Курсовая работа: Изучение 3D моделирования в AUTODESK 3DS MAX 2008 на факультативах в школе

--PAGE_BREAK--Достаточно часто развернутые свитки не помещаются в поле экрана, и часть их содержимого скрывается за его границей. Для таких случаев предусмотрена возможность прокрутки области свитка вверх или вниз. Индикатором того, что на экране отображено не все содержимое свитков, является узкая вертикальная полоса вдоль их правой части. При наведении на область свитка указатель мыши примет форму руки, после чего, нажав и удерживая кнопку мыши, можно прокручивать область свитков вверх или вниз.
Свитки имеют контекстное меню, которое появляется при щелчке правой кнопкой мыши в области свитков (вне элементов управления). Оно содержит команды разворачивания и сворачивания всех свитков или свитков по именам и возврата к принятому по умолчанию порядку их расположения.
Вкладка Create (Создание) служит для создания основных (примитивы, кривые и др.) и вспомогательных (источники света, виртуальные камеры, объемные деформации и др.) объектов сцены. Эта вкладка содержит семь категорий, каждая из которых отвечает за создание объектов определенного типа:
Geometry (Геометрия) — позволяет создавать простые и усложненные примитивы, составные объекты, системы частиц, объекты для архитектурных, инженерных и конструкторских работ, окна, двери и пр. Создание объектов на основе примитивов будет подробно рассмотрено в следующей главе.
Shapes (Формы) — дает возможность создавать трехмерные кривые разной формы: линии, прямоугольники, круги, трехмерный текст и пр.
Lights (Источники света) — позволяет добавлять в сцену направленные и всенаправленные источники света.
Cameras (Камеры) — дает возможность добавлять в сцену виртуальные камеры. При помощи камер можно снимать сцену. Они являются очень важным объектом, если сцену планируется анимировать.
Helpers (Вспомогательные объекты) — позволяет добавлять в сцену вспомогательные объекты. Такие объекты не видны при визуализации сцены, но они помогают добиться того, чтобы трехмерные объекты вели себя нужным образом.
Например, габаритный контейнер Gizmo (Гизмо) может ограничить пространство распространения эффекта огня.
Space Warps (Объемные деформации) — дает возможность добавлять в сцену объемные деформации.
Systems (Дополнительные инструменты) — позволяет добавлять в сцену системы костей, скелет и другие дополнительные объекты.
Щелчок кнопкой мыши на любой из этих кнопок вызывает набор инструментов для создания объектов соответствующей категории.
Первая группа объектов, с которой обычно знакомятся начинающие разработчики трехмерной анимации, — это Geometry (Геометрия). Объекты этой группы представляют собой простейшие трехмерные геометрические фигуры: Box (Параллелепипед), Sphere (Сфера), Cylinder (Цилиндр.), Torus (Top), Cone (Конус), Plane (Плоскость) и др. Основные две группы — это Standard Primitives (Простые примитивы) и Extended Primitives (Сложные примитивы). К группе Extended Primitives (Сложные примитивы) относятся, например, Hedra (Многогранник), Torus Knot (Тороидальный узел), ChamferCyl (Цилиндр с фаской), Hose (Шланг) и т.д.
Очевидно, создатели 3ds Max обладают некоторой долей юмора, поскольку в число Standard Primitives (Простые примитивы) они включили не совсем простой объект — Teapot (Чайник). Этот примитив любят многие разработчики трехмерной графики и часто используют для различных целей. Например, с его помощью очень удобно изучать действие различных модификаторов, так как Teapot (Чайник) имеет неправильную форму и любые деформации очень хорошо на нем видны. Объект Teapot (Чайник) можно также применять для того, чтобы посмотреть, как будет выглядеть на объекте созданный материал.
В 3ds Max имеются группы объектов, предназначенных специально для архитектурной визуализации. Это Stairs (Лестницы), АЕС Extended (Дополнительные объекты для АИК — архитектурные, инженерные и конструкторские работы), Doors (Двери), Windows (Окна).
Группа объектов Doors (Двери) позволяет создать три типа дверей — Pivot (Закрепленные на оси), BiFold (Складывающиеся) и Sliding (Раздвигающиеся). Первые напоминают обычные входные двери, вторые — двери автобуса, а третьи — двери купе. Можно создавать одинарные или парные (при помощи параметра Double Doors (Двойные дверцы)) двери, регулировать размер дверной коробки (параметры Width (Ширина) и Depth (Глубина) в области Frame (Рама)), определять параметры самих объектов — Height (Высота), Width (Ширина), Depth (Глубина) — и даже толщину стекол — Glass Thickness (Толщина стекла). Параметр Open (Открытие) позволяет указать, насколько двери открыты.
Группа объектов Windows (Окна) позволяет добавлять в сцену шесть типов окон. Их основное отличие — в способе открытия:
Awning (Навесные) — поднимаются вверх;
Fixed (Закрепленные) — не открываются;
Projected (Проектируемые) — состоят из нескольких частей, открывающихся в разные стороны;
Casement (Створчатые) — открываются подобно двери, самый распространенный тип окна;
Pivoted (Закрепленные на оси) — открываются таким образом, что оконная рама вращается вокруг своей горизонтальной оси;
Sliding (Раздвигающиеся) — отъезжают в сторону, подобно раздвижным стеклам на книжной полке.
Следующая группа объектов — Stairs (Лестницы) — также является необходимым инструментом для проектирования архитектурных сооружений. В 3ds Max 2008 можно создавать четыре типа лестниц: LType (L-образная), Straight (Прямая), Spiral (Винтовая) и UType (U-образная).
Объекты Stairs (Лестницы) могут быть Open (Открытые), Closed (Закрытые) и Box (С основанием). Отдельно регулируется наличие перилл с правой и левой сторон при помощи параметра Handrail (Перила), расположение относительно ступенек — Rail Path (Путь перилл) и их высота Height (Высота перилл) в свитке Railings (Перилла). В области Steps (Ступени) свитка Parameters (Параметры) задается высота ступеней — Thickness (Толщина) и их ширина — Depth (Глубина). Для спиральной лестницы дополнительно указывается Radius (Радиус), наличие опоры — Center Pole (Центральная опора) и направление — по часовой стрелке или против нее (положение переключателя CCW (Против часовой стрелки) и CW (По часовой стрелке) в области Layout (Расположение)).
