Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
2
2
Цель работы: Сформировать навыки построения трехмерной модели с использованием технологий выдавливания и вращения спланов.
Краткие теоретические сведения:
Освоение интерфейса 3d studio max. Построение трехмерного объекта из библиотечных примитивов.
1. Запустите 3d studio МАХ, перемесите курсор на командную панель Create (Создать) и щелкните на кнопке Sphere (Сфера) в свитке Object Type (Тип объекта). Кнопка зафиксируется и подсветится зеленым цветом (рис. 1).
Рис 1. На командной панели Create (Создать) (нажата кнопка Sphere (Сфера)).
2. Переместите курсор в окно проекции Тор (Вид сверху), где он примет вид перекрестья, и установите перекрестье в центр окна, в точку пересечения осей сетки координат. Щелкните кнопкой мыши и, удерживая ее, перетащите курсор в сторону от центра, наблюдая за тем, как увеличивается в размерах создаваемый объект-сфера. Когда сфера почти заполнит собой окно проекции Perspective (Перспектива), отпустите кнопку мыши. В окнах проекций Тор (Вид сверху), Front (Вид спереди) и Left (Вид слева) сфера изображается в виде «проволочного каркаса», образованного ребрами между гранями, а в окне Perspective (Перспектива) – в виде тонированной оболочки, как показано на рис.2. Линии каркаса имеют белый цвет. Таким цветом в окнах проекций изображаются каркасы выделенных (selected) объектов, а всякий вновь созданный объект непосредственно после создания оказывается выделенным, то есть подготовленным к преобразованиям или редактированию.
3. Посмотрите на свиток Parameters (Параметры) в нижней части командной панели Create (Создать). В счетчике Radius (Радиус) вы увидите значение радиуса только что созданной сферы, оно должно составлять приблизительно 65-70 единиц. Чтобы задать точное значение радиуса, щелкните в поле счетчика Radius (Радиус), измените число на 65 и нажмите клавишу Enter или Tab. В счетчике Segments (Сегментов) указывается число частей, на которые разбивается оболочка сферы по ее меридианам. По умолчанию сегментов 32.
4. Чтобы выключить режим создания сфер, переместите курсор в активное окно проекции и щелкните правой кнопкой мыши или щелкните левой кнопкой мыши на кнопке инструмента Select Object (Выделить объект). Кнопка Sphere (Сфера) перейдет в исходное состояние.
Рис. 2. Вид экрана с объектом-сферой в окнах проекций.
Каждому создаваемому объекту программой составляется имя из названия типа объекта и порядкового номера объекта данного типа в сцене (например, как в данном случае, «Sphere01») и указывается в свитке Name and Color (Имя и цвет) командной панели Create (Создать). Имя объекта можно изменить. Для смены имени поместите курсор в текстовое поле свитка Name and Color (Имя и цвет), щелкните кнопкой мыши и введите новое имя. Помимо имени, каждый новый объект приобретает цвет, позволяющий на глаз отличить его от других объектов в окнах проекций. Этим цветом раскрашивается как тонированная оболочка, так и каркас объекта. Если объекту не присвоен материал, то этот же цвет используется для раскраски объекта при визуализации изображения сцены. Цвет нового объекта выбирается программой случайным образом из палитры допустимых цветов, но можно изменить его и вручную. Для смены цвета созданного объекта щелкните на поле образца цвета в свитке Name and Color (Имя и цвет). Появится окно диалога Object Color (Цвет объекта), показанное на рис. 3.
Рис. 3. Окно диалога Object Color (Цвет объекта).
Создание объекта «чайник» и изменение его параметров
1. В свитке Object Type (Тип объекта) щелкните на кнопке Teapot (Чайник), переместите курсор в окно проекции Тор (Вид сверху) и поместите перекрестье слева от сферы в точке с координатами примерно (-100; 0; 0).
2. Чайник создается точно так же, как и сфера. Щелкните кнопкой мыши и удерживая ее, перетаскивайте курсор в сторону, наблюдая за ростом чайника с носиком, ручкой и крышкой. Следите за значением параметра Radius (Радиус) в свитке Parameters (Параметры) командной панели Create (Создать) и отпустите кнопку мыши, когда радиус достигнет величины 10-15 единиц,.
3. Выключите режим создания чайников, щелкнув правой кнопкой мыши в активном окне проекции пли щелкнув левой кнопкой мыши на кнопке инструмента Select Object (Выделить объект).
