–щелкните левой клавишей мыши на кнопке Environment Map (карта текстуры окружения) в группе Background (фон). Появится диалоговое окно Material/Map Browser (просмотр материалов или карт);

–установите переключатель Browse From (где просматривать) в положение Mtl Library (библиотека материалов) и выберите материал Sky_Dusk (можно использовать и другие текстуры);

–щелкните дважды на наименовании выбранного материала – наименование текстуры появится на кнопке Environment Map (карта среды);

–для проецирования карты на фон сцены:

● вызовите редактор материалов, нажав клавишу <M>, и перетащите выбранный материал в ячейку редактора материалов;

●установите переключатель варианта использования проекционных координат в верхней части свитка Coordinates

редактора материалов в положение Environ;

●выберите в раскрывающемся списке Mapping (проецирование карт текстур): Spherical (сферическое);

–чтобы выбранная растровая карта фона была видна в окнах проекций, выберите в меню Views (Виды) команду Viewport Background (фон видового окна) и установите флажок Use Environment Background (использовать фон среды) в группе Background Sourse (источник фона) диалогового окна

Viewport Background (фон окна вывода);

–визуализируйте сцену.

3.Установите общее освещение сцены:

–выберите в меню Rendering (визуализация) команду Environment (окружающая среда);

–в диалоговом окне Environment в группе Global Lighting (об-

щее освещение) щелкните левой клавишей мыши в области Ambient (подсветка);

–в диалоговом окне Color Selector: Ambient Light (выбор цве-

та: цвет подсветки) настройте цвет и интенсивность рассеянного освещения;

–щелкните в области Tint (оттенок);

–в диалоговом окне Color Selector: Global Tint (выбор цвета: оттенок) настройте цвет и интенсивность оттенка;

30

–установите значение счетчика Level (уровень): 5;

–визуализируйте сцену.

4.Управление экспозицией.

В свитке Exposure Control (управление экспозицией) диалогового окна Environment в раскрывающемся списке выберите Logarithmic Exposure Control (логарифмическое управление экспозицией) и установите флажок Active. Просмотрите результат в окне предварительного просмотра.

Объемное освещение и объемный туман.

5. Создайте несложную композицию: например, шар, лежащий на плоскости, и стены (они могут быть созданы с помощью инструментов Box, Plane или L-Ext); создайте объемный текст с помощью сплайна Text и операции лофтинга; разместите объемный текст относительно одной из стен таким образом, чтобы в результате логической операции вычитания в стене образовалась прорезь в форме текста; сделайте прорезь в стене.

6. Создайте источник направленного освещения: на вкладке Lights&Cameras панели команд выберите источник направленного света – Target Spotlight и установите его за стеной с прорезями. Установите параметры тени:

–в свитке Parameters (параметры) в группе Shadows (тени) включите флажок On;

–в свитке Shadow Parameters в группе Atmosphere Shadows

включите флажок On;

–проверьте, что в свитке Atmospheric Affects добавлен эффект объемного света Volume Lights.

7.Добавьте эффекты объемного света и объемного тумана. Необходимо обратить внимание на то, что атмосферные эффекты должны быть связаны с гизмоконтейнерами и рассчитываются только в их пределах:

–создайте объект Box Gizmo (в разделе Helpers меню Create) и растяните его так, чтобы он занимал все пространство «комнаты»;

–в свитке Atmosphere (атмосфера) диалогового окна Environment щелкните на кнопке Add (добавить);

–в диалоговом окне Add Atmospheric Effects (добавление атмосферных эффектов) выберите строку Volume Fog (объемный туман) и щелкните на кнопке OK;

31

–свяжите добавленный эффект с гизмоконтейнером: щелкните мышью по кнопке Pick Gizmo и затем по контейнеру Box Gizmo в окне проекций;

–аналогично добавьте эффект Volume Light (объемный свет);

–задайте цвет и плотность имитации тумана, а также максимальную и минимальную яркость света и уровень качества

фильтра полутонов объемного освещения с помощью следующих параметров группы Volume (объем):

Fog Color (цвет тумана) – образец цвета рассеивающей атмосферной дымки выбирается после щелчка на цветовой области в диалоговом окне Color Selector: Fog Color (выбор цвета: тумана дымки);

Attenuation Color (цвет затухания) – образец цвета, который будет приобретать свет по мере затухания;

Exponential (экспоненциально) – если флажок установлен, плотность тумана экспоненциально увеличивается по мере удаления от источника света. При сброшенном флажке плотность возрастает по линейному закону;

Density (плотность) – счетчик задает плотность дымки, которая указывается в процентах от той, при которой атмосферная дымка становится полностью непрозрачной;

Max Light % (максимальная яркость свечения %). Чем дальше туман от источника света, тем она плотнее и тем ярче выглядит в лучах света;

Min Light % (минимальная яркость свечения %). Установкой ненулевой величины этого счетчика можно обеспечить свечение тумана за пределами конуса света;

Filter Shadows (тоновое сглаживание) – набор переключателей, позволяющий улучшить качество визуализации объемных пучков света. Для окончательной визуализации сцены следует выбрать фильтр High (высокое);

–в разделе Attenuation (затухание) задайте характеристики затухания световых лучей, определяющие, насколько далеко от источника света простирается действие световых пучков;

–в свитке Volume Parameters щелкните на кнопке Pick Light и

затем на источнике освещения в окне проекций;

–визуализируйте сцену и сохраните результат работы.

