Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА РЕСПУБЛИКИ МОЛДОВА

Молдавский Государственный Университет

Институт Непрерывного Образования Кафедра Информационных технологий

Дипломная работа

«Использование 3D Studio MAX для проектирования дизайна интерьера»

Выполнил:

студент группы 0118

Федотов Федор

Кишинев 2017

Содержание

• Введение
• 1. Общее представление о трехмерной графике
• 2. Описание интерфейса 3D Studio MAX
• 2.1 Панель инструментов
• 2.2 Командная панель
• 3. Объекты в 3D Studio MAX
• 3.1 Понятия объектов 3D Studio
• 3.2 Составные объекты
• 3.3 Подобъекты
• 3.4 Принципы создания объекта сцены
• 3.5 Мастер-объект
• 3.6 Модификаторы объекта
• 3.7 Трансформации объекта
• 3.8 Искажения пространства
• 3.9 Поток данных объекта
• 3.10 Принципы изменения объекта
• 3.11 Модифицирование объектов
• 3.12 Принципы клонирования объектов
• 3.13 Понятия иерархий
• 3.14 Иерархия сцены
• 4. Принципы анимации
• 4.1 Определение времени
• 4.2 Определение ключей
• 5. Редактор материалов
• 5.1 Окно редактора материалов
• 5.2 Свойства материалов
• 6. Просмотр перспективы и камеры
• 6.1 Виды перспективы
• 6.1.1 Одноточечная перспектива
• 6.1.2 Двухточечная перспектива
• 6.1.3 Трехточечная перспектива
• 6.2 Понимание человеческого зрения и камер
• 6.3 Линзы и их типы
• 6.3.1 Широкоугольные линзы
• 6.3.2 Телефотолинзы
• 7. Создание параметрических примитивов
• 7.1 Размеры
• 7.2 Сегменты
• 7.3 Сглаживание
• 7.4 Координаты проецирования
• 7.5 Параметры "порций"
• 7.6 "Вариации"
• 7.7 "Семейство"
• 7.8 Точки пространственного центра
• 7.9 Ориентация ограничивающей рамки
• 7.10 Параметры пластин и срезов
• 7.11 Параметрические координаты проецирования
• 7.12 Параметрические опции сглаживания
• 7.13 Ограничивающая рамка
• 7.14 Центр выборки
• 7.15 Матрица трансформации
• 7.16 Локальная система координат
• 7.17 Система координат
• 7.18 Точка вращения
• 8. Основные примитивы
• 8.1 Коробки
• 8.2 Цилиндры и трубы
• 8.3 Конусы
• 8.4 Сферы и геосферы
• 8.5 Сложные объекты (Hedra и Teapot)
• 8.5.1 Объект Hedra
• 8.5.2 Объект Teapot
• 9. Пример пошагового создания 3-d сцены
• Заключение
• Литература

Введение

3D Studio MAX - это единственный программный комплекс моделирования, визуализации и анимации объектов, разработанный фирмой Autodesk для операционной системы Windows NT. С появлением комплекса 3D Studio MAX достигнут новый уровень производительности, широты возможностей и адаптации под конкретные нужды пользователя. Вот лишь некоторые черты комплекса 3D Studio MAX:

· обновленный пользовательский интерфейс, призванный обеспечить большую гибкость и эффективность работы

· операционная система с высоким уровнем производительности и с большими возможностями модернизации

· множество команд моделирования и редактирования объектов стек - список модификаторов, примененных к геометрическому элементу. Можно всегда вернуться и изменить любой из модификаторов, что дает возможность параметрического моделирования

· многопоточный модуль визуализации, позволяющий воспользоваться достоинствами мультипроцессорной обработки

· редактор материалов, типы материалов и набор образцов которые обеспечивают практически всеми типами материалов какие могут когда-либо потребоваться просмотр треков - для удобного управления анимационными последовательностями и их редактирования

· архитектура сменных модулей, названная технологией замещения компонентов ядра системы. Сменные модули которые могут замещать любую часть процесса визуализации, включая моделирование, раскраску, отображение - HEIDI - технология отображения затенений. Можно работать с затенениями в реальном времени, используя аппаратное ускорение визуализации, обеспечиваемое видеоадаптерами на базе микросхем типа GHNT.

3D Studio MAX является радикально новым подходом к трехмерному моделированию и визуализации. Основные понятия и методы, в соответствии с которыми 3D Studio MAX управляет объектами и данными на сцене, существенно отличаются от предыдущих версий 3D Studio MAX и других программ трехмерного моделирования и визуализации. Эти понятия следует уяснить, чтобы работа с 3D Studio MAX была более продуктивной.

Целью данной дипломной работы является изучение и демонстрация возможностей 3D Studio MAX для разработки дизайна интерьера.

Визуализация идеи дизайнера очень важна, т.к. некие чертежи не сравнятся с трёхмерной моделью в силе воздействия на заказчика. Да и для дизайнера важно видеть результат своей работы. Кроме того, можно сразу согласовать изменения соответствующие пожеланиям заказчика.

Данная дипломная работа состоит из введения, 9-ти глав и заключения. Все примеры 3D-моделей дизайна интерьера, приведённые в работе, разработаны мной. Часть из них приводится в тексте дипломной работы.

1. Общее представление о трехмерной графике

В самом названии рассматриваемой области -- «трехмерная графика» заложено указание на то, что нам предстоит иметь дело с тремя пространственными измерениями, проще говоря, с шириной, высотой и глубиной. Оглянитесь вокруг: все, что вас окружает, обладает тремя измерениями -- стул, стол, жилые здания, промышленные корпуса и даже ваше тело. Однако термин «трехмерная графика» все же является искажением истины. На деле трехмерная компьютерная графика имеет дело всего лишь с двумерными проекциями объектов воображаемого трехмерного мира.