Примерный вид сцены в окнах проекций показан на рис. 4.
Рис. 4. Вид простейшей сцены в окнах проекций
ЗАДАНИЕ 1: Создайте рассмотренную трехмерную сцену, состоящую из сферы и чайника, измените их имена и цвета, измените вид в окнах проекций для более детального рассмотрения сцены.
Редактирование объектов в 3d studio max:
Редактирование объектов-сплайнов
Для правки сплайна или двухмерной формы следует выделить объект и перейти на панель Modify. Если появится свиток Edit Object, параметры можно корректировать входящими в него средствами, иначе следует щелкнуть на кнопке Edit Stack и выбрать команду контекстного меню Editable Spline, что превращает объект в сплайн, допускающий правку.
Сплайны можно редактировать на четырех уровнях:
– формы (объекта);
– вершин;
– сегментов;
– сплайна в целом.
Для редактирования сплайнов на уровне вершин следует щелкнуть на кнопке Sub-Object панели Modify и выбрать в раскрывающемся списке строку Vertex. В появившемся свитке Edit Vertex станут доступны команды управления вершинами: Connect (соединить), Break (разбить), Refine (уточнить), Insert (вставить), Make First (сделать первой), Weld (слить), Delete (удалить), Lock Handles (блокировать маркеры).
Кроме того, к вершинам и маркерам их касательных векторов применимы стандартные преобразования Move, Scale, Rotate.
Для активизации режима правки сегментов следует выбрать вариант Segment в раскрывающемся списке Selection Level при нажатой кнопке Sub-Object. В результате появляется свиток Edit Segment с командами редактирования сегментов, в основном аналогичными командам для вершин.
Для использования уровня редактирования сплайна в целом следует выбрать вариант Spline в раскрывающемся списке Selection Level. В появившемся свитке Edit Spline содержатся команды: Close (замкнуть), Outline (создать контур), Boolean (булевские операции Intersection, Union, Subtraction), Reverse (обратить порядок следования вершин). Кроме стандартных свитков параметров имеются и дополнительные модификаторы сплайнов, вызываемые по кнопке командной панели More: Fillet/Chamfer (закругление/срез), Trim/Extend (подрезание/наращивание).
Использование технологии выдавливания (экструзии) сплайнов. Введение.
При моделировании с помощью сплайнов основу конструкции 3d-объектов составляют отрезки прямых и кривых линий, называемых сплайнами. Сплайн в 3d studio max – это прямая или кривая линия, форма которой определяется типом вершин, или узловых точек, через которые проходит эта линия. Объект-сплайн состоит из вершин (среди которых одна помечается белым квадратиком и считается первой) и сегментов (каждый из них независимо от его кривизны состоит из более мелких прямолинейных отрезков – шагов). Сплайн, не имеющий разрывов по периметру, называется замкнутой формой.
Каждая вершина сплайна имеет касательные векторы, снабженные на концах маркерами, которые управляют кривизной сегментов сплайна при входе в вершину и выходе из нее. В зависимости от свойств касательных векторов различают типы вершин: сглаженная, с изломом, Безье, Безье с изломом. Специальный тип сплайнов - неоднородные рациональные В-сплайны (НРВС), которые могут быть созданы на основе контрольных точек (кривая проходит через них) или на основе управляющих вершин (играющих роль узлов решетки деформации). Все команды создания сплайнов находятся на командной панели Create, кнопка Shapes, строка Splines. Здесь появляется свиток Object Туре с кнопками всех команд создания сплайнов (Line, Circle, Arc, NGon, Text, Rectangle, Ellipse и др.), свитками их параметров и элементами управления для выбранного типа сплайна.
3d studio max поддерживает набор команд создания сплайнов различных типов, самой простой из которых является команда Line (Линия). Эта команда позволяет создавать линии практически любой требуемой формы и является наиболее гибкой из всех команд создания типовых сплайнов. К другим типам относятся окружности, дуги, символы текста и еще ряд объектов. Создавая один или несколько сплайнов и комбинируя их между собой, можно построить множество различных форм, необходимых для моделирования сцены. Используя кнопку Start New Shape свитка Object Type, можно объединять в одной форме несколько сплайнов.
