3D-model

Задани е2. Создать трехмерную композицию «Башня со шпилем»

Порядок выполнения задания

1.Нарисуйте сферу с центром в начале координат:

–на панели команд в разделе Object Type выберите объект

Sphere;

–в любом окне проекций установите указатель мыши в точку, в которой должен быть центр сферы, и нажмите левую клавишу мыши;

–не отпуская левую клавишу, протяните мышь, задавая радиус сферы;

–отпустите левую клавишу мыши;

–в разделе Name and Color панели команд задайте имя сферы и измените ее цвет.

2.Вокруг сферы опишите геосферу (октаэдрическую):

–создайте геосферу аналогично созданию сферы, выбрав объ-

ект Geosphere;

–в свитке Parameters в разделе Geodesic BaseType выберите тип геосферы – Octa (октаэдрическая);

–снимите флажок Smooth (сглаживание);

–установите флажок Hemisphere (полусфера).

3.Нарисуйте трубу таким образом, чтобы шар был вставлен в трубу, а полу-геосфера стояла на ней, образуя купол:

–на вкладке Create панели команд выберите объект Tube (труба);

–в окне проекций Top установите мышь в центр сферы и нажмите левую клавишу мыши;

–протяните мышь до конца радиуса сферы и отпустите левую клавишу (будет задан внутренний радиус трубы);

–протяните мышь до внешней границы геосферы и щелкните левой клавишей (будет задан внешний радиус);

–протяните мышь вниз, задавая длину трубы, для окончания щелкните левой клавишей;

–на панели команд задайте имя трубы и ее цвет.

4.Изобразите конус таким образом, чтобы он выглядел, как шпиль:

–выберите инструмент Cone (конус);

–установите указатель мыши в окне Top в центр сферы;

10

–нажмите левую клавишу мыши и, не отпуская ее, ведите мышь, задавая радиус основания конуса;

–отпустите левую клавишу и протягивайте мышь, задавая высоту конуса (визуально контролируйте высоту в окнах Left или Front), щелкнув левой клавишей, зафиксируйте высоту;

–ведите мышь, сужая конус к вершине, для окончания щелкните левой клавишей мыши.

5.Нарисуйте плоскость таким образом, чтобы полученная композиция «стояла» на ней:

–выберите объект Plane на панели команд;

–перейдите в окно проекций, параллельное изображаемой плоскости (в нашем случае – окно Top);

–нарисуйте плоскость с помощью мыши, растягивая ее при нажатой левой клавише, затем отпустите левую клавишу;

–в окне проекций Left (или Front) выделите и переместите плоскость так, чтобы объект труба «стоял» на плоскости (воспользуйтесь для этого инструментом Select and Move на главной панели);

–щелкните левой клавишей мыши для завершения.

6.Сохраните изображение в файле под именем ЛР1.max в своей папке.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

СЛОЖНЫЕ КОМПОНОВАННЫЕ ОБЪЕКТЫ. ОБЪЕМНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ. МОДИФИКАТОРЫ

Цель работы − получить навыки создания сложных объектов на основе стандартных с применением логических операций, модификаторов и деформаций.

Необходимые теоретические сведения

Виды составных объектов.

Составные объекты (compound objects) – это набор инструментов, которые используются для получения моделей сложной формы из более простых объектов. В рамках данной работы будут использоваться два типа составных объектов: булевы (логические) и ландшафтные. С некоторыми другими мы познакомимся позже.

11

1. Булевы объекты. Для получения этих объектов выполняются логические операции. Булевы операции в 3ds max рассматривают сетчатые объекты как совокупности граней, для которых определены операции сложения и вычитания.

Логическое исключение: вместо двух объектов – операндов A и B – создается один. Он базируется на первом операнде А, из которого вычитаются области, общие для обоих операндов, и дополнительно строится граница пересечения. Визуальный эффект - вычитание объекта А из объекта В.

Логическое пересечение: в результате этой операции остается область пространства, которая была общей для обоих операндов, а в качестве границ остаются края объектов, примыкавшие к области пересечения операндов.

Логическое объединение: результатом операции является удаление частей, которые остались внутри пересечения двух объектов.

Логическая вырезка: в результате ее выполнения не происходит изменения геометрии объекта, а меняется его топология. Проще говоря, внешние очертания объекта остаются неизменными, а вид сетки может поменяться [2,6].

2. Ландшафтные объекты создаются из контурных данных и используются для создания, например, окружающей среды в играх. Контурные модели, применяемые при создании ландшафтных объектов, схожи с изолиниями на топографических картах, представляющими рельеф местности.

Модификаторы.

Модификаторы позволяют изменять структуру и внешний вид объектов: изгибать, скручивать, сужать, вращать и выдавливать объекты.

