Лабораторная работа № 3. Сплайны, тела вращения, лофтинг. Свет и камера. Визуализация. Цель работы.

Получение навыков создания трехмерных объектов на базе сплайновых кривых с помощью инструментов лофтинга; создание тел вращения. Знакомство с возможностями создания эффектов освещения. Понятие «камера»; визуализация трехмерной сцены.

Необходимые теоретические сведения. Сплайновые формы

Формы представляют собой двухмерные или трехмерные линии или группы линий, которые обычно используются в качестве компонентов других объектов. Сплайновые формы (spline shapes) состоят из подобъектов трех видов:

• вершин (vertices) – точек в пространстве;

• сегментов (segments) – участков, соединяющие вершины;

• сплайнов (spline) – нескольких вершин, соединенных сегментами.

В основном они применяются в качестве:

• основ для выдавленных объектов при применении модификатора Extrude (Выдавливание);

• объектов вращения при применении модификатора Lathe(Вращение);

• компонентов лофтингового объекта: путь лофтинга и формы опорных

сечений при применении модификатора Loft(Лофтинг);

• траектории движения при анимации.

Формы используются при создании моделей для 3D-игр, архитектурных и инженерных моделей. Для редактирования форм ис­пользуются преобразования, модификаторы или команды редактирования, примененные к подобъектам.[6]

Вращение сплайна модификатором Lathe

Модификатор Lathe(Вращение) создает трехмерный объект путем поворота сплайна вокруг какой-либо оси. Подобную операцию проделывает гончар, изго­тавливая посуду.

Среди параметров этого модификатора важнейшими являются следующие:

• Degrees(Градусы) - определяет величину поворота формы вокруг оси при создании трехмерного объекта; обычно используется значение - 360 градусов (полная окружность);

• Direction(Направление) - задает ориентацию оси поворота в пространстве так, чтобы она совпадала с одной из выбранных осей системы координат;

• Align(Выравнивание) - задает ориентацию плоской формы относительно оси вращения; при установке значенияCenter(Центр) ось проходит че­рез середину сплайна; если выбран вариантMinилиМах, ось прой­дет через края сплайна.

Лофтинговые объекты

Лофтинг (lofting) является одним из самых мощных и гибких инструментов моделирования в 3dsmax. Его суть состоит в том, что один объект-сечение (форма), проходя по некоторой направляющей -пути лофтинга, образует новый объект. Можно провести аналогию с выдавливанием пластилина или теста через формочку. В качестве форм и путей лофтинга используются сплайны или стандартные формы (shapes).

Визуализация

Визуализация - это процесс получения двумерного изображения текущей сцены или анимации на экране компьютера или каком-либо другом устройстве вывода. Статическое изображение затем может быть сохранено в одном из растровых форматов (TGA,TIF,JPGи пр.), а анимация - в ани­мационных форматах (например,AVI,MOV, и др).

Время визуализации часто бывает значительным. Оно зависит от сложности сцены (то есть количества объектов), степени детализации объектов (количества вершин полигональной сетки), используемых материалов, текстур, количества источников света и алгоритмов освещения.

Задание. Создайте трехмерную сцену, в которой на плоскости должны быть размещены амфора, подсвечник со свечой и объемный текст. Сцена должна быть ограничена зеркальной стеной.

Порядок выполнения задания.

1. Создание амфоры.

• В меню Createвыберите разделShapes(формы), а затем вид сплайна, с помощью которого будет создаваться форма-заготовка для амфоры (используйте сплайныLineилиNURBS).

• В окне проекций Frontнарисуйте с помощью сплайнов форму-заготовку для амфоры (амфора будет создана как тело вращения). Обратите внимание на то, что амфора должна иметь не только внешнюю, но и внутреннюю стенки, т.е. обладать толщиной. Поэтому сплайн должен быть замкнутым.

• Если необходимо, отредактируйте форму-заготовку на уровне вершин, используя средства редактирования сплайна (в меню Modifiers/Patch|Spline Editing/Edit Spline).