Чтобы проиллюстрировать сказанное, вообразите, что в руках у вас видеокамера, с помощью которой вы снимаете объекты, расположенные в комнате вокруг вас. Когда во время съемок вы перемещаетесь по комнате, то в объектив попадают различные реальные трехмерные объекты, но при воспроизведении отснятой видеозаписи на экране телевизора будут видны всего лишь плоские двумерные изображения, представляющие собой запечатленные образы тех объектов, которые вы снимали несколько минут назад. Сцена на экране выглядит вполне реально благодаря наличию источников света, естественной расцветке всех объектов и присутствию теней, придающих изображению глубину и делающих его визуально правдоподобным, хотя оно и остается всего лишь двумерным образом.

В компьютерной графике объекты существуют лишь в памяти компьютера. Они не имеют физической формы -- это не более чем совокупность математических уравнений и движение электронов в микросхе3D Studio MAX . Поскольку объекты, о которых идет речь, не могут существовать вне компьютера, единственным способом увидеть их во всей красе является добавление новых математических уравнений, описывающих источники света и съемочные камеры. К счастью для вас, программный комплекс 3D Studio MAX (часто называемый просто 3D Studio MAX ) берет на себя все заботы о математической стороне компьютерной графики, оставляя вам сторону творческую.

Использование программы, подобной 3D Studio MAX , во многом сходно со съемкой с помощью видеокамеры комнаты, полной сконструированных вами объектов. 3D Studio MAX позволяет смоделировать комнату и ее содержимое с использованием разнообразных базовых трехмерных объектов, таких как кубы, сферы, цилиндры и конусы, которые можно просто выбрать в составе инструментария и добавить к сцене. 3D Studio MAX также предоставляет вам инструменты, необходимые для реализации разнообразных методов создания более сложных объектов.

После того как модели всех объектов созданы и должным образом размещены в составе сцены, можно выбрать из библиотеки любые готовые материалы, такие как пластик, дерево, камень и т. д., и применить эти материалы к объектам. Можно создать и собственные материалы, пользуясь средствами Редактора материалов (Material Editor) 3D Studio MAX , с помощью которых можно управлять цветом, глянцевитостью и прозрачностью или даже применить сканированные фотографии или нарисованные изображения, чтобы поверхность объекта выглядела именно так, как это было задумано.

Применив материалы к объектам сцены, вы можете создать воображаемые съемочные камеры, через объективы которых будет наблюдаться виртуальный трехмерный мир и производиться съемка наполняющих его объектов. За счет настройки параметров виртуальных камер можно получить широкоугольную панораму сцены или укрупнить план съемки, чтобы сосредоточить свое внимание на отдельных мелких деталях. Удачное расположение камер всегда ведет к повышению выразительности и реализма сцены. 3D Studio MAX

Чтобы сделать сцену еще более реалистичной, можно добавить в ее состав источники света. 3D Studio MAX позволяет включать в сцену источники света различных типов, а также настраивать параметры этих источников, такие как цвет или яркость. Должным образом размещая источники света в составе сцены, можно управлять освещением объектов.

После всех этих приготовлений можно вдохнуть в сцену жизнь, заставив двигаться объекты, источники света и камеры. Можно заставить объекты перемещаться чисто механически, а можно придать их движениям природную естественность. Можно также воспользоваться методами, заимствованными из кинопроизводства, чтобы передать средствами анимации историю с некоторым сюжетом или просто создать нечто оригинальное и интересное. программный трехмерный визуализация

В заключение вы можете выполнить визуализацию анимации и зафиксировать результат на видеоленте или в форме цифрового файла видеоданных, что позволит просмотреть все в готовом виде от начала до конца и поделиться своим творением с другими. Используя 3D Studio MAX, вы можете смоделировать практически любые объекты, какие только можно вообразить, а затем применить эти результаты как промежуточные, выстраивая сцену за сценой в замечательную эпопею, или для любых других целей. Нет пределов тем возможностям, которые открываются перед вами при использовании 3D Studio MAX.

Итак, использование 3D Studio MAX дает возможность не только перерисовывать под произвольным ракурсом изображения однажды созданных трехмерных объектов, но и выполнять автоматическое раскрашивание (или, в терминах компьютерной графики, визуализацию) сцены с учетом цветов, текстур и условий освещения моделей. Благодаря всем этим достоинствам неудивительно, что мало находится таких художников, которые, поработав с трехмерной графикой, возвращались бы к традиционным приемам рисования.

После того как объекты сконструированы в 3D Studio MAX , им назначаются цвета и текстуры, задаются условия их освещения и выполняется визуализация сцены под заданным углом зрения.

Хотя между двумерной и трехмерной графикой имеются принципиальные различия, многие из тех средств двумерной графики, с которыми вы, возможно, уже знакомы, находят применение и в 3D Studio MAX.

Инструменты для рисования линий, дуг, кругов и многоугольников имеются в 3D Studio MAX и используются во многом подобно тому, как это делается в програм 3D Studio MAX иллюстративной графики. Разница состоит только в том, что эти инструменты применяются для создания плоских заготовок будущих трехмерных объектов, а не законченных двумерных форм. К числу некоторых из наиболее распространенных трехмерных объектов, базирующихся на плоских двумерных форм 3D Studio MAX , относятся объекты, оболочки которых опираются на двумерные опорные сечения (loft objects), а также объекты, построенные методом полного или частичного вращения (sweep, lathe) или выдавливания (extrude) плоских форм. Такие объекты, как бокалы для вина, бананы, телефонные трубки и многие другие, легко создаются с помощью перечисленных методов. Реальные действия по созданию объектов подобного типа будут описываться ниже, а сейчас важно запомнить, что в основе создания таких объектов фактически лежат методы обычной двумерной графики.

В то время как программы двумерной графики используют понятие «слоев» для разделения объектов и организации процессов их рисования и редактирования, 3D Studio MAX для тех же целей поддерживает мощную схему именования, благодаря которой каждый объект сцены автоматически приобретает при создании уникальное имя. Механизм именования в 3D Studio MAX применяется как к двумерным, так и к трехмерным объектам. Именование объектов сочетается с усовершенствованными средствами управления отображением сцен и группирования объектов. Группирование позволяет пользователю выделять набор определенных объектов и временно объединять их в единое целое. Это в значительной мере облегчает применение операций перемещения, масштабирования или других подобных преобразований к наборам объектов, поскольку отпадает необходимость выделения и преобразования каждого отдельного объекта. Кроме того, группы допускают добавление, исключение или повторное подключение объектов в соответствии с вашими нуждами.