С помощью модификаторов можно изменять геометрию, структуру сетки или внешний вид объекта. В рамках данной работы Вы познакомитесь с действием модификаторов Extrude.

Редактирование сеток.

Использование модификаторов не всегда позволяет получить требуемую форму сложного объекта. Более точный способ моделирования – редактирование сеточных объектов на уровне подобъектов. Этот способ позволяет изменять форму не только целого объекта, но и определенной его части, не затрагивая остальных

12

частей. За счет редактирования сетки можно изменить форму любого объекта до неузнаваемости. Главным условием для получения корректного результата является наличие достаточного количества узлов сетки. Редактирование сетки осуществляется с помощью модификатора Edit Mesh. Он позволяет производить практически любые манипуляции с вершинами, ребрами, гранями и полигонами.

Подобъекты сеточных объектов.

Все сеточные объекты состоят из подобъектов. Доступ к ним можно получить, открыв панель Modify и выбрав один из уровней выделения подобъектов. Если включен режим выделения подобъектов, выделение объектов в окне проекции становится недоступным.

Для начала сеточного редактирования в 3ds max доступны следующие типы подобъектов:

Vertex (вершина) – представляет собой элементарную точку с определенными координатами; как правило, она является вершиной грани или полигона, но может быть и самостоятельным объектом; Edge (ребро) – соединяет две соседние вершины; ребро может быть элементарным компонентом граней и полигонов, а также

компонентом объектов Shape (форма);

Face (грань) – плоский треугольный объект, который является составной частью для других плоских объектов;

Polygon (полигон) – лежащий в одной плоскости многоугольный объект, состоящий из треугольных граней Face;

Element (элемент) – подобъект, который может быть полноценным объектом, состоящим из большого числа граней и полигонов; сеточный объект чаще всего состоит из одного элемента.

Каждый из подобъектов может являться объектом моделирования. К нему могут быть применены простые трансформации (перемещение, поворот, масштабирование) и некоторые модификаторы [6].

Волновые деформации.

К волновым относятся деформации типа Wave (волна) и Ripple (рябь). Они используются для создания волнообразного эффекта на поверхности деформируемого объекта. Эти деформации различаются формой волны. При использовании деформации Wave волна имеет параболическую форму и распределяется в направлении оси

13

X локальной системы координат. При использовании деформации Ripple синусоидальная волна распространяется в направлении оси Y локальной системы координат. Волновые деформации характеризуются следующими параметрами: амплитудой, длиной волны, фазой, затуханием, числом кругов (при распространении волны из точки в виде концентрических окружностей) и др.

З а д а н и е 1. Создать трехмерную композицию «Дом на скалистом острове среди моря»

Порядок выполнения задания

1.Нарисуйте плоскость (море) и назначьте ей цвет и имя.

2.Назначьте материалы плоскости:

–выберите раздел меню Rendering/Material Editor (Редактирование материалов);

–в окне редактора материалов щелкните на кнопке Standart;

–на панели Material/Map Browser в разделе Browse from уста-

новите переключатель Mtl Library и в списке материалов выберите Ground_Water, затем дважды щелкните левой клавишей мыши – в результате в окне редактора материалов левый верхний шарик окажется покрытым выбранным материалом;

–щелкните на кнопке Assign to Selection на панели Material Editor – выбранный материал будет присвоен плоскости;

–закройте панели Material Editor и Material/Map Browser.

3.Примените к плоскости объемную деформацию Ripple (рябь):

–выберите в меню раздел Modifiers/Parametric Deformers/Ripple;

–установите параметры ряби, например (можете установить параметры по своему выбору): Amplitude 1,2 – 0,05FL (амплитуда); Wave Length – 0,048 FL (длина волны); Phase –

1 (фаза).

4.Создайте ландшафт (ландшафт создается на основе карты высот

–изолиний):

–выберите команду Create главного меню;

–в разделе Shapes (формы) выберите форму Circle (окружность);

14

–нарисуйте три концентрические окружности в окне проекций Top;

–в окне проекций Left (или Front) разместите окружности на различной высоте, задавая тем самым их уровни высоты; выделите внутреннюю окружность;

–в меню Create в разделе Compounds (компонованные объекты) выберите инструмент для создания ландшафта Terrain Compound Object;

–на панели команд щелкните на кнопке Pick Operand и выбе-

рите в окне Top вторую окружность;

– щелкните на кнопке Pick Operand и выберите в окне Top внешнюю окружность;

–в свитке Simplification задайте параметры Horizontal - Interpolated Points*4, Vertical - No Simplification.

В результате получается новый объект Terrain в виде ландшафта.

5.Назначьте цвет и имя объекту Terrain.

