3D StudioMax - программа трёхмерной графики, ее назначение, технические возможности, особенности управления, поддержка .NET в SDK и основные аспекты работы. Описание создания и простейшего редактирования стандартных примитивов (на примере чайника).
3D Studio MAX является радикально новым подходом к трехмерному моделированию и визуализации. Основные понятия и методы, в соответствие с которыми 3DS МАХ управляет объектами и данными на сцене, существенно отличаются от предыдущих версий 3DS и других программ трехмерного моделирования и визуализации.
Объектно-ориентированное программирование (OOP)- изощренный подход к написанию программного обеспечения, который в настоящее время широко применяется при написании коммерческого программного обеспечения. С точки зрения пользователя 3DS МАХ наиболее важным аспектом объектно-ориентированного программирования является то, как оно влияет на пользовательский интерфейс. При создании объектов в 3DS МАХ эти элементы переносят с собой информацию о том, какие функции можно выполнять по отношению к ним и что считается действительным поведением каждого объекта. Эта информация влияет на то, что видно в интерфейсе 3DS МАХ. Активными являются только операции, действительные для выбранного объекта; другие операции становятся неактивными или скрываются внутри интерфейса. Рассмотрим примеры объектно-ориентированного поведения:
Выберите на своей сцене сферу и щелкните на панели Modify (модифицировать) для применения модификатора к сфере. Отметим, что модификаторы Extrude (вытянуть) и Lathe (вращать) к сфере не применяются. Эти модификаторы могут использоваться только для объектов Shape (форма). На рисунке 1.1 показано как изменяется панель Modify при выборе примитива сферы по сравнению со случаем, когда выбрана форма.
Скажем, например, что создается объект лофтинга (loft-объект) и необходимо выбрать форму для лофтинга. После щелчка на кнопке GetShape (получить форму) курсор изменяется при перемещении над объектами сцены для индикации того, какие объекты являются действительными выборами для формы лофтинга. Только объекты формы, удовлетворяющие ряду требований, являются действительными выборами для операции GetShape. На рисунке 1.2 показан вид курсора GetShape, когда он находится над действительной формой пути.
В обоих предыдущих примерах 3DS МАХ запрашивает объекты для определения, какие выборы и операции являются действительными на основе текущего состояния программы. После этого 3DS МАХ представляет только действительные выборы.
Такой на первый взгляд простой принцип подхода повышает производительность и экономит значительное время. Сравните поведение 3DS МАХ с поведением более старых программ, в которых вы выбираете объекты или выполняете команды и затем наталкиваетесь на сообщение об ошибке, гласящее о том, что выбранный объект или операция являются недействительными.
В 3D StudioMax имеются элементы управления, которых до этой программы не существовало ни в одном приложении Windows. Это подвижная панель управления, перемещаемое меню и список кнопок.
Подвижная панель. Эта панель отличается от обычной только тем, что ее длина превышает длину главного окна 3D StudioMax. Чтобы увидеть тот или иной элемент управления, нужно установить указатель мыши на место в панели, свободное от кнопок, нажать левую кнопку мыши и, удерживая ее, переместить панель управления так, чтобы на экране появился нужный элемент. Курсор при этом принимает форму руки, показывая, что включен режим перемещения панели.
Список кнопок. В 3D StudioMax есть несколько кнопок, нажав на которые, можно выбрать одно из нескольких значений параметра или переключить режим работы. Кнопка этого вида ничем не отличается от обычной, пока она не нажата. Если нажать кнопку, т.е. установить на нее указатель мыши и удерживать левую кнопку нажатой, вместо этой кнопки 3D StudioMax нарисует несколько. Чтобы выбрать тот или иной режим работы или значение параметра, следует, не отпуская кнопку мыши, переместить ее указатель на одну из кнопок списка, а затем отпустить кнопку мыши. Рисунок на кнопке и ее метка также изменяются в соответствии с выбранным режимом.
Кнопка-флажок. Эта
кнопка имеет два устойчивых состояния.