Вообще 3D Studio MAX - это на сегодняшний день самый мощный графический редактор и вообще его концепция сильно ориентирован на создание анимации. Поэтому он включает в себя функции геометрического моделирования (трехмерные объекты, создание объектов на основе сечений). Трехмерные объекты это стандартные примитивы (параллелепипед, сфера, цилиндр, тор, труба, конус, правильные многоугольник, чайник). Используя эти примитивы можно создать элементарные сцены. Если эти примитивы не позволяют создать необходимую сцену можно создать объект на основе какого-либо сечения. В 3D Studio MAX есть составные объекты, которые базируются на методах булевской алгебры, т.е. объекты, создаются на базе всевозможных пересечений, объединений, исключении.

В 3D Studio MAX основным действующим лицом является объект, который можно редактировать, создавать копии, образцы и материалы, преобразовывать и модифицировать. Объекты можно выделять и перемещать, повернуть, масштабировать, а также модифицировать (скрутка, сгиб, заострить, зашумление, стек). Также можно редактировать плоские формы и объекты, основания на сечениях (выдавливание, вращение). Модификации, которым подвергаются объекты могут, производится на разных условиях (правка ячейки, правка куска, правка сплайна, правка булевских объектов). Используя эти инструменты можно создавать объекты любой сложности.

Все вышеперечисленные методы необходимы для создания всевозможных сцен. В процессе создания сцены выбор показа является очень важным для доведения содержания сцены до зрителя. Сцену можно просматривать в окнах ортогональных проекций или в окнах перспективного изображения,

В 3D Studio MAX можно выполнить визуализацию в любом окне проекций (Front, Left, Right, Top, Bottom, Back или User). Все окна являются ортографическими (плоскими) они недостаточно информативны, они не обеспечивают того изображения, которое создают наши глаза.

3D Studio MAX поддерживает два типа окон с перспективным изображением сцены - это перспектива и камера. Показ сцены с помощью съемочной камеры гораздо более эффективен, так как есть возможность управлять параметрами просмотра. Кроме камер в 3D Studio MAX существует и подсветка (окружающая подсветка, всенаправленная, направленная, нацеленный прожектор, свободный прожектор).

Освещение сцены, ее композиция являются важными аспектами в создании сцены. Немаловажным условием реализации сцены является правильный подбор материала,, посредством моделирования материалов и назначения их для поверхностей объектов (дерево, пластмасса, сталь). Создавая поверхности с помощью этих методов можно добиться для объектов сцены полного реализма.

2. Описание интерфейса 3D Studio MAX

Пакет программы 3D Studio MAX это программный комплекс моделирования, визуализации и анимации, разработанный фирмой AUTODESK.

3D Studio MAX - это мощная система при работе с с 3D графикой и анимацией

Пользовательский интерфейс 3D Studio MAX

В интерфейс входят элементы, которые показаны на рисунке 1.

Рисунок 1.

Pulldowns (Строка меню). Строка меню предоставляет доступ к \ множеству команд 3D Studio MAX . File (Файл), Edit (Правка), Group

(Группа), Views (Проекции), Rendering (Визуализация), Help (Справка),

Undo/Redo (Отменить/Повторить). 3D Studio MAX позволяет иметь почти неограниченный по длине список действий.

Selection Controls (Кнопка управления выделением). Многие команды должны применяться к выделенным, объектам сцен. Эта группа кнопок позволяет выделить и различным, образом манипулировать объектами.

Constrains (Фиксация осей). Фиксация координатных осей в SDStudio позволяет выполнять преобразование объектов только в одном уанном направлении или в одной плоскости.

Inverse Kinematics (Обратная кинематика). Позволяет применить од обратной кинематики при анимации объектов.

Mirror/Array/A lign (Отразить/ Орнамент/ Выровнять). Позволяет менятъ типовые команды (Отразить/Орнамент/Выровнять).

Render Controls (Кнопки управления визуализацией). Набор кнопок позволяет доступ к диалоговым окнам и параметрам визуализации сцен.

Command Panel (Панель команд). С ее помощью можно выполнить большую часть команд над объектами. Командная панель включает в Ъебя часть вкладок, которые можно рассматривать как самостоятельные командные панели:

Create (Создать), Modify (Изменить), Hierarchy (Иерархия), Motion (Движение), Display (Дисплей), Utility (Сервис).

Viewport Controls (Кнопки управления окнами проекции). Выбор кнопок для обеспечения средствами манипулирования использования окон проекций.

Animation Playback Controls (Кнопки управления воспроизведением анимации). Позволяет управлять системой интерактивного воспроизведения анимационных последовательностей.

Animate Button (Кнопка анимации). Эта кнопка позволяет создавать ключи анимации. При ее активизации она становится красной.

Snap Socks (Кнопки фиксации привязок). Позволяют включить и выключить различные режимы использования привязок.

Adaptive Degradation Override (Запрет адаптивной деградации). 3D Studio MAX tudio

3D Studio MAX воспроизводя анимацию, делает это с максимальной скоростью и лучшим качеством изображения. Если скорость анимации снижается то он переходит к ухудшению качества изображения

Degradation Override (Запрет деградации). Делает невозможным ухудшение сцены в активном окне проекции.

Window/Crossing (Окно/ Пересечение). Если кнопка не нажата, будут выделены объекты лишь пересеченные ею, если нажата - то объекты целиком, попавшие.

Sock Selection Set (Блокирование выделенного набора). После выделения элементов, набор может быть заблокирован и уже нельзя будет ни исключить, ни добавить какие либо объекты.

Stutus Bar (Строка состояния). Содержит сообщения, поясняющие текущее действие SDStudio MAX.

Coordinate Redout (Поле отсчета координат). Удобно использовать, когда требуется точно определить положение курсора в 3-х мерном пространстве.

Animation Time Slider (Ползунок таймера анимации). Ползунок указывает на текущий кадр анимации.

