Лабораторная работа№1

Тема: Программа 3 D Studio Max

1.Основные понятия.

2.Практическое задание

3DS МАХ - это объектно-ориентированная программа. Если посмотреть на 3DS МАХ в терминах программирования, все, что создается, является объектами. Геометрия, камеры и источники света на сцене являются объектами. Модификаторы также являются объектами, как и контроллеры, растровые изображения и определения материалов. Многие объекты, подобные каркасам, сплайнам и модификаторам, допускают манипулирование на уровне подобъектов.

Разберем основные типы элементов интерфейса среды Мах.

Сразу после запуска программы происходит раскрытие Главного Окна Мах - основного элемента интерфейса (Рисунок.1), которое является стандартным окном операционной системы Windows. Составной частью окна являются панели, некоторые из которых, кроме кнопок содержат дополнительные элементы управления. Панель Команд - совокупность наборов инструментов создания и редактирования объектов, настроек параметров анимации и служебных средств среды Мах. Эта панель также представлена в виде закладок по видам действий (Рисунок.2). По умолчанию Панель Команд расположена в правой области Главного Окна Мах и не перемещается по экрану.

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Create (Создание объектов).

Modify (Модификация объектов).

Hierarchy (Иерархия).

Motion (Управление движением).

Display (Отображение объектов).

Utilities (Утилиты).

Все объекты, сгруппированные по типам, выбираются кнопками панели Create. Для перехода к любому из типов необходимо выполнить левый щелчок на соответствующей кнопке. Список типов панели Создать (Рисунок.3) включает в себя:

· Geometry (Геометрия)

· Shapes (Двумерные Формы)

· Lights (Источники Света)

· Cameras (Камеры)

· Helpers (Служебные Объекты)

· Space Warps (Деформаторы Пространства)

· Systems (Системы)

Рисунок 3.

Каждая из групп объектов имеет раскрывающийся список подгрупп, позволяющий работать только с одним из наборов объектов. И, наконец, каждый элемент списка подгруппы представлен свитком Object Type (Тип Объекта), в котором содержатся рельефные кнопки выбора, предназначенные для создания конкретных объектов трехмерной сцены. Выбор такой кнопки вызывает появление списка свитков создания нового объекта, в котором заданы значения Defaults (По Умолчанию). Некоторые из них можно изменить, и все последующие объекты этого типа будут создаваться, используя новые параметры.

Объекты, которым необходимо указание более одного параметра, требуют после первого отпускания кнопки мыши продолжать перемещение курсора и для фиксации каждого следующего производить левый щелчок. Пример такого объекта - Box (Коробка). Создание этого объекта начинается с определения пропорций граней, то есть будет это Куб или Параллелепипед. Выбор одного из этих типов осуществляется переключателем Cube / Box в свитке Creation Method (Способ Создания) (Рисунок.4).

Рисунок 4.

Для изменения параметров объекта сцены в среде Мах служит панель Modify (Редактировать). После выделения изменяемого объекта и в этой панели возникают группы параметров:

· Текстовое поле имени объекта и поле с образцом цвета.

· Список Modifier List (Список модификаторов) и настраиваемый набор инструментов изменения структуры объектов, представленный рельефными кнопками (Рисунок.5).

Рисунок 5.

Box (Коробка) – стандартный примитив, который я использовала в своем практическом задании. Кроме Box (Коробка) к стандартным примитивам относят Sphere (Сфера), Cylinder (цилиндр), Torus (тор), Teapot (чайник), Cone (конус), GeoSphere (геосферы), Tube (труба), Pyramid (пирамида), Plane (плоскость).

Параметрические объекты Sphere и GeoSphere представляют различные способы определения сферических объемов и вместе обеспечивают четыре различных геометрии типа сферы и купола (оболочки). Базовый объект Sphere создает квадратичные секции, похожие на линии долготы и широты глобуса. Геосфера создает треугольные секции, подобно геодезическим куполам.

Объекты Cylinder и Tube являются общей начальной точкой для многих частей модели, поскольку они родственны запасу брусков и труб. При неоднородном масштабе и ограниченных деформациях эти простые формы можно сгибать, размалывать, вращать и сжимать во множестве общих объектов. Подобные простые формы легко заметить в окружающих нас изделиях. Сегментация, необходимая для цилиндров и труб (как и для всех круговых объектов), изменяется в соответствии с тем, насколько точно должны просматриваться их концы и какую роль играют эти объекты в рамках сцены.