32

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

СВЯЗАННЫЕ ОБЪЕКТЫ. АНИМАЦИЯ СВЯЗАННЫХ ОБЪЕКТОВ

Цель работы – ознакомиться с двумя способами создания анимированных персонажей.

Необходимые теоретические сведения

В данной лабораторной работе рассматриваются два основных способа создания анимированных моделей.

Первый способ заключается в том, что сначала строится модель объекта, затем различные его части связываются определенным образом, что позволяет получить при анимации имитацию движения объекта в соответствии с физическими законами.

Второй способ основан на использовании скелетной анимации: сначала строится система костей – «скелет» объекта; затем задается анимация для «скелета»; после этого на скелет накладываются соответствующие формы, причем зачастую используются дополнительные плагины, входящие в состав 3ds max, позволяющие нарастить на скелет мышцы, кожу, различные материалы.

Связанная конструкция строится из отдельных объектов, между которыми устанавливаются иерархические связи. В таких конструкциях при анимации изменение положение одного объекта вызывает аналогичные преобразования для связанных с ним объектов. Такие динамические отношения характерны для моделирования движения различных частей механизмов, животных, человека.

Отношения между различными объектами базируются на понятиях «родительского объекта» (объекта-предка) и «дочернего объекта» (объекта-потомка). Анимация создается двумя способами: в направлении от предка к потомкам (метод прямой кинематики) или в направлении от потомков к предкам (метод обратной кинематики).

Для того чтобы при анимации цепочка не «рассыпалась», необходимо внимательно и аккуратно расставить опорные точки объектов, составляющих цепочку, а также связать объекты в правильной последовательности.

При выполнении работы необходимо использовать методы анимации, рассмотренные в ЛР № 4.

33

З а д а н и е 1. Создать объект, состоящий из шарниров и рычагов, который должен быть анимирован по принципу иерархической цепочки (примером такого объекта может быть рука робота) – при изменении положения одного из звеньев изменяется форма всей цепочки

Порядок выполнения задания

Создание связанного объекта.

1.Создайте цепочку, состоящую из шаров и цилиндров (шары выполняют роль шарниров, а цилиндры – рычагов), таким образом, чтобы цепочка составляла единое целое («не рассыпалась»).

2.Сгруппируйте объекты попарно: в группу объединяются соседние шар и цилиндр.

3.Щелкните левой клавишей мыши на кнопке Select and Link (вы-

делить и связать) панели инструментов. Связывание производите последовательно, начиная от крайнего правого объекта (от дочерних объектов к родительским).

4.Нажмите левую клавишу мыши на крайнем правом объекте (младшее звено цепочки) и, удерживая ее, перетяните курсор до следующего в связке объекта. Этот объект в связке станет объек- том-предком.

5.Отпустите клавишу мыши: оба объекта сначала выделятся белым цветом, а затем приобретут обычный вид. (Для того чтобы разорвать ошибочно созданную связь, выделите связанные объекты и щелкните левой клавишей на кнопке Unlink Selection – разорвать связи выделенных объектов.)

6.Последовательно свяжите все объекты созданной вами конструкции.

Опорные точки связанных объектов.

1.Выделите средний рычаг и щелкните левой клавишей мыши на вкладке Hierarchy (иерархия) панели команд.

2.Щелкните на кнопке Pivot (опорная точка) панели Hierarchy.

3.В свитке Adjust Pivot (настройка опорной точки) нажмите кнопку Affect Pivot Only (воздействовать только на опорную точку) группы Move/Rotate/Scale (перемещение/поворот/масштаб).

4.Используя инструменты перемещения, установите опорную точку так, чтобы она совпадала с шарниром рычага.

34

5. Выровняйте опорную точку в соответствии с мировой системой координат: для этого в группе Alignment (выравнивание) нажмите кнопку Align to World (выровнять глобально).

6. Установите опорные точки для каждого из рычагов.

Графическое отображение связей объектов.

1.Щелкните левой клавишей мыши на вкладке Display (отображение) панели команд и выделите связанную конструкцию.

2.Раскройте список Link Display (отображение связей), находящийся в нижней части панели команд.

3.Установите флажок Display Links (отобразить связи). Включится

режим отображения связей объектов конструкции.

4.Установите флажок Link Replaces Object (связь заменяет объект).

Врезультате останутся видимыми только связи объектов конструкции. Восстановить видимость формы объекта можно, сняв указанный флажок.

Анимация связанных объектов методом обратной кинематики.

