Почему вам необходима именно эта Книга

Существует сразу несколько серьезных причин порекомендовать эту Книгу вашему вниманию.

Первая из них состоит в том, что «3D Studio Max5» написана профессиональным художником-аниматором, создавшим более 200 серьезных работ в области телевизионной рекламы, визуализации и дизайна. Некоторые из его наиболее значимых проектов имеют награды ежегодного международного конкурса анимации, проходящего под патронажем французской Imagina. Поистине неоценимой для начинающего трехмерщика, на наш взгляд, представляется подборка «Советов Профессионала», раскрывающая многие тонкости программы Мах и трехмерного творчества в целом. Большинство рекомендаций основано на многолетнем опыте работы с программами Yost Group, Kinetix, Discreet (авторами и разработчиками 3D Studio и 3D Studio Max). Кроме того, предлагаемые практические задания и примеры максимально приближены к реальной работе и развивают нестандартный подход у начинающего пользователя.

Вторая немаловажная причина сосредоточена в оригинальной методике обучения Мах, разработанной автором и опробованной им на значительной группе пользователей, исчисляемых трехзначной цифрой.

Далее следует сказать, что эта Книга является первым непереводным изданием по официальной лицензионной версии пакета. Поэтому вполне резонно предположить более полное освещение всех функциональных возможностей и новинок программы - это третий положительный аспект.

Довольно обширен список Интернет-ресурсов о 3D, размещенный в отдельном Приложении, а также перечень Plug-Ins (Подключаемых Модулей) с иллюстрациями и кратким описанием возможностей, что может считаться четвертым плюсом рекомендуемого издания.

В заключение остается сказать, что начинающие трехмерные художники после освоения этой книги получат все необходимые навыки для создания сцен любой сложности, будь то архитектурный дизайн, рекламный ролик или анимационный фильм.

 

 

О чем и для кого эта Книга

В последнее время появилось очень много программ для моделирования, анимации и визуализации трехмерных миров. Каждая из них по-своему хороша, однако лучшее сочетание простоты управления и эффектности конечного результата удалось создать, как мне кажется, разработчикам из Discreet, Inc. (ранее Kinetix). Действительно, став самой распространенной и мощной настольной программой, 3D Studio Max обратил на себя внимание не только новичков, но и профессионалов. Однако первых не должны пугать многочисленные возможности, заложенные в Мах для вторых, - программа позволяет успешно работать и тем, и другим, - каждому на своем уровне.

Из названия этой книги следует, что главный упор сделан на ознакомлении начинающего художника с основными возможностями Мах и методами быстрой и эффективной работы. Некоторые разделы (Инверсная Кинематика, Анимация Частиц, язык программирования MaxScript и др.) не рассматриваются, как предназначенные для узкого круга более подготовленных пользователей.

 

 

Как работать с этой Книгой

Структура Книги организована с максимальным акцентом на удобство усвоения материала. Все основные Главы имеют разделы, озаглавленные как «Практика», в которых по принципу «от простого - к сложному» подобраны «Задания» для закрепления соответствующих навыков. Кроме того, дополнительная теория и описания свойств добавлены в «Практику» в виде факультативных статей.

Каждое практическое задание содержится в проектах Мах на сайте издательства по адресу www.diasoft.kiev.ua.

Особняком стоит Глава «50 Советов Профессионала», в которой описано больше практических сведений, приемов и методов, а теория сведена до необходимого минимума. Повторяя в миниатюре общую структуру Книги, «Советы» скомпонованы по основным разделам трехмерного творчества.

Для добавления каталога Текстур в Map Path (Путь Доступа) Мах вызовите диалоговое окно Configure Path (Настроить Путь Доступа) одноименным пунктом падающего меню Customize (Настроить) и в закладке Bitmaps (Растровые Карты) воспользуйтесь кнопкой Add (Добавить). Далее используйте стандартный поиск и выбор каталога, и в результате возникнет дополнительная строка типа R:\Maps, где первая буква соответствует вашему устройству для чтения компакт-дисков. _f

Необходимые кнопки управления Мах расположены в виде пиктограмм напротив тех строк, где располагается их описание или ссылка:

Zoom / Zoom Time Показ по Оси Знач динамической настркиванием мыши.