Cone часто используются для создания общих форм, что во многом напоминает цилиндры, однако их два радиуса обеспечивают возможность помещения результирующего объекта в управляемый конус в любое время. Другим общим вариантом применения являются основные пирамидальные формы.

Объекты Torus часто называют шинами или кольцами. Хотя тор выглядит просто, этот объект имеет ряд интересных параметров: Twist скручивает радиальные линии (стороны), которые образуют спираль вокруг тора, а параметр Rotation вращает поперечные сечения (сегменты).

Объекты Teapot служат в качестве намека на то, что можно делать с объектами 3DS MAX.

Для создания более сложных и реалистичных видов геометрии не всегда хватает набора инструментов из групп примитивов Мах. Такие объекты едва ли могут быть выполнены набором объектов Standard (Стандартный) и Extended (Расширенный). Для этого требуются более сложные методы моделирования - Лофтинг или Формование, Вращение, Выдавливание, Булевые операции. Почти все эти процедуры требуют создания объектов, называемых Shapes (Формы),

которые представляют собой набор двумерных или трехмерных кривых. Эта категория состоит из двух групп объектов - Splines (Сплайнов) и NURBS Curves (Кривых NURBS).

Line (Линия) - основной примитив, позволяющий создать кривую любой нерегулярной формы, находящийся на панели Create (Рисунок.6). В создание линий входит не только выбор точек на экране. Необходимо помнить ряд характеРисуноктик:

· Все сегменты, созданные по одной команде Line, являются частью одного и того же сплайна и одной и той же формы.

· Линии могут быть прямыми или искривленными в зависимости от выборов Creation Method (метод создания).

Оставшиеся формы являются параметрическими объектами. Их названия говорят о том, что они скорее принадлежат к Рисунокованию, чем к трехмерному моделированию и анимационным продуктам.

Рисунок 6.

Рисунок 6.

К формам, использующим метод создание большого числа вершин путем первоначального перетаскивания радиуса, относятся Circle (круг), Helix(спираль), NGon (N-угольник) и Star (звезда). Создание кругов и N-угольники осуществляется путем перетаскивания одного радиуса. Круги для определения всегда используют четыре вершины.

Создать объекты тор и звезда можно при помощи перетаскивания сначала радиуса и последующего щелчка для определения второго радиуса. Звезды имеет два дополнительных параметра, которые используются для установки количества точек в звезде и значения искажения. Параметр искажения (Distortion) для звезды вращает вершины с Radius 2 вокруг локальной оси Z звезды. Положительные значения вращают вершины против часовой стрелки, а отрицательные значения - по часовой стрелке.

Способ, в соответствие с которым создаются дуги, в значительной степени зависит от выбора Creation Method. Дугу можно определить с использованием двух методов:

· Центр-конец-конец (Center-End-End). Это наиболее знакомый метод, применяемый когда необходимо попасть точно в центр и начальную точку. Расположение второй конечной точки точно предсказать нельзя, поскольку она является функцией радиуса дуги.

· Конец-конец-середина (End-End-Middle). Использование такого метода необходимо для того, чтобы дуга попадала точно в две конечные точки.

Спираль (helix) создается путем перетаскивания сначала радиуса, затем щелчка для установки высоты спирали и второго щелчка для установки радиуса. После этого можно установить еще три других параметра - Turns (повороты), Bias (смещение) и направление поворота. Спираль весьма полезна в качестве пути лофтинга для создания объектов, подобных штопорам, искривленным лестничным перилам и нагревательным элементам

После создания основной спирали можно установить следующие параметры:

· Повороты - у станавливает количество оборотов на 360°, которые требуется выполнить от начальной до конечной точки.

· Смещение - устанавливает, где происходит поворот по отношению к высоте спирали. Значение по умолчанию 0.0 распределяет повороты равномерно от начала до конца. Положительные значения перемещают повороты ближе к конечной точке; отрицательные значения перемещают повороты ближе к начальной точке.

· Опции CW/CCW - устанавливают направление поворотов, когда последние покидают начальную точку. CW = по часовой стрелке; CCW = против часовой стрелки.