Viewports (Окна проекций). Окна проекций позволяют отображать геометрические модели.

Command Help - с помощью этой кнопки можно получить справку по любому элементу интерфейса.

2.1 Панель инструментов

Панель инструментов (рисунок 2) находится под строкой главного меню, обеспечивая доступ к наиболее употребляемым инструментам 3D Studio MAX 3D Studio MAX . К панели инструментов можно отнести командную панель - существенное изменение интерфейса 3D Studio MAX 3D Studio MAX .

Рисунок 2.

2.2 Командная панель

Командная панель (рисунок 3) позволяет создать разнообразные объекты 3D Studio MAX 3D Studio MAX .

Рисунок 3

Командная панель состоит из 6 вкладок:

1.Create(создать)-куда входят 7 подобъектов:

1.Geometry (Геометрия). Доступ к командам создания объемных геометрических объектов (5 разновидностей).

2.Shapes (Формы). Доступ к командам создания двухмерных форм.

3.Lights (Источник света). Позволяет создать источник света для освещения трехмерной сцены.

4.Cameras (Камера). Позволяет создать камеру, через которую можно наблюдать трехмерную сцен

5.Helpes (Вспомогательные объекты). Позволяет создавать вспомогательные объекты, призванные обеспечить точность выполнения некоторых операций 3D Studio MAX .

6.Space Warps (Объемные деформации). Позволяет моделировать объемные деформации объектов под воздействием внешних, силовых полей с целью анимации спецэффектов (ветер, гравитации).

7.Systems (Системы). Позволяет создавать системы связанных объектов как кости скелета и т. д.

При нажатой кнопке Geometry в списке содержится 5 разновидностей геометрических объектов: Standart Primitives (Стандартные примитивы). Это параллелепипеды, сферы, конусы и т.п. Patch Grides (Сетки кусков). Это поверхности Безъе.

Compared Objects (Составные объекты). Объекты которые создаются объединением, двух и более объектов.

Сцена создана с применением большинства подобъектов вкладки Create(создать) рисунок 4.

Рисунок 4.

2.Modify (Изменить). Позволяет просмотреть и изменить параметры выделенного объекта. С помощью данной панели к имеющимся геометрическим объектам применяется множество модификаторов.

3.Hierarchy (Иерархия). Обеспечивает иерархическре упорядочивание объектов для связывания анимации с применением обратной кинематики (Щ.

4.Motion (Движение). Позволяет назначать объектам параметрические или траекторные средства управления движением. А также превращать траекторию движения объекта в сплайн или выполнить обратную операцию.

5.Display (Дисплей). С помощью этой командной панели производятся отображения всех объектов SDStudio MAX.

6.Utility (Сервис). Доступ к ряду сервисных процедур. Одним из мощных средств в работе с 3D Studio MAX является работа со свитками командной панели. Каждый свиток содержит группу параметров и отделяется от другого кнопкой шириной почти во всю командную панель. По сути, свитки командной панели это как бы маленькие сценарии действий или команд в SDStudio MAX. (5)

3. Объекты в 3D Studio MAX

В главе рассматриваются следующие понятия:

Объекто-ориентированное поведение и основные типы объектов 3D Studio MAX .

Определение подобъектов и осуществление доступа к ним.

Object Dataflow (потоковая схема) объекта и ее влияние на моделирование.

Использование трансформации и модификаторов и отличия между ними.

Копии, экземпляры, ссылки и их поведение.

Использование иерархической организации в 3D Studio MAX .

Определение анимации и управление ею в 3D Studio MAX .

Описание подключаемых элементов и их организация.

3.1 Понятия объектов 3D Studio

Термин объект используется повсеместно во всей программе 3D Studio MAX 3D Studio MAX; это объектно-ориентированная программа. Если посмотреть на 3D Studio MAX в терминах программирования, все, что создается, является объектами. Геометрия, камеры и источники света на сцене являются объектами. Модификаторы также являются объектами, как и контроллеры, растровые изображения и определения материалов. Многие объекты, подобные каркасам, сплайнам и модификаторам, допускают манипулирование на уровне подобъектов. Если необходимо дополнительное уточнение, термин объект сцены используется для дифференциации геометрии и чего-нибудь, созданного при помощи панели Create (создать) из объектов других типов. В объекты сцены входят источники света, камеры, искажения пространства и вспомогательные объекты. На другие объекты, подобные модификаторам, картам, ключам и контроллерам, ссылаются с помощью конкретного типа.

Объектно-ориентированное поведение

Что означает, когда говорят, что 3D Studio MAX является объектно-ориентированной программой? 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 3D Studio MAX наиболее важным аспектом объектно-ориентированного программирования является то, как оно влияет на пользовательский интерфейс.

При создании объектов в 3D Studio MAX 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 3D Studio MAX 3D Studio MAX. Активными являются только операции, действительные для выбранного объекта; другие операции становятся неактивными или скрываются внутри интерфейса.

Параметрические объекты

Большинство объектов в 3D Studio MAX являются формой параметрического объекта. Параметрический объект определяется совокупностью установок или параметров, а не явным описанием его формы. Например сфера:

*Непараметрическая сфера. Получает радиус и количество сегментов и использует эту информацию для создания явной поверхности, состоящей из вершин и граней. Определение сферы существует только как совокупность граней. Информация о радиусе и сегментах не сохраняется. Если необходимо изменить радиус или количество сегментов, требуется удалить сферу и создать новую.

*Параметрическая сфера. Сохраняет параметры радиуса и количества сегментов и отображает представление сферы на основе текущего значения параметров. Параметрическое определение сферы хранится в виде радиуса и количества сегментов. Эти параметры можно изменять и даже выполнять их анимацию в любое время.

Параметрический объект обеспечивает важные опции моделирования и анимации. В общем случае необходимо как можно дольше сохранять параметрическое определение. Некоторые операции 3D Studio MAX преобразуют параметрические объекты в непараметрические, иногда называемые явными объектами.

К счастью многие операции не отбрасывают параметрические свойства объекта. Примерами операций, которые отбрасывают параметры, являются: соединение объектов между собой посредством одного из модификаторов Edit(отредактировать).