Zoom Region (Пока укрупнения показа.

 

 

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.

 

 

ГЛАВА 2

Установка программы

• Установка 3D Studio Max 5.0

 

 

Установка 3D Studio Max 5.0

Для продуктивной работы в среде Мах требуется настроенный и оптимизированный компьютер, предустановленная операционная система, отлаженная видеоподсистема. Аппаратные требования описывались ранее, поэтому остановимся теперь только на вопросах Software (Программных).

Рекомендуется инсталлировать Мах версии 5.0 на компьютер с операционной системой Windows NT версии 4.0 или выше. Однако этот пакет будет работать и на более распространенной OS - Windows 98 (хотя ради справедливости следует упомянуть о недостаточно устойчивой работе Мах в этой системе).

Начать установку следует с запуска программы Setup.exe из дистрибутивного каталога Мах с инсталляционного CD. В результате будет вызван Мастер Установки и после выбора программы 3D Studio Max из общего набора Вам будет предложено прочесть Лицензионное соглашение и подтвердить его (рис. 2.01).

Чтобы продолжить процесс установки, необходимо ввести Serial Number (Серийный номер) и CD-Key (Ключевой код) (рис. 2.02), которые можно найти на упаковке инсталляционного CD.

РИС. 2.01. Первый экран инсталляции 3DSMax5.

РИС. 2.02. Серийный номер и Ключевой код.

В следующем окне будет предложено ознакомиться с последней информацией об установке 3DS Мах.

В диалоговом окне необходимо ввести информацию о пользователе. Эта информация будет использована в процессе интерактивной авторизации регистрации продуктов 3DSMax и Character Studio (рис. 2.03).

Затем возникнет новое диалоговое окно с предложением указать Destination Folder (Каталог назначения) - место на жестком диске для размещения файлов программы. Следует выбрать раздел жесткого диска, на котором имеется не менее 500 Мб свободного пространства. В следующем окне нужно выбрать вариант конфигурации Compact (Компактный) (рис. 2.04).

РИС. 2.03. Информация о пользователе.

РИС. 2.04. Выбор варианта установки.

Выбранный вариант предполагает установку необходимого набора обязательных и дополнительных компонентов, таких как файлы программ 3DS Мах и Character Studio, библиотеки материалов, текстурные карты, файлы описаний и т.п., кроме Max SDK и Character Studio SDK (Набор программных средств для программистов) и большей части примеров, которые можно добавить при установке отдельно в следующем диалоговом окне.

После щелчка на кнопке Next (Далее) будет вызвана процедура распаковки и копирования компонентов Мах. Весь процесс инсталляции демонстрируется в служебном окне и в любой момент может быть прерван щелчком на кнопке Cancel (Остановить) (рис. 2.05).

После завершения всех необходимых действий нужно перезагрузить Windows, и затем можно будет приступить к первому знакомству с Interface (Пользовательской средой) Мах и к ее настройке.

РИСУНОК 2.05. Процесс установки Мах.

 

 

ГЛABA 3

Элементы Управления

• Interface (Пользовательская среда) Настройка интерфейса
  

 

Interface (Пользовательская Среда)

Любая программа и тем более такая сложно структурированная, как Мах версии 5.0 требует некоторого времени на ознакомление с методами управления, навигации и настройки пользовательской рабочей среды - Интерфейса. Разберем основные типы элементов интерфейса среды Мах.

Сразу после запуска программы и показа рекламной заставки происходит раскрытие Главного Окна Мах - основного элемента интерфейса (рис. 3.01).