Она может быть "включена" или
"выключена". Когда кнопка "включена",
она изменяет свой цвет (как правило, на
желтый). Чтобы изменить состояние кнопки,
на ней нужно щелкнуть. 
Модальные
кнопки. Это
еще один новый элемент управления
Windows. Модальная кнопка отличается от
других тем, что для ее включения следует
щелкнуть на какой-нибудь другой кнопке
такого рода. Чаще всего для "сброса"
модальных кнопок (и режимов работ,
которыми они управляют) используется
кнопка Select (Выбор объекта)(см.рис.выше).
Главное
окно. Это
окно появляется сразу после запуска
программы. Рассмотрим расположение
рабочих экранов и основных элементов
управления 3D StudioMax. Главное окно программы
содержит строку
заголовка и строку
главного меню, как и
любое другое окно приложения Windows (см.
рис.ниже).
Строка
основного меню содержит 13 пунктов,
которые могут быть использованы для
доступа к определенным командам, таким
как команды для работы с файлами или
команды визуализации. При работе с
командами основного меню используются
те же приемы, что и при работе с любыми
меню системы Windows.
Одним из самых мощных средств доступа к командам являются командные панели. В 3D StudioMax имеется шесть командных панелей: Create (Создать), Modify (Изменить), Hierarсhi (Иерархия), Motion (Движение), Display (Дисплей) и Utilities (Сервис), каждая из которых обладает собственным набором команд и функциональных возможностей. На рис.2, где показана командная панель Create (Создать), можно видеть основные элементы, составляющие типичную командную панель. Эти панели реализованы в виде вкладок с выступающими корешками, поэтому,чтобы переключиться на нужную командную панель, достаточно просто щелкнуть на ее корешке - и панель расположится поверх остальных. Переключение командных панелей прерывает действие текущей команды.
Рассмотрите рис.2 подробнее. Обратите внимание на компоновку командной панели Create (Создать). Вдоль верхнего края располагаются семь кнопок, ниже которых находится раскрывающийся список. Семь кнопок представляют различные категории объектов 3D StudioMax, которые можно создавать при помощи данной панели:Geometry (Геометрия), Shapes (Формы), Lights (Источники света), Cameras (Камера), Helpers (Вспомогательные объекты), SpaceWarps (Объемные деформации)и Systems (Системы). После щелчка на определенной кнопке, например на кнопке Geometry (Геометрия), в раскрывающемся списке под рядом кнопок появляется перечень разновидностей объектов выбранной категории.
Другие командные панели организованы аналогичным образом: сверху находятся кнопки выбора команд, а снизу - свитки параметров этих команд. Выполнить настройку состава кнопок позволяют только командные панели Modify (Изменить) и Utilities (Сервис). Окно содержит также панель инструментов. В 3D StudioMax имеется универсальная панель инструментов, на которой размещено несколько вкладок, на каждой из которых представлена отдельная панель инструментов(см.рис.4).
Рис.4 Унивесальная панель 3D StudioMax может использоваться для размещения пользовательских команд или панелей инструментов с целью облегчения доступа к ним.
Универсальная панель является настолько удобным и гибким средством, что главная панель инструментов была реализована в виде отдельной вкладки универсальной панели. Большинство команд 3D StudioMax представлено на вкладках универсальной панели. Кроме того, на эту панель могут быть добавлены дополнительные команды. Для быстрого отображения и скрытия универсальной панели можно использовать клавиши Y и 2. Эти клавиши могут оказаться весьма полезными при необходимости освобождения дополнительного пространства на экране монитора. Универсальная панель инструментов - это специальная панель, для которой предусмотрены широкие возможности по настройке. По умолчанию она включает в себя 11 отдельных вкладок или панелей инструментов. Имеется возможность добавлять, удалять и переименовывать вкладки универсальной панели, для чего следует щелкнуть правой кнопкой мыши на вкладке и выбрать команду AddTab (Добавить вкладку), DeleteTab (Удалить вкладку) илиRenameTab (Переименовать вкладку). Фактически каждая из вкладок представляет собой небольшую панель инструментов. Из этого следует, что вкладки можно преобразовывать в панели инструментов и наоборот. Появление панелей инструментов делает работу более удобной, причем пользователь может формировать свои панели.
