Глава 2. Основы моделирования трехмерных сцен в 3D Studio MAX

• 2.1. Этапы создания полного 3D-проекта
• 2.2 Геометрическое моделирование в 3D Studio MAX
• 2.3. Преобразование объектов
• 2.4. Подобъекты форм и их редактирование
• 2.5. Основы работы с сеточными объектами
• 2.6. Построение сцен. Работа с группами объектов
• 2.7. Раскрашивание объектов
• 2.8. Выделение нескольких объектов
• 2.9. Действия, производимые с объектами
• 2.10. Изменение формы трехмерных объектов
• 2.11. Применение булевых операций к объектам
• 2.12. Настройка и проведение визуализации в 3D Studio MAX
• 2.13. Создание специальных эффектов

 

Часть 2. Основы моделирования трехмерных сцен в 3D Studio MAX

 

 

ИЗУЧИВ ТЕМУ, ВЫ БУДЕТЕ

Знать:

·        интерфейс программы 3D Studio MAX;

·        этапы создания полного 3D-проекта;

·        назначение кнопок управления окнами;

·        способы геометрического моделирования трехмерных изображений;

·        этапы создания изображения в трехмерной графике;

·        понятие и назначение модификаторов;

·        назначение базовых материалов.

 

Уметь:

·        управлять проекциями;

·        управлять окнами программы 3D Studio MAX;

·        моделировать трехмерные изображения;

·        редактировать целые формы;

·        выполнять булевы операции с графическими объектами;

·        работать с редактором материалов.

 

Обладать навыками:

·        построения статических и анимационных сцен средствами программы 3D Studio MAX;

·        клонирования, выравнивания и создания массивов;

·        редактирования отдельных сплайнов;

·        рисования деформаций;

·        работы с группами объектов;

·        создания специальных эффектов;

·        визуализации сцен.

 

 

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

 

·        моделирование

·        создание материалов

·        NURBS-моделирование

·        мастер-объект

·        модификация

·        объект параметрический

·        объект составной

·        объект сцены

·        объекты каркасные

·        объекты лоскутные

·        подобъект

·        примитив

·        проекция аксонометрическая

·        проекция центральная

·        рендеринг

·        визуализация

·        система координат глобальная

·        система координат локальная

·        сплайн

·        сплайновые формы

·        стек модификаторов

·        трансформация

·        шейдинг

 

 

ТЕОРИЯ

 

 

2.1. Этапы создания полного 3D-проекта

 

Одним из наиболее популярных редакторов трехмерной графики, как у любителей, так и у профессионалов в дизайне и создании игр, является 3D Studio Max. Существует достаточно много программных продуктов, которые могут составить ему конкуренцию, а иногда и превосходящих его в чем-то, однако интуитивная простота освоения делает 3D Studio Max незаменимым инструментом. 3D Max идеально подходит для первых шагов в работе с трехмерной графикой, и для многих становится основным инструментом.

Создание полного 3D-проекта обычно состоит из таких этапов, как: моделирование, создание материалов, освещение, анимация, визуализация и постобработка. Порядок прохождения этих этапов создания 3D-проекта может варьироваться в зависимости от поставленной цели и ее сложности.

Рассмотрим основные этапы подробнее:

1.     Моделирование – на данном этапе в окнах проекций создаются объекты. Их также можно импортировать из другого графического пакета. Управляя параметрами объекта, трансформируя и модифицируя его, в конечном счете вы должны получить необходимую 3D-модель. Существует несколько техник моделирования, начиная от простого создания объектов из полигонов (треугольные грани, на которые делится поверхность объекта) и заканчивая современным NURBS-моделированием (создание точных поверхностей, которые описываются трехмерными кривыми).

2.     Создание материалов (шейдинг) – этап, в ходе которого задается внешний вид объектов, настройка свойств их поверхности. Редактирование материала включает в себя определение его текстуры, а также изменение его свойств – таких, как глянцевость, шероховатость, отражение и т.д. Затем нужный материал наносится на объект находящийся в сцене. На данном этапе также могут быть добавлены специальные эффекты, такие как «Горение» (Сombustion), «Атмосфера» (Аtmosphere), «Туман» (Foq).

3.     Освещение. В сцену можно добавить объекты света, чтобы создать тени и освещение, а также произвести настройку их свойств: цвета, интенсивности, теней.

4.     Анимация. Когда сцена подготовлена и объекты расположены на своих местах, ее можно воспроизвести и в конечном счете сделать анимационный фильм. Для этого, применив инструмент Анимация (Animate), следует выбрать объект в сцене, после чего его можно перемещать, вращать или задавать более сложные пути, указывая в различных кадрах его месторасположение. Также можно спустя некоторое время изменять параметры объекта, что подействует как эффект оживления. Большинство анимационных эффектов можно увидеть в окнах проекций. Существует несколько приемов анимации объектов. Простейшим из них является «анимация по ключам» – создаются ключевые кадры, а перемещение объектов между ними рассчитывается автоматически, регулировать кадровые ключи анимации можно как автоматически, так и устанавливать их вручную. Для более сложной анимации в 3D Max возможно использование математических выражений или связи с другими объектами. Могут быть добавлены контроллеры движения и ограничения, что способствует воспроизведению более реальной анимации.

5.     Визуализация (рендеринг). Как только анимация готова, вы можете все это визуализировать, т.е. сделать рендеринг. Это обычно завершающий, часто самый длительный этап создания трехмерной картинки или трехмерного ролика. Во время рендеринга происходит расчет картинки с использованием всех заданных свойств материалов объектов и источников света, расчет теней, отражений, преломлений и т.д. Длительность рендеринга зависит от множества параметров, таких как разрешение, наличие и количество теней, размытия в движении, просчета вторичных отражений. Файл записывается в видеоформате или сохраняет последовательно изображения в виде отдельных визуализированных картинок. 3D Max поддерживает большинство файловых форматов.

6.     Постобработка. После того как визуализация сцены проведена, кадры рендера могут нуждаться в доработке – добавлении таких эффектов, как блики, смазывание, сияние, глубина резкости или в изменении цветовой гаммы.

 

 

2.2 Геометрическое моделирование в 3D Studio MAX

3D МАХ – объектно-ориентированная программа, поэтому термин «объект» является для нее основополагающим. Собственно говоря, все, что создается, является объектом. Это и геометрические фигуры, и источники света, кривые и плоскости, а также модификаторы, контроллеры и т.д. Такое разнообразие объектов зачастую ведет к некоторой путанице, поэтому для объектов, созданных при помощи панели Create, часто используется уточнение – «объект сцены».

При создании объекты содержат в себе информацию о том, какие функции для них могут выполняться и каким может быть поведение каждого объекта. Такие операции остаются активными, все остальные операции становятся неактивными или просто скрываются. 

Большинство объектов являются параметрическими. Параметрическим называется объект, который определяется совокупностью установок или параметров. Такой объект можно изменять в любое время, просто изменяя эти параметры. Однако следует помнить, что некоторые операции преобразуют параметрические объекты в непараметрические (явные).

Примерами таких операций являются:

1.     Объединение объектов одним из модификаторов Edit.

2.     Разрушение стека модификаторов.

3.     Экспортирование объектов в другой файловый формат, при этом свои параметрические свойства теряют только объекты в экспортированном файле.

В общем случае необходимо как можно дольше сохранять параметрическое определение объектов для возможного их изменения.

Для создания нового параметрического объекта можно объединять два и более объектов, а полученный таким образом объект будет называться составным. Составные объекты является параметрическими и их также можно изменять, задавая параметры объектов, из которых они состоят.