РИСУНОК 3.01. Главное Окно Мах

Это окно является стандартным окном операционной системы Windows, и поэтому оно может быть развернуто на весь экран, свернуто или закрыто. Кроме того, в неполноэкранном режиме могут быть изменены его размеры перетаскиванием границ мышью. Однако набор меню, панелей и управляющих кнопок столь велик и многочислен, что реально работать можно только при размере Рабочего Стола Windows не менее 1152x864 при полноэкранном режиме. Прежде чем разбирать основные элементы интерфейса, остановимся на атрибутах, составляющих их:

• Кнопка - элемент управления для вызова команды или диалога в среде Мах, для выполнения которого необходимо произвести левый щелчок мыши.
  

  
  

• Флажок - элемент управления в форме рельефной квадратной выемки, который принимает одно из двух состояний: если он включен, то содержит «птичку», если выключен, то не имеет никаких пометок.

• Переключатель - элемент управления в форме круглой рельефной выемки, обычно состоящий из двух и более пунктов, взаимоисключающих друг друга, выбранный отмечается точкой внутри.
  
• Счетчик - элемент управления в форме рельефного прямоугольного поля для набора цифровых данных. В правой части расположены две кнопки-стрелки для изменения значения счетчика с помощью мыши.
  
• Строка - элемент управления в форме рельефного прямоугольного или плоского поля, используемого для ввода символьных данных.

• Список - несколько строк, объединенных по смысловому признаку. Каждая из строк, а в некоторых случаях и несколько строк могут быть выбраны щелчком мыши.
  

  
  

• Группа Параметров - набор логически объединенных элементов управления, которые располагаются в меню и панелях в рельефной рамке.
  
• Кнопка-Флажок - рельефная кнопка, при нажатии на которую происходит переход в другой режим работы, который показывается на кнопке желотой подсветкой. Для отмены действия нажатой Кнопки-Флажка необходимо повторно выполнить левый щелчок на ней.

• Модальная Кнопка - аналогичный Кнопке-Флажку элемент управления, для отключения действия которого необходимо выбрать другую Модальную Кнопку.

• Список Кнопок - кнопка, при нажатии и удерживании которой происходит выпадение панели с набором других кнопок, образующих список. Выбор любого из элементов списка необходимо производить, перемещая мышь и отпуская ее нажатую клавишу на нужной кнопке списка.

• С виток - раскрывающаяся панель с набором элементов управления, объединенных в группы и расположенных одиночно. Свиток в свернутом состоянии выглядит как узкая рельефная горизонтальная кнопка со значком «+» в ее начале. После раскрытия свиток принимает вид панели с рельефной рамкой по периметру и значком «-» в начале заголовка.

Из описанных атрибутов интерфейса составлены основные элементы, определяющие Главное Окно Мах:

• Падающее меню - основная строка списков команд Мах, структурированная по группам, располагаемая в верхней части Главного Окна. Каждый пункт этого меню, выбираемый левым щелчком мыши, раскрывается вниз (или «выпадает», отсюда и его название), открывая доступ к списку команд или вложенных меню.
  

При перемещении курсора происходит подсвечивание выбираемого пункта, и для его выбора необходимо произвести левый щелчок. Если строка меню имеет в крайней правой позиции маркер в виде треугольной стрелки, то при наведении курсора выпадает вложенное меню (рис. 3.02). Кроме того, пункты меню, которым назначен клавиатурный макрос, отображают его в текстовой строке своего названия.

РИСУНОК 3.03. Флаговый пункт меню

Некоторые строки являются флаговыми, то есть могут быть включены или выключены при каждом выборе такого пункта меню (рис. 3.03), а строки, название которых оканчивается троеточием, вызывают дополнительный режим, требующий ввода данных пользователем, указания мышью, а также вызывают Диалоговые Окна - следующий элемент пользовательского интерфейса Мах.

РИСУНОК 3.04. Диалоговое Окно с Тесктовым Полем

Диалоговое Окно - один из основных элементов организации пользовательского ввода. Такие окна могут состоять как из одного единственного редактируемого параметра (например, текстового поля имени (рис. 3.04)), так и из множества сгруппированных параметров и настроек (рис. 3.05).

