3д модель из мультфильма "Лапута"

Мне давно хотелось нарисовать какую-нибуть необычную модель. Посмотрев замечательный мультфильм японского режиссера Хаяо Миядзаки "Лапута" (оригинальное название Tenkuu no Shiro Rapyuta, студия Ghibli 1986г.), я решил сделать модель небольшого летательного аппарата используемого семьей "пиратов" под предводительством Доры. Пираты они конечно не настоящие, слишком добрые, как впрочем все положительные персонажи этого автора. По сюжету фильма (подробнее здесь) они находятся в поисках чудесного летающего острова Лапута (летающий остров Лапута придумал английский писатель Джонатан Свифт в 1726 г. в книге "Путешествия Лэмюэля Гулливера", остров летал управляемым гигантским магнитом, но в фильме только идея острова только как сюжетный элемент) и герои часто пользуются неким летательным аппаратом, который не может не привлечь внимание (рис. ниже).

Поначалу задача мне показалась слишком простой, примерно на несколько часов работы, но потом выяснилось что мог вечерами напролет разглядывать картинки и раздумывать как нарисовать ту или иную деталь, что впрочем только продлевало удовольствие от такой работы. И проделав эту работу я решил показать как это делалось.

Анализ

Собственно говоря, раз это вымышленный объект, существующий в детском рисованном фильме, который нарисован понятными линиями, то соотвественно он должен быть легок для моделирования? На практике оказалось немного сложнее и большую трудность представляла именно необходимость понять объект "изнутри", а не иструментарий программы. Первое что мы видим, это предмет похожий на башмак с жужжащими как у шмеля крыльями. Но если отбросить не существующий в нашем мире машуший полет в таких крупных объектах, то уже можно найти аналогию другого транспортного средства - водный мотоцикл. Впереди у него имеется двигательный отсек, сзади открытая площадка для человека. Но это летательный аппарат и видны элементы уже в существующих летательных аппаратах поршневой авиации. Например два наплыва однозначно трактуются как обтекатели выступающих частей двигателя, треугольное отверстие спереди и штампованные прорези по бокам означают что имеется двигательная установка требующая воздух в качестве охлаждения или работы. Сверху имеется прозрачный наклонный щиток, который применялся на винтовых самолетах с открытой кабиной, под ним находится приборная панель и органы управления. Так как принцип полета этого орнитооптера отличается от принципов полета существующих летательных аппаратов, то и органы управления здесь незнакомые, видны два необычных рычага, тумблеры, какие то стрелочные приборы.

По бокам видны поручни, сам принцип расположения пилота и пассажира напоминает древнюю колесницу, где впереди водитель а впритык к нему стоит лучник, такая схема для "пиратского" устройства вполне логична, один сосредоточен на управлении, другой скажем обстреливает, что мы и видим на первых кадрах фильма. Днище аппарата состоит из киля наподобии гидросамолетов, что тоже понятно для построения. Самый необычный момент - сама схема летательного движетеля - крылья наподобие крыльев насекомого, например стрекозы. Видны две пары коротких крылышек прикрепленных к шаровым опорам в корпусе. Большую часть их движение показано таким же быстрым как и у насекомых, иногда неподвижные (у аппарата есть встроенные реактивные двигатели с выдвижными соплами снизу). Работа двух парных крыльем нам хорошо известна по стрекозе, есть еще один режим показанный в мульфильме - когда передняя пара неподвижна, а задние в движении. Такая схема тоже существует в природе у летающих жуков. Верхние хитиновые лепестки, которые прикрывают мягкие крылья поднимаются в полете как плоскости и работают как активные предкрылки а мягкие прозрачные крылья работают как движитель. Несмотря на кажущуюся фантастичность аппарата, наверно все таки не стоит утверждать в невозможности полета такого аппарата, нелишне напомнить, что жуки по учебникам аэродинамики летать не могут :). Я думаю многие бы не отказались от такого аппарата и в его логичности и есть секрет его привлекательности. В посадочном положении эти крылья прижимаются к бокам аппарата.