В 3D МАХ манипулировать можно не только целыми объектами, но и частями объектов, которые обозначаются термином «подобъект». Самыми легкими для восприятия являются подобъекты геометрических фигур, такие как вершины или грани, однако это понятие распространяется и на объекты вне сцены.

Примерами подобъектов являются:

1.     вершины, сегменты и сплайны объектов форм;

2.     вершины, ребра и грани каркасных объектов;

3.     вершины, ребра и элементы поверхностей лоскутных объектов;

4.     гизмо и центры модификаторов;

5.     ключи траекторий движения;

6.     операнды булевых объектов;

7.     формы и пути loft-объектов;

8.     цели morf-объектов;

В свою очередь, перечисленные подобъекты имеют свои собственные подобъекты, образуя, таким образом, многоуровневую иерархию подобъектов, глубина которой практически неограничена.

Как было сказано выше, первым шагом в создании полноценного 3D-проекта является создание объектов сцены, которые впоследствии и будут визуализированы. При построении объекта сцены создается процесс, который определяет способ присвоения свойств объекту, модификацию и трансформацию его параметров, искажение объекта в пространстве, отображение готового объекта в сцене. Это процесс называется потоковой схемой.

Потоковую схему можно рассматривать как набор инструкций для сборки объекта. Основными шагами потоковой схемы объекта являются:

1.     создание мастер-объекта;

2.     модификация (вычисляются модификаторы в том порядке, в котором применялись);

3.     трансформация;

4.     искажение пространства;

5.     определение свойств;

6.     включение объекта в сцену.

Термин «мастер-объект» включает в себя параметры первоначального объекта, который создается с помощью панели Create, и является абстрактным определением несуществующего объекта. Мастер-объект содержит такую информацию об объекте, как:

1.     тип объекта;

2.     параметры объекта;

3.     начало координат;

4.     ориентация локальной системы координат объекта;

Все объекты имеют уникальные свойства такие, как: имя, цвет, присвоенный материал. Эти свойства следует рассматривать как самостоятельные, так как они не являются ни базовыми параметрами объекта, ни результатом воздействия модификаторов или трансформаций.

 

 

2.3. Преобразование объектов

Преобразование объектов сцены можно производить при помощи двух групп инструментов: «Трансформации» и «Модификации». Часто аналогичные преобразования объектов могут быть достигнуты как при применении модификаторов, так и при трансформации объекта. Выбор необходимого метода для преобразования объекта зависит от того, как объект построен и что планируется делать с ним позже. Рассмотрим обе возможности преобразования объектов подробнее.

При помощи трансформаций объекты размещаются в сцене, т.е. изменяется их положение, ориентация и размер. Трансформации включают в себя три вида преобразования объекта:

1.     Позиционирование – определяет расстояние начала локальных координат объекта от начала координат мирового пространства.

2.     Вращение – определяет угол между локальными осями координат объекта и мировыми координатными осями.

3.     Масштаб – определяет размер цены деления осей локальных координат объекта относительно цены деления мировых координатных осей.

Комбинация этих трех видов преобразования объекта составляет матрицу трансформации, а их характеристики можно обобщить в виде трех тезисов:

1.     определяют расположение и ориентацию объектов на сцене;

2.     влияют на весь объект;

3.     вычисляются после всех модификаторов.

Третий пункт требует пояснения, а именно: независимо от того применяются ли сначала модификаторы, а затем трансформация, или наоборот, первыми всегда выполняются вычисления модификаторов, а уже затем вычисляются трансформации.

Во время совершения какой-либо трансформации объекта в окнах проекций будут отображаться оси преобразования. Используя их, можно ограничить действия по оси или плоскости, а также сделать интерактивное трансформирование объекта более точным. Для каждой из трех групп трансформации оси преобразования имеют свой вид:

- «Переместить» (Move) – позиционирование (Рис. 4.1).

 

 

 

Рис. 4.1. Позиционирование

 

- «Повернуть» (Rotate) – вращение (Рис. 4.2).

 

 

Рис. 4.2. Вращение

 

- «Масштабировать» (Scale) – позволяет вам масштабировать объект неравномерно – по одной, двум или трем осям (Рис. 4.3).

 

 

Рис. 4.3. Масштабирование

 

Ось, по которой в данный момент производится трансформация, называется активной и окрашена в желтый цвет. Для более удобной работы по трансформации объекта в сцене можно использовать панель инструментов осей ограничения. Данная панель инструментов по умолчанию скрыта и для ее активизации, необходимо щелкнуть правой кнопкой мышки в область главной панели инструментов, и из появившегося контекстного меню выбрать «Оси ограничения» (Axis Constraints) (Рис. 4.4).

 

Рис. 4.4. Панель инструментов осей ограничения

 

Необходимо помнить, что при трансформациях вращения и масштаба можно получить несколько различный результат в зависимости от того, как был определен центр трансформации:

1.     Центр – точка вращения. В качестве центра вращения и масштаба используется локальная точка вращения каждого выбранного объекта.

2.     Центр выборки – используется геометрический центр ограничивающей рамки выделения объектов.

3.     Центр координатной системы трансформации.

При использовании в качестве центра трансформации центра выборки или центра координатной системы трансформации нельзя добиться чистого вращения или масштабирования объектов, т.к. такая трансформация будет включать в себя и его перемещение.

 

Вторым способом преобразования объекта является модификация. В 3D МАХ присутствует большое количество инструментов модификации – модификаторов. Применение модификаторов удобно рассмотреть на конкретном примере, в качестве такого примера можно взять изгибание пластинки:

 

1.     На панели команд выбираем Create – > Geometry – > Box (Рис. 4.5).

 

 

Рис. 4.5. Применение преобразования объекта посредством его модификации (шаг 1)

 

2.     Строим примитив, как показано на рисунке (нажатием левой кнопки мыши ставим точку начала локальных координат, растягиваем прямоугольник в плоскости XY, не отпуская левой кнопки, завершаем основание и, отпустив, переходим к регулированию высоты по координате Z, вторым нажатием – завершаем примитив) (Рис. 4.6).

 

Рис. 4.6. Применение преобразования объекта посредством его модификации (шаг 2)

 

3.     Для того чтобы изогнуть получившуюся пластинку, увеличим количество сегментов по длине (Рис. 4.7).

 

Рис. 4.59. Применение преобразования объекта посредством его модификации (шаг 3)

 

4.     Переходим к закладке Modify (Рис. 4.7).

 

 

 

Рис. 4.8. Применение преобразования объекта посредством его модификации (шаг 4)

 

5. Разворачиваем список Modifier List (Рис. 4.9).

 

Рис. 4.9. Применение преобразования объекта посредством его модификации (шаг 5)

 

5.     Выбираем из списка модификатор Bend (Рис. 4.10).

 

Рис. 4.10. Применение преобразования объекта посредством его модификации (шаг 6)

 

6.     Выставляем необходимый угол и ось сгиба (Рис. 4.11).

 

 

Рис. 4.11. Применение преобразования объекта посредством его модификации (шаг 7)

 

7.     Модификация закончена (Рис. 4.12).

 

 

 

Рис. 4.12. Применение преобразования объекта посредством его модификации (шаг 4)

 

Из пункта 5 рассмотренного примера видно, что применяемые модификаторы записываются в специальный список – стек модификаторов. Благодаря этому каждая модификация объекта сохраняется в стеке модификаторов и к ней можно вернуться в любой момент. Совершенно естественно, что для хранения всей последовательности применяемых модификаторов требуется использовать достаточно большой объем оперативной памяти (ОЗУ), и чем больше модификаторов в стеке, тем больший объем памяти требуется для их вычисления. Поэтому следует знать, что если объект занимает слишком много оперативной памяти, можно разрушить его стек. Это приведет к вычислению модификаторов в стеке, делая эффект их применения явным и необратимым. При полном разрушении объекты становятся явными каркасами. В связи с невозможностью отката при разрушении стека модификаторов следует применять данный инструмент крайне осмотрительно.