Разрушение Modifier Stack (стек модификаторов).

Экспортирование объектов в другой файловый формат. В этом случае только объекты в экспортированном файле теряют свои параметрические свойства. На первоначальные объекты в сцене 3D Studio MAX это не влияет.

Следует выполнять эти операции только в том случае, когда есть достаточная уверенность в том, что больше не придется регулировать параметры объектов.

3.2 Составные объекты

На панели Create можно объединять два и более объектов для создания нового параметрического объекта, который называется составным объектом. В отношении составных объектов следует помнить то, что по-прежнему можно модифицировать и изменять параметры объектов, из которых состоит составной объект. Составной объект является типом параметрического объекта, в параметры которого входят объединяемые объекты и описание способов их объединения - рисунок 5.

Составные объекты

Рисунок 5.

3.3 Подобъекты

Термин подобъект относится к чему-то, что можно выбрать и манипулировать им. Общеизвестным примером подобъекта является одна из граней, образующих каркас. При помощи модификатора Edit Mesh (отредактировать каркас) можно выбрать подобъект, например, грань, после чего ее можно перемещать, вращать, разрушать или удалять. Легко представить себе подобъекты как вершины или грани, но это понятие распространяется на многие другие вещи вне объектов сцены. Примерами подобъектов, которыми можно манипулировать в 3D Studio MAX 3D Studio MAX , являются:

Вершины, сегменты и сплайны объектов форм

Вершины, ребра и грани каркасных объектов

Вершины, ребра и элементы поверхностей лоскутных объектов

Формы и пути loft-объектов

Операнды булевых объектов

Цели morf-объектов

Гизмо и центры модификаторов

Ключи траекторий движения

В свою очередь перечисленные подобъекты имеют свои собственные подобъекты и, таким образом, создаются ситуации, при которых можно выполнять многоуровневое редактирование подобъектов. Например, представим применение модификатора к выбранному подобъекту вершин из каркасного объекта, который сам является операндом булевого подобъекта. Глубина 3D Studio MAX ограничена только вашим воображением.

3.4 Принципы создания объекта сцены

Первыми действиями с 3D Studio MAX будет создание объектов сцены, с которыми после этого выполняются анимация и визуализация. При построении объекта сцены создается процесс, который определяет, как параметры основного объекта модифицируются, трансформируются, искажаются в пространстве, как присваиваются ему свойства и как он окончательно будет отображаться на сцене. Этот процесс называется потоковой схемой и понимание его критично для понимания поведения 3D Studio MAX 3D Studio MAX .

3.5 Мастер-объект

Мастер-объект -- это термин, который относится к параметрам первоначального объекта, создаваемого с помощью функций панели Create. О мастер-объекте можно думать как об абстрактном определении объекта, который не существует на сцене. Объект не существует до тех пор, пока не сделана оценка всей потоковой схемы. Мастер-объект -- это просто первый шаг. Мастер-объект обеспечивает следующую информацию об объекте:

Тип объекта, например, сфера, камера, loft-объект или лоскутный объект. Тип объекта -- это то, что видно в нижней части Modifier Stack или за контейнером Object (объект) в Track View (отследить вид).

Параметры объекта, например, длина, ширина и высота коробки. Параметры объекта становятся видимыми при выборе мастер-объекта в Modifier Stack и при расширении контейнера объекта в Track View.

Начало координат и ориентацию локальной системы координат объекта. Локальная система координат определяет начало координат объекта, его ориентацию и пространство координат, используемое для размещения подобъектов внутри объекта. Определение начала координат, ориентации и пространства считается пространством объекта.

3.6 Модификаторы объекта

После создания мастер-объекта можно применить любое количество Object Modifier (модификатор объекта), подобных Bevel (заполнение) и Stretch (растянуть). Модификаторы манипулируют подобъектами, например, вершинами, по отношению к локальной системе координат объекта и началу координат. Другими словами, Модификаторы изменяют структуру объекта в пространстве объекта.

Поскольку модификаторы работают с подобъектами в пространстве объекта, они обладают следующими характеристиками:

Они не зависят от положения объекта и его ориентации на сцене.

Они зависят от порядка применения модификаторов и структуры объекта в момент их применения.

Их можно применять ко всему объекту или к частичной выборке подобъектов.

Модификаторы являются главным инструментом моделирования, поскольку пользователь управляет порядком применения модификаторов. Влияние модификатора на объект является постоянным независимо от расположения объекта. (рисунок 6)



Рисунок 6.

3.7 Трансформации объекта

Объекты размещаются и ориентируются при помощи трансформаций. При трансформации объекта изменяется его положение, ориентация и размер по отношению к сцене. Система координат, описывающая всю сцену, называется мировым пространством. Система координат мирового пространства определяет глобальное начало координат сцены и устанавливает глобальные оси координат, которые никогда не изменяются. Object Transforms (трансформации объекта) определяет следующую информацию:

Позиционирование. Определяет расстояние локального начала координат объекта от начала координат мирового пространства. Например, позиционирование может определить, что начало координат объекта находится на 40 единиц вправо (Х=40), на 25 единиц выше (Z==25) и на 15 единиц позади (Y==15) по отношению к мировому началу координат.

Вращение. Определяет ориентацию между локальными осями координат объекта и мировыми координатными осями. Например, вращение может определить, что локальные оси координат объекта повернуты на 45° вокруг мировой оси Y, на 0° вокруг мировой оси X и на 15 градусов вокруг мировой оси Z.

Масштаб. Определяет относительный размер между локальными осями объекта и мировыми осями. Например, масштаб может определить, что локальные измерения пространства объекта отмасштабированы на 200% в мировом пространстве. Поэтому куб может иметь параметры, указывающие размер стороны в 40 единиц, но из-за того, что он отмасштабирован на 200%, на сцене его сторона будет иметь размер 80 единиц.

Комбинация позиционирования, вращения и масштаба называется матрицей трансформации объекта. Это та матрица, которая изменяется при непосредственной трансформации объекта, а также то, что работа выполняется с полным объектом. Трансформации объекта имеют следующие характеристики:

Определяют расположение объектов и их ориентацию на сцене.