В группу АЕС Extended (Дополнительные объекты для АИК) входят объекты Foliage (Растительность), Wall (Стена) и Railing (Ограждение). Объекты Railing (Ограда, перила) и Wall (Стена), как и описанные выше объекты Doors (Двери) и Window (Окна), применяются в архитектурном моделировании.
Объект Foliage (Растительность) служит для моделирования трехмерной растительности. Трехмерное моделирование флоры обычно сопряжено с большими трудностями. Например, чтобы созданное дерево выглядело реалистично, необходимо не только качественную текстуру, но и смоделировать сложную геометрическую модель. Таких моделей долгое время в стандартном инструментарии 3ds Max не было.
При помощи объекта Foliage (Растительность) можно создавать растительные объекты, которые загружаются из библиотеки Plant Library (Библиотека растений). Создаваемому объекту автоматически назначается свой материал. Чтобы деревья и кусты не были похожи один на другой, используется параметр Seed (Случайная выборка), который определяет случайное расположение веток и листьев объекта.
В 3ds Max 2008 также можно создавать такой тип объектов, как частицы Particle Systems (Системы частиц). Частицы очень удобно использовать в сценах, в которых требуется смоделировать множество объектов одного типа, например снежинок, осколков от взрыва и т.д.
В 3ds Max присутствует группа объектов Helpers (Вспомогательные объекты). Объекты этого типа являются вспомогательными и не имеют геометрии, поэтому на финальном просчете их не видно. Объекты категории Helpers (Вспомогательные объекты) часто используются для настройки анимации, ориентирования объектов, определения расстояния между точками трехмерной сцены и т.д.
Объекты категории Helpers (Вспомогательные объекты) разделены на несколько групп в зависимости от своего предназначения.
Объекты группы Standard (Стандартные) выполняют функции ориентирования в виртуальном пространстве трехмерной сцены. Например, с помощью объекта Таре (Рулетка) вы можете быстро определить расстояние между двумя точками.
Объект Protractor (Угломер) напоминает рулетку, однако он изменяет не расстояние, а угол между линиями, соединяющими исходную точку и два объекта. Значение угла между образовавшимися прямыми будет отображаться в настройках объекта Protractor (Угломер) в поле Angle (Угол). Причем при перемещении этих объектов угол будет соответствующим образом изменяться.
Еще один инструмент для ориентирования в трехмерном пространстве — объект Compass (Компас). Он может отображаться в окне как простая точка или в виде розы ветров. Этот объект поможет определить направление координатных осей глобальной системы координат пространства. Он очень удобен, если вы плохо ориентируетесь в трехмерном пространстве, например, из-за большого количества одинаковых объектов.
Объекты группы Atmospheric Apparatus (Габаритный контейнер атмосферного эффекта) представляют собой габаритные контейнеры Gizmo (Гизмо).
В терминологии, используемой для работы с 3ds Max 2008, часто можно встретить понятие Gizmo (Габаритный контейнер Гизмо). Он ограничивает геометрические размеры объекта и имеет вид квадратных скобок.
В данном случае контейнеры используются для ограничения пространства, в котором необходимо разместить тот или иной атмосферный эффект, например огонь. Габаритные контейнеры группы Atmospheric Apparatus (Габаритный контейнер атмосферного эффекта) могут быть трех типов, различающихся по форме: BoxGizmo (Параллелепипед Гизмо), CylGizmo (Цилиндр Гизмо) и SphereGizmo (Сфера Гизмо). Кроме настроек, определяющих геометрические размеры, для описания объектов используется параметр Seed (Выборка). Он влияет на случайное протекание эффекта в объеме габаритного контейнера, иными словами, при разных значениях параметра Seed (Выборка) картина атмосферного эффекта будет различаться.
Группа Camera Match (Соответствие камеры) представлена одним вспомогательным объектом CamPoint (Точка камеры), который предназначен для работы с утилитой Camera Match (Соответствие камеры). Данная утилита создана для работы с фоновыми изображениями и подбора положения камеры таким образом, чтобы оно соответствовало положению и направлению камеры, которое было при съемке фоновой картинки. Объект CamPoint (Точка камеры) помогает установить точки, по которым будет восстановлено положение камеры.
Вспомогательные объекты группы Manipulators (Манипуляторы), к которым относятся Cone Angle (Конический угол), Slider (Ползунок) и Plane Angle (Угол плоскости), помогают управлять другими объектами сцены, используя возможность 3ds Max связывать параметры объектов.
Вспомогательные объекты группы Manipulators (Манипуляторы) помогают разработчику трехмерной анимации управлять объектами. Например, вспомогательный объект Slider (Ползунок) можно использовать для анимации мимики персонажа. Связав несколько подобных объектов с разными мускулами на лице трехмерного героя, можно изменять ползунки Slider (Ползунок) и тем самым изменять выражение лица персонажа. Объекты группы Manipulators (Манипуляторы) используются в основном для анимации.
Вспомогательные объекты группы reactor дублируют кнопки одноименной панели инструментов. Они служат для создания эффектов, связанных с динамикой в сценах [3, 25].
Объекты категории Systems (Дополнительные инструменты) позволяют создавать системы дневного освещения, а также управлять персонажами.
В 3ds Max предусмотрено два типа систем дневного освещения — Daylight (Дневное освещение) и Sunlight (Солнечное освещение). Они пригодятся, в первую очередь, при создании архитектурной визуализации, экстерьеров и интерьеров. Эти системы позволяют принимать при визуализации во внимание такие характеристики освещения, как географическое расположение объекта (страна и город), точную дату и время суток. Учитывая эти данные, программа использует схему освещения, соответствующую положению солнца в заданное время. Такие данные помогут определить, как лучше расположить дом по отношению к сторонам света, для того чтобы его освещение в разное время суток устраивало заказчика.