Текст является простейшей создаваемой формой. При щелчке в любом видовом окне текст будет помещен на текущую плоскость конструкции. После этого для изменения шрифта, стиля, размера и отображаемой строки текста необходимо установить параметры:

· Шрифт

· Стиль

· Размер - устанавливает высоту текста.

Практическое задание

Приступая к моделированию практического задания, стоит повертеть объект в руках (мысленно, если не позволяют доступность или размеры) и выявить его части, в отдельности своей поддающиеся изготовлению знакомыми нам способами. С моделированием кресла, казалось бы, все довольно просто: оно состоит из сиденья со спинкой и ножек. Для создания спинки, объединенной с сиденьем, можно использовать примитив Линия из группы объектов Splines (Сплайн). В видовом окне Слева изобразим замкнутый контур изображения спинки с сиденьем так, как если бы мы смотрели на данное кресло в геометрическом виде с левой стороны (Рисунок.7).

Рисунок 7.

Для создания изогнутой геометрии спинки и сиденья необходимо в свитке Creation Method (Метод создания) установить переключатель в начальный тип Initial Type. Это действие определит тип вершины, которая будет создаваться при щелчке мыши: Corner (С изломом) или Smooth (Сглаженная), в моем случае это будет сглаженный тип вершины. Далее нужно установить переключатель Drag Type (Вершина при перетаскивании) в одно из трех положений: Corner (С изломом), Smooth (Сглаженная) или Bezier (Безье), для данного объекта установить Smooth (Сглаженная) (Рисунок.8).

Рисунок 8.

Это действие приведет к заданию типа вершины, которая будет задаваться при перетаскивании курсора после щелчка. Далее в видовом окне изобразить геометрию спинки и сиденья. Для создания 3 d-объекта замкнутый контур нужно выдавить. Для этого нужно выделить объект, перейти на вкладку Modify (Модификация), выбрать модификацию сплайна и в впадающем списке Modifier List (Список модификаторов) из настраиваемых наборов инструментов выбрать Выдавить (Рисунок.9).

Рисунок 9.

Указать параметр Amount (Количество) равный 100, для оптимальности и лучшей наглядности. Этот параметр указывает на сколько выдавить объект в цифровых формате, в данном случае на 100 (Рисунок. 10).

Рисунок 10.

После этого действия происходит выдавливание замкнутого контура. Теперь в видовом окне Перспектива можно увидеть 3 d спинку вместе с сиденьем будущего кресла (Рисунок. 11).

Рисунок 11.

Получилось довольно неплохо. Чтобы не возвращаться к данному объекту, можно задать цвет для будущего кресла, который можно выбрать, щелкнув по названию объекта, то есть линии, по квадрату с исходным цветом для выбора лучшего и подходящего цвета.

Для создания ножек кресла я использовала объект Box (коробка). При его создании следует учесть такие параметры как длина, ширина и высота. Путем увеличения или уменьшения данных параметров меняется и сам Box (Рисунок.12).

Рисунок 12.

В видовых окнах можно просмотреть получившуюся ножку и ее произвольное месторасположение, которое лучше всего рассмотреть в видовом окне Слева (Рисунок.13,а) и в видовом окне Перспектива (Рисунок.13,б).

Рисунок 13,а. Рисунок 13,б.

Выбрав подходящие параметры, ножку кресла нужно переместить в соответствующее ему место, а не поставить произвольно куда-нибудь в центр. Для этого нужно нажать на кнопку Переместить и либо вручную переместить ножку, либо сделать это по соответствующим координатам.

Чтобы не терять время на повторное создание аналогичной ножки, ее следует скопировать с помощью команды Переместить и нажатием на кнопку Shift и перенести на соответствующее ей место вручную или заданием копирования относительно оси x и y соответственно для остальных ножек (Рисунок.15). При создании копии выйдет запрос об обциях копировании с именем копии (Рисунок.14), нажав на кнопку OK копия ножки запомнится с указанными параметрами.

Рисунок 14.

Рисунок 15.

Для того, чтобы показать, что ножки сделаны из дерева, нужно воспользоваться материалами и текстурой. Можно взять любой материал и получить из него желаемую поверхность или эффект.