Они влияют на весь объект.

Они вычисляются после вычисления всех модификаторов.

Этот последний момент играет важную роль. Не имеет значения, применяет ли пользователь сначала модификаторы и затем трансформируете объект или сначала трансформируете объект, а затем применяете модификаторы. Вычисления трансформаций всегда выполняется после вычисления модификаторов.

3.8 Искажения пространства

Исказитель пространства является объектом, который может повлиять на другие объекты на основе их расположения в мировом пространстве. Искажение пространства можно считать комбинацией воздействий модификаторов и трансформаций. Подобно модификаторам, исказители пространства могут изменить внутреннюю структуру объекта, но воздействие искажения пространства зависит от того, как трансформируется рассматриваемый объект на сцене. Очень часто можно обнаружить, что воздействия модификаторов и искажений пространства идентичны.

Использовать модификатор нужно, если необходимо применить воздействие, которое является локальным для объекта и зависит от других модификаторов в потоковой схеме. Модификаторы обычно используются для операций моделирования. Исказитель пространства нужно использовать для воздействия, которое должно быть глобальным для многих объектов и зависеть от расположения объектов на сцене, а так же применять его для моделирования внешних воздействий и внешних сил.

Свойства объекта

Все объекты имеют уникальные свойства, которые не являются ни базовыми параметрами объекта, ни результатом воздействия модификаторов или трансформаций. Эти свойства включают в себя такие вещи, как имя объекта, цвет проволочного каркаса, присвоенный материал и способность отбрасывать тень. Большинство свойств объекта можно отобразить и установить через диалог Object Properties (свойства объекта). Для отображения диалога Object Properties следует выбрать объект и затем произвести на нем правый щелчок.

3.9 Поток данных объекта

Модификаторы, трансформации, исказители пространства и свойства объекта идут вместе в потоковой схеме объекта для определения и отображения объекта на сцене. Потоковая схема объекта работает как набор инструкций для сборки. Каждый шаг завершается перед началом следующего шага. Ниже перечислены шаги потоковой схемы объекта:

Мастер-объект определяет тип объекта и сохраняет значения, установленные в параметрах объекта.

Модификаторы изменяют объект в Object Space (пространство объекта) и вычисляются в порядке, в котором применяются.

Трансформации размещают объект на сцене.

Исказители пространства изменяют объект на основе результата трансформаций. Свойства объекта идентифицируют имя объекта и другие характеристики. Объект появляется на сцене.

3.10 Принципы изменения объекта

Существует хорошо определенная последовательность событий из параметров объекта, применения модификаторов, затем трансформаций и, наконец, исказителей пространства и свойств объекта. Часто аналогичные результаты могут быть достигнуты при помощи изменения параметров объекта, применения модификаторов, трансформации объекта или даже использования исказителя пространства. Какой метод следует выбрать? Имеет ли это значение?

Ответ следующий: "Да, это имеет значение". Подходящий метод для изменения объекта зависит от потоковой схемы объекта, от того, как объект построен и что планируется делать с ним позже. Знания для того, чтобы сделать успешный выбор, приходят с практикой и опытом.

Изменение базовых параметров по сравнению с трансформацией

Чем раньше в потоковой схеме сделать изменение, тем сильнее это изменение повлияет на окончательный внешний вид объекта. Самой первой порцией информации в потоковой схеме объекта является набор параметров объекта. Если необходимо сделать фундаментальное изменение основного размера, формы или характеристик поверхности объекта, следует взглянуть на параметры объекта.

Если изменение параметра объекта приводит к результатам, аналогичным результатам трансформации объекта, следует использовать следующие правила для определения того, какой метод следует применить:

Использовать изменение параметров объекта во всех случаях, когда нужно сделать изменение моделирования или изменение, которое будет получать любой модификатор.

Трансформировать объект, если эффект трансформации является последним применяемым изменением или изменением, влияющим на расположение объекта на сцене.

3.11 Модифицирование объектов

Следует использовать модификаторы, если требуется явно изменить структуру объекта и получить максимальное управление изменением. Ко многим возможностям моделирования и анимации в 3D Studio MAX доступ осуществляется через модификаторы и их организацию в стеке модификаторов.

Параметры объекта и его трансформации влияют на весь объект только в начале и в конце потоковой схемы. Модификаторы можно использовать для оказания влияния на любую часть объекта и применения изменений, которые зависят от их взаимоотношений с другими модификаторами в стеке.

Поскольку результат воздействия модификаторов зависит от порядка их применения, важно спланировать стратегию моделирования. Нужно подумать о том, как подойти к задаче моделирования и как лучше всего скомбинировать модификаторы. План моделирования не должен быть совершенным, поскольку 3D Studio MAX позволяет легко вернуться назад и что-либо изменить. Однако разработка плана может сэкономить значительное время и избежать частых возвратов назад в результате проб и ошибок.

Применение трансформаций с помощью модификаторов

Иногда необходимо выполнить трансформацию в конкретной точке стека модификаторов. Например, может потребоваться масштабировать непараметрический объект вдоль одной оси перед применением Bend. В другой раз может потребоваться перемещение или вращение только части объекта.

Трансформацию можно применить в конкретной точке стека модификаторов или применить ее только к части объекта путем использования модификатора для применения трансформации. Имеется три способа применения трансформации при помощи модификаторов:

*Использовать один из модификаторов Edit для трансформации подобъектов.

Модификаторы Edit обеспечивают доступ к вершинам, ребрам и граням, из которых состоят объекты различных типов. Для трансформаций, которые применяются с помощью модификаторов Edit, нельзя выполнить анимацию.

Трансформировать гизмо или центр модификатора. Модификаторы содержат собственные подобъекты, называемые гизмо, и центр, который также можно трансформировать. Трансформировать подобъекты модификатора для вращения ориентации скручивания или перемещения центра сгибания.

Использовать специальный модификатор XForm. Этот модификатор не имеет никакого другого эффекта, кроме того, что обеспечивает гизмо, который можно использовать для трансформации объектов и подобъектов внутри стека модификаторов. Использовать модификатор XForm каждый раз, когда необходимо выполнить трансформацию в конкретной точке стека модификаторов или если необходимо выполнить анимацию трансформаций подобъектов, выбранных с помощью модификатора Edit.