При планировке дома и прилегающих территорий очень важно также учитывать, куда будет падать тень от здания и других крупных объектов в разное время дня. Это позволит выбрать наиболее подходящее место, например, для посадки цветочной клумбы или для постройки беседки.
В связке с системами дневного освещения Daylight (Дневное освещение) и Sunlight (Солнечное освещение) используется объект Compass (Компас). При создании этих систем освещения объект Compass (Компас) создается автоматически. Отличие между Daylight (Дневное освещение) и Sunlight (Солнечное освещение) состоит в том, что в первом случае учитывается освещение с учетом света неба, а во втором — только солнца.
Параметры объекта, появляющиеся при его построении на вкладке Create (Создание) командной панели, становятся недоступными после выбора другого объекта или деактивации кнопки построения объекта. Для продолжения редактирования созданного примитива существует вкладка Modify (Изменение) командной панели. Выделив объект и перейдя на эту вкладку, вы вновь увидите свиток с параметрами для редактирования.
Кроме изменения параметров примитива, вкладка Modify (Изменение) командной панели позволяет назначать модификаторы выделенному объекту или группе объектов. В последнем случае к каждому объекту применяется образец модификатора.
Модификаторы — параметрически управляемые функции, предназначенные для изменения структуры объектов 3ds Max (например, положения вершин в пространстве или кривизны сегментов) [16, 54].
В верхней части вкладки Modify (Изменение) командной панели постоянно отображается строка с именем выделенного объекта и поле с образцом цвета, а немного ниже — раскрывающийся список Modifier List (Список модификаторов), содержащий модификаторы, доступные для применения к выделенному объекту.
Содержимое нижней части области свитков вкладки Modify (Изменение) командной панели меняется в зависимости от типа выделенных объектов и выбранных модификаторов.
В стеке модификаторов, который расположен под списком модификаторов, показано все, что происходило с объектом. Он отображает все модификаторы, примененные к выделенному объекту сцены, позволяет вернуться к настройкам любого модификатора и изменить его параметры, поменять местами расположение модификаторов в стеке или удалить их.
Под стеком модификаторов расположены кнопки, предназначенные для управления стеком. В их число входят: Pin Stack (Закрепить стек), Show end result on/off toggle (Показать конечный результат вкл/выкл), Make unique (Сделать уникальным), Remove modifier from the stack (Удалить модификатор из стека), Configure Modifier Sets (Изменить набор модификаторов).
Вкладка Hierarchy (Иерархия) командной панели содержит три кнопки контроля за различными параметрами и состояниями объекта: Pivot (Опора), IK (Inverse Kinematics) (Обратная кинематика) и Link Info (Данные о связях).
В верхней части вкладки Hierarchy (Иерархия) находятся три следующие кнопки:
Pivot (Опора) — открывает свитки, позволяющие изменять положение в пространстве опорной точки (Pivot Point) выделенного объекта. Опорная точка (Pivot Point) — точка, вокруг которой происходят все трансформации объекта, включая поворот, масштабирование и т.д.
IK (Inverse Kinematics) (Обратная кинематика) — содержит свитки, позволяющие применять к связанным объектам анимацию методом обратной кинематики. Эти свитки также позволяют настраивать параметры связей объектов, указывая на способы взаимодействия этих объектов между собой.
Link Info (Данные о связях) — открывает свитки, позволяющие устанавливать блокировки на перемещение, поворот и масштабирование выделенного объекта. Здесь же можно задать характеристики связей объектов друг с другом.
Вкладка Motion (Движение) командной панели содержит две кнопки, расположенные в верхней части панели: Parameters (Параметры) и Trajectories (Траектории).
Щелчок на кнопке Parameters (Параметры) открывает пять свитков, позволяющих анимировать объект и управлять анимацией при помощи присвоения контроллеров (Controllers) или ограничений (Constraints).
Контроллеры влияют на положение объекта в пространстве, его поворот и масштабирование относительно выбранного направления, а ограничения позволяют задать рамки использования трансформации объекта установленными параметрами (например, движением объекта вдоль указанного сплайна).
Вкладка Display (Отображение) содержит команды управления отображением отдельных объектов сцены в окнах проекций.
На этой вкладке можно установить индивидуальные параметры отображения каждого объекта и категорий объектов в целом. Используя настройки данной вкладки, вы можете изменять все параметры отображения, а также выполнять команды Hide (Спрятать) или Freeze (Фиксировать).
    продолжение
--PAGE_BREAK--Разнообразный выбор инструментов предоставляет вкладка Utilities (Утилиты).
По умолчанию свиток Utilities (Утилиты) содержит девять утилит: Asset Browser (Окно просмотра ресурсов), Camera Match (Горизонт камеры), Collapse (Свернуть), Color Clipboard (Буфер обмена с цветом), Measure (Линейка), Motion Capture (Захват движения), Reset XForm (Сбросить преобразования), MAXScript и reactor.
Итак, основными элементами интерфейса являются окна проекций, главное меню, панель инструментов Main Toolbar (Основная панель инструментов), Command Panel (Командная панель).
На панели инструментов расположены кнопки: Undo (Отменить), Redo (Повторить), Select and Link (Выделить и связать), Unlink Selection (Разорвать связь с выделенным объектом), Bind to Space Warp (Связать с воздействием), Selection Filter (Фильтр выделения), Select Object (Выделение объекта), Select by Name (Выделить по имени), Rectangular Selection Region (Прямоугольная область выделения), Circular Selection Region (Круглая область выделения), Fence Selection Region (Произвольная форма выделения), Lasso Selection Region (Выделение лассо), Paint Selection Region (Выделение кистью), Window/Crossing (Оконное/Пересекающее выделение), Select and Move (Выделить и переместить), Select and Rotate (Выделить и повернуть), Select and Uniform Scale (Выделить и равномерно масштабировать), Select and Non-uniform Scale (Выделить и неравномерно масштабировать), Select and Squash (Выделить и сжать), Reference Coordinate System (Система координат).
На командной панели шесть вкладок: Create (Создание), Modify (Изменение), Hierarchy (Иерархия), Motion (Движение), Display (Отображение) и Utilities (Утилиты).

