Лабораторная работа №6

Тема: Анимация, Спецэффекты

1.Основные понятия.

2.Практическое задание.

Для моделирования объекта самостоятельного задания – велосипеда - мне понадобились следующие инструменты 3 D Studio Max: стандартные примитивы: Box (прямоугольный параллелепипед), Cylinder (цилиндр), Torus (тор); дополнительный примитив: ChamferBox (скругленный прямоугольник), и сплайн линии. А также следующие модификаторы: Edit Mesh, Edit Spline, применение материи к объекту.

Примитивы - базовые объекты, представляющие собой геометрические тела. Этот вид состоит из двух основных наборов - стандартного и дополнительного. Основная особенность этого типа объектов - минимальный набор параметров, позволяющий «на лету» менять структуру и степень деталировки объекта. Бокс(коробка) – прямоугольный параллелепипед, позволяет создать объекты прямоугольной формы и кубы. Призма – позволяет создать треугольную призму.

Сплайны - базовые двумерные формы, являющиеся вспомогательными объектами Мах. Они применяются как основа трехмерных тел вращения, выдавливания и тел, создаваемых процедурой Loft (Лофтингом). Дополнительно формам может быть задана толщина, в этом случае возможно их использование как самостоятельных, визуализируемых объектов сцены. Любая кривая представляет собой набор вершин соединенных сегментами - прямо- и криволинейными отрезками. Совокупность сегментов составляет сплайн, которые в свою очередь и образуют Форму. Понятия вершина, сегмент и сплайн составляют уровень подобъекта кривых типа сплайн и позволяют редактировать их.

Вершина - узловые точки сплайна, определяющие изменения его кривизны и степень деталировки. В зависимости от типа вершины различают:

1. Сглаженная - вершина, плавно соединяющая два смежных сегмента, имеющих равную степень кривизны.

2. Угловая - вершина, соединяющая два смежных сегмента и образующая прямолинейный излом кривизны.

3. Безье - сглаженная вершина, дающая возможность менять кривизну входящих сегментов. При выборе такой вершины возникает инструмент для ее настройки - маркерная касательная линия. Она состоит из двух отрезков, оканчивающихся узлами-маркерами, угол между которыми всегда составляет 180°. Перемещая один из узлов, можно изменять степень кривизны и ориентацию сегментов кривой, в то время как второй узел отображает те же действия центрально симметрично.

4. Угловая Безье - вершина, аналогичная предыдущей, но не имеющая фиксации угла в 180° между отрезками касательной. Перемещение узлов-маркеров происходит независимо, позволяя создавать криволинейные изломы кривизны.

Сегмент - прямолинейные или криволинейные участки сплайна, соединяющие его смежные вершины. В зависимости от типа сегмента различают:

1. Линейный - сегмент отрисовывается как кратчайшее расстояние между двумя вершинами, то есть по прямой.

2. Кривая - сегмент отрисовывается как кривая, в зависимости от типов соединяемых вершин и значений кривизны их касательных.

Сплайн - набор смежных сегментов, образующих непрерывную линию. Сплайны бывают Разомкнутые и Замкнутые. В замкнутом сплайне первая и последняя вершина совпадают. В зависимости от типа сплайна различают:

1. Линейный - все сегменты сплайна представляют собой одноименный тип при полном отсутствии кривизны.

2. Кривая - все сегменты сплайна имеют некоторую кривизну.

3. Совмещенный, при котором сплайн содержит как первые, так вторые сегменты.

Линия - основной примитив, позволяющий создать кривую любой нерегулярной формы.

Модификаторы позволяют изменять 3 D объекты, а также создавать 3 D объекты из сплайнов. Все модификаторы можно условно разделить на инструменты создания и инструменты редактирования объектов. Первый тип включает в себя такие средства как «Выдавить», «Скос», «Тело Вращения» и требует наличия предварительно созданной формы. После завершения формирования объекта исходные формы могут изменяться и дополняться, вызывая соответствующие изменения в итоговой геометрии. Другой, более обширный вид модификаторов работает с уже сформированными трехмерными объектами, позволяя изменять их геометрию. Эта группа включает в себя инструменты различных деформаций, алгоритмов искажения поверхности, изменений вида составляющих элементов и т.п.