3.12 Принципы клонирования объектов

Клонирование применимо практически ко всему в 3D Studio MAX. Клон является термином общего назначения, который используется для описания операции создания копии, экземпляра или ссылки. Большинство объектов, таких как геометрия, модификаторы и контроллеры, можно скопировать и создать их экземпляры. Можно сделать ссылки объектов сцены, подобных камерам, источникам света и геометрии. Ниже определяются понятия копии, экземпляров и ссылок:

Копии. В 3D Studio MAX можно продублировать все, что определяет объект. При копировании чего-нибудь первоначальный объект и копия являются независимыми.

Экземпляры. Описывают метод использования определения одного объекта в нескольких местах. В рамках 3D Studio MAX можно создать экземпляры практически любой вещи. Одиночный объект, модификатор или контроллер можно использовать на сцене для многих целей.

Ссылки. Доступны только для объектов сцены. Ссылки просматривают параметры мастер-объекта и выбранное количество модификаторов перед тем, как потоковая схема расщепляется, образуя два объекта, каждый из которых содержит свой собственный набор уникальных модификаторов. Ссылки можно применять для построения семейства аналогичных объектов, которые совместно используют одинаковое основное определение, но каждый из них имеет собственные уникальные характеристики.

3.13 Понятия иерархий

Практически все в 3D Studio MAX организовано в иерархию. Все иерархии в 3D Studio MAX следуют одним и тем же принципам. Более высокие уровни в иерархии представляют собой общую информацию и являются уровнями наибольшего влияния. Более низкие уровни представляют собой подробную информацию и являются уровнями меньшего влияния.

3.14 Иерархия сцены

Track View отображает иерархию всей сцены.

Верхним уровнем является World (мир). Можно сделать глобальные изменения во всем, что находится на сцене, изменив дорожку World в Track View.

Уровень, непосредственно следующий за World, хранит пять категорий, которые организуют все объекты на сцене. Этими категориями являются: Sound (звук), Enviroment (окружение). Material Editor (редактор материалов), Scene Materials (материалы сцены) и Objects (объекты).

Множество уровней, которые находятся ниже пяти категорий, хранят детали всего, что есть на сцене.

Иерархии материалов и карт

Определения материалов и карт также организованы в многоуровневую иерархию. Более простые программы используют одиночные материалы и могут допускать только одну карту в качестве текстуры. Другие программы могут разрешать по одной карте для каждого канала, например, выпуклости или непрозрачности. С помощью 3D Studio MAX можно создавать иерархический материал и определения карт. Определения материалов могут иметь вид многоуровневой иерархии:

Верхний уровень хранит имя основного материала и тип материала.

В зависимости от типа материала может существовать множество уровней подматериалов. Эти подматериалы в свою очередь могут состоять из множества подматериалов.

Материал типа Standard является самым нижним уровнем иерархии материалов. Он содержит такие детали, как цвет и каналы проецирования.

Каналы проецирования для стандартного материала также могут быть многоуровневыми иерархиями:

В зависимости от типа карты, например. Mask (маска) или Checker (контролер), может существовать множество уровней подкарт. Эти подкарты также могут состоять из множества подкарт.

Простое растровое изображение является самым нижним уровнем в иерархии карт и обеспечивает подробную информацию для вывода карты и координат.

Иерархии объектов

Используя инструменты для связи объектов, можно создать иерархию, в которой трансформации, примененные к одному объекту, наследуются объектами, связанными с ним и расположенными ниже его. Её применяют для моделирования и анимации сочлененных структур. Ниже приведена терминология для иерархии объектов:

Верхний уровень иерархии называется корнем. Технически корнем всегда является World, но большинство людей считает корень наивысшим уровнем иерархии.

Объект, связанный с объектами, расположенными ниже его, называется объектом предка. Все объекты ниже предка являются потомками.

Объект, связанный с объектом, расположенным выше его, называется дочерним объектом. Все объекты, которые можно проследить от дочернего объекта обратно к корню, называются родителями.

4. Принципы анимации

Традиционное определение анимации выглядит следующим образом: анимация - это процесс создания множества изображений, демонстрации изменений объекта во времени и воспроизведение этих изображений с такой скоростью, что они сливаются в плавное

движение, даже фильмы с живым действием подпадают под это определение анимации.

Кино- или видеокамера захватывает живые изображения с высокой скоростью с целью их воспроизведения также с высокой скоростью.

Отличием анимации от живого действия является процесс, при помощи которого создается изображение. Живое действие использует камеры для захвата изображений, которые после этого воспроизводятся. Для традиционной анимации необходимо нарисовать каждое изображение и затем сфотографировать его как один кадр для последующего воспроизведения. Это различие в процессе является причиной того, что в основе дискуссий о времени анимации лежат кадры. Каждое изображение или кадр фильма необходимо нарисовать, обвести и раскрасить вручную. Этот процесс заставляет аниматоров мыслить в кадрах:

"Данное действие занимает такое-то количество кадров".

"Такое-то должно произойти во время этого кадра".

Представим себе, какой ответ режиссер получит от актера, если скажет: "Теперь побеги к крыльцу в течение 90 кадров, сделай паузу в 20 кадров, а затем бросайся открывать дверь". Мыслить в кадрах неестественно, но так мыслить нас заставляют ограничения технологии анимации. Было бы гораздо проще, если бы анимацию можно было выполнять в реальном времени:

"Я хочу, чтобы это длилось четыре секунды, а затем через полсекунды я хочу, чтобы произошло это".

В самом сердце 3D Studio MAX анимация выполняется в реальном времени. Вы разрабатываете виртуальный мир, в котором действия определяются и происходят в реальном времени, но перед тем, как вы будете готовы к визуализации, необходимо принять решение о разделении времени между кадрами.