РИСУНОК 3.05. Диалоговое окно с несколькими элементами управления

Диалоговые Окна бывают модальные и немодальные. В случае вызова окон первого типа доступ к остальным элементам управления Главного Окна отключается до закрытия такого Диалогового Окна. Второй же тип разрешает такой режим работы.

Панели Инструментов - альтернативный вариант Падающего Меню, в котором все команды представлены в виде функциональных кнопок с небольшой схематичной картинкой (или пиктограммой), сопоставленной с выполняемым действием (рис. 3.06).

РИСУНОК 3.06. Панели Инструментов

Вызов команды производится левым щелчком мыши. Панели Инструментов могут располагаться в виде закладок, тогда выбор необходимой осуществляется простым щелчком, или в виде Floating Panels (Плавающих Панелей), тогда панель может быть расположена в любом месте поверх Главного Окна (рис. 3.07).

РИСУНОК 3.07. Плавающая Панель Инструментов

Если панель не умещается по длине экрана, то для доступа к невидимым кнопкам необходимо выполнять прокрутку перетаскиванием мыши. Для входа в этот режим необходимо разместить курсор на панели в месте, свободном от кнопок и, после изменения формы курсора со «стрелки» на «руку» и нажатия левой кнопки мыши, далее просто перемещайте мышь, не отпуская нажатой кнопки (рис. 3.08).

РИСУНОК 3.08. Прокрутка Панели Инструментов

Использование кнопок Панели Инструментов несколько затруднительно для новичка, однако, после более близкого ознакомления такой способ гораздо быстрее и удобнее. Кроме того, при наведении курсора на любую кнопку возникает всплывающая подсказка с названием соответствующего действия (рис. 3.09).

РИСУНОК 3.09. Всплывающая подсказка

Некоторые панели, кроме кнопок содержат дополнительные элементы управления, которые мы рассмотрим далее.

Панель Команд - совокупность наборов инструментов создания и редактирования объектов, настроек параметров анимации и служебных средств среды Мах. Эта панель также представлена в виде закладок по видам действий (рис. 3.10):

РИСУНОК 3.10.. Панель Команд

Create (Создание объектов).

Modify (Модификация объектов).

Hierarchy (Иерархия).

Motion (Управление движением).

Display (Отображение объектов).

Utilities (Утилиты).

РИСУНОК 3.11. Плавающая Панель Команд

По умолчанию Панель Команд расположена в правой области Главного Окна Мах и не перемещается по экрану. Однако при необходимости можно переключить ее в режим Floating Panels (Плавающих Панелей), описанный ранее, и разместить там, где это необходимо (рис. 3.11).

Видовые Окна - основная рабочая область программы, где происходит отображение геометрии объектов сцены, материалов, текстурных карт и служебных данных. Видовые Окна могут использовать набор точек зрения наблюдателя, выбираемый из некоторого числа вариантов, и могут быть активными или пассивными. Активное Видовое Окно имеет желтую рамку по периметру и используется для применения действий над объектами, в то время как пассивные только отображают текущие изменения. Название окна расположено в верхнем левом углу, и все его настройки вызываются правым щелчком мыши на нем. В этом случае возникает Контекстное Меню - еще один элемент управления, рассматриваемый далее (рис. 3.12).

РИСУНОК 3.12. Контекстное Меню

• Контекстное Меню - список команд и инструментов, вызываемый обычно правым щелчком на редактируемом объекте сцены или элементе интерфейса. Этот список зависит от нескольких факторов и предоставляет быстрый доступ к разрешенным в данный момент действиям (рис. 3.13).
  
• Строка Состояния и Подсказок - служебные области Главного Окна
  

Мах, отображающие соответственно всю необходимую информацию о выбранных объектах, величинах их перемещений, поворотов и коэффициентов масштабирования, текущие настройки привязок и другие данные. Строка Состояния и Подсказок содержит также краткие подсказки пользователю по вариантам дальнейших действий после вызова команд или выбора конкретных инструментов создания и редактирования объектов, навигации по Видовым Окнам и т.п. (рис. 3.14).