 

2.4. Подобъекты форм и их редактирование

Сплайновые формы – различного рода контуры, расположенные на плоскости. Сплайновые формы могут быть незамкнутыми (плавные и ломаные линии, спирали) и замкнутыми (круги, квадраты и т.д.). Сами по себе сплайновые формы, являясь математической абстракцией, не имеют ширины, обозначаются схематически и не визуализируются. Тем не менее сплайновые формы широко используются и как вспомогательные объекты для анимации, и как инструмент моделирования трехмерных геометрических объектов.

Для создания формы необходимо перейти к закладке «Создать» (Create) на панели команд и выбрать кнопку «Формы» (Shapes) (Рис. 4.13).

 

 

Рис. 4.13. Создание формы

 

 

 

Рис. 4.15. Примитивы

 

Любой примитив из группы Shapes может служить основой для создания сплайновых форм. Также формы можно создать из ребер объектов типа Editable Poly, Editable Mesh и др.

Все формы (кроме Line) являются параметрическими объектами, то есть имеют изменяемые параметры, которые можно изменять в явном виде. В отличие от остальных, форма Line параметрическим объектом не является, оставаясь при этом самым универсальным примитивом.

 

Управлять формой линии можно через подобъекты форм:

Vertex – вершины, опорные точки. Позволяет оперировать точками, задавать параметры касательных в этой точке, а также способ интерполяции кривой в окрестности точки (Рис. 4.16).

 

 

Рис. 4.16. Подобъекты форм: Vertex

 

Сегмент (Segment) – линия, соединяющие две соседние точки. Сегменты можно перемещать, вращать, разбивать (то есть вставлять в них точки через равные интервалы), отделять от общей линии, а также сделать сегмент самостоятельным объектом (Рис. 4.17).

 

 

Рис. 4.17. Подобъекты форм: Segment

 

Сплайн (Spline) представляет собой участок линии, обычно заданный при помощи точек, между которыми осуществляется интерполяция (Рис. 4.18).

 

Рис. 4.18. Подобъекты форм: Spline

 

Сплайновые формы могут быть визуализированы. У всех сплайновых форм в режиме исходного объекта есть такая группа меню, как:

 

Rendering – группа меню, отвечающая за визуализацию. Здесь можно определить, будет ли сплайновая форма визуализироваться, а также определить параметры поверхности вокруг сплайна. Следует обратить внимание на то, что собственно визуализация и отображение визуализируемой поверхности в окнах проекций включаются разными флажками.

Применение модификаторов, для получения на основе сплайновых форм визуализируемых объектов, рассмотрим на стандартном примере – модель чашки.

1.     На панели команд выбираем Create – > Shapes – > Line (Рис. 4.19).

 

 

Рис. 4.19. Применение модификаторов на примере модели чашки (шаг 1)

 

 

2.     Строим кривую, как на рисунке (нажатием левой кнопки мыши ставим узловые точки, правой кнопкой – завершаем линию) (Рис. 4.20).

 

 

Рис. 4.20. Применение модификаторов на примере модели чашки (шаг 2)

 

 

3.     Переходим к закладке Modify и применяем модификатор Lathe (Рис. 4.21).

 

Рис. 4.21. Применение модификаторов на примере модели чашки (шаг 3)

    
4. Нажимаем кнопку Min, оставив все остальные параметры по умолчанию (Рис. 4.22).

Рис. 4.22. Применение модификаторов на примере модели чашки (шаг 4)

 

5.     Получилась чашка, однако четко просматриваются грани (Рис. 4.23).

 

Рис. 4.23. Применение модификаторов на примере модели чашки (шаг 5)

 

6.     Для сглаживания поверхности чашки применим модификатор Mesh Smooth (Рис. 4.24).

         

 

 

Рис. 4.24. Применение модификаторов на примере модели чашки (шаг 6)

 

7.     Чашка готова (Рис. 4.25, 4.26).

 

Рис. 4.25. Применение модификаторов на примере модели чашки (шаг 7)

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.26. Применение модификаторов на примере модели чашки (шаг 4)

 

2.5. Основы работы с сеточными объектами

Основными «кирпичиками» трехмерных моделей являются геометрические примитивы, используя которые, можно создать разнообразные и сложные объекты других форм. Обычно геометрические примитивы используют в качестве начальной точки для создания каркаса. Основные примитивы – это:

1.     Коробка (Box) – кубическая или прямоугольная.

2.     Сфера (Sphere) – является полигональным объектом, т.е. строится на базе четырехугольников.

3.     Цилиндр (Cylinder).

4.     Тор (Torus).

5.     Чайник (Teapot) – является классическим элементом трехмерной графики.

6.     Конус (Cone).

7.     Геосфера (GeoSphere) – в отличие от сферы, строится на базе треугольников.

8.     Труба (Tube) – полый цилиндр.

9.     Пирамида (Pyramid).

10.     Плоскость (Plane).

 

Все примитивы имеют редактируемые параметры для управления их определяющими характеристиками. Это позволяет создавать примитивы как в интерактивной форме, так и в явном виде, задавая точные значения параметров.

Если сразу после создания примитива применить модификатор EditPatch, то он будет рассматриваться как набор лоскутов. При применении к примитивам каких либо других модификаторов они преобразуются в каркасы. Результат модификации лоскутных и каркасных объектов может выглядеть по-разному, т.к. вершины каркаса являются явными, а лоскут представляет собой результат вычисления.

В предыдущем параграфе рассматривалось применение модификаторов для получения на основе сплайновых форм визуализируемых объектов, на примере модели чашки. При помощи редактирования каркасных объектов для данной чашки можно создать ручку:

 

1. На панели команд выбираем Create – > Geometry – > Box (Рис. 4.27).

 

 

Рис. 4.27. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 1)

 

2. Строим примитив, как на рисунке (подробнее создание такого примитива рассматривалось выше) (Рис. 4.28).

 

 

 

Рис. 4.28. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 2)

 

3. Переходим к закладке Modify и применяем модификатор Edit Mesh (Рис. 4.29).

 

 

 

Рис. 4.29. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 3)

 

4. Ниже в качестве подобъектов редактирования выбираем вершины (Рис. 4.30).

 

 

 

Рис. 4.30. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 4)

 

5. После этого все вершины будут выделены синим цветом (Рис. 4.31).

 

 

 

Рис. 4.31. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 5)

 

6. В наиболее удобном окне проекций, выделяем те вершины, которые необходимо отредактировать (нажав на левую кнопку мыши, раздвигаем окошко так, чтобы нужные вершины оказались внутри) (Рис. 4.32).

 

 

 

Рис. 4.32 Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 6)

 

 

7. На главной панели инструментов выбираем «Перемещение» (Рис. 4.33).

 

 

 

Рис. 4.33. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 7)

 

4. Перемещаем выбранные вершины, как показано ниже (Рис. 4.34, Рис. 4.35).

 

 

 

Рис. 4.34. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 4)

 

 

Рис. 4.35. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 9)

 

9. Затем сгладим поверхность модификатором Mesh Smooth. Как видно из рисунка, модификатор, применявшийся последним, находится наверху стека (Рис. 4.36).

 

 

 

Рис. 4.36. Создание ручки для чашки при помощи редактирования каркасных объектов (шаг 10)

 

Должно получиться так (Рис. 4.37):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.37. Просмотр результатов

 

10. Соединим чашку и ручку (Рис. 4.38, 4.39).