4.1 Определение времени

Система измерения времени в 3D Studio MAX основана на интервалах времени. Каждый интервал длится 1/4800 секунды. Все то, над чем выполняется анимация, в 3D Studio MAX хранится в реальном времени с точностью 1/4800 секунды. Как аниматор, нужно выбрать, как должно отображаться время при работе и как оно разделяется по кадрам во время визуализации.

Метод отображения времени и частота кадров визуализации определяется в диалоге Time Configuration (конфигурация времени). С помощью диалога Time Configuration, можно выбрать методы отображения времени, соответствующие традиционным стандартам анимации и видео, или выбрать работу в реальных минутах и секундах. Частота кадров устанавливается на основе различных стандартов или можно указать любую частоту, которая подходит.

4.2 Определение ключей

В традиционной анимации интенсивно используется метод, называемый созданием ключевых кадров, Создание ключевых кадров -- это то, что делает главный аниматор, когда рисует наиболее важные кадры анимационной последовательности (ключи), после чего передает работу своему помощнику, который завершает кадры между ключами. В зависимости от сложности анимации главный аниматор может рисовать множество близко расположенных ключей или нарисовать всего несколько ключей. 3D Studio MAX во многом работает точно так же. Пользователь, является главным аниматором. Он точно указывает, что и когда должно произойти с помощью создания ключей анимации в конкретные моменты времени. 3D Studio MAX является его помощником и позаботится об анимации, которая происходит за время между ключами.

5. Редактор материалов

Материалы создаются на основании карт текстур, свертков координат, зашумление, параметров растровых, структур, анимации. (риунок 5.)

Рисунок 7.

5.1 Окно редактора материалов

И так, присвоение материала Environment. Открываем окно

Environment, командная панель основное меню Rendering, Environment

Ставим флажок Use Map. Щёлкаем на безымянной кнопке, Bitmap, находим файл с текстурой для окружающей среды, открываем окно редактора материалов и перетаскиваем мышкой название карты в свободную ячейку. В появившемся окне Instance(Copy)Map отмечаем опцию Instance. В свитке Bitmap Parameters щёлкаем на безымянной кнопке напротив Bitmap и загружаем файл с текстурой. В свитке Coordinates устанавливаем флажок на Environ. В раскрываемом списке Moping устанавливаем Screen.

Визуализируем сцену сделав активным окно проекций Perspective чтоб увидеть результат проделанной работы.

5.2 Свойства материалов

Огромное значение имеют свойства материалов:

Ambient (Подсветка)

Diffuse (Рассеянное отражение)

Speculat (Зеркальное отражение)

Shininess (Глянцевость)

Shin Strenghth (Сила блеска), Self Illumination (Самосвечение)

Opacity (Непрозрачность)

Filter Color (Цвет пропускания)

Bump (Рельефность)

Reflection (Отражение), Refraction (Преломление)

Все материалы, которые моделируются в SDStudio необходимо применять в той или иной проекции координат. Проекционные координаты указывают SDstudio как необходимо разместить на поверхности объекта растровые карты текстур, входящих в состав материала. Выбор системы координат зависит от характера геометрической мозаики, которой назначается материал.

Существует 7 видов проекционных координат:

Loffted - встроенные для объектов на основе сечения;

Object Created - создаваемые вместе с объектами;

Planar - плоская;

Spherical - сферическая;

Box - прямоугольная трехмерная;

Cylindrical - цилиндрическая;

Sharink Wrap - обтягивающая.

Чтобы объекты и сцена (рисунок 8), в целом выглядела более реалистично ярко и интересно необходимо присвоить им материалы. 3D Studio MAX предоставляет уникальные, широкие возможности для этого.



Рисунок 8.

Присваиваем материал объектам находящимся на сцене.

Открываем окно редактора материалов Main Toolbar, Material Editor. Выделяем первую ячейку открываем, свиток Blimm Basic Parameters, щёлкаем на безымянной кнопке рядом с Difuze.

В появляющемся окне Material/Map Browser выбираем Bitmap и выбираем нужную нам текстуру. Во вкладке Shader Basic Parameters отмечаем опцию Face Map. Присваеваем этот материал объекту (предварительно выделив его). Появившиеся уголки указывают на то, что этот материал присвоен объекту (рисунок 9).

Рисунок 9.

6. Просмотр перспективы и камеры

В повседневном смысле перспектива является видом объектов в глубину, как это воспринимается обычным человеческим зрением. Мы наблюдаем все вокруг себя в перспективе. Камеры, телевидение и фильм отображают мир на двухмерных плоскостях пленки, стекла или экрана так, как они его видят в перспективе. В то время, как эти устройства воспроизводят изображения автоматически, художники традиционно должны создавать собственную перспективу вручную, транслируя видимый трехмерный мир в двухмерную плоскость на бумаге или на холсте. Способ, в соответствие с которым художники создают перспективу, важно знать, понимать его влияние на композицию, а терминологию можно заменить той, которая применяется людьми, незнакомыми с компьютерной графикой. В контексте рисунка перспектива относится к различным методам, созданным художниками для представления трехмерных объектов и создания перспективы на двумерной поверхности. Некоторые эмпирические, механические и основанные на конструкции методы используются ежедневно. Эти методы включают совершенно конкретные шаги и процедуры для создания перспективы, нарисованной от руки. К счастью, 3D Studio MAX делает все это в окне Camera с большей точностью, чем может обеспечить большинство чертежников. Приведенное ниже рассмотрение относится к терминам перспективы, традиционно используемыми художниками для аналогии с камерой 3D Studio MAX 3D Studio MAX . В традиционной теории перспективы глаз наблюдателя помещается в отправную точку и смотрит на точку на расстоянии, которая называется центром видения. В 3D Studio MAX это эквивалентно размещению камеры и ее мишени. Линия, проходящая между вашим глазом и центром видения, часто называется линией взгляда. 3D Studio MAX визуально рисует эту линию для соединения камеры и цели. Этот вектор отслеживает центр вашего зрения и показывает, что может видеть глаз. Если упомянутая линия блокируется объектом, невозможно увидеть то, что за ним находится. Эту линию взгляда можно использовать при просмотре сцены сверху до расположения своих камер и мишеней, зная то, что можно увидеть.