РИСУНОК 3.13. Вложенные пункты Контекстного Меню

РИСУНОК 3.14. Строка Состояния и Подсказок Итак, далее, для начала работы необходимо настроить Интерфейс среды Мах.

 

 

Настройка Интерфейса

Конфигурация Видовых Окон

Выполнение настроек Интерфейса требуется нечасто, первый раз при ознакомлении с программой и остальные - по необходимости, при тех или иных видах работ, восстановлении системы, заменах на новые версии и т.д. Однако этот аспект достаточно важен, поэтому разберем его подробно. Прежде всего, следует настроить конфигурацию Видовых Окон, доступных для установки точки зрения наблюдателя:

• Тор (Вид Сверху)
  
• Front (Вид Спереди)
  
• Left (Вид Слева)
  
• Right (Вид Справа)
  
• Bottom (Вид Снизу)
  
• Back (Вид Сзади)
  
• Perspective (Перспектива)
  
• CameraXX (Вид из Камеры)
  
• LightXX (Вид из Источника Света)
  
• User (Вид Аксонометрический, Пользовательский)
  

Для выбора необходимого вида нужно выполнить правый щелчок на надписи названия Видового Окна и выбрать его из контекстного меню, а для настройки конфигурации видовых экранов следует вызвать пункт Configure (Настроить).

В результате возникнет диалоговое окно Viewport Configuration (Конфигурация экранов), в котором нужно выбрать закладку Layout (Компоновка). Из стандартного набора раскладок Видовых Экранов необходимо выбрать одну, наиболее удобную для работы. Чаще всего следует использовать последнюю, состоящую из четырех одинаковых по размеру Видовых Окон. Однако для специфических проектов (например, протяженная по фронту сцена типа фасада общественного здания) скорее потребуется раскладка из двух горизонтально расположенных Видовых Окон. Для указания точки зрения каждого из окон в выбранной раскладке необходимо сделать левый щелчок в поле схемы окна и из контекстного меню выбрать требуемую (рис. 3.15).

РИСУНОК 3.15. Настройка конфигурации Видовых Окон

Команды управления Видовыми Окнами сосредоточены в правой нижней части Главного Окна Мах и включают следующие инструменты:

• Zoom (Масштаб Вида) - режим интерактивного приближения / удаления от сцены. После выбора этой команды для изменения масштаба вида необходимо в активном Видовом Окне выполнять перемещение мыши с нажатой левой кнопкой.
  
• Zoom All (Масштаб Вида Всех Окон) - аналогичный предыдущему режим, воздействующий на все видовые окна.
  
• Zoom Extents / Extents Selected (Вся Сцена / Весь Выделенный Объект) - выполняет показ всей сцены / всего выделенного объекта (или группы) в активном Видовом Окне.
  
• Zoom Extents All / Extents All Selected (Вся Сцена во Всех Окнах / Весь Выделенный Объект во Всех Окнах) - аналогичный предыдущему режим, воздействующий на все видовые окна.
  
• Region Zoom (Фрагмент Вида) - выбор фрагмента показа в активном Видовом Окне с помощью указания рамкой.
  
• Pan (Панорама) - перемещение поля зрения вдоль фронта активного Видового Окна.
  
• Arc Rotate / Rotate Selected / Rotate Sub-Object (Поворот Точки Зрения) - выбор новой точки зрения, при которой активное окно переключается в режим User (Пользовательский). После выбора этой команды возникает маркерная окружность зеленого цвета, позволяющая выбирать режим поворота точки зрения наблюдателя (рис. 3.16). При подведении курсора к любому из четырех маркеров можно выбрать плоскость поворота точки зрения, и затем, нажав левую кнопку мыши выполнить поворот до достижения требуемого угла.
  

РИСУНОК 3.16. Поворот Точки Зрения

• Min / Max Toggle (Переключить Во Весь Экран / Возврат Назад) - переключение между режимом показа активного Видового Окна на весь экран дисплея и стандартным видом на выбранную раскладку Видовых Окон.