 

Рис. 4.38. Соединение чашки и ручки

 

 

 

Рис. 4.39. Просмотр результата

 

2.6. Построение сцен. Работа с группами объектов

В программе 3DS МАХ термин «объект» используется повсеместно, дело в том, что в терминах программирования все, что создается в этой программе, является объектами. Геометрические фигуры, камеры и источники света на трехмерной сцене являются объектами. Многие объекты (например, каркасные сетки) подразумевают возможность манипулирования их свойствами.

Здесь термин «объект» мы будем применять применительно к тому, чем можно манипулировать в 3DS МАХ (Рис. 4.40).

 

 

Рис. 4.40. Примеры объектов

 

В реальном мире очень многие объекты представляют собой сочетание базовых геометрических форм. Стол, например, состоит из параллелепипедов, настольная лампа – из цилиндров и полусферы, а автомобильная покрышка – это не что иное, как тор. Начиная изучать любую программу трехмерного моделирования, прежде всего желательно понять ключевые приемы работы с объектами: создание простейших примитивов, выделение объектов, выравнивание их относительно друг друга, изменение их размещения и положения отображения в окне проекций, масштабирование, перемещение и вращение. В 3D-пространстве графического редактора практически все сцены в большей или меньшей степени используют имеющиеся в программе примитивы.

Объекты в 3DS МАХ можно разделить на несколько категорий: «Геометрия» (Geometry); «Формы» (Shapes); «Источники света» (Lights); «Камеры» (Cameras); «Вспомогательные объекты» (Helpers); «Объемные деформации» (Space Warps); «Дополнительные инструменты» (Systems).

Здесь мы подробно рассмотрим первую группу объектов – «Геометрия» (Geometry). Объекты этой группы представляют собой простейшие трехмерные геометрические фигуры: Сфера (Sphere), Параллелепипед (Box), Конус (Cone), Цилиндр (Cylinder), Top (Torus), Плоскость (Plane) и др. Объекты «Геометрия» (Geometry) делятся на две группы: «Простые примитивы» (Standard Primitives) и «Сложные примитивы» (Extended Primitives). К группе «Сложные примитивы» (Extended Primitives) относятся, например, Многогранник (Hedra), Цилиндр с фаской (Chamfer Cylinder), Тороидальный узел (Torus Knot) и т. д.

В группу «Простые примитивы» разработчики программы включили не совсем простой объект – Чайник (Teapot) (Рис. 4.41).

 

 

Рис. 4.41. Объект «чайник»

 

Начиная с 3DS МАХ шестой версии в программе появились группы объектов «Дополнительные объекты для архитектурных, инженерных и конструкторских работ» (AЕС Extended), «Двери» (Doors), «Окна» (Windows), «Лестницы» (Stairs) и др. Также в группу AЕС Extended входят объекты Растительность (Foliage), Ограждение (Railing) и Стена (Wall). Эти объекты служат для проектирования архитектурных сооружений.

При помощи объекта Foliage можно создавать растительные объекты, которые загружаются из библиотеки «Библиотека растений» (Plant Library). Чтобы деревья и кусты не были похожи один на другой, используется параметр «Случайная выборка», который определяет случайное расположение веток и листьев объекта (Рис. 4.42.

 

 

Рис. 4.42. Группы объектов

 

Объекты в 3DS МАХ создаются при помощи команд пункта главного меню «Создание» (Create), но можно также воспользоваться одноименной вкладкой командной панели. Чтобы создать объект, нужно на командной панели выбрать вкладку «Создание» (Create), затем пользователь выбирает категорию, в которой находится нужный объект (например, Geometry). Из раскрывающегося списка следует выбрать группу, в которой находится нужный объект (например, группа Standard Primitives). Теперь пользователю требуется нажать кнопку с названием объекта, после чего нужно щелкнуть левой кнопкой мыши в любом месте окна проекции и (не отпуская кнопку) передвигать указатель мыши до тех пор, пока размер объекта не станет нужным.

Создайте на трехмерной сцене объект Чайник (Teapot) (Рис. 4.43).

 

 

Рис. 4.43. Создание в трехмерной сцене объекта Чайник

 

Объект Чайник (Teapot) состоит из основной части (body), ручки (handle), носика (spout) и крышки (lid). Итак, в панели «Создание» (Create) нажмите кнопку «Чайник» (Teapot), после этого раскроется соответствующий свиток – меню. В этом свитке требуется ввести параметры радиуса и установить или снять флажок для отображения основной части, ручки, носика и крышки (Teapot Рarts) (Рис. 4.44).

 

Рис. 4.44. Свиток-меню

 

С помощью мыши в окне проекции Perspective остается «растянуть» чайник до нужного размера. Чайник вырастет над сеткой вверх. Когда чайник окажется достаточно большим, требуется отпустить кнопку мыши, чтобы установить радиус (Рис. 4.45).

 

Рис. 4.45. Изменение габаритов чайника

 

В качестве эксперимента самостоятельно попробуйте отменить отображение основной части, ручки, носика или крышки, сняв соответствующий флажок в свитке свойств чайника. Попробуйте создать и расположить на трехмерной сцене другие примитивы (Рис. 4.46).

 

 

Рис. 4.46. Создание и расположение на трехмерной сцене примитивов

 

Объект в окне проекции может быть представлен по-разному: «Сглаживание» + «Повышенная яркость» (Smooth + Highlights), в виде сетчатой оболочки – «Каркас» (Wireframe), в виде рамки редактирования – «Ограничивающий прямоугольник» (Bounding Box) и др.

Упрощенное отображение объектов в окнах проекций нужно для того, чтобы пользователю было легче управлять сложными сценами с большим количеством объектов и полигонов.

Для выбора варианта отображения объекта требуется щелкнуть правой кнопкой мыши на названии окна проекции и в контекстном меню и указать режим (Рис. 4.47).

 

 

Рис. 4.47. Выбор варианта отображения объекта

 

Существует большое число разных подходов к созданию трехмерных моделей, например, создание моделей с использованием редактируемой оболочки (Editable Poly, Editable Mesh, Editable Patch), при помощи булевых операций объединения, пересечения, сплайновое моделирование (параметрические кривые), моделирование метаболами.

3DS МАХ автоматически присваивает названия объектам в зависимости от их типа и порядка создания (например, Box1, Box02, Box03).

Однако при моделировании более сложных сцен объекты с «прозрачными» названиями проще идентифицировать.

2.7. Раскрашивание объектов

В 3DS МАХ объектам могут быть назначены цвета. Создайте объект или выделите существующий, щелкнув по нему. В панели Create выделите имя объекта в свитке «Название и цвет» (Name and Color) и введите новое название. Щелчком по образцу цвета (расположен справа) вызовите диалоговое окно «Цвет объекта» (Object Color). Щелчком мыши по образцу выберите цвет, а затем примените изменения, нажав кнопку «ОК» (Рис. 4.48).

 

 

Рис. 4.48. Назначение объекту цвета

 

2.8. Выделение нескольких объектов

В 3DS МАХ выделить объект можно несколькими способами, например, можно щелкнуть на объекте мышью, предварительно выбрав  инструмент «Выделение объекта» (Select Object), расположенный на основной панели инструментов программы. Для выделения нескольких объектов можно нажать и удерживать клавишу Ctrl, а для того, чтобы убрать объект из числа выделенных, требуется щелкнуть на нем, удерживая клавишу Alt.

Второй способ одновременного выбора нескольких объектов – выделение области. Например, с использованием инструмента Прямоугольная область выделения (Rectangular Selection Region). В 3DS МАХ этот инструмент работает так же, как и в других графических редакторах, которые вы уже успели изучить. Все объекты, находящиеся внутри прямоугольной области выделения, будут выделены. Попробуйте самостоятельно создать несколько объектов и выделить некоторые из них (Рис. 4.49).