Построение объектов на основе сплайнов
Созданные с помощью сплайнов (линий, окружностей, дуг, символов текста и др.) плоские двумерные формы можно преобразовать в трехмерные объекты. Этот процесс называется моделированием на основе сплайнов. Сначала создается форма, представляющая собой контур сечения трехмерного объекта, который требуется смоделировать. Затем для преобразования полученной формы в трехмерный объект можно применить к ней операции выдавливания, вращения, скоса. Метод хорошо подходит для создания симметричных объектов простой формы. Построить трехмерный объект на основе двумерных сплайнов можно следующими способами:
– выдавливание, или экструзия, форм прямая (extrusion);
– выдавливание со скосом боковых граней (beveling);
– вращение форм (lathing).
Выдавливание сплайнов:
Выдавленный сплайн – это сплайн, которому придана толщина в определенном направлении. Во многих случаях этот метод оказывается проще, чем применять трехмерные примитивы для получения того же результата. Можно представлять себе процесс выдавливания и как создание копии сплайна, помещаемой точно над оригиналом на некотором расстоянии от него, в результате чего образуются верхнее и нижнее основания объекта с последующим построением боковой поверхности по периметру оснований.
Применение метода выдавливания при моделировании оказывается очень удобным: можно выдавить строку текста, чтобы получить объемный текст; разнообразные плоские формы могут служить заготовками для формирования методом выдавливания таких объектов, как стены, компакт диски, формы для печенья и т. д.
Метод выдавливания особенно хорош для объектов, имеющих один характерный профиль во всех сечениях по высоте. Операция выдавливания осуществляется за счет применения к выделенной форме модификатора Extrude (выдавливание) для получения объекта приданием сплайну высоты, или Bevel (скос) для выдавливания со скосом боковых граней; после чего на командной панели Modify можно изменить высоту объекта или ось, вдоль которой выполняется выдавливание (по умолчанию это ось Z).
При выдавливании со скосом в дополнение к высоте тела экструзии задается масштаб сплайна-сечения на каждом из трех уровней по координате выдавливания. Для формирования тел экструзии с криволинейными боковыми поверхностями применяется модификатор Bevel Profile, задающий дополнительный сплайн в качестве траектории скоса.
ЗАДАНИЕ 2: Создание объекта «циркулярная пила» с помощью метода выдавливания сплайнов
1. Загрузите 3d studio max и и начните новый файл сцены.
2. В командной панели Create (Создать) выберите свиток Shapes (Формы), и затем сплайн Star (Звезда) (рис.5).
3. Щелкните в окне проекций Top (Вид сверху). Затем щелкните левой кнопкой мыши и, используя привязку, щелкните в точке (0,0) в центре окна проекций, и удерживая кнопку, растяните получающуюся кривую в окне проекций, задав тем самым окружность выступов звезды. Затем отпустите левую кнопку мыши и задайте окружность, определяющую впадины звезды.
Рис. 5 Меню создания объекта звезды.
4. В свитке Parameters (Параметры) сплайна звезда задайте следующие размеры построенного сплайна:
– Radius1 (Радиус 1): 250
– Radius2 (Радиус 2): 220
– Points (Число вершин): 32
– Distortion (Искажение): 6
5. Нажмите кнопку Zoom Extents All Selected (Показать все выделенные) чтобы увидеть полученный сплайн во всех окнах проекций.
6. Задайте построенному примитиву имя «Циркулярная пила» и нужный цвет.
Рис. 6 Построенные сплайны Circle (Окружность) и Star (Звезда).
7. Снимите флажок Start New Shape (Начать новую форму), для того чтобы построить следующий примитив в той же форме.
8. В командной панели Create (Создать) выберите свиток Shapes (Формы), и затем сплайн Circle (Окружность). Щелкните в окне проекций Top (Вид сверху). Затем щелкните левой кнопкой мыши и, используя привязку, щелкните в точке (0,0) в центре окна проекций, и удерживая кнопку, растяните получающуюся кривую в окне проекций. В свитке Parameters (Параметры) сплайна окружность задайте радиус – Radius: 50.
Полученная форма показана на рис. 6.
9. Перейдите на командную панель Modify (Редактирование) и выберите модификатор Extrude (Выдавить).
10. Введите в поле Amount значение: 2. Форма с двумя сплайнами будет выдавлена (рис. 7).
Рис. 7. Выдавленный сплайн.
