ГЛАВА 1

Введение

• На пороге 3D мира
  
• Моделирование, Анимация и Визуализация трехмерных сцен
  
• Создание Геометрии или Моделирование
  
• Источники света, съемочные камеры, материалы
  
• Анимация
  
• Визуализация Системные требования
  

На пороге 3D мира

Итак, вы являетесь счастливым обладателем одного из лучших пакетов трехмерной графики - 3D Studio Max или просто Мах. Эта программа разработана одним из подразделений всемирно известной американской фирмы Autodesk, и мы будем работать с версией - 5.0. В результате своего развития Мах стал отраслевым стандартом и область его применения огромна и многогранна. В самом деле, эта программа трехмерного моделирования и анимации нашла своих многочисленных пользователей по всему миру от домашнего новичка до профессионала киноиндустрии. Идеи, заложенные авторами Мах, блестяще реализуются на практике, в настоящий момент это не только самый мощный, но и самый продаваемый пакет трехмерной графики в мире.

Моделирование архитектурных интерьеров и фасадов, анимация персонажей, фотореалистичные 3D сцены для Internet, визуализация физических процессов (рис. 1.01) - вот далеко неполный список задач, легко решаемых этой программой. Причём, речь может идти как об оптимальной расстановке мебели в Вашей квартире, оригинальной «начинке» домашней странички WEB или поздравительном ролике, так и о курсовом или дипломном проекте, коммерческой реализации целого интернет-сервера или представительском видеоклипе крупной компании.

Масштабируемость и модульная структура пакета позволяет получить конечный результат буквально за несколько часов работы пользователя, только начинающего своё ЗD-самообразование. Профессионалу же предоставлены неограниченные средства для творческого поиска и совершенствования.

РИСУНОК 1.01. Пример трехмерной сцены 3D Studio Max

Моделирование, Анимация и Визуализация трехмерных сцен

В результате работы программы создаются статические сцены, состоящие из определенного набора геометрических объектов (плоских и объемных), которые являются трехмерными, то есть описываются тремя координатами. Упрощенно эти координаты можно назвать Длиной, Шириной и Высотой. Четвертое измерение - Время присутствует только в динамических сценах или сценах, использующих Анимацию (или оживление). Наиболее характерный пример статической сцены - трехмерная модель архитектурного объекта, динамической - демонстрация работы автомобильного двигателя. Любая сцена формируется с использованием стандартного алгоритма, который укрупненно может быть описан следующим образом:

• Создание геометрии.
  
• Отладка источников света, съемочных камер и материалов.
  
• Настройка анимации.
  
• Визуализация.
  

Конечным результатом, завершающим работу над статической трехмерной сценой, является «картинка» - графический файл изображения. Динамическая сцена дает на выходе набор «картинок» или анимационную последовательность, где каждый кадр отражает изменения, происходившие с объектами сцены. Результаты визуализации могут быть перенесены на бумагу, пленку, ткань или записаны на видеоленту, CD-диск и т.д. Кратко остановимся на основных пунктах алгоритма работы по созданию, отладке и визуализации трехмерной сцены.

Создание Геометрии или Моделирование

Это один из основных этапов работы, характеризующийся требованиями значительных навыков и знаний основных команд и инструментов среды Мах. Причем реально учитывается именно геометрия тел, а не их физические свойства или взаимодействия - эти понятия лишь имитируются. Осваивая работу по моделированию сцены, можно убедиться, что объем первоначальных знаний доступен для запоминания любым начинающим пользователем, и конечный результат может быть достигнут довольно быстро.

Источники света, Съемочные камеры,

Материалы

Следующий этап, заключающийся в настройке и отладке визуальных характеристик сцены. Яркость и тон основного и вспомогательного освещения, наличие рефлексных источников света, глубина и резкость теней и многие другие параметры задаются при помощи специальных служебных объектов - источников света, а съемочные камеры управляют крупностью кадра, перспективой, углом зрения и поворота и т.д. Кроме того, высота точки расположения наблюдателя регулирует так называемый «эффект присутствия» - вид с высоты «птичьего полета» или человеческого роста сразу задает «настроение» зрителю. Реальность получаемой «картинки» в значительной степени зависит от используемых материалов и примененных в них текстурных карт -изображений, имитирующих фактуру дерева, камня, водной поверхности и т.п. Многочисленные параметры Редактора Материалов дают неограниченные возможности в отладке и настройке фотореалистичности сцены, приближению ее изображений к натуральности реального мира.

Анимация

При моделировании динамических сцен очень мощный механизм управления движением, как отдельных объектов, так и целых потоков и групп, позволяет добиваться настоящей достоверности, приближающей моделированную имитацию к реальным съемочным кадрам, получаемым видеокамерой. Такие параметры, как замедление и ускорение, циклы и повторы, масштабирование временных промежутков и некоторые другие управляют анимацией и дают гибкий инструмент для пользователя.

Визуализация

Финальный этап, заключающийся в настройке параметров, регулирующих качество получаемой «картинки», формат и тип генерируемых кадров, добавление специальных эффектов (сияния, отражений и бликов в линзах камер, размытие резкости, смазанность при быстром движении, туман и многие другие). Процесс обсчета каждого кадра напрямую зависит от сложности сцены, используемых материалов и, безусловно, от компьютера, на котором происходит обсчет. Поэтому далее мы детально остановимся на аппаратных и программных требованиях, предъявляемых программой Мах.

Системные требования

Минимальная конфигурация для работы в Мах

• Процессор - Duron 800 Mhz или более быстрый;
  
• Память - 256 Mb DDR RAM;
  
• Видеокарта - акселератор с поддержкой разрешения 1152x864 и выше при 32-битном цвете.
  

• Процессор - Dual Athlon 1000 Mhz или более быстрый;
  
• Память - 512 Mb DDR RAM;
  
• Видеокарта - акселератор на базе чипсетов фирмы nVidia (TNT2 и выше).
  

Итак, разберем компоненты вашего компьютера, которые могут оказаться критичными при работе с Мах. Одни из основных составных частей, влияющих на производительность при создании и редактировании трехмерных сцен, - это память и процессор. Индустрия персональных компьютеров за последние годы сделала гигантский рывок и сейчас сложно предположить на вашем рабочем столе систему слабее, чем описанную в разделе «Минимальная конфигурация». Скорее наоборот, «Рекомендуемая конфигурация» может быть признана сейчас минимальной, исходя из требований других задач - игр, Интернета, приложений мультимедиа и т.д. Поэтому следует уяснить, что программа Мах будет работать у вас ВСЕГДА, однако чем лучше ваша конфигурация, тем эффективнее вы сможете заниматься собственно трехмерным моделированием, а не борьбой с замедлениями и ожиданием завершения промежуточных результатов.

Так как Мах все же графическая программа, то обратите должное внимание на свою видеоподсистему. Можно работать в режиме 256 цветов и получать довольно приемлемые результаты, однако добиться фотореализма с такой цветовой палитрой проблематично, да и стадия отладки материалов и текстур будет скорее тяжелой работой, чем удовольствием. Безусловно, рациональнее будет использовать наработанные библиотеки геометрий, материалов, текстурных карт и т.п., чем создавать все это самому, поэтому желательно иметь подключение к Интернет и привод для CD-дисков.