 

 

Рис. 4.49. Выделение нескольких объектов

 

Другие элементы типа «Область» – «Круглая область выделения» (Circular Selection Region), «Произвольная область выделения» (Fence Selection Region), «Выделение лассо» (Lasso Selection Region), «Выделение кистью» (Paint Selection Region) – можно использовать для выделения объектов в 3DS МАХ. Выделение осуществляется в двух режимах: в режиме «Пересечение» (Crossing) выделенными станут все объекты, которые полностью или частично попадают в отмеченную инструментом область, в режиме «Окно» (Window) выделенными останутся объекты, которые полностью попали в область выделения.

Для выделения объектов сцены можно выбрать их названия из списка «Выбор объектов» (Select Objects). Для этого следует использовать команду меню «Правка» (Edit) – «Выделить по…» (Select By) – «Имя» (Name) (Рис. 4.50).

 

 

Рис. 4.50. Выделение объектов сцены

 

Отметим, что если объект отображен в режиме «Каркас» (Wireframe), то выделенный объект в этом режиме будет показан белым, тогда как в режиме «Сглаживание» + «Повышенная яркость» (Smooth + Highlights) вокруг выделенных объектов появятся квадратные скобки белого цвета. Попробуйте самостоятельно выделить объекты (используя при этом и инструменты выделения областей и списки Select Objects).

При работе со сценами, содержащими большое количество объектов, существует опасность случайного выделения объекта или снятия выделения с объекта. Чтобы этого избежать, можно использовать команду «Блокирование выделения» (Selection Lock Toggle). Выделите нужный объект и нажмите клавишу пробела (или кнопку с изображением замка, она расположена непосредственно под шкалой анимации) (Рис. 4.51).

 

 

 

 

Рис. 4.51. Блокировка выделенных объектов сцены

 

2.9. Действия, производимые с объектами

Основные действия, производимые с объектами, – это перемещение, масштабирование, вращение, выравнивание и клонирование. Чтобы изменить положение объекта в трехмерном пространстве, необходимо вызвать контекстное меню, щелкнув правой кнопкой мыши на объекте. В меню следует выбрать одну из операций – «Перемещение» (Move), Масштабирование (Scale) или «Вращение» (Rotate). В центре выделенного объекта появляются три координатные оси – X, Y и Z, которые определяют систему координат, привязанную к объекту. Эти координатные оси составляют так называемую локальную систему координат объекта. Точка, из которой исходят оси локальной системы координат, называется опорной (Pivot Point). Опорную точку часто путают с центром объекта, однако они могут не совпадать.

При выборе в контекстном меню команды «Вращение» (Rotate) 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.

В процессе работы часто приходится передвигать объекты, выравнивая их положение относительно друг друга. Для этого нужно выделить первый объект, выполнить команду «Инструменты» (Tools) – «Выравнивание» (Align) и щелкнуть мышью на втором объекте. На экране появится окно «Выравнивание выделенных объектов» (Align Selection), в котором в дальнейшем необходимо указать принцип выравнивания (координатную ось или точки на объектах).

Например, для выравнивания двух объектов разного размера таким образом, чтобы первый находился в центре второго, флажки и переключатели в окне Align Selection требуется установить, как показано на рисунке. Объекты изменят свое положение в сцене сразу же после того, как вы зададите необходимые настройки в окне; если выйти из диалога Align Selection без применения изменений, то объекты останутся в своих исходных положениях (Рис. 4.52).

 

 

Рис. 4.52. Настройка параметров в окне Align Selection

 

Чтобы создать копию выделенного объекта в окне проекции, нужно выполнить команду «Правка» (Edit) – «Клонирование» (Clone). При этом можно выбрать один из трех вариантов клонирования: «Независимая копия объекта» (Copy) – созданная копия не будет связана с оригиналом; «Привязка» (Instance) – копия будет связана с исходным объектом (изменение параметров одного из объектов автоматически приведет к изменению параметров другого); «Подчинение» (Reference) – копия будет связана с исходным объектом (однако в отличие от режима Instance при изменении параметров клонированного объекта исходный объект изменен не будет).

В 3DS МАХ есть команда, позволяющая одновременно и клонировать, и выравнивать объекты. С ее помощью можно одним щелчком мыши создать несколько копий выделенного объекта и при этом указать, относительно каких объектов в сцене они будут выровнены.

Чтобы клонировать и выровнять объект, выделите его и выполните команду «Инструменты» (Tools) – «Клонирование и выравнивание» (Clone and Align) (Рис. 4.53). В диалоговом окне при помощи кнопки «Выбрать» (Pick) необходимо выделить объекты, относительно которых будут выравниваться созданные копии. При помощи данного окна можно также установить параметры смещения, определяющие положение копий относительно выровненной точки.

 

 

Рис. 4.53. Настройка параметров в окне Clone and Align

 

2.10. Изменение формы трехмерных объектов

Как было уже сказано выше, в терминах программирования все, что создается в 3DS МАХ, это объекты. Объектно-ориентированное программирование (OOP) – это современный подход к написанию программного обеспечения, при котором элементы – объекты переносят с собой информацию о том, какие функции можно выполнять по отношению к ним и что считается действительным поведением каждого объекта. Этот подход определяет то, что в интерфейсе 3DS МАХ активными являются только операции, действительные для выбранного объекта. Этот подход существенно упрощает работу – все дело в том, что «ненужные» операции становятся неактивными или скрываются внутри интерфейса.

Попробуйте самостоятельно просмотреть перечень доступных модификаторов к объекту Сфера. Для этого выберите на своей сцене сферу и щелкните на панели «Модифицировать» (Modify) для применения модификатора к сфере. Обратите внимание, что модификаторы «Вытянуть» (Extrude) и «Вращать» (Lathe) к Сфере не применяются. Эти модификаторы могут использоваться только для объектов Форма (Shape).

Далее мы рассмотрим некоторые из модификаторов, которые применяются к объектам.

Модификатор – это наиболее легкий способ изменения формы трехмерных объектов. С помощью деформирующих модификаторов объекты можно растягивать, сжимать, сгибать, скручивать, раздувать и многое другое (Рис. 4.54).

 

 

Рис. 4.54. Работа с модификаторами

 

Модификатор «Вращение вокруг оси» (Lathe) является одним из наиболее используемых. Он применяется для создания тел методом поворота вокруг своей оси половины профиля сечения объекта (т.е плоской фигуры). Примерами объектов, модели которых легко создать с помощью этого модификатора, могут служить большая часть традиционной посуды: кувшины и вазы, песочные часы, автомобильные фары, гантели и т. д.

Попробуем создать вазу с помощью модификатора Lathe, для этого нарисуем фигуру как на рисунке (Line). Это сечение нашей вазы (Рис. 4.55).

 

 

Рис. 4.55. Создание вазы с помощью модификаторов (шаг 1)

 

Нарисовав фигуру, выберите соответствующий модификатор из списка модификаторов на панели справа.

Наиболее важными настройками модификатора «Вращение вокруг оси» (Lathe) являются задание оси вращения и установка поверхности кругового вращения. По умолчанию расположение оси начинается с центра создания формы и выравнивается с локальной осью Y формы. Центр создания – расположение по умолчанию точки вращения после создания формы (Рис. 4.56).

 

 

Рис. 4.56. Создание вазы с помощью модификаторов (шаг 2)

 

Выбрав положение оси вращения, мы получим каркас вазы – форма линии, которую мы первоначально выбрали при вращении, образовала полое тело.

Предварительно пользователь должен указать тип выходной поверхности (установив соответствующий флажок) в области «Результат» (Output): «Патч-поверхность» (Patch), «Поверхность» (Mesh) или «NURBS-поверхность» (NURBS).