 

 

Единицы Измерения, Сетка Координат, Привязки

Следующие важные настройки интерфейса Мах включают в себя выбор Единиц Измерения, установку режимов Привязок и настройку параметров Сетки Координат.

Для выбора Единиц Измерения следует вызвать пункт Units Setup (Настройка Единиц Измерения) из падающего меню Customize (Настроить). В результате возникнет одноименное диалоговое окно (рис. 3.17) с набором переключателей для выбора одной из систем: Metric (Метрические), US Standard (Американские), Custom (Пользовательские) и используемые по умолчанию Generic Units (Общие).

РИСУНОК 3.17. Настройка Единиц Измерения

При работе с конкретной трехмерной сценой следует выбрать требуемые единицы сразу при ее создании, однако и уже готовая сцена может быть сконвертиро-вана из одних единиц в другие. Такая же процедура автоматически производится при объединении сцен с различными установками Единиц Измерения.

Рабочее поле Видовых Окон для удобства ориентации и отсчетов размеров при создании и редактировании объектов может быть размечено Сеткой Координат - взаимно перпендикулярными служебными линиями.

Сетка состоит из горизонтальных и вертикальных прямых, располагающихся перпендикулярно точке зрения наблюдателя - в ортогональных видах, и параллельно горизонтальной плоскости - в перспективных видах.

Линии сетки, которые подразделяются на основные и вспомогательные, отстоят друг от друга на расстоянии Grid Spacing (Шага Сетки), задаваемого в закладке Home Grid (Сетка) диалогового окна Grid and Snap Setting (Установки Сетки и Привязок), вызываемого через одноименный пункт падающего меню Customize (Настроить) (рис. 3.18).

РИСУНОК 3.18. Настройка Шага Сетки

• Сетка может быть включена или выключена командой Show Home Grid (Показать Сетку Координат), действующую по правилу переключателя и вызываемую из падающего меню Views (Виды) и подменю Grids (Сетки). Одно из главных назначений Сетки состоит в использовании ее линий и их пересечений (узлов) для применения режима Привязки.
  
• Snaps (Привязки) являются особым режимом создания и редактирования сцены, при котором произвольное перемещение курсора заменяется «привязанным», то есть определенные элементы сцены (вершины сплайнов и каркасных объектов, узлы Сетки, опорные точки и т.п.) могут быть использованы как точные ориентиры для указания. В режиме активизированной Привязки курсор как бы притягивается к характерному ближайшему элементу сцены, включенному в список типов, задаваемый в упоминаемом ранее диалоговом окне Grid and Snap Setting (Установки Сетки и Привязок) в закладке Snaps (Привязки) (рис. 3.19).
  

РИСУНОК 3.19. Настройка Привязок

Набор флажков списка Standard (Стандартный) является изменяемым и может быть настроен на каждый конкретный случай точного построения геометрии. Кнопка Clear All (Очистить Все) сбрасывает все флажки, деактивируя режим Привязок. Для включения и изменения пространственной модели Привязок предназначены кнопки соответствующих групп в правой части Главной панели инструментов Мах:

• 3D / 2.5D / 2D Snap (Трехмерная / Полутрехмерная / Двухмерная Привязка) - различные варианты используемых в Мах привязок, позволяющие точный выбор курсором элеменов Сетки или геометрии сцены соответственно в трехмерном пространстве, в плоскости проекций трехмерного пространства и в плоскости активного Видового Окна. По умолчанию используется режим 3D Snap (Трехмерная Привязка), который обеспечивает нужный результат в большинстве случаев.
  
• Angle Snap (Угловая Привязка) - режим Привязки, влияющий на трансформацию Rotate (Поворота). В результате его включения все операции поворота осуществляются с заданным шагом. Величина шага устанавливается в диалоговом окне Grid and Snap Setting (Установки Сетки и Привязок) в закладке Options (Настройки) счетчиком Angle (deg) (Угол (градусы)) (рис. 3.20).
  

