Part 1: Introduction
Chapter 1: Overview of Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Current Methods and Work Flows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Adoption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Reliance on Design Drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Chapter 2: Digital Media Industries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Film . Video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
CG and Visual Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Video Games . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Interactive Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Chapter 3: Digital Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
New Modes of Participation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Craft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Repetition and Recursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Mediated Environments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Chapter 4: Representation, Illustration, and Simulation . . . . . . 18
Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Roles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Chapter 5: Design Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Current Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Design Process: Heuristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Possibilities and Futures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Part 2: Scene
Chapter 6: Diorama: Setting the Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Taming Infinite Worlds: Limiting the Workspace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Working in Measured Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Composition: Foreground/Middleground/Background . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Composition: Ground/Horizon/Sky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Modeling Strategy: Narrative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Chapter 7: Arranging the Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Positioning Elements in 3D Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Setting Up a 3D Diorama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Proposed and Contextual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Dynamic Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Chapter 8: Composition and Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
The Camera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Framing the Composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
View Perspective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Focal/Peripheral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Major Film Shots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Chapter 9: Movement in the Environment . . . . . . . . . . . . . . . 55
Camera and Movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Passive versus Active Participant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Camera Movement in Film . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Zoom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Pan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Tilt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Dolly or Track . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Crab or Truck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Pedestal, Crane, or Boom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Follow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Animating the Camera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Pacing and Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Part 3: Object
Chapter 10: Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Typologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Site Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Infrastructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Vegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
The Importance of Modeling Vegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
The Challenges of Modeling Vegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Object in Context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Chapter 11: Polygon Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Components of Polygons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Modify Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
Edit Geometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Subdivision and Smoothing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Modeling from Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Chapter 12: Using CAD Linework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Refining and Importing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Refinement of CAD Linework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Extruding CAD Linework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Chapter 13: Polygon Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Image Planes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Selecting and Preparing the Photo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Chapter 14: Spline Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Components of Splines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
What Are NURBS? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Lathe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Loft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Spline Cage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Chapter 15: Materiality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Material Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Standard Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Photometric Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Special-Purpose Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Relationship of Material to Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Part 4: Terrain
Chapter 16: Terrain . Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Scale of Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Data and Surface Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Inputs: Generated, Supplied, and Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Surface Structures: Contours, TINs, and Grid Meshes . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Typologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Hills . Highlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Flats . Lowlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Slopes . Ramps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Channels . Swales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Basins . Depressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Domes . Mounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Chapter 17: Terrain Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Using Contour Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Splines . Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Chapter 18: Terrain Modeling . Meshes . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Meshes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Displacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Chapter 19: Materiality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Surface Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Displacement and Bump Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Noise Modifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Chapter 20: Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Scatter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Paint Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Hair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Part 5: Atmosphere
Chapter 21: Lighting . Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Time of Day . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Weather . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Seasons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Artificial Light and Pollution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Chapter 22: Rendering and Lighting Systems . . . . . . . . . . . . 157
mental ray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Lights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Shadows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Daylight Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Final Gather and Global Illumination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Chapter 23: Atmospheric Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Haze and Fog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Sunset/Sunrise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Chapter 24: Advanced and Real-Time Lighting Systems . . . . . . 172
Caustics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
HDR Imagery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
iray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Alternative Renderers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Chapter 25: Temporal Atmospheres . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Perception of Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Wind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Part 6: Simulation
Chapter 26: Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Motion and Keyframing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Animation Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Output Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Chapter 27: Linking . Controllers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Hierarchy and Linking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Parameter Curve Out of Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Controllers and Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Chapter 28: Animation Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Animating Component Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Terrain Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Chapter 29: Simulation . Rigid Bodies . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Rigid Body Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
MRigids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Chapter 30: Simulation . Particles and Soft Bodies . . . . . . . . 209
Particle Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Particle Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Flowing Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Blowing Leaves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Soft Body Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Chapter 31: Scripting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Scripting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Accessing the Scripting Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Using Scripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Part 7: Composite
Chapter 32: Composite Imagery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Alpha Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Viewport Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Matte/Shadow/Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Render Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Chapter 33: Composite . Scene States . Batch . . . . . . . . . . . . 232
Scene States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Batch Rendering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Chapter 34: Illustrative Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Model as Base for Collage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Model as Framework . Human Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Model as Framework . Aerial View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Chapter 35: Animated Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Composite Animation . Static Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Composite Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Image Credits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259