемента модели трехмерного персонажа. Зная структуру человеческой головы, вы сможете формировать реалистичные лица для своих компьютерных героев.

Фактически дизайнер в области трехмерной графики решает ту же задачу, что стоит перед специалистом по судебной антропологии: надо определить наружность животного или человека по пропорциям и особенностям строения черепа. Теперь, когда мы вплотную подошли к проблеме конструирования головы, предлагаю приступить к изучению ее пропорций, чему и посвящена глава 2.