Панели инструментов могут:
Как и командная панель, располагаться в конкретном месте рабочей зоны, т.е. находиться справа, слева, снизу или сверху;
Находиться в Tab-панели;
Находиться в любом месте экрана, для этого нужно во всплывающем меню панели выбрать опцию ConverttoToolbar (Сделать панель плавающей);
Вы можете поместить плавающую или закрепленную панель в Tab-панель, если выберете в уже упоминавшемся всплывающем меню пункт MovetoTabPanel (Перенести в Tab-панель). Поскольку все необходимые инструменты не помещаются на панели, а размеры главного окна ограничены, то существует возможность продвижения панели. Для этого установите указатель мыши так, чтобы он оказался внутри панели инструментов, но не на кнопках, а между ними. Указатель примет форму руки, нажмите левую кнопку мыши и теперь панель инструментов можно перемещать в пределах главного окна программы до тех пор, пока вы не увидите нужный инструмент.
Основную площадь окна занимают рабочие экраны (окна проекции): Top (Вид сверху), Front (Вид спереди), Left (Вид слева), Perspective (Перспектива)(рис).
Рис.5 Окна проекций 3D StudioMax.
Окна проекций являются одним из основных элементов интерфейса 3D StudioMax. С их помощью можно рассматривать сцену под различными ракурсами. Не будь окон проекций, вам пришлось бы выделять объекты, назначать им материалы и выполнять над ними иные операции практически вслепую. Умение работать с окнами проекции является очень важным компонентом успешной работы с программой. Вы можете изменять содержимое этих окон, управлять их размерами и порядком следования, выполнять иные манипуляции, добиваясь их наилучшего соответствия практически любым потребностям. Вследствие такой гибкости окон проекций важно уметь их правильно конфигурировать. Для работы в окнах проекций применяется ряд инструментов, которые представлены на рис.6.
4. Объекты в 3ds max 7 можно разделить на несколько категорий:
-Geometry (Геометрия);
- Shapes (Формы);
- Lights (Источники света);
-Cameras (Камеры);
-Helpers (Вспомогательные объекты);
- SpaceWarps (Объемные деформации);
-Systems (Дополнительные инструменты.
Перемещение: Выберите в контекстном меню команду Move (Перемещение), подведите указатель мыши к одной из координатных осей системы координат объекта. При этом перемещение будет вестись в направлении той плоскости, координатные оси которой подсвечиваются желтым цветом. Таким образом, перемещать объект можно вдоль оси X, Y, Z или в плоскостях XY, YZ, XZ.
Вращение: При выборе в контекстном меню команды Rotate (Вращение) на месте осей системы координат объекта появится схематическое отображение возможных направлений поворота. Если подвести указатель мыши к каждому из направлений, схематическая линия подсвечивается желтым цветом, то есть поворот будет произведен в данном направлении.
Выравнивание объектов, клонирование, группировка.
5.вспомогательные объекты .
К вспомогательным относятся объекты сцены, которые не видны при итоговой визуализации, но упрощают процесс моделирования и анимации.
Существует восемь групп вспомогательных объектов: Standard (Стандартный), AtmosphericApparatus (Атмосферная оснастка), CameraMatch (Горизонт камеры), reactor, AssemblyHeads (Управление сборкой), Manipulators (Манипуляторы), ParticleFlow, VRML97.
Назначение вспомогательных объектов зависит от их разновидности. Например, манипуляторы предназначены для создания в окнах проекций ползунков или джойстиков, для управления параметрами других объектов, а стандартные применяются при моделировании и анимации объектов сцены.
6. Пространственная модель программы
Первое, что нам необходимо сделать — установить единицы измерения. Это необходимо для того, что бы предметы, которые мы создаем, измерялись в привычных нам миллиметрах. Перейдите в меню Customize -> Units Setup.