Определение материала - это практически всегда исследование с большим числом экспериментов. Распространенная техника заключается в копировании состоянии материала в смежные ячейки образцов для того, чтобы впоследствии можно было сравнить альтернативные подходы. Вызов Material Editor (Редактора Материалов) (Рисунок.16) осуществляется через пункт падающего меню, но все же удобнее использовать функциональную кнопку в Main Toolbar (Основной Панели).

Основной рабочей зоной является область ячеек образцов. По умолчанию их 6. Для просмотра остальных 18-ти служит горизонтальная и вертикальная прокрутки. Каждая из ячеек содержит визуализированный образец материала, и активная ячейка имеет белую рамку по периметру. Материал может быть назначен в сцене хотя бы одному объекту, тогда уголки ячейки будут срезаны.

Причем если объект, содержащий указанный материал, выделен, то уголки будут залиты белым цветом. Если же материал не назначен ни одному объекту, то уголки ячейки прямые, без скосов.

Рисунок 16.

На панели Инструментов Редактора Материалов находятся ряд функциональных кнопок (Рисунок.17):

· Get Material (Извлечь Материал) — вызывает Material / Map Browser (Просмотр и выбор материалов и текстурных карт).

· Put Material to Scene (Поместить Материал в Сцену) - назначает материал активной ячейки всем объектам, имеющим его.

· Assign Material to Selection (Назначить Материал Выделению) - назначает материал активной ячейки всем объектам, выделенным в этот момент.

· Reset Map / Mtl to Default (Вернуть Значения по Умолчанию) - устанавливает все параметры материала активной ячейки в исходные.

· Make Material Copy (Создать Копию Материала) - помещает полную копию текущего материала в активную ячейку; копирование - полное, включая все параметры и имя исходного материала оригинала.

· Put to Library (Поместить в библиотеку) - выполняет запись материала активной ячейки в загруженную библиотеку образцов.'Обычно - библиотека Sdsmax.mat. Для сохранения изменений необходимо сохранить библиотеку на диск.

Рисунок 17.

· Show Map in Viewport (Показывать Текстуры) - включает / выключает показ текстурных карт в режимах

Shaded View (Тонированный Вид) в интерактивном визуализаторе.

· Show End Result (Показать Финальный Вид) - включает / выключает отображение составных материалов и компонентных текстурных карт.

· Go to Sibling (Перейти к Компоненту) - выполняет переход к следующему компоненту в многоуровневых материалах / текстурных картах.

· Go to Parent (Вернуться к Составному Материалу) - выполняет возврат с компонентного на составной уровень в многоуровневых материалах / текстурных картах.

· Materials / Map Navigator (Путеводитель по Материалам / Текстурам) - используется для просмотра через дополнительное окно полной иерархии активного материала.

· Select by Material (Выделить по Материалу) - показывает в отдельном окне полный список объектов сцены; все объекты, которым назначен материал активной ячейки, выделяются в этом списке.

· Options (Параметры) - настройка окна Material Editor (Редактора Материалов).

· Make Preview (Предварительный Просмотр) - выполняет просчет анимации материала активной ячейки и позволяет просмотреть результат в реальном времени.

· Sample UV Tiling (Мозаика в плоскости UV) - устанавливает количество повторений образцов текстуры 1-одно, 4-х, 9-ти или 16-ти кратными плитками.

· Background (Задний план / Фон) - назначает вид фона в активной ячейке материала.

· Backlight (Рефлексная Подсветка) - позволяет видеть и визуально изменять параметры обратной подсветки материала.

· Sample Type (Тип Образца) - выбирает 1 из 3-х возможных видов (сфера, цилиндр, куб) образца.

· Video Color Check (Контроль Цветности) - соответствие генерируемых цветов телевещательным стандартам.

· Material Effects Channel (Канал Спецэффектов) - назначение материалу отдельного идентификатора для применения специальных эффектов. Этот канал, и способ его использования детально разбирается в Главе «Визуализация и Спецэффекты».

Для выбора нужного материала, необходимо активировать свиток Maps (Текстурные Карты) и выбрать текстуру (Рисунок. 18,а). Нажав на кнопку выбора, выходит окно Material / Map Browser, в которой представлены все материалы (Рисунок. 18,б). Мне нужен материал дерево, выбрав который нужно нажать на кнопку Get Material, где результаты работы станут видны после установки переключателя Browse From (Просмотр Из) в Mtl Library (Библиотека Материалов).