Изменить положение сплайна по отношению к точке вращения формы можно двумя способами:

·        используя редактирование формы на уровне подобъектов «Сплайн» (Spline) для изменения положения этих сплайнов относительно точки вращения;

·        настроив точку опоры (Pivot Point) при помощи свитка «Настройка опоры» (Adjust Pivot), находящегося на вкладке «Иерархия» (Hierarchy) командной панели.

Очень часто объект, полученный после применения модификатора «Вращение вокруг оси» (Lathe), оказывается мало похож на ожидаемый, например, в области оси вращения возникают артефакты, которые портят внешний вид модели. Чтобы избавиться от этого недостатка, установите флажок «Слияние на оси» (Weld Core) (Рис. 4.57).

 

 

Рис. 4.57. Создание вазы с помощью модификаторов (шаг 3)

 

С помощью модификатора Tessellate увеличим число полигонов вазы. В списке модификаторов выберите Tessellate, попробуйте самостоятельно установить параметр «Влияние» (Tension) и количество итераций для достижения лучшего результата (Рис. 4.58).

 

 

Рис. 4.58. Создание вазы с помощью модификаторов (шаг 4)

 

После применения модификатора Lathe (Вращение вокруг оси) зачастую необходимо сгладить полученный трехмерный объект. В реальности у предметов практически не бывает идеально ровных (или идеально острых) граней. В программе 3DS МАХ для этого могут быть использован специальный модификатор Smooth (Сглаживание сетки). Однако хорошо он работает только с более-менее простыми объектами, наподобие нашей вазы. Модификатор «утяжелит модель», увеличив число полигонов (Рис. 4.59).

 

 

Рис. 4.59. Создание вазы с помощью модификаторов (шаг 5)

 

Выбрав модификатор из списка, вам остается установить параметры. На правой панели параметр «Количество итераций» (Iterations) регулирует степень сглаживания объектов, соответственно, чем он выше, тем больше полигонов добавляется в каркас. Измените значение этого параметра с 1 на 2. Результат применения модификатора налицо: полигонов стало больше. Не забывайте сохранять результаты своей работы (Рис. 4.60).

 

Рис. 4.60. Создание вазы с помощью модификаторов (шаг 6)

 

Еще один модификатор объектов, с которым вы познакомитесь, это модификатор «Скручивание» (Twist). Этот модификатор по существу берет ось и создает спиральный винт или штопор. Подобный эффект получается, когда в вашей руке висит веревка, а вы начинаете быстро вращать кисть. Применения модификатора Twist мы изучим на примере простой фигуры – параллелепипеда (объект Box) (Рис. 4.61).

 

 

Рис. 4.61. Применение модификатора «Скручивание» (шаг 1)

 

Результат применения модификатора Twist сильно зависит расположения центра от расположения центра кручения. Если этот центр находится на объекте, то Twist создает геометрические спирали. Если центр кручения перемещается, геометрия скручивается для образования спирали. Для применения модификатора нужно указать ориентацию оси вращения (X, Y или Z) и угол закручивания (в нашем случае достаточно будет 60–70 градусов) (Рис. 4.62).

 

 

Рис. 4.62. Применение модификатора «Скручивание» (шаг 2)

 

Использование Twist позволяет моделировать декоративные изделия из железа, скрученный провод и даже ювелирные изделия. Посмотрите на результат. Попробуйте применить модификатор к другим объектам программы, варьируя параметры (Рис. 4.63).

 

 

Рис. 4.63. Применение модификатора «Скручивание» (шаг 3)

 

2.11. Применение булевых операций к объектам

На этом примере мы рассмотрим понятие составных объектов. На панели Create можно объединять два и более объектов для создания нового параметрического объекта, который называется составным объектом. При этом используются логические операции.

Нужно отметить, что 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.

Возвращаясь к логическим операциям, скажем, что к таковым относятся объединение, разница и пересечение. В логических (булевых) операциях всегда используются только два объекта, их называют операндами (операнд А и операнд В).

Вот пример применения булевых операций к объектам программы 3DS МАХ (модель пуговицы). Два отверстия создаются вычитанием цилиндров из тела пуговицы (Рис. 4.64).

 

 

Рис. 4.64. Применение булевых операций к объектам

 

Имеется несколько ограничений для применения Boolean.

1. Для этой операции подходят только объекты с замкнутой поверхностью (например, Плоскость или Чайник не подойдут).

2. Объекты должны пересекаться.

В этом примере мы рассмотрим булеву операцию, в которой из одной сферы вычитается другая сфера (мы выбрали вычитание B - A). Создайте сцену, похожую на ту, которая изображена на рисунке. При использовании многих команд программы 3DS МАХ результатом этой операции будет явный каркас, который является булевым решением.

Если необходимо изменить положение сфер, следует создать новые объекты и снова выполнить булеву операцию. Попробуйте самостоятельно применить к сферам другие булевы операции (Рис. 4.65).

 

 

Рис. 4.65. Изменение положения сфер

 

Выполнив логическую операцию, можно по-прежнему осуществлять доступ к параметрам объектов. Посмотрите на результат, попробуйте самостоятельно применить к сферам другие булевы операции (Рис. 4.66).

 

 

Рис. 4.66. Рисование деформаций

 

В терминологии, используемой для работы с 3DS МАХ, часто можно встретить понятие «Габаритный контейнер Гизмо» (Gizmo). Он ограничивает геометрические размеры объекта и имеет вид квадратных скобок. В программе есть три разновидности этого объекта: «Параллелепипед Гизмо» (BoxGizmo), «Цилиндр Гизмо» (CylGizmo) и «Сфера Гизмо» (SphereGizmo).

Эти объекты расположены в категории «Вспомогательные объекты» (Helpers) вкладки «Создание» (Сreate) командной панели. Объекты-контейнеры применяются для создания моделей природных эффектов и явлений.

В трехмерной графике такие объекты воссоздать довольно сложно. Чтобы определить, где именно в сцене будет виден такой объект, требуется указать некоторый объем. Данный объем определяется размерами вспомогательного объекта – так называемого габаритного контейнера Гизмо. Его необходимо добавить в сцену, после чего указать его в настройках эффекта, выбрав в раскрывающемся списке свитка «Габаритный контейнер Гизмо» (Gizmo).

Для создания контейнера нужно сделать активным окно проекции перспективы или камеры. Открыть панель «Создать» (Create) и в ней подменю «Вспомогательные объекты» (Helpers), из списка выбрать «Атмосферный аппарат» (Atmospheric Apparatus).

После этого требуется щелкнуть по кнопке контейнера, появится диалог выбора параметров. Выберите разновидность контейнера и, пользуясь мышью, переместите контейнер в окно проекции. Остается задать размеры и разместить его на сцене, перемещая и поворачивая контейнер как обычный объект (Рис. 4.67).

 

Рис. 4.67. Создание контейнера

 

 

2.12. Настройка и проведение визуализации в 3D Studio MAX

В программе 3DS МАХ диалоговое окно Render Scene (Визуализировать сцену) предоставляет в распоряжение пользователя инструменты, необходимые для визуализации неподвижных изображений и создания анимационных видеофайлов. Выпадающий свиток Render Type (Типы визуализации) на главной панели инструментов позволяет выбрать один из восьми способов визуализации сцены (Рис. 4.120).

«Окно проекции» (View) – визуализируется все окно проекции.

«Выделение» (Selected) – визуализируются только выделенные объекты. Если в окне визуализируемого кадра (rendered frame window) есть изображение, выделенные объекты визуализируются поверх него. Команда «Стереть» (Clear) сбрасывает окно визуализируемого кадра.

«Область» (Region) – визуализируется выбранная пользователем прямоугольная область.