2. Моделирование трехмерных объектов в 3ds Max 2008 3ds Max 2008 — объектно-ориентированная программа, то есть все, что создается в программе, является объектами. Объектами в программе 3ds Max являются любые геометрические фигуры, кривые, камеры, вспомогательные объекты, объемные деформации, системы и источники света, которые могут включаться в состав сцены [14, 99].
Все геометрические объекты программы 3ds Max 2008 можно условно разделить на две категории: параметрические и редактируемые.
Большинство объектов в 3ds Max являются параметрическими. Параметрические объекты — это объекты, которые определяются совокупностью установок или параметров, а не являются описанием его формы. Проще говоря, такие объекты можно контролировать при помощи параметров (свиток Parameters (Параметры) на командной панели). Изменение значений параметров модифицирует геометрию самого объекта. Такой подход позволяет гибко управлять размерами и формой объектов [8, 43].
Параметрическими объектами в 3ds Max являются все объекты, которые можно построить при помощи меню Create (Создание). Они имеют важные настройки моделирования и анимации, поэтому в общем случае необходимо как можно дольше сохранять параметрические определения объекта. Однако сохранение параметрических свойств объектов расходует большое количество ресурсов компьютера и замедляет работу с объектами, так как все параметры, настройки и модификаторы хранятся в памяти компьютера. Если вы не предполагаете в дальнейшем использовать параметрические свойства объекта, преобразуйте его в Editable Mesh (Редактируемая поверхность). Изменение редактируемых объектов происходит за счет подобъектов (вершины, ребра, грани, полигоны) или функций. В состав редактируемых объектов входят: Editable Spline (Редактируемый сплайн), Editable Mesh (Редактируемая поверхность), Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность), Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность) и NURBS (NURBS-поверхность). Редактируемые объекты в стеке модификаторов содержат ключевое слово Editable (Редактируемый). Исключение составляют NURBS-объекты, которые называются NURBS Surfaces (NURBS-поверхности). Редактируемые объекты получаются путем преобразования других типов объектов. После преобразования параметрического объекта в другой тип (например, в Editable Mesh (Редактируемая поверхность)) он теряет все свои параметрические свойства и не может быть изменен путем указания параметров. В то же время редактируемый объект приобретает свойства, недоступные параметрическому, — возможность редактирования на уровне подобъектов.
Подобно огромному зданию, построенному из маленьких кирпичиков, программа 3ds Max позволяет создавать разноплановые сцены, используя в качестве строительных блоков примитивы (параметрические объекты). Вы можете использовать стандартные параметрические объекты для начала любой работы. После создания к ним можно применять модификаторы, строить составные объекты, разрезать, редактировать на уровне подобъектов и выполнять многие другие операции.
Процесс создания и преобразования любых объектов в целом одинаков: объект создается с помощью меню Create (Создание), вкладки Create (Создание) командной панели или кнопок панели инструментов, затем выбирается инструмент для его изменения.
Одно из основных предназначений 3ds Max — моделирование трехмерных объектов. Воображение дизайнера трехмерной графики очень часто рисует сцены, которые невозможно создать, используя только примитивы. Многие объекты, которые окружают нас в повседневной жизни, имеют несимметричную поверхность, воспроизвести которую в трехмерной графике довольно сложно [2, 37].
Объекты категории Geometry (Геометрия) в 3ds Max 2008 являются базовым материалом для создания более сложных моделей. Для редактирования поверхности примитивов используются различные инструменты моделирования.
Существуют различные подходы к трехмерному моделированию:
• моделирование на основе примитивов;
• использование модификаторов;
• сплайновое моделирование;
• правка редактируемых поверхностей: Editable Mesh (Редактируемая поверхность), Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность), Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность);
• создание объектов при помощи булевых операций;
• создание трехмерных сцен с использованием частиц;
• NURBS-моделирование (NURBS — Non Uniform Rational B-Splines, неоднородные нерациональные В-сплайны).
2.1 Создание моделей при помощи примитивов Объекты в 3ds Max 2008 создаются при помощи команд пункта главного меню Create (Создание) или одноименной вкладки командной панели. Чаще используется второй способ, так как он является более удобным.
Примитивы служат инструментами построения и моделирования при создании составных объектов [6, 17].
Простыми геометрическими примитивами (категория Standard Primitives (Простые примитивы)) в 3ds Max являются следующие объекты.
• Box (Параллелепипед) — параллелепипеды и кубы с любым соотношением сторон.
• Sphere (Сфера) — параметрические объекты типа сферы или купола. Базовый объект создает квадратичные секции, похожие на линии долготы и широты глобуса.
• Cylinder (Цилиндр.) — цилиндры, цилиндрические секторы и многогранные призмы любых пропорций.
• Torus (Top) — кольца с круглой формой поперечного сечения. Может быть создан также тороидальный сектор.
• Teapot (Чайник) — объект, демонстрирующий возможности 3ds Max. Чайник является сложным параметрическим объектом, состоящим из частей.
• Cone (Конус) — общие формы, напоминающие цилиндры; два радиуса позволяют в любой момент поместить результирующий объект в управляемый конус.
• GeoSphere (Геосфера) — параметрические объекты, похожие на сферу и представляющие различные способы определения сферических объемов, которые обеспечивают три различных геометрии сферы и купола. Геосфера создает треугольные секции, подобно геодезическим куполам.
• Tube (Труба) — объекты, подобные цилиндру, но с продольным отверстием внутри. Можно также создавать секторы и многогранные призмы с отверстиями.
• Pyramid (Пирамида) — пирамиды (в том числе усеченные) с прямоугольным или квадратным основанием.
• Plane (Плоскость) — прямоугольный фрагмент сетчатой оболочки. Единственный примитив, не являющийся трехмерным объектом.
В число сложных примитивов (категория Extended Primitives (Улучшенные примитивы)) входят следующие объекты:
• Hedra (Многогранник) — пять разновидностей многогранников с множеством управляющих параметров. Все объекты определяются заданием точки центра и величиной радиуса.
• ChamferBox (Параллелепипед с фаской) — параллелепипеды и кубы с любым соотношением сторон. В отличие от объекта Box (Параллелепипед), при использовании объекта ChamferBox (Параллелепипед с фаской) существует возможность задания фасок на краях.