1.Для существующей конструкции постройте любой вспомогательный объект, который будет играть роль целевого при анимации конструкции. В качестве целевого объекта можно использовать вспомогательный объект-«пустышку»:

–на панели команд Create (создание) нажмите кнопку Helpers (вспомогательные объекты);

–щелкните на кнопке Dummy (пустышка);

–создайте объект-«пустышку» в рабочем окне (в виде прямоугольника).

2.Создайте анимацию для вспомогательного объекта. Можно воспользоваться методом анимации по траектории (см. ЛР № 4).

3.Выделите крайний правый объект, который является самым младшим потомком, перейдите на панель команд Hierarchy и

щелкните левой клавишей мыши на кнопке IK (обратная кинематика). Появятся свитки параметров обратной кинематики.

4. Привяжите выделенный объект к целевому объекту. Для этого щелкните левой клавишей мыши на кнопке Bind (привязать) в свитке Object Parameters (параметры объекта). Кнопка зафиксируется в нажатом положении.

5. Щелкните левой клавишей мыши на выделенном объекте и (не отпуская клавиши) перетащите курсор к целевому объекту (следующее звено цепочки).

35

6.Отпустите клавишу, когда курсор окажется над целевым объектом и примет вид кнопки.

7.Настройте следующие параметры свитка Inverse Kinematics (об-

ратная кинематика):

–установите флажок Update Viewports (обновление в видовых окнах). Установка данного флажка обеспечивает покадровое обновление изображений в окнах проекций по мере вычисления IK-решений;

–задайте значения счетчиков Start (начало) и End (конец) – интервал анимации, для которого будет рассчитываться задача кинематики (например, от 1 до 100).

8.В свитке Object Parameters (параметры объекта) установите значение счетчика Weight (вес), равное 2; нажмите кнопку Parent→Child (предок→потомок).

9.В свитке Auto Termination (автоограничение) установите флажок

Interactive IK Auto Termination (интерактивный выбор ограни-

чителя IK-решения), чтобы IK решение ограничивалось автоматически.

10.После настройки параметров запустите процесс расчета динамики, щелкнув левой клавишей мыши на кнопке Apply IK (рассчитать IK-решение) в свитке Inverse Kinematics.

11.Воспроизведите анимацию, используя кнопку Play на навигационной панели анимации в нижней части рабочего окна программы.

За д а н и е 2. «Скелетная анимация». Создать цепочку на основе стандартного инструмента Bones и анимировать ее

Порядок выполнения задания

Создание системы объектов Bones.

1.На панели команд Create (создание) нажмите кнопку Systems (системы), а затем кнопку Bones (кости).

2.Настройте параметры свитка IK Chain Assignment (задание IK-цепочки):

–отметьте флажок Assign To Children (назначить IK-решатели дочерним объектам);

36

–отметьте флажок Assign To Root (назначить IK-решатель корневому объекту).

3.Щелкните левой клавишей мыши в окне проекций и перетащите курсор, создавая корневой (родительский) объект цепочки.

4.Отпустите клавишу для завершения создания объекта и переместите курсор в точку конца второй «кости».

5.Для завершения создания системы объектов щелкните правой клавишей мыши.

6.Если отмечен параметр Create End Effector (создать концевой

эффектор), то конец цепочки будет обозначен крестом синего цвета.

7. Перемещая концевой эффектор, создайте анимацию цепочки (можно использовать анимацию по траектории или покадровую анимацию).

Библиографический список

1.Снижко, Е. Компьютерная геометрия и графика: конспект лекций / Е. Снижко; Балт. гос. ун-т. СПб.; 2005.

2.Бордман, Т. 3ds max 5: учебный курс: пер. с англ. / Т. Бордман. СПб.: Пи-

тер, 2003. 442 с.

3.Ли, К. 3D Studio MAX версии 4, 5, 6 для дизайнера. Искусство трёхмерной анимации: пер. с англ. / К. Ли [и др.]. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: СПб.; Киев:

DiaSoft, 2003. 857 с.

4.Флеминг, Б. Создание трёхмерных персонажей: Уроки мастерства [Электронный ресурс]: пер. с англ. / Б. Флеминг. М.: ДМК, 1999.

5.Леонтьев, Б.К. 3D Studio MAX 7.0 не для дилетантов / Б.К. Леонтьев. М.: Новый издательский дом, 2005. 362 с.

6.Чумаченко, И.Н. 3ds max 9 / И.Н. Чумаченко. М.: НТ Пресс, 2007. 656 с. 7.Пекарев, Л.Д. Самоучитель 3ds max 5 / Л.Д. Пекарев. СПб.: БХВ-Петер-

бург, 2004. 336 с.

37

Снижко Е.лена Александровна

Использование 3D-моделирования для решения инженерных задач

Редактор Г.М. Звягина

Корректор Л.А. Петрова Подписано в печать 10.03.2011. Формат бумаги 60х84/16. Бумага документная.

Печать трафаретная. Усл. печ. л. 2,2. Тираж 100 экз. Заказ № 66. Балтийский государственный технический университет Типография БГТУ

190005, С.-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1

38