«Обрезка» (Crop) – визуализируется прямоугольная область, а все остальные данные помещаются в окно визуализируемого кадра.

«Увеличение» (Blowup) – прямоугольная область сначала визуализируется, а затем увеличивается до размеров текущего изображения.

«Габаритный контейнер» (Box Selected) – визуализируются только объекты, находящиеся в объеме габаритного параллелепипеда текущего выделения. При этом варианте визуализации задается разрешение получаемого изображения.

«Область с выделенными объектами» (Region Selected) – визуализируется область, заданная ограничивающим параллелепипедом выделения. Разрезание при этом берется из общих установок визуализации.

«Обрезка выделенных объектов» (Crop Selected) – визуализируется область, заданная ограничивающим параллелепипедом текущего выделения, а все остальное обрезается.

 

 

 

Рис. 4.68. Выбор способа визуализации сцены

 

В процессе визуализации трехмерной сцены в окне «Визуализация» (Rendering) отображаются покадровый и временной индикаторы процесса и время визуализации последнего кадра. Диалоговое окно Rendering отображает настройки построчной визуализации (scanline tenderer) высокого разрешения при создании окончательных изображений (Рис. 4.69).

 

 

Рис. 4.69. Диалоговое окно Rendering

 

Установить параметры процесса можно в диалоговом окне «Визуализация сцены» (Render Scene) (Рис. 4.69). Чтобы открыть данное окно, щелкните мышью по кнопке Render Scene в главной панели инструментов или выберите команду «Визуализация» (Rendering) – «Визуализировать» (Render) (еще можно воспользоваться нажатием клавиши F10 на клавиатуре).

Окно состоит из нескольких вкладок, во вкладке «Общие» (Common) находятся параметры и опции, которыми пользуются все визуализаторы. В разделе Options устанавливаются различные опции визуализации:

·        «Контроль цветности» (Video Color Check) – проверяет, находятся ли значения интенсивности пикселей в рамках ограничений видеостандартов PAL или NTSC;

·        «Изображать обе стороны» (Force 2-Sided) – визуализирует поверхности на обеих сторонах объектов независимо от установок материала;

·        «Атмосферные эффекты» (Atmospherics) – визуализирует атмосферные эффекты;

·        «Эффекты» (Effects) – включает эффекты визуализации, настраиваемые во вкладке Effects;

·        «Сверхчернение» (Super Black) – ограничивает черноту пикселей в режиме видеоизображения;

·        «Смещение» (Displacement) – включает визуализацию карт смещения;

·        «Визуализировать скрытую геометрию» (Render Hidden Geometry) – визуализирует скрытые объекты;

·        «Визуализация полей» (Render to Fields) – независимо от использования кадров визуализирует два поля чередующихся линий для видео. Используется для сглаживания движения.

 

 

Рис. 4.70. Диалоговое окно «Визуализация сцены» (Render Scene),
вкладка «Общие» (Common)

 

 

В разделе «Улучшенное освещение» (Advanced Lightning) расположены опции, отвечающие за непрямое освещение.

Во вкладке «Выход визуализации» (Render Output) расположены установки, отвечающие за файлы и диалоговые окна, в которые будет вестись визуализация.

Во вкладке «Визуализация элементов» (Render Elements) находятся инструменты, позволяющие вести визуализацию различных элементов по отдельности (Рис. 4.71).

«Элементы включены» (Elements Active) – включает визуализацию выбранных элементов в различные файлы. Элементы выбираются кнопками Add и Merge и показываются в поле ниже.

«Показ элементов» (Display Elements) – включает показ выбранных элементов в различных окнах визуализированного кадра.

 

 

Рис. 4.71. Диалоговое окно Render Scene, вкладка «Визуализация элементов» (Render Elements)

 

Во вкладке «Визуализатор» (Renderer) расположены элементы управления активным визуализатором (Рис. 4.71). Переключение визуализаторов производится в разделе «Назначить визуализатор» (Assign Renderer) во вкладке Common. По умолчанию включен «Построчный визуализатор» (Scanline Renderer), о чем написано в заголовке окна. Доступны следующие настройки построчного визуализатора.

Свиток Default Scanline Renderer предназначен для настройки параметров, присущих только построчному визуализатору.

Для других визуализаторов этот раздел имеет иной вид:

·       «Наложение карт» (Mapping) – включает визуализацию карт;

·       «Тени» (Shadows) – включает визуализацию теней;

·       «Автоотражение/преломление и зеркала» (Auto-Reflect/Refract and Mirrors) – включает визуализацию карт «Отражение/преломление» (Reflect / Refract);

·       «Изображать каркас» (Force Wireframes) – изображаются только каркасы объектов независимо от установок материала;

·       «Толщина каркаса» (Wire Thickness) – устанавливает толщину каркаса, если включена опция Force Wireframes.

 

Сглаживание неровных контуров поверхностей при визуализации является необходимым для конечных, высококачественных изображений. Для тестовых картинок его можно отключить. Настройка сглаживания производится в разделе AntiAliasing.

«Сглаживание неровностей контуров» (AntiAliasing) – сглаживает растровые неровности контуров.

«Фильтрация карт» (Filter Maps) – включает пирамидальную фильтрацию изображений и фильтрацию по суммарной площади.

В разделах «Размытие при движении объекта» (Object Motion Blur) и «Размытие при движении изображения» (Image Motion Blur) опциями Apply включается визуализация соответствующих размытий.

«Сохранение памяти» (Conserve Memory) – при включении этой опции, расположенной в разделе Memory Management, потребление памяти сокращается на 15–25 % за счет увеличения времени визуализации примерно на 4 %.

 

 

Рис. 4.72. Диалоговое окно Render Scene,
вкладка «Визуализатор» (Renderer)

 

Для начала визуализации щелкните по кнопке Render Scene. В группе Render Output щелкните по кнопке «...» рядом надписью «Сохранить файл» (Save File). Появится диалоговое окно «Файл вывода визуализации» (Render Output File).

Выберите формат файла из выпадающего списка «Сохранить как файл типа» (Save as Type) и укажите имя изображения (Рис. 4.73).

 

 

Рис. 4.73. Диалоговое окно Render Output File, выпадающий список «Сохранить как файл типа» (Save as Type)

 

Чтобы результаты следующей визуализации были сохранены в файле, установите флажок Save File («Сохранить файл») в окне Render Scene (Рис. 4.74).

 

 

Рис. 4.74. Сохранение результатов визуализации в файле

 

В диалоговом окне Render Scene раздел «Размер изображения на выходе» (Output Size) определяет разрешение визуализируемого изображения по ширине и высоте в пикселях. По умолчанию установлено разрешение 640x440. Щелчком по кнопке примените команду Render Scene (Рис. 6.74).

В разделе «Размер на выходе» (Output Size) во вкладке Common выберите размер изображения на выходе, щелкнув по соответствующей кнопке или задавая значения в полях «Ширина» (Width) и «Высота» (Height).

Теперь размер изображения установлен, и визуализация будет производиться в изображении заданного разрешения.

 

 

Рис. 4.75. Определение разрешения визуализируемого изображения

 

Для тренировки будет достаточно невысокого разрешения, например 320x240. Щелкнув мышью по значку блокировки рядом с опцией «Отношение сторон изображения» (Image Aspect), можно запретить изменение пропорций рисунка.

Щелчком правой кнопкой мыши по одной из кнопок стандартного разрешения раскрывается диалоговое окно «Выбор стандарта» (Configure Preset). Выпадающий список в этой группе содержит используемые в различных приложениях стандарты разрешений и пропорций. Из списка Output Size пользователь может выбрать параметры различных фото-, кино- и видеостандартов (Рис. 4.76).