РИСУНОК 3.20. Настройка Угловой Привязки

• Percent Snap (Процентная Привязка) - определяет величину приращений в любых операциях, связанных с изменением процентов (таких как трансформация масштабирования). Установка процентного шага производится в том же диалоговом окне счетчиком Percent (Процент) (рис. 3.20).
  
• Spinner Snap (Привязка Счетчиков) - настраивает величину изменений счетчиков при их прокрутке мышью.
  
• Для задания этого параметра необходимо вызвать диалоговое окно Preference Setting (Настройка Параметров), и в закладке General (Общие) установить требуемое значение счетчиком Spinner Snap (Привязка Счетчиков). Количество значащих цифр дробной части числа задается счетчиком Spinner Precision (Точность Счетчиков) (рис. 3.21).
  

РИСУНОК 3.21. Установка точности представления чисел

Для быстрого вызова диалоговых окон настроек привязок можно использовать правый щелчок мыши на соответствующей кнопке, а для включения / выключения нужной привязки - левый щелчок.

 

 

Отображение объектов в Видовых Окнах

При создании и редактировании геометрии сцены, при отладке материалов и настройке параметров анимации необходимо иметь механизм управления отображением объектов сцены в Видовых Окнах.

Особенно это становится актуально при внесении изменений в насыщенные, сложные трехмерные сцены. Самый простой способ уменьшить системные издержки - это скрыть или «заморозить» неиспользуемые в данный момент объекты (мы разберем эти команды при рассмотрении режимов выбора объектов). Однако есть возможность управлять отрисовкой и видимой частью сцены. Поэтому рассмотрим режимы отображения объектов и способы его оптимизации подробнее.

Для выбора режима отображения любого Видового Окна необходимо выполнить правый щелчок на его названии и указать один из пунктов верхней группы контекстного меню:

• Smooth+Highlights (Сглаживание+Блики) - сглаживание ребер между гранями и показ бликов.

• Wireframe (Каркас) - проволочный каркас, образованный видимыми ребрами.

Еще пять режимов отображения могут быть вызваны с помощью команд, которые расположены в меню опции Other (Иные).

• Smooth (Сглаживание) - сглаживание ребер между гранями

• Facets+Highlights (Грани+Блики) - набор граней объектов с отключенным сглаживанием ребер и показ бликов.
  

  
  

• Facets (Грани) - набор граней объектов с отключенным сглаживанием ребер.

• Lit Wireframes (Освещенные Каркасы) - проволочный каркас, образованный видимыми ребрами с тонированием.

• Bounding Box (Габаритный Контейнер) - описанный вокруг объекта параллелепипед, образованный плоскостями, параллельными осям локальной системы координат объекта.

Дополнительный пункт меню Edged Faces (Оконтуривать Грани) позволяет включить отрисовку ребер каркаса при показе тонированного вида объектов (рис. 3.22).

Режимы Smooth+Highlights (Сглаживание+Блики) и Smooth (Сглаживание) позволяют также отображать в видовых окнах текстурные карты материалов, что очень удобно при отладке их расположения, масштаба и т.д. (рис. 3.23). Включение этого режима мы разберем при рассмотрении материалов и карт текстур. Кроме возможности независимо настроить отображение каждого из видовых окон, в среде Мах можно задать такой же режим показа для отдельных объектов сцены.

РИСУНОК 3.22. Режим отрисовки ребер каркаса

РИСУНОК 3.23. Режим отображения текстур

Вызвав на редактируемом объекте контекстное меню (правым щелчком), необходимо выбрать пункт Properties (Свойства) и в появившемся одноименном диалоговом окне в группе Displays (Показ) выбираются следующие флажки (рис. 3.24):

• Display as Box (Показать как Габаритный Контейнер) - выбранный объект будет отображаться как проволочная коробка независимо от установок отображения видового окна.
  
  • Backface Cull (Скрыть Тыльные) - обратные стороны граней объекта не будут отображаться в видовых экранах.
    