• В разделе меню Modifiers/Patch|Spline Editing выберите модификатор Lathe (тело вращения).

• Создайте ручки для амфоры. Для этого в окне проекций Frontс помощью сплайнов нарисуйте линию изгиба ручки и эллипс-сечение ручки амфоры.

• Используйте модификатор Loftдля создания ручки с помощью лофтинга: выделите линию изгиба и щелкните на кнопкеGet Shapeпанели команд; укажите мышью форму-сечение ручки (эллипс). Если все сделано правильно, будет получена ручка амфоры.

• Клонируйте ручку амфоры (Edit/Clone), затем получите ее зеркальное отражение (в менюTool/Mirror) и переместите в нужную позицию.

• Разместите ручки амфоры таким образом, чтобы они располагались симметрично относительно амфоры и врезались в нее (котролируйте работу в окнах проекций).

• Присоедините ручки к амфоре с помощью логической операции Union (см. ЛР2, п.10-11).

• Выберите цвет и введите имя полученного объекта.

2. Создайте подсвечник со свечой, используя уже известные вам приемы моделирования. Чтобы получить пламя свечи выполните следующие действия.

• Создайте вспомогательный объект Гизмосфера (объект GizmoSphereв разделеHelpersменюCreate) так же, как создается обычная сфера. Поместите этот объект над свечой.

• Вызовите диалоговое окно Environment(окружающая среда), выбрав одноименный раздел в менюRendering.

• Щелкните на кнопке Add(добавить) свиткаAtmosphere(атмосфера) и выберите строкуFire Effect(пламя) в окне диалогаAdd Atmospheric Effect(добавление атмосферных эффектов).

• Щелкните на кнопке Pick Gizmo(выбрать контейнер), затем укажите мышью гизмосферу в любом окне проекций.

• Настройте цвета компонентов пламени в группе Colors(цвета):Inner Color(цвет внутренней части пламени),Outer Color(цвет внешней части пламени),Smoke Color(цвет дыма).

• Установите переключатель Flame Type(тип пламени) в разделеShapeв положениеTendril(языки пламени).

• Настройте параметры типа пламени в группе Shape(фигура).

• Настройте характеристики пламени в группе Characteristics (характеристики):Flame Size(размер пламени),Flame Detail(Детализация пламени),Density(плотность - степень непрозрачности и общая яркость пламени),Samples(частота выборки).

3. Создайте освещение сцены.

• На вкладке Lights&Cameras(свет и камеры) панели команд выберите кнопку Omni, соответствующую всенаправленному источнику освещения.

• Щелкните мышью в окне Перспектива - в указанной точке возникнет источник света. Перетащите источник света внутрь гизмосферы, моделирующей пламя свечи.

• Настройте параметры света:

  • В свитке General Parameters(общие параметры): включите источник света -On; включите отображение тени -On в разделеShadows;

  • В свитке Intensity/Color/Attenuation(интенсивность/цвет/затухание) в разделеType(тип) установите значениеDecay:Inverse Square(затухание обратно пропорционально квадрату расстояния);

  • В свитке Advanced Effects (эффекты воздействия): Contrast - 10; Soften Diff. Edge(Размытие краев диффузного света) - 70%;

  • В свитке Shadow Parameters(параметры тени) установите цвет тени -Color; степень непрозрачности тени -Dens.;

  • В свитке Shadow Map Params(параметры карты теней) укажите значение смещенияBias (на каком расстоянии от объекта будет появляться тень); и размерSize(определяет размер карты теней).

• Щелкните левой клавишей мыши в окне Перспектива для завершения работы с источником света.

4. Создайте основу - стол или площадку, на которой будет стоять амфора.

5. Создайте объемный текст и поместите его на поверхность площадки.

• В разделе Shapes меню Createвыберите тип сплайна -Text(текст).