Выберите Generic Units, как показано на картинке.
Проверьте и, если необходимо, измените единицы измерения системы. Кликните на кнопку System Unit Setup. Удостоверьтесь, что в открывшемся окне выбраны миллиметры. Нажмите ОК.
Теперь вы можете быть уверены, в том, что если вы построили куб с гранью 10 см, то 3D-принтер создаст его именно такого размера.
Шаг 1
На верхней панели инструментов нажмите кнопку Create> Shapes> Text. (Если вы используете правостороннюю панель, то выбирать нужноCreate> Shapes > Splines> Text).
7. Перемещение в пространстве
3DS МАХ отображает три постоянных сетки, которые называются основными сетками и используются для конструирования и визуальной ссылки. Эти три сетки выровнены с мировой системой координат и пересекаются в ее начале. Три основных сетки и их соотношение в мировой системе координат идентифицируются следующим образом:
Сетка Top/Bottom (верхняя/нижняя) выровнена с мировыми осями координат Х и Y. Поэтому она горизонтальна и часто на сцене определяет пол; на нее ссылаются как на Ground Plane (плоскость грунта).
Сетка Left/Right (левая/правая) выровнена с мировыми осями координат Y, Z.
Сетка Front/Back (передняя/задняя) выровнена с мировыми осями координат X, Z.
Отображение основных сеток в видовых окнах
В любом видовом окне видна только одна из трех основных сеток; вы наблюдаете только ту сетку, которая определяется типом видового окна. Видимая сетка также определяет плоскость конструкции для этого вида. Три видимых основных сетки описываются ниже:
Плоскость грунта. Плоскость конструкции для видов Top, Bottom, User, Perspective, Camera и Spotlight.
Левая/правая сетка. Плоскость конструкции для видов слева и справа.
Передняя/задняя сетка. Плоскость конструкции для видов спереди и сзади.
Отображением основной сетки в активном видовом окне можно управлять одним из следующих трех методов:
Выбор Show Grid (показать сетку) из всплывающего меню видового окна.
Выбор Grids -> Show Home Grid (показать основную сетку) из меню Views.
Нажатие на Shift+G.
8 Визуализация объектов сцены
Команды и параметры визуализации находятся в нескольких вкладках диалогового окна RenderScene. Если вы довольны созданной сценой, можете приступить к визуализации итогового изо- бражения. Для этого откройте диалоговое окно RenderSetup (рис. 23.1), выбрав команду Визуализировать) (“горячая” клавишаRender (Визуализация, Rendering ) или щелкнув на кнопке RenderScene основной панели инструментов. В этом окне есть несколько вкладок: Common (Общие параметры), Renderer (Визуализатор), RenderElements (Элементы визуализации), Raytracer (Трассировщик лучей) и AdvancedLightning (Усовершенство- ванное освещение). Во вкладке Common собраны общие для всех визуализаторов параметры, а во вкладке Renderer — параметры выбранного вами текущего визуализатора.
9. Трехмерные примитивы составляют основу многих программных пакетов компьютерной графики и обеспечивают возможность создания разнообразных объектов простой формы. Часто для формирования нужной модели трехмерные примитивы приходится объединять или модифицировать. В 3D StudioMax существует два набора библиотечных примитивов:
Стандартные (StandardPrimitives) - Box (Параллелепипед), Sphere (Шар), Geosphere (Геосфера), Cone (Конус), Cylinder(Цилиндр), Tube (Труба), Torus (Тор), Pyramid (Пирамида), Teapot (Чайник), Prism (Призма).
Дополнительные (ExtendedPrimitives) – Hedra (Многогранник), TorusKnot (Тороидальный узел), ChamferBox(Параллелепипед с фаской), ChamferCylinder (Цилиндр с фаской), OilTank (Цистерна), Capsule (Капсула), Spindle(Веретено), L Extrusion (Тело L-экструзии), C Extrusion (Тело C-экструзии), Gengon (Обобщенный многоугольник).