На корпусе видны заклепки, что также характерно для авиастроения, в том числе и современного. Видно что заклепки крупные и число их не велико, что явно является элементом антуража обязательного к отображению. Заклепки автоматически означают что корпус металлический - ум сразу формирует образ привычных дюралюминевых пластин самолетов которые видели большинство. Глядя на динамично меняющиеся кадры мы следим за сюжетом, встречаем привычные детали, которые мгновенно формируют понятный синтетический образ, пропуская непонятное. Так как аппарат придуман мужем главной "пиратши", то его привлекательность говорит о положительных качествах второстепенных героев - изобретательности, нетривиальности, что становится еще одним плюсом в глазах зрителей. Аппарат также не содержит какое либо вооружение, что говорит о миролюбии героев.

Выводы

Итак мы имеем логичную понятную конструкцию, непонятные моменты которой (двигатель, органы управления) не являются помехой в отображении, а понимание устроства известных предметов позволит лучше нарисовать. Но вместе с тем, формат фильма - вручную рисованые кадры дают самые разнообразные вариации как в деталях так в линиях самой конструкции. Перспективные рисунки на разных кадрах показывают самое разнообразны масштабы и положения одних и тех же деталей, например обтекатели то показаны очень крупными, то совсем небольшими. Практически не показанна панель управления, к чему крепятся рычаги тоже непонятно. Расположение педалей тоже меняется, то они по цетру, то по бокам. Где показаны педали, не показаны рычаги, иногда показаны крепления страховочных ремней. Так как чертежей нет (а это было бы слишком просто), но имелось большое количество разнообразных кадров, то я постарался создать усредненный образ в техническом плане и максимально передать дух устройства.

Реализация

Я надеюсь что мой опыт поможет другим моделистам и постараюсь сконцентрироваться на общих вопросах, сделать кросплатформенный подход в моделировании, поскольку используются самые разнообразные программы, которые развиваются и инструментарий которых во многом схож, я буду показывать ключевые моменты, а если моделисты используют другие трехмерные редакторы чем SolidWorks, то они могут самостоятельно найти аналогичные иструменты и подходы.

Так как основа модели криволинейные поверхности с двойной кривизной, отображенные в разных кадрах по разному, то я постарался найти картинку, от которой мог бы отталкиваться. В результате я сделал следующий эскиз на одной плоскости, частично повторяющий контуры рисунка.

Потом я создал дополнительные плоскости на которых нарисовал контуры сечений, и инструментом создания поверхности "граничная повехность", как бы натягиваю поверхность на существующий каркас.

Затем рисую на плоскости "справа" две линии, которые потом использую для отсечения части поверхности.

Теперь у нас есть поверхность, отталкиваясь от которой мы можем создавать палубу. Используя эскиз нижнего сечения вытягиваю поверхность.

На пересечении поверхностей создаю трехмерный эскиз, благодаря которому можно вычислить касательность эскизов для создания палубы. На базовой плоскости сверху, при виде сверху я рисую два сплайна, которым указываю касательность к трехмерному эскизу на пересечении.

Теперь используюя полученные плоскости можно получать трехмерный эскиз с двойной кривизной на из пересечении. Используя его, предыдущие эскизы и кромки поверхностей создаю следующую часть.

Снизу провожу еще одно отсечение поверхности.

Имея новый набор поверхностей я их использую для построения следующего цикла. Если бы я хотел перескочить через шаг, то нужный результат дался бы ценой больших усилий и менее рациональным способом.

Для окончательного закрытия корпуса и превращения его в твердотельную модель создават новые эскизы уже не нужно, просто используем кромки поверхностей.

Теперь рисую киль.

Оставшуюся поверхность преобразую в твердотельный объект соединяя ее с нижней частью.

Вырез под воздухозаборник.

Следующий элемент который мне доставил больше всего трудностей, были носовые обтекатели каплеобразной формы. Окончательное решение оказалось удивительно простым после многих поисков. Обтекатели располагаются симметрично, наверху капота с четкой границей перехода. На разных кадрах они имеют немного разные границы с корпусом, разные размеры и разные углы поворота. Поэтому я как и во всем остальном, действовал в пределах этих допусков. Мое решение позволяет обойтись без дополнительных плоскостей, трехмерных эскизов и прочего. Первое что я сделал - нарисовал на базовой плоскости "справа" примерный силуэт обтекателя.

Затем инструментом "повернутая бобышка" я делаю твердотельный объект не слитый с корпусом.

Теперь я поворачиваю этот объект в сторону.Затем я его немного вращаю и масштабирую пока не добиваюсь нужного мне эффекта.Затем я зеркально отражаю обтекатель, удаляю среднее тело и поверхностью капота обрезаю обтекатели снизу, теперь их можно объединять с основным корпусом.