• OHTank (Цистерна) — цилиндры с основаниями в виде сферических сегментов с ярко выраженной границей между основаниями и средней частью объекта. На базе этих объектов можно также строить цилиндрические секторы.
• Spindle (Веретено) — цилиндры с коническими основаниями, а также цилиндрические секторы на базе этих объектов.
• Gengon (Многогранная призма) — многогранные призмы с фаской и без нее.
• RingWave (Круговая волна) — инструмент для создания труб, внешняя и внутренняя поверхности которых могут быть волнообразно деформированы.
• Prism (Призма) — инструмент для создания призм с различным соотношением сторон основания.
• Torus Knot (Тороидальный узел) — объект, который строится на основе узлов различного вида. Можно изменять как форму сечения, так и базовую форму объекта.
• ChamferCyl (Цилиндр с фаской) — цилиндры, цилиндрические секторы и многогранные призмы любых пропорций с возможностью задания на краях фаски, срезанной под углом 45°.
• Capsule (Капсула) — цилиндры с основаниями в виде полусфер, а также цилиндрические секторы на базе этих объектов.
• L-Extrusion (L-тело экструзии) — плоскость L-образной формы с выдавливанием по высоте.
• C-Extrusion (С-тело экструзии) — объект, аналогичный L-Extrusion (L-тело экструзии), отличающийся базовой формой, представленной в виде буквы «П».
Оба тела экструзии являются базовым материалом для моделирования архитектурных конструкций.
• Hose (Рукав) — инструмент для создания гофрированных рукавов, шлангов и других объектов аналогичной формы. «Привязав» основания Hose (Рукав) к двум другим объектам, можно получить подобие анимированной пружины.
Для создания объекта необходимо:
1. Перейти на вкладку Create (Создание) командной панели.
2. Выбрать категорию, в которой находится нужный объект, для примитивов это категория Geometry (Геометрия).
3. Из раскрывающегося списка выбрать группу, в которой находится нужный объект.
4. Нажать кнопку с названием объекта.
5. Щелкнуть в любом месте окна проекции и, не отпуская кнопку, передвигать указатель мыши до тех пор, пока не изменится размер объекта до нужного.
Объекты можно создавать и путем ввода параметров объекта в свитке Keyboard Entry (Ввод с клавиатуры). Для этого после нажатия кнопки с названием примитива перейдите в появившийся ниже свиток, введите параметры объекта, координаты точки расположения и нажмите кнопку Create (Создать).
Объект в окне проекции может быть представлен по-разному: сглажено — режим просмотра Smooth + Highlights (Сглаженный), в виде сетчатой оболочки — Wireframe (Каркас), в виде рамки редактирования — Bounding Box (Ограничивающий прямоугольник) и др. Упрощенное отображение объектов в окнах проекций нужно для более легкого управления сложными сценами с большим количеством объектов и полигонов.
Для изменения варианта отображения объекта необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на названии окна проекции и в контекстном меню выбрать нужный режим.
Любой примитив, созданный в 3ds Max, характеризуется набором параметров, которые определяют его геометрическую форму. Изменяя настройки объекта, вы тем самым изменяете его форму. Каждый из примитивов имеет свой уникальный набор параметров. Например, для примитива Box (Параллелепипед) такими настройками являются Length (Длина), Width (Ширина) и Height (Высота).
Одна из характеристик, присущих любому примитиву, — Segments (Количество сегментов). Этот параметр определяет количество полигонов в структуре объекта. Чем большее значение принимает параметр Segments (Количество сегментов), тем точнее отображается поверхность трехмерной модели. Количество сегментов может определяться не одним, а несколькими настройками. Например, объект Box (Параллелепипед) имеет три таких параметра — Length Segs (Количество сегментов по длине), Width Segs (Количество сегментов по ширине) и Height Segs (Количество сегментов по высоте).
В настройках большинства примитивов также присутствует параметр Generate Mapping Coords (Создавать систему проекционных координат). Установка данного флажка обеспечивает создание системы проекционных координат, что необходимо в том случае, если вы собираетесь текстурировать объект. В большинстве случаев необходимо, чтобы данный флажок был снят.
Настройки только что созданного объекта располагаются на вкладке Create (Создание) командной панели. Однако при повторном выделении объекта в сцене его настройки переместятся на вкладку Modify (Изменение).
Чтобы изменить объект, необходимо указать новые значения его параметров следующим образом.
1. Выделите требуемый примитив в окне проекции.
2. Перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели.
3. Введите новое значение параметра в поле рядом с его названием и нажмите клавишу Enter.
Проанализировав источники можно сказать, что примитивы — инструменты построения и моделирования при создании составных объектов. Такие примитивы, как L-тело экструзии и С-тело экструзии являются базовым материалом для моделирования архитектурных конструкций. Примитивы выделяют двух видов: Standard Primitives (Простые примитивы) и Extended Primitives (Улучшенные примитивы).
2.2 Создание моделей при помощи сплайнов Один из эффективных способов создания трехмерных моделей — использование техники сплайнового моделирования. В конечном итоге создание модели при помощи сплайнов (трехмерных кривых) сводится к построению сплайнового каркаса, на основе которого создается огибающая трехмерная геометрическая поверхность.
Сплайны — это двумерные примитивы (например, линия, окружность, текст), имеющие, как и трехмерные, различные параметры задания форм [9, 75].
Сплайновые примитивы представляют собой такой же рабочий материал, как и простейшие трехмерные объекты, создаваемые в 3ds Max 2008. Сплайновый инструментарий программы включает в себя следующие фигуры:
• Line (Линия);
• Circle (Окружность);
• Arc (Дуга);
• NGon (Многоугольник);
• Text (Сплайновый текст);
• Section (Сечение);
• Rectangle (Прямоугольник);
• Ellipse (Эллипс);
• Donut (Кольцо);
• Star (Многоугольник в виде звезды);
• Helix (Спираль).