«Выдавить» - данный модификатор преобразует 2 D форму в 3 D объект путем «выдавливания» формы на определенную высоту.

«Срез» - создает плоскость сечения с помощью которой можно отсечь часть объекта.

Применение материалов. Одними из самых важных аспектов «натуральности» финального вида моделируемой сцены являются правильно подобранные и отлаженные материалы. Для использования материалов в 3 D Мах существует «Редактор материалов», в котором можно создать материал и применить его к объекту. В основном применяются три базовых материала Мах (из десяти). Это Standard (Обычный), Multi/Sub-Object (Составной) и Raytraced (Трассируемый), причём материал Standard достаточен для подавляющего большинства случаев реалистичной визуализации. Однако - любой действительно реалистичный материал можно создать лишь при использовании текстурных карт.

Рендеринг используется для визуализации сцены, просмотра результатов моделирования, отладке материалов, обсчете анимационных последовательностей.

Практическое задание

Задание: получить трехмерную модель велосипеда (Рис. 1).

Рисунок 1. Общий вид модели

Начать изобретать велосипед было решено с рамы. Для начала с помощью примитива «цилиндр» получаем элементарную заготовку – «трубку». Перейдя на закладку «Modify»(Изменение) зададим подходящий радиус и высоту цилиндра (Рис. 2). Поскольку «трубок» нужно будет четыре, клонируем

Рисунок 2. Параметры объекта

нашу заготовку – для этого нажмем кнопку «Select and move»(выделить и переместить) и, удерживая клавишу Shift, передвинем мышью выделенный объект. При этом появится диалоговое окно «Clone options»(параметры клонирования) (Рис. 3). Нам оно нужно только чтобы задать количество копий – 4. Теперь при помощи команды «Select and rotate»(выделить и повернуть) расположим наши трубки в форме велосипедной рамы, а длину подгоним, меняя размеры на вкладке «Modify» или при помощи команды «Select and scale»(выделить и масштабировать). Для удобства дальнейшей работы объединим четыре объекта в группу. Для этого выделим все, и выберем команду «Group»(сгруппировать) из меню G roup.

Рисунок 3. Параметры клонирования

В окне группировки введем имя группы – например, rama (Рис. 4) - или оставим по умолчанию – Group 1. Теперь возьмемся за колеса. Колесо хорошо получается из тора – команда «Torus» из меню «Standard Primitives». При этом

Рисунок 4. Группируем объекты

желательно задать побольше количество сегментов (значение Segments) на вкладке Modify – это сделает колесо более ровным, без явных углов. Для изображения спиц проведем линию, соединяющую изнутри стороны колеса. Предварительно нужно включить привязку к вершинам в меню Customize->Grid and snap settings (Рис. 5). Чтобы линия была прорисована при рендеринге, необходимо отметить галочкой пункт Renderable на вкладке Modify (Рис. 7) Теперь нажмем кнопку «Select and rotate» и, удерживая Shift, аккуратно повернем мышью линию и в появившемся диалоговом окне выберем необходимое количество копий (например 15). Если все сделано правильно, спицы будут равномерно распределены по окружности (Рис. 8). Сгруппируем все объекты, составляющие колесо, в один – wheel. Скопируем – все, у нас два колеса. Остальные элементы рамы – задняя и передняя вилка, руль – создаются при помощи сплайнов, - кривых и прямых линий. Здесь очень удобно применять инструмент «Mirror»(зеркало), поскольку все детали симметричны. Создаем сплайн – линию, предварительно отметив в поле Initial type параметр Smooth (сглаживание), а в поле Drag type параметр Bezier (кривая Безье). Несколькими точками отмечаем половинку руля.