Следующий сложный элемент содержащий поверхности двойной кривизны это изгиб корпуса над приборной доской и лобовой фонарь пилота. На базовой плоскости "сверху я нарисовал сплайн отражающий границу фонаря и корпуса, затем я инструментом "кривая разъема" я спроецировал линию на верхнюю грань корпуса.

Деталь теперь осталась единой, но разделенной на области. Затем используя полученные кромки и базовую плоскость "справа" я рисую поверхность фонаря.

Используюя инструмент "смещение эскиза" я делаю еще одно разделение на грани корпуса и отсекаю поверхность фонаря сбоку.

Теперь выбирая новую разделительную линию и кромку отсеченной поверхности, я строю новую граничную поверхность с указанием что она должна быть касательной к ее граничным поверхностям, я хочу добиться эффекта, чтобы часть фонаря лежала на корпусе повторяя его контуры. Колпак же крепится заклепками к корпусу, поэтому все должно быть по настоящему.

Полученные поверхности сшиваю, придаю толщину и снова разделяю поверхностью таким образом, чтобы получить прозрачную часть и его основу.

Затем придаю прозрачность, скругляю грани.

Хочу остановиться еще на двух элементах конструкции, которые мне интересно было решить: вентиляционные решетки по бокам корпуса и заклепки.

 

Вентиляционные отверстия

Сложность состояла в том, что боковые поверхности корпуса не были плоскими и содержали двойную кривизну, а отверстия с выштампованными козырьками должны были быть правильной геометрической формы и быть во взаимосвязи с корпусом. В результате некоторых экспериментов я получил следующий способ их рисования:

Сначала вытягиваю бобышку повторяющую контуры выреза, она должна выходить за пределы корпуса на высоту козырька.

Затем инструментом "эскиз на границе пересечения тел" я выбираю переднюю границу и заднюю кромку тела в качестве направляющих новой секущей плоскости.

В результате этой операции я получил объект, передняя кромка которого криволинейна и переходит в прямую грань, совсем так как было бы в случае реальной штамповки. Затем инструментом "оболочка" я его превращаю в такое вот корытце.

Переменным радиусом скругления изменяю форму углов.

Затем на границе пересечения объектов формирую трехмерный эскиз который используется для вытянутого выреза корпуса. Вырез должен затрагивать только корпус.

Инструментом "линейный массив" я дублирую эти корытца согласно каноническим кадрам фильма.

Так как корпус немного сужаеся к носу, то каждый элемент я сдвигаю чуть в сторону. Затем зеркально отражаю детали и используюя внутреннюю поверхность корпуса как секущий элемент удаляю ненужное. И в результате получил натуральные "акульи жабры", все как хотел.

 

Заклепки

На плоскости "справа" в делаю эскиз со смещением от ближайшей кривой, потом инструментом "проекционная кривая" накладываю линию на поверхность корпуса ука

Затем на рисую окружность и вытягиваю бобышку за пределы корпуса, затем инструментом "массив управляемый кривой" устанавливаю нужное количество элементов, указывая касательность относительно кривой.

Затем выступающие части я обрезаю поверхностью корпуса. И на торце каждой детали инструментом "купол" формирую полукруглую шляпку заклепки, такой какой она становится после ударов.

Цепочка такая, кривая зависит от формы среза корпуса и описывает положение заклепок, кривизна корпуса описывает положение заклепок относительно его поверхности, а купол результат расположения заклепки на поверхности с двойной кривизной. Таким образом получается что заклепки стоят точно так, как если бы они существовали в реальности.

Выводы

Моделируюя вечерами, кроме приятно проведенного времени я получил хорошую умственную гимнастику и фактически провел работу по реконструкции мультипликационного образа в твердотельный трехмерный объект основываясь на минимуме информации, где каждый последующий шаг зависел от предыдущего наподобии фрактального дерева.

Если у вас установлен Acrobat Reader начиная с версии 7.0.7, то вы можете скачать и ознакомититься с трехмерной моделью в формате *.pdf. Скачать можно здесь (2.8 мб).

назад

 

Мурат Вишняков

25 января 2007 года

Замечания, пожелания, советы и прочее, направляйте по адресу rony7@mail.ru либо ICQ 461444477

X