6.Измените контуры ландшафта с помощью модификаторов:

–выберите в меню Modifiers/Mesh Editing/Edit Mesh (проверь-

те, что объект «ландшафт» выделен);

–на панели команд в свитке Selection щелкните на кнопке Vertex (модификация на уровне вершин);

–в свитке Soft Selection установите флажок Use Soft Selection и

установите значение счетчикаBubble (вздутие), например– 0,5;

–деформируйте ландшафт, растягивая его за выделенные вершины в любом окне проекций (для этого должна быть включена кнопкаSelect and Move на главной панели инструментов).

7.Нарисуйте домик: создайте параллелепипед, задав число сегментов, например: L:5, W:7, H:5.

8.Сделайте окно на левой грани домика, используя модификатор Extrude (вдавливание):

–выберите раздел меню Modifiers/Mesh Editing/Edit Mesh;

–в свитке Selection выберите кнопку Polygon (модификация на уровне многоугольников);

–в свитке Edit Geometry выберите модификатор Extrude;

–в окне Left указывайте мышью сегменты (находящиеся на месте окна), которые должны быть вдавлены, и вдавливайте их, перемещая мышь при нажатой левой клавише.

15

9.Сделайте трубу домика, используя тот же модификатор:

–выберите в окне Top сегмент, который будет трубой;

–примените к этому сегменту модификатор Extrude.

10.Сделайте второе окно домика на передней грани в левой ее части (так, чтобы осталась часть стены для вырезки двери) с помощью логических операций:

–нарисуйте параллелепипед, соответствующий размерам окна, и переместите его так, чтобы он врезался в стену домика в месте расположения окна;

–выделите домик;

–в меню Create/Compounds выберите опцию Boolean Compound Object (логический компонованный объект);

–в свитке Parameters панели команд убедитесь, что в разделе Operands (операнды) в качестве операнда A указан сам домик;

–в разделе Operation выберите тип операции Subtraction A-B (вычитание B из A);

–в свитке Pick Boolean щелкните на кнопке Pick Operand B и выберите в любом окне проекций параллелепипед-окно в качестве второго операнда. Таким образом Вы получили второе окно домика с помощью логической операции вычитания.

11.Сделайте дверь домика на передней грани в правой ее части также с помощью логических операций:

–аналогично предыдущему заданию создайте параллелепи- пед-дверь и разместите его в нужном месте;

–выделите домик;

–используйте опцию Boolean Compound Object;

–в свитке Parameters выберите операцию Cut (отсечение) с

режимом Remove Inside;

–щелкните на кнопке Pick Operand B в свитке Pick Boolean, затем на объекте «дверь». Таким образом Вы получили дверь с помощью логической операцией отсечения. Сравните результаты.

12.Создайте крышу домика с помощью примитива Pyramid (пирамида) из меню Create.

13.Назначьте домику материал Stones_Limestone (см. п.2).

14.Сгруппируйте домик и крышу, используя команду Group (группировка) в разделе меню Edit (редактирование).

16

15.Переместите домик на вершину горы, получившейся при создании ландшафта, измените его размер, если это необходимо.

16.Сохраните изображение в файле под именем ЛР2.max в своей папке.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

СПЛАЙНЫ, ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ, ЛОФТИНГ. СВЕТ И КАМЕРА. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ

Цель работы − получить навыки создания трехмерных объектов на базе сплайновых кривых с помощью инструментов лофтинга; создать тела вращения; ознакомиться с возможностями создания эффектов освещения.

Необходимые теоретические сведения

Сплайновые формы.

Формы представляют собой двумерные 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, соединяющих вершины;

•сплайнов (spline) – нескольких вершин, соединенных сегмен-

тами.

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].

17

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 значения Center (центр) ось проходит через середину сплайна; если выбран вариант Min или Мах, ось пройдет через края сплайна.

Лофтинговые объекты.

Лофтинг (lofting) является одним из самых мощных и гибких инструментов моделирования в 3ds max. 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 – процесс получения двумерного изображения текущей сцены или анимации на экране компьютера или какомлибо другом устройстве вывода. Статическое изображение затем может быть сохранено в одном из растровых форматов (TGA, TIF, JPG и пр.), а анимация – в анимационных форматах (например,

AVI, MOV, и др).

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

18

З а д а н и е. Создать 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.Создайте амфору:

–в меню Create выберите раздел Shapes (формы), а затем вид сплайна, с помощью которого будет создаваться формазаготовка для амфоры (используйте сплайны Line или

NURBS);

–в окне проекций Front нарисуйте с помощью сплайнов фор- му-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 уров-

не 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 Front с помощью сплайнов нарисуйте линию изгиба ручки и эллипс-сечение ручки амфоры;

–используйте модификатор Loft для создания ручки с помощью лофтинга: выделите линию изгиба и щелкните на кнопке Get Shape панели 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 меню Tool/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. ЛР № 2, пп. 10–11);

–выберите цвет и введите имя полученного объекта.

19