Доступны также дополнительные сплайновые объекты, которые отличаются сложной формой и гибкими настройками. Благодаря этому, изменяя значения параметров, можно получать объекты самой разнообразной формы. Объекты такой формы часто используются в архитектуре.
• WRectangle (Прямоугольник за стеной) — позволяет создавать закрытые сплайны, состоящие из двух концентрических прямоугольников.
• Channel (С-образный) — позволяет создавать закрытые сплайны в форме буквы С, напоминающие канавки.
• Angle (L-образный) — позволяет создавать закрытые сплайны в форме буквы L, напоминающие уголки.
• Tee (Т-образный) — позволяет создавать закрытые сплайны в форме буквы Т.
• Wide Flange (I-образный) — позволяет создавать закрытые сплайны в форме буквы I.
Чтобы создать сплайновый объект, перейдите на вкладку Create (Создание) командной панели, в категории Shapes (Формы) выберите строку Splines (Сплайны) и нажмите кнопку создаваемого примитива. Для создания сложных сплайновых объектов, находясь в категории Shapes (Формы), выберите строку Extended Splines (Сложные сплайны).
Все сплайновые примитивы имеют схожие настройки. Например, каждый описанный объект содержит два обязательных свитка настроек: Rendering (Визуализация) и Interpolation (Интерполяция).
По умолчанию сплайновые примитивы не отображаются на этапе визуализации и используются как вспомогательные объекты для создания моделей со сложной геометрией. Однако любой сплайновый примитив может выступать в сцене как самостоятельный объект. За отображение объекта в окне проекции и на этапе визуализации отвечает свиток настроек Rendering (Визуализация). Если установить флажок Enable In Renderer (Показать при визуализации), объект на этапе визуализации становится видимым. Установленный флажок Enable In Viewport (Показывать в окне проекции) позволяет визуализировать сплайновый примитив в окне проекции с учетом формы сплайна, которую можно выбрать округлой или прямоугольной, установив переключатель в положение Radial (Округлый) или Rectangular (Прямоугольный).
При выборе округлого сечения сплайна (Radial (Округлый)) толщина регулируется параметром Thickness (Толщина). Сплайн характеризуется также количеством сторон (параметр Sides (Количество сторон)) и углом их расположения (Angle (Угол)). Минимальное количество сторон сплайна — 3 (такой сплайн имеет треугольное сечение).
    продолжение
--PAGE_BREAK--В другом случае — при выборе прямоугольного сечения Rectangular (Прямоугольный) — устанавливаются значения Length (Длина) и Width (Ширина), определяющие толщину сплайна. Параметр Aspect (Соотношение) обозначает соотношение длины и ширины прямоугольного профиля сплайна. Если нажать кнопку с изображением замка, расположенную рядом с этим параметром, то при изменении длины или ширины профиля автоматически будет изменяться и другой параметр так, чтобы их соотношение оставалось неизменным. При выборе прямоугольного сечения, как и при выборе округлого, есть возможность управлять параметром Angle (Угол).
Свиток настроек Interpolation (Интерполяция) определяет количество шагов интерполяции сплайна (количество сегментов между вершинами объекта). Установленный флажок Optimize (Оптимизация) служит для оптимизации сплайна. Для сплайнов группы Extended Splines (Сложные сплайны) доступны также дополнительные параметры, позволяющие определять форму их внешних и внутренних углов (Corner Radius 1 (Радиус углов 1) и Corner Radius 2 (Радиус углов 2)).
На основе сплайновых фигур можно создавать сложные геометрические трехмерные объекты. Для этого используются модификаторы Surface (Поверхность), Lathe (Вращение вокруг оси), Sweep (Выгнутость), Extrude (Выдавливание) и BeveL (Выдавливание со скосом), а также составной объект Loft (Лофтинг).
Модификатор — это программная функция изменения формы и внешнего вида трехмерного объекта.
Если присмотреться к объектам, которые нас окружают, то можно заметить, что многие из них обладают осевой симметрией. Например, плафон люстры, тарелки, бокалы, кувшины, колонны и т.д. Все эти объекты в трехмерной графике создаются как поверхности вращения сплайнового профиля вокруг некоторой оси при помощи модификатора Lathe (Вращение вокруг оси). Этот модификатор назначается созданному сплайну, после чего в окне проекции появляется трехмерная поверхность, образованная вращением сплайна вокруг некоторой оси. Сплайновая кривая при этом может быть разомкнутой или замкнутой.
Настройки модификатора Lathe (Вращение вокруг оси) позволяют установить тип поверхности, получившейся в результате вращения сплайнового профиля. Это может быть Patch (Патч-поверхность), Mesh (Поверхность) или NURBS (NURBS-поверхность). Кроме этого, при создании объекта можно устанавливать угол вращения профиля в диапазоне от 0 до 360°.
Для построения трехмерной модели методом лофтинга необходимо создать два сплайна. Одна трехмерная кривая определяет сечение модели, а вторая — траекторию, вдоль которой это сечение будет располагаться [10, 56].
Модификатор Sweep (Выгнутость) — еще один инструмент для превращения сплайна в трехмерный объект. Настройки любой трехмерной кривой, которая создается в 3ds Max, дают возможность визуализировать ее с круглым или квадратным сечением. Модификатор Sweep (Выгнутость) позволяет визуализировать сплайн со значительно большим количеством профилей. Среди них профили в форме уголка (Angle (Угол)), канавки (Channel (Канавка)), полукруга (Half Round (Полукруг)), полой круглой трубки (Pipe (Труба)), полой квадратной трубки (Tube (Трубка)) и др. Профиль можно выбирать из списка Built In Section (Встроенные профили) свитка Section Type (Тип профиля) настроек модификатора.
Возможности модификатора не ограничиваются применением профилей-заготовок. В качестве профиля можно использовать сплайновый профиль, созданный вручную. Для этого необходимо установить переключатель в положение Use Custom Section (Использовать пользовательский профиль), нажать кнопку Pick (Выбрать) и указать сплайн в окне проекции.
Геометрическими размерами профиля, а также углами можно управлять, используя настройки свитка Sweep Parameters (Параметры выгнутости).