Рисунок 5. Настройки сетки и привязок

Рисунок 6. Метод создания кривой

Рисунок 7. Прорисовка линии

Рисунок 8. Получившееся колесо(wheel)

Если получилось не очень ровно, редактируем кривую, выбрав в меню Modify list пункт Edit spline. Для модификации можно выбрать вершину(vertex) , сегмент(segment) или весь сплайн (spline) . К получившейся половинке руля прицепим ручку – ChamferCyl (Скругленный цилиндр) из меню Extended Primitives. Зеркально отразив половинку, получим довольно приличный руль (Рис. 9). Теперь таким же образом сделаем переднюю вилку. Удобно каждый раз, добавив что-то новое, группировать объекты, чтобы работать с ними как с одним целым. Педали сделаем с помощью двух примитивов box. Предварительно в меню Modify увеличим количество сегментов для удобства редактирования (Рис. 10). Теперь при помощи модификатора Edit Mesh изменим форму боксов так, как нам нужно (Рис. 11). Подогнав размер, сгруппируем полученные объекты и клонируем – получившиеся педали прицепим к раме, туда, где им и положено быть. Наконец, приступим к изготовлению велосипедного седла. Не знаю, возможно, его можно было сделать как-нибудь по-другому, но я использовал примитив ChamferBox (Скругленный прямоугольник). Как и прежде, увеличиваем количество сегментов для удобства редактирования. Оказалось, что большое количество сегментов только мешает, поэтому нужно найти «золотую середину». Теперь используем модификатор Edit Mesh, применяя его для вершин примитива.

Рисунок 9. Руль

Рисунок 10. Задание числа сегментов

.

Рисунок 11. Редактирование с помощью Edit Mesh

Рисунок 12. Седло

Точки нижней половины ChamferBox нужно поднять, чтобы они оказались «внутри» - таким образом, получаем пустоту внутри седла. Получившийся объект подгоняем по размеру и устанавливаем на велосипед. Наконец наступило время применения материалов. Для этого выберите пункт Material editor в меню Rendering или нажмите «М» на клавиатуре, или кнопку Material editor на панели управления. В появившемся редакторе материалов (Рис. 13) нажмите кнопку Get material и выберите из появившегося списка необходимый материал, или установите переключатель на пункт Mtl Library и нажмите кнопку Open для выбора другой библиотеки материалов, например, architectural.materials.metals. Можно назначить некоторые параметры материалу, такие как: прозрачность, диффузионный цвет, яркость, прозрачность и т.д. Подобрав подходящий материал, нажимаем кнопку Assign Material To Selection (Назначить материал выбранному). Результат можно сразу же оценить, нажав кнопку Quick Render или сочетание клавиш Shift+q.

Теперь, пожалуй, стоит установить какую-нибудь картинку на задний фон. Для этого выберите пункт Environment (Окружение) в меню Rendering или нажмите «8» на клавиатуре и в появившемся меню поставить галочку Use Map . Для выбора картинки нажмите кнопку, на которой пока что надпись None (Не выбрано), и в открывшемся диалоговом окне найдите нужный рисунок. То же самое можно получить, просто перетащив мышью файл изображения на окно просмотра 3 D Max. На рисунке 14 показан окончательный результат разработки трехмерной модели велосипеда.

Рисунок 13. Редактор материалов

Рисунок 14. Окончательный результат

Список использованной литературы

1. Иллюстрированный самоучитель по 3 D Studio Max 5. (Электронная библиотека КГУ).

2. Внутрений мир 3D Studio. (Электронная библиотека InfoCity).

3. Иллюстрированный самоучитель по 3 D Max 5.

4. Help из 3 D Max 7.0

5. Иллюстрированный самоучитель по 3 ds max 5;

6. Шамис Мортье «3 ds max 5 для «чайников»;

7. Электронная библиотека Info City М.Пинкус.

8. Самоучитель Teach-yourself 3DMax.

9. 3 DMAX для начинающих А.Новиков, 2000.

10. Эффективная работа с 3D Studio MAX , М. Петерсон, 2002.

11. Учебный курс по 3D Studio MAX, М. Стразницкий, 2000.