По умолчанию над закрытыми участками будут построены грани. Параметры покрытия задаются в свитке Parameters / Capping: Cap Start (Покрытие в начале), и Cap End (Покрытие в конце). Создайте рассмотренную трехмерную сцену.
Типы вершин сплайнов:
Сплайны состоят из сегментов и вершин, представляющих собой подобъекты кривых этого типа. Сегмент (segment) – это участок линии сплайна между двумя соседними вершинами. Криволинейные сегменты представляются набором прямолинейных отрезков (часто незаметных для глаза), число которых задается при создании сплайна. Вершины (vertex) сплайна различаются по типу и определяют степень кривизны сегментов сплайна, прилегающих к этим вершинам.
Первая вершина, обозначающая начало сплайна, в момент создания помечается квадратиком белого цвета. В 3d studio max поддерживаются четыре типа вершин сплайнов, как показано на рис. 8 на примере сплайна- линии:
– Corner (С изломом) – вершина, в которой сплайн претерпевает излом. Участки сегментов вблизи такой вершины не имеют кривизны;
– Smooth (Сглаженная) – вершина, через которую кривая сплайна проводится с плавным изгибом, без излома, имея одинаковую кривизну сегментов при входе в вершину и выходе из нее;
– Bezier (Безье) – вершина, подобная сглаженной, но позволяющая управлять кривизной сегментов сплайна при входе в вершину и при выходе из нее. Для этого вершина снабжается касательными векторами с маркерами в виде квадратиков зеленого цвета на концах. У вершин типа Bezier (Безье) касательные векторы всегда лежат на одной прямой, а удаление маркеров от вершины, которой принадлежат векторы, можно изменять. Перемещение одного из аркеров вершины Безье всегда вызывает центрально- симметричное перемещение второго. Перемещая маркеры касательных векторов вокруг вершины, можно изменять направление, под которым сегменты сплайна входят в вершину и выходят из нее, а изменяя расстояние
Рис. 8. Подобъекты сплайна.
– Bezier Corner (Безье с изломом) – вершина, которая, как и вершина типа Bezier (Безье), снабжена касательными векторами. Однако у вершин Bezier
Corner (Безье с изломом) касательные векторы не связаны друг с другом, и маркеры можно перемещать независимо.
Вычерчивание сплайнов типа Line:
Команда Line вызывается кнопкой Line командной панели Create и позволяет создавать линии практически любой требуемой формы. При выполнении команды мышью фиксируются места расположения вершин и настраивается их кривизна. Полученный сплайн можно замкнуть. В разделе Interpolation свитка General устанавливается режим оптимизации числа шагов, на которые разбиваются сегменты между вершинами.
ЗАДАНИЕ 3: Чтобы нарисовать линию с помощью мыши, выполните следующие действия:
1. Щелкните в свитке Object Type (Тип объекта) на кнопке Line (Линия).
2. Переместите курсор в любое из окон проекций и щелкните в той точке окна, где должна располагаться первая вершина линии. Линия всегда создается в координатной плоскости текущего окна проекции. Переместите курсор в точку расположения второй вершины.
3. Создать очередную вершину можно простым щелчком кнопкой мыши. В этом случае вершина приобретет тип, определяемый положением переключателя Initial Type (Начальный тип) в свитке Creation Method (Метод создания).
По умолчанию это вершина типа Corner (С изломом). Если при создании очередной вершины щелкнуть кнопкой мыши и, удерживая ее, перетащить курсор, будет создана вершина, тип которой определяется положением переключателя Drag Туре (Вершина при перетаскивании). По умолчанию это вершина Bezier (Безье).
4. Продолжайте создавать вершины и перемещать курсор. Чтобы удалять неверно установленные вершины, нажимайте на клавишу Backspace. Повторные нажатия этой клавиши будут приводить к удалению вершин в порядке, обратном порядку их создания, – от конца к началу линии.
5. Для завершения процесса создания разомкнутой линии щелкните правой кнопкой мыши. Чтобы создать замкнутый сплайн, щелкните вблизи от первой вершины. Когда появится запрос Close spline? (Замкнуть сплайн?), щелкните на кнопке Yes (Да) или No (Нет).
Чтобы изменить принятые по умолчанию типы вершин, создаваемых простым щелчком кнопкой мыши и щелчком с перетаскиванием курсора, измените установку переключателей в свитке Creation Method (Метод создания), смотри рис. 9.