Модификатор Sweep (Выгнутость) очень удобно использовать для архитектурного моделирования. Например, с его помощью можно быстро добавить плинтус, карнизы, оконные рамы и прочие элементы интерьера в трехмерную комнату.
Метод создания трехмерных объектов с помощью этого модификатора напоминает способ лофтинга.
При создании трехмерных моделей часто используются стандартные модификаторы Extrude (Выдавливание) и Bevel (Выдавливание со скосом), которые схожи по своему действию и применяются к любой сплайновой форме. Результатом действия этих модификаторов на сплайн является поверхность, созданная сечением выбранной сплайновой формы.
Разница между этими модификаторами заключается в том, что при использовании Bevel (Выдавливание со скосом) можно дополнительно управлять величиной скоса выдавливаемых граней. Кроме того, модификатор Bevel (Выдавливание со скосом) позволяет применять трехуровневое выдавливание, с помощью которого можно придавать красивую форму краям фигуры.
Особенно удобно использовать модификаторы Extrude (Выдавливание) и Bevel (Выдавливание со скосом) при разработке логотипов и работе с объемным текстом.
Если в окне проекции создать сплайновую форму Text (Текст), а затем применить к ней один из модификаторов выдавливания, то получится объемная надпись. С ней можно работать, как и с любым другим трехмерным объектом.
Главной настройкой модификаторов Extrude (Выдавливание) и Bevel (Выдавливание со скосом) является амплитуда выдавливания. Для модификатора Bevel (Выдавливание со скосом) — это параметр Height (Высота), а для Extrude (Выдавливание) — Amount (Величина). Величину скоса задает параметр Outline (Масштаб).
Еще один модификатор, применяющийся для выдавливания, — Bevel Profile (Выдавливание со скосом по заданному профилю).
Он действует на сплайн аналогично Bevel (Выдавливание со скосом), с той лишь разницей, что в настройках Bevel Profile (Выдавливание со скосом по заданному профилю) необходимо указывать трехмерную кривую, вдоль которой будет выдавливаться сплайн.
Модификатор Extrude (Выдавливание) имеет несколько меньшие возможности по сравнению с Bevel Profile (Выдавливание со скосом по заданному профилю), однако разработчики трехмерной графики очень часто используют Extrude (Выдавливание). В частности, с его помощью удобно создавать геометрию помещений, моделируя сложные коридоры.
Рассмотрев работы Верстак В.А. «3ds Max 8. Секреты мастерства», Бондаренко С.В., Бондаренко М.Ю. «3ds Max 8. Библиотека пользователя», Рябцева Д.В. «Дизайн помещений и интерьеров в 3ds Max 7» можно сказать, что сплайны часто используются в архитектуре, употребляются для создания моделей с осевой симметрией.
Например, плафон люстры, тарелки, бокалы, кувшины, колонны. Моделирование при помощи сплайнов включает в себя следующие фигуры:
Line (Линия),
Circle (Окружность),
Arc (Дуга),
NGon (Многоугольник),
Text (Сплайновый текст),
Section (Сечение),
Rectangle (Прямоугольник),
Ellipse (Эллипс),
Donut (Кольцо),
Star (Многоугольник в виде звезды),
 Helix (Спираль).
2.3 Создание моделей при помощи редактируемых поверхностей Еще один используемый в трехмерной графике способ моделирования — работа с редактируемыми поверхностями. Программа 3ds Max 2008 позволяет работать со следующими типами редактируемых поверхностей:
• Editable Mesh (Редактируемая поверхность);
• Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность);
• Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность);
• NURBS Surface (NURBS-поверхность).
Практически любой объект 3ds Max 2008 можно преобразовать в один из этих типов поверхностей. Для этого правой кнопкой мыши вызовите контекстное меню, щелкните на пункте Convert To (Преобразовать) и в появившемся подменю выберите один из типов [7,48].
Все эти методы построения поверхностей схожи между собой, различаются они настройками моделирования на уровне подобъектов. Переключаясь в различные режимы редактирования подобъектов, можно перемещать, масштабировать, удалять, объединять подобъекты.
В объектах типа Editable Mesh (Редактируемая поверхность) модель состоит из треугольных граней. Для работы с Editable Mesh (Редактируемая поверхность) можно использовать режимы редактирования Vertex (Вершина), Edge (Ребро), Face (Грань), Polygon (Полигон) и Element (Элемент).
В объектах типа Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность) модель состоит из многоугольников. Для работы с такими объектами можно использовать режимы редактирования Vertex (Вершина), Edge (Ребро), Border (Граница), Polygon (Полигон) и Element (Элемент).
В объектах типа Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность) модель состоит из лоскутов треугольной или четырехугольной формы, которые создаются сплайнами Безье. Особенность этого типа редактируемой поверхности — гибкость управления формой создаваемого объекта. Для работы с Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность) можно использовать режимы редактирования Vertex (Вершина), Edge (Ребро), Patch (Патч), Element (Элемент) и Handle (Вектор).
NURBS Surface (NURBS-поверхность) — это поверхность, построенная на NURBS-кривых. Этот метод создания поверхностей основан на неоднородных рациональных В-сплайнах (Non Uniform Rational B-Splines). Чаще всего данный способ используется для моделирования органических объектов, анимации лица персонажей. Этот метод является самым сложным в освоении, но вместе с тем самым гибким.
Объект Editable Mesh (Редактируемая сетка) предназначен для создания основных форм трехмерных моделей. Он не является параметрическим объектом, то есть у него нет параметров, как, например, у примитивов. Практически любой трехмерный объект можно преобразовать в редактируемую сетку (поверхность). После преобразования его можно использовать для полигонального моделирования.
Настройки режимов редактирования объединены в четыре основных свитка — Selection (Выделение), Soft Selection (Плавное выделение), Edit Geometry (Редактирование геометрических характеристик) и Surface Properties (Свойства поверхности). Эти свитки одинаковы для всех режимов, однако инструменты в них могут отличаться в зависимости от выбранного типа подобъектов.
Свиток Selection (Выделение) содержит настройки выделения подобъектов. С помощью этого свитка можно быстро переключаться между режимами редактирования подобъектов.