 

 

Рис. 4.76. Настройка параметров

 

Итак, попробуем провести визуализацию нашей картинки с вазой. Откройте в 3DS МАХ файл с этой сценой и нажмите кнопку Render Scene. В диалоговом окне «Визуализация сцены» (Render Scene) установите параметры процесса визуализации. Нажмите кнопку Render, начнется визуализация, время визуализации напрямую зависит от сложности сцены, размера итогового изображения и обратно пропорционально вычислительной мощности компьютера (Рис. 4.77).

 

 

 

Рис. 4.77. Визуализация изображения с вазой (шаг 1)

 

Изображение откроется в отдельном окне. В нашем случае мы видим только вазу и черное пространство, поскольку никаких других объектов на сцене нет и быть не может (мы их не создали). Для того, что бы сохранить полученное изображение в файле, требуется нажать на кнопку «Сохранить» (Рис. 4.78).

 

Рис. 4.78. Визуализация изображения с вазой (шаг 2)

 

В открывшемся диалоговом окне введите имя файла (точечного изображения) и его формат (например .jpg). Нажав на кнопку «Сохранить», вы сохраните результат рендеринга в нужной директории.

Кстати, более реалистичной передачи информации цвете и интенсивности освещения можно добиться, сохранив результат в формате HDR. HDRI (High Dynamic Range Image) обладает более широким динамическим диапазоном по сравнению с другими графическими форматами. В трехмерной графике HDRI часто используются в качестве карты окружения для создания реалистичных отражений. Для добавления карты окружения в 3DS Max нужно выполнить команду Rendering > Environment, в свитке Common Parameters нажать кнопку параметра Environment Map, в открывшемся окне Material/Map Browser выбрать карту Bitmap и указать путь к файлу в формате HDR (Рис. 4.79).

 

 

Рис. 4.79. Визуализация изображения с вазой (шаг 3)

 

2.13. Создание специальных эффектов

Постобработка визуализированного изображения применяется при создании различных эффектов, выходящих за рамки трехмерной графики. Эффекты в 3DS МАХ позволяют управлять цветопередачей, искажать изображение, добавлять зернистость, добавлять блики и т.д.

Для добавления эффектов в трехмерную сцену требуется выполнить команду «Визуализация» (Rendering) – «Эффекты» (Effects), а затем перейти на вкладку «Эффекты» (Effects). В окне «Окружение и эффекты» (Environment and Effects) нажмите кнопку «Добавить» (Add) и выберите нужный эффект. После добавления эффекта ниже в окне «Окружение и эффекты» появятся настройки эффекта.

Для удаления эффекта нажмите кнопку «Удалить» (Delete). Используя настройки области «Предварительный просмотр» (Preview) под списком «Эффекты» (Effects), можно управлять визуализацией эффектов.

При установленном флажке «Интерактивный» (Interactive) сцена будет визуализироваться при каждом изменении параметров эффектов. Эту функцию удобно использовать, когда необходимо задать определенный вид эффекта (Рис. 4.80).

 

 

Рис. 4.80. Окно настройки отображения эффектов

 

Рассмотрим некоторые из эффектов постобработки подробнее. Очень часто для добавления реалистичности требуется имитация световых бликов, которые возникают при съемке реальных объектов и обусловлены формой линз.

В 3DS МАХ есть особая группа эффектов, позволяющих имитировать такие блики, это группа эффектов «Эффекты линзы» (Lens Effects).

Существует несколько основных форм бликов.

·        «Свечение» (Glow) – блик, создающий свечение вокруг ярких участков изображения.

·        «Круг» (Ring) – блик в виде круга, расположенного вокруг центра свечения.

·        «Луч» (Ray) – эффект в виде прямых лучей, исходящих из центра свечения.

·        «Вторичный блик с автоматической настройкой» (Auto Secondary) – создает дополнительный блик в форме круга, положение которого зависит от положения камеры.

·        «Вторичный блик с ручной настройкой» (Manual Secondary) – применяется как дополнение к эффекту «Вторичный блик с автоматической настройкой» (Auto Secondary) и дает возможность добавить блики других размера и формы. При использовании этого эффекта на изображение добавляется только один блик. Эффект «Вторичный блик с ручной настройкой» (Manual Secondary) может использоваться отдельно.

·        «Звезда» (Star) – добавляет блик в виде звезды. Этот эффект напоминает «Луч» (Ray), однако при его создании применяется меньшее количество лучей (от 0 до 30).

·        «Вспышка света» (Streak) – блик в виде двустороннего прямого луча, исходящего из центра свечения и уменьшающегося в размерах по мере удаления.

При добавлении Lens Effects следует выбрать эффект в свитке «Параметры эффектов линзы» (Lens Effects Parameters), в правом списке обозначены эффекты, которые используются в сцене (Рис. 4.81). При выделении их в этом списке появляются параметры каждого из них.

Используя параметры свитка «Общие параметры эффектов линзы» (Lens Effects Globals), можно выбирать источник света, к которому будут применяться эффекты. Источник можно указать, нажав кнопку «Указать источник света» (Pick Light) и выделив его в сцене.

Наборы эффектов линзы с заданными параметрами можно сохранять в виде файлов с расширением LZV для использования в разных проектах.

 

 

Рис. 4.81. Отображение бликов

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.     Из чего состоит сцена 3DS МАХ?

2.     Как трехмерная сцена отображается на экране?

3.     Что такое сетчатая оболочка тела и из каких стандартных элементов она состоит?

4.     Как можно просто анимировать сцену?

5.     Какой общий порядок разработки сцены?

6.     Сколько списков команд входит в основное меню 3DS МАХ и в чем назначение каждого из этих списков?

7.     Какие бывают разновидности контекстных меню и как они раскрываются?

8.     Что такое четвертное меню?

9.     Для чего нужны окна проекций и где находятся кнопки управления ими?

10.           В чем состоит назначение командных панелей, сколько их и где они располагаются?

11.           Какое количество панелей инструментов используется в программе, в чем состоит принципиальное отличие основной панели от дополнительных?

12.           Где располагаются общедоступные средства работы с анимацией и из каких трех групп элементов они состоят?

13.           Чем отличаются модальные диалоговые окна от немодальных?

14.           Что представляют собой геометрические тела и какие бывают их разновидности?

15.           Что такое контурные объекты, какие бывают их разновидности и чем они между собой различаются?

16.           Какие типы проекций используются в 3DS МАХ?

17.           Что такое вид сцены?

18.           Какие операции могут выполняться при конфигурировании окон проекций?

19.           Какие два режима отображения сцены используются чаще всего, как они называются и что собой представляют?

20.           Как задается качество отображения прозрачности в окнах проекций?

21.           Как регулируются параметры вида сцены в окнах проекций?

22.           С помощью каких команд можно восстановить прежние параметры вида сцены или предыдущий вид?

23.           В каких случаях вам может понадобиться режим отображения внутренней поверхности тел?

24.           С помощью какого средства программы можно настроить параметры освещения сцены в окнах проекций встроенными осветителями?

25.           Сколько систем координат используется в программе и где они выбираются?

26.           В чем состоит назначение текущих и системных единиц измерения?

27.           Какие три типа сеток используются в программе?

28.           В чем состоит технология обработки с использованием модификаторов?

29.           Какие существуют два альтернативных способа подключения модификаторов к обрабатываемому объекту?

30.           Что представляет собой стек модификаторов и где он находится?

31.           Какие операции допускается выполнять с помощью мыши в окне стека модификаторов?

32.           Что понимается под операцией сворачивания модификаторов?

33.           В каких случаях следует задавать высокое разрешение сетчатой оболочки обрабатываемого объекта?

34.           Когда выводится на экран информационная панель Warning?

35.           Что представляет собой система частиц и из каких основных частей она состоит?