• На панели команд в группе Parametersвыберите гарнитуру шрифта, вариант начертания символов:I- курсив,U- подчеркнутый. Задайте размер шрифта в счетчикеSize, межсимвольный интервал - в счетчикеKerning, межстрочный интервал - в счетчикеLeading.

• Введите текст в поле Text. Для выравнивания текста используются кнопки с пиктограммами выравнивания.

• Разместите текст в окне проекции Top, щелкнув левой клавишей мыши в нужной позиции окна.

• В окне Topв произвольной точке проведите линию, соответствующую толщине объемного текста.

• Создайте объемный текст с помощью лофтинга: выделите текст; в разделе Compounds ObjectменюCreateвыберите кнопкуLoft Object; на панели команд в свиткеCreation Method(метод создания) щелкните по кнопкеGet Path(выбрать путь) и укажите мышью линию - путь лофтинга в окнеTop.

• Расположите объемный текст на поверхности площадки.

6. Создайте две стенки на площадке с использованием сложного примитива L-Ext(L-профиль).

7. Сделайте одну из стен зеркальной, выполнив для этого следующие действия.

• В меню выберите раздел Modify/Mesh Editing/Edit Mesh.

• На панели Modifyв группе кнопокSub-Objectвыберите редактирование на уровне граней -Polygon.

• Выделите ту грань профиля, которая должна стать зеркальной поверхностью.

• На панели Modifyв свиткеSurface Properties(Правка поверхности) в полеID(Идентификатор) введите значение 1.

• Присвойте другим граням профиля идентификатор 2: для этого инвертируйте выделение объекта (команда меню Edit/Select Invert- инвертировать выбранное), а затем введите в полеIDзначение 2, нажмите<ENTER>и отожмите кнопкуPolygonна панелиModify.

• Запустите редактор материалов (через меню Renderingили нажав клавишу<M>).

• В окне редактора материалов щелкните на кнопке Standart (для выбора материала из набора стандартных).

• В появившемся окне просмотра материалов поставьте флажок Newи выберите из спискаMulti/Sub Object.

• В появившемся диалоговом окне выберите Discard old material(удалить старый материал). Редактор материалов отобразит параметры нового материала.

• Щелкните на кнопке Set Number(установить количество подматериалов) и введите 1. Материал 1 соответствует идентификатору 1.

• Щелкните по кнопке Material #… [Standart]. В окне редактора материалов появятся параметры этого материала.

• Разверните вкладку Maps(карты), затем в строкеReflection(отражение) нажмите кнопкуNone.

• В окне просмотра текстур выберите Flat Mirror(плоское зеркало)¹.

• В окне редактора материалов измените параметр Blur(уровень расплывчатости): 3.

• Щелкните по кнопке Go to parent, чтобы вернуться к базовым параметрам материала.

• Введите имя материала, например, MirrorWall(зеркальная стена).

• Присвойте материал выбранной грани объекта с помощью кнопки Assign to selection.

8. Установка камеры.

• На вкладке Lights&Cameras(свет и камеры) панели команд выберите кнопку Free, соответствующую свободной камере.

• Для установки камеры щелкните мышью в верхней части окна проекции Perspective.

• Настройте параметры камеры в свитке Parameters: в полеLens(объектив) задайте фокусное расстояние объектива; установите размер поля зрения в полеFOV; поставьте флажокShow Cone(показать конус видимости).

• Щелкните правой кнопкой мыши на названии окна Perspective (Перспектива). В появившемся контекстном меню выберите командуViews(виды), а затем командуCamera 01.

• После этого в окне Перспектива сцена будет отображаться из точки расположения камеры.

• Для управления камерой можно пользоваться группой кнопок управления областью видимости в правой нижней части экрана.

9. Визуализация изображения.

• Щелкните правой клавишей мыши на названии окна Perspective. Выберите в появившемся меню командуViews(виды), а затем командуCamera 01.

• В меню Rendering(Визуализация) выберите командуRender(визуализировать).

• В диалоговом окне нажмите кнопку Render- на экране появится окно, содержащее вид освещенной сцены через указанную камеру.