При установке флажка Ignore Backfacing (Игнорировать невидимые участки) производится выделение только тех областей объектов, которые обращены к зрителю.
Редактируя поверхность, часто бывает удобно скрыть те или иные элементы оболочки. Поскольку стандартная команда Hide Selection (Скрыть выделение) в данном случае не позволяет этого сделать, эту операцию можно выполнить, используя кнопку Hide (Скрыть). Для отображения всех скрытых объектов сцены необходимо нажать кнопку Unhide All (Отобразить все).
Свиток Soft Selection (Плавное выделение) позволяет использовать функцию плавного выделения. Эта возможность часто применяется в процессе моделирования трехмерных объектов. Суть этого метода состоит в том, чтобы при перемещении одного типа подобъектов на выделенные элементы объекта оказывалось воздействие с силой, зависящей от расстояния, на котором эти элементы находятся от центра выделения. Для включения этого режима нужно установить флажок Use Soft Selection (Использовать плавное выделение). Расстояние, на которое распространяется воздействие в режиме Soft Selection (Плавное выделение), устанавливается параметром Falloff (Спад). Характер распространения воздействия на прилегающие подобъекты определяется параметрами Pinch (Сужение) и Bubble (Выпуклость). В этом же свитке отображается кривая воздействия на выделенную область. При изменении значений параметров этого свитка кривая изменяет свою форму, что позволяет визуально определить характер выделения. Функция плавного выделения доступна во всех режимах редактирования подобъектов.
В свитке Edit Geometry (Редактирование геометрических характеристик) расположены основные инструменты для работы с редактируемыми поверхностями. С помощью инструментов этого свитка вы можете создавать подобъекты (Create (Создать)), удалять их (Delete (Удалить)), присоединять к оболочке (Attach (Присоединить)) или, наоборот, отсоединять их (Detach (Отделить)), создавая отдельные объекты.
Один из инструментов, который часто используется при редактировании поверхностей, — Extrude (Выдавливание). С помощью этой операции можно произвести перемещение выделенных подобъектов на определенную длину. Другой инструмент — Bevel (Выдавливание со скосом) — по своему действию напоминает Extrude (Выдавливание), однако, в отличие от последнего, позволяет производить выдавливание выделенного подобъекта под определенным углом, что позволяет управлять его площадью. Инструмент Bevel (Выдавливание со скосом) используется только в режимах редактирования Polygon (Полигон) и Face (Грань). Инструмент Chamfer (Фаска) используется для создания фаски на месте ребра или вершины.
При использовании инструментов Extrude (Выдавливание) и Bevel (Выдавливание со скосом) результат их воздействия зависит от положения переключателя Normal (Нормаль): Group (Общие) или Local (Выборочные). В первом случае используется усредненная нормаль по всем выделенным подобъектам, а во втором выдавливание происходит в направлении нормалей каждого выделенного подобъекта.
Некоторые инструменты редактируемых поверхностей по своему действию напоминают модификаторы 3ds Max. Кроме рассмотренных выше инструментов Extrude (Выдавливание) и Bevel (Выдавливание со скосом), напоминающих одноименные модификаторы, в свитке Edit Geometry (Редактирование геометрических характеристик) содержится аналог модификатора Slice (Срез). Этот инструмент называется Slice Plane (Плоскость среза). После нажатия кнопки с таким названием в середине объекта появится схематически обозначенная плоскость. С помощью этой плоскости можно разрезать подобъекты, изменяя таким образом топологию редактируемой поверхности.
Плоскость можно перемещать вдоль осей, вращать и масштабировать. После подбора требуемого положения плоскости среза необходимо нажать кнопку Slice (Срез), после чего будет произведена операция разрезания. Если нужно разделить полученные части, проследите, чтобы перед использованием этого инструмента был установлен флажок Split (Разделить).
Если необходимо разрезать оболочку объекта вручную, используется инструмент Cut (Разрез).
В процессе редактирования оболочки Editable Mesh (Редактируемая поверхность) может возникнуть необходимость увеличить плотность полигональной структуры. Это может понадобиться, например, в тех случаях, когда необходимо увеличить разрешение оболочки модели в месте сгиба (представьте локтевой сустав персонажа или лицевой мускул). Для этих целей служит операция Tessellate (Разбиение граней). Топология сетчатой поверхности, образованной в результате использования инструмента разбиения подобъектов, зависит от того, в каком положении находится переключатель by (Разбить по). Если выбран режим уплотнения полигональной структуры Edge (По ребру), то на месте разбиваемой грани образуются четыре новые грани, если же используется режим Face-Center (По центру грани), то на месте разбиваемой грани образуются три новые. Операция Tessellate (Разбиение граней) работает в режимах редактирования подобъектов Face (Грань), Polygon (Полигон) и Element (Элемент).
Инструмент Explode (Взрыв) воздействуя на выделенные подобъекты, преобразовывает их в самостоятельные объекты или элементы редактируемой оболочки.
Инструмент Collapse (Удаление) удаляет выделенный подобъект, стягивая на его место прилегающие подобъекты.
Свиток Surface Properties (Свойства поверхности) используется для определения участков сглаживающих групп.
Группой сглаживания называется совокупность граней, к которым применено автоматическое сглаживание. Примыкающие друг к другу группы сглаживания образуют острые ребра. Чтобы назначить выбранным подобъектам определенную группу сглаживания, необходимо выделить требуемые подобъекты, после чего ввести нужный номер сглаживающей группы и нажать Enter.
Полигональными являются объекты, основанные на сетке полигонов, из которых состоит поверхность этих объектов. Они похожи на объекты Editable Mesh (Редактируемая поверхность), но обладают уникальными возможностями. Эти объекты доступны только как Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность). В них могут быть преобразованы любые геометрические объекты сцены путем конвертации в Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность), а также после применения модификатора Edit Poly (Редактирование полигонов) или Poly Select (Выделение полигонов) [17, 47].
Инструментарий редактируемой поверхности Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность) напоминает средства редактирования поверхности Editable Mesh (Редактируемая поверхность), однако он имеет дополнительные возможности.
    продолжение
--PAGE_BREAK--