Рисунок 18,а. Рисунок 18,б.

Для того, чтобы выделенный объект принял форму выбранного материала нужно нажать кнопку Assign Material to Selection (Назначить Материал Выделению) и сделать активной кнопку Go to Sibling (Перейти к Компоненту). Просмотреть полученный результат можно в видовых окнах (Рисунок. 19), свернув или закрыв Material Editor (Редактора Материалов). Так ножки кресла получились из материала дерева.

Рисунок 19.

Получилось довольно интересное кресло, но для создания полной картины необходимо сделать некоторые сквозные промежутки. Для этого необходимо использовать стандартный примитив Box (коробка), который также использовался ранее. Задаем нужные параметры: длину, ширину и высоту. Теперь чтобы проем получился не в произвольном месте, передвигаем его на поверхность спинки кресла, но так чтобы объект Box (коробка) выходил за пределы объекта спинки замкнутого сплайна. Исправив все недочеты, на видовом окне Перспектива можно увидеть полученный результат (Рисунок. 20).

Рисунок 20.

Чтобы не терять время на создание других таких проемов в спинке и сиденье вручную можно задать массив таких элементов Box (коробка). Для этого нужно выделить объект Box (коробка) и выбрать из выпадающего списка Array(Массив). В разделе Преобразование массива нужно выставить, через какой промежуток будет находиться следующий элемент массива по оси координат X, Y и Z. Определение размерности массива, установив переключатель группы Array Dimensions (Размерность массива) в положение 1 D и 2 D и задав число элементов 4 и 5 по строке и столбцу соответственно (Рисунок. 21).

Можно сделать предварительный просмотр

Рисунок 21.

действий, нажав на кнопку Просмотр. Если результат удовлетворителен, тогда следует нажать кнопку OK. В видовом окне будет показан результат использования массива (Рисунок. 22,а).

Рисунок 22,а. Рисунок 22,б.

Также нужно задать массив по сиденью кресла и просмотреть результат (Рисунок. 22,б).

Переходим к самому созданию сквозных проемов. То есть мне нужно вырезать из объекта спинки и сиденья кресла сквозные проемы. Это осуществляется при помощи булевых операций. Моделирование с помощью булевых операций - это общая и часто используемая методика. Булевы операции весьма близки к традиционным методам создания скульптур и моделирования. В 3D Studio MAX булево моделирование становится еще более полезным за счет реализации составного булевого объекта. В отличие от модификатора моделирования составной булев объект состоит из двух объектов, называемых операндами, которые представляют булеву операцию. Эти операнды остаются в виде объектов столько, сколько необходимо, и обеспечивают возможность доступа к своим параметрам и стекам модификаторов.

Создание сквозных проемов выполняются по следующим шагам:

1. Выбрать начальный объект для булевой операции, то есть саму спинку.

2. Выбрать Compound Objects (составные объекты) из списка выборки Geometry в панели Modify и затем щелкнуть на кнопку Boolean (Логические операции)(Рисунок.23).
Выбранный объект становится операндом А для составного булевого объекта. Теперь можно выбрать операнд В, которым и является Box (коробка).

Рисунок 23.

3. Выбрать требуемый тип операции (Operation): в данном случае Разность (А-В).

4. Выбрать, что показывать после выполнения операции, нажав на Показать результат.

5. Поставить флаг Обновить на пункте Всегда.

6. Щелкнуть на Pick Operand В (выбрать операнд В) и затем выберите второй объект (Рисунок.24).

Рисунок 24.

Так получился сквозной проем, для создания остальных проемов следует повторить описанные выше операции (Рисунок.25).

Рисунок 25.

На заключительном этапе можно выбрать цвет самого кресла, убрать и отредактировать некоторые недочеты, просмотреть созданное кресло в видовом окне Перспектива и расположить его в наиболее удобном для просмотра 3 d пространстве (Рисунок. 26).

Рисунок 26.

Осуществив Рендер можно просмотреть созданный объект в виде Рисунокунка (Рисунок. 27).

Рисунок 27.