Рис. 9. Свиток Creation Method (Метод создания) сплайна-линии позволяет настраивать типы вершин сплайна, создаваемых при рисовании с помощью мыши.
Переключатель Initial Type (Начальный тип), определяющий, вершина ка кого типа будет создаваться при щелчке кнопкой мыши, можно устанавливать в одно из двух положений: Corner (С изломом) или Smooth (Сглаженная). Чтобы задать, какой тип вершины будет создаваться при перетаскивании курсора после щелчка, установите переключатель Drag Type (Вершина при перетаскивании) в одно из трех положений: Corner (С изломом). Smooth (Сглаженная) или Bezier (Безье).
Редактирование формы сплайнов
Для редактирования формы сплайнов выполняйте следующие действия:
1. Выделите сплайн и перейдите на командную панель Modify (Изменить). Если сплайн представляет собой линию, то кнопка Sub-Object (Подобъект) в свитке Modifier Stack (Стек модификаторов) будет доступна сразу. Если же сплайн представляет собой один из стандартных геометрических объектов, таких как Circle (Круг), Rectangle (Прямоугольник) или Ellips (Эллипс), либо является объектом Text (Текст), то для обеспечения возможности выбрать для редактирования уровень подобъектов-вершин необходимо щелкнуть на кнопке Edit Spline (Правка сплайна) в свитке Modifiers (Модификаторы).
2. Щелкните на кнопке Sub-Object (Подобъект) и выберите в раскрывающемся списке Selection Level (Уровень выделения) вариант Vertex (Вершина). В выделенном сплайне все вершины обозначатся крестиками, а первая вершина – квадратиком. В ряде случаев вершину или группу вершин для редактирования следует сначала выделить, используя для этого любые известные методы выделения объектов. Метки выделенных вершин окрашиваются в красный цвет.
3. Для перемещения одной или нескольких вершин выделите их и перемещайте как любой другой объект сцены – с помощью инструмента Select and Move (Выделить и переместить). Форма примыкающих к вершинам сегментов сплайна будет при этом меняться автоматически.
4. Для изменения типов вершин выделите одну или несколько вершин, укажите курсором на любую из них и щелкните правой кнопкой мыши. Появится контекстное меню вершины. В нижней части меню имеется перечень четырех типов вершин. Выберите команду нужного типа и щелкните кнопкой мыши.
5. Для настройки формы сегментов, примыкающих к вершинам типа Bezier (Безье) или Bezier Corner (Безье с изломом), выделите одну из таких вершин. В окнах проекций появятся изображения касательных векторов, снабженных на концах маркерами в виде квадратиков зеленого цвета, как показано на рис. 10.
4. Для изменения угла, под которым сегмент сплайна входит в вершину, выберите инструмент Select and Move (Выделить и перемесnить), щелкните на маркере и перемещайте его вокруг вершины (рис. 10), наблюдая за изменением ориентации сегмента, которому соответствует перемещаемый маркер для вершин типа Bezier Corner (Безье с изломом) или обоих примыкающих к вершине сегментов – для вершин типа Bezier (Безье).
Рис. 10. Перемещение маркера касательного вектора вокруг вершины изменяет угол ориентации примыкающих к вершине сегментов.
Для изменения кривизны сегмента перемещайте маркер к вершине или от нее. Приближение маркера к вершине увеличивает кривизну сегмента для вершин типа Bezier Corner (Безье с изломом) или обоих сегментов для вершин типа Bezier (Безье), а удаление – уменьшает кривизну сегмента (сегментов) в районе вершины (рис. 11).
Рис. 11. Удаление или приближение маркера к вершине меняет кривизну примыкающих к вершине сегментов.
6. При необходимости можно обеспечить синхронное перемещение маркеров касательных векторов сразу нескольких выделенных вершин: это иногда помогает избежать непредвиденного искажения формы сплайна. Для этого следует установить флажок Lock Handles (Блокировать маркеры) в свитке Selection (Выделение), показанном на рис. 12. Если при этом установлен переключатель Alike (Подобные), то перемещение одного из маркеров будет заставлять перемещаться маркеры подобных касательных векторов (только входящих в вершины или только исходящих из вершин). Если установлен переключатель All (Все), то перемещение любого из маркеров заставляет синхронно перемещаться и все остальные.
Рис. 12. Блокировкой перемещения маркеров управляет
флажок Lock Handles.