  • Edges Only (Только Ребра) - отображает только видимые ребра граней каркасных объектов. При выключенном состоянии этого флажка будут отображаться пунктирной линией и невидимые ребра.
    
  • Vertex (Ticks) - все вершины каркасного объекта отрисовываются как крестики, в противном случае - как точки.
    
  • Trajectory (Траектория) - показ пути анимации объекта синей линией.
    
  • See-Through (Полупрозрачность) - специальный режим отображения объекта, при котором он становится полупрозрачным и позволяет видеть и редактировать скрываемые им другие объекты.
    
• Ignore Extents (He Учитывать Границы) - игнорировать границы объекта при команде Zoom Extents (Вся Сцена).
  
• Vertex Colors (Цвет Вершин) - служебный редко используемый режим.
  

РИСУНОК 3.24. Свойства объекта сцены

 

 

Использование клавиатуры

Выполняя практические задания или просто пробуя тот или иной инструмент программы, необходимо делать это с помощью мыши только на стадии ознакомления. Самая продуктивная работа достигается при использовании Shortcuts (Клавиатурных Макросов или Ключей). В самом деле, чтобы добраться до диалогового окна Select Objects (Выбор Объектов), необходимо через падающее меню произвести несколько перемещений и щелчков мыши, в то время как эта же процедура может быть выполнена одним нажатием на кнопку клавиатуры.

Почти все команды Мах могут быть назначены определенному сочетанию клавиш, для этого следует вызвать диалоговое окно Customize User Interface (Настройка пользовательского интерфейса) и в закладке Keyboard (Клавиатура) произвести необходимые настройки (рис. 3.25).

РИСУНОК 3.25. Настройки клавиатуры

Для назначения какого-нибудь клавиатурного ключа требуемой команде необходимо выбрать ее в списке группы Action (Действие), установить курсор в поле Hotkey (Горячая клавиша) и нажать клавиатурное сочетание. После завершения ввода следует щелкнуть на кнопке Assign (Назначить) и ключ готов к использованию.

Наиболее используемые команды и инструменты уже имеют свои назначения, предопределенные в Мах, поэтому вы можете сразу начать их использовать. Если же вы настроите их по-своему, то не забудьте сохранить вашу раскладку в отдельный установочный файл для будущего использования. Щелкните на кнопке Save (Сохранить) и введите имя вашего набора. В дальнейшем просто выбирайте его из списка для использования при работе.

Список клавиатурных кодов Мах, назначенных по умолчанию, приведен в Приложении 3, а рекомендуемый вариант переназначения исходных кодов содержится в Главе «50 Советов Профессионала».

 

 

ГЛАВА 4

Команды и Операции над объектами

• Основные команды и операции
• Выделение объектов
  
• Выделение объектов с выполнением команды
  
• Выделение подобъектов
• Управление видимостью объектов
• Клонирование объектов
• Объединение объектов в группы
• Трансформации объектов

 

 

Основные команды и операции

Основные команды и операции над объектами в среде Мах можно определить по следующим группам:

• Выделение объектов;
  
• Выделение объектов с выполнением команды;
  
• Выделение подобъектов;
  
• Управление видимостью объектов; Клонирование объектов;
  
• Объединение объектов в группы.
  
• Трансформации объектов
  
• Рассмотрим каждую из них детальнее.

 

 

Выделение объектов

Существует несколько дублирующих друг друга приемов для выполнения и управления операциями выделения объектов. Кроме самого традиционного из них - левого щелчка мыши на выбираемом объекте, эту процедуру можно произвести через группу пунктов Select (Выбор) из падающего меню Edit (Редактирование) (рис. 4.01).

Ниже приводится список этих пунктов с кратким описанием их функций:

• Select All (Выбрать Все) - позволяет выделить все нескрытые и «размороженные» объекты (смысл этих терминов будет описан далее).
  
• Select None (Сбросить Выделение) - снимает выделение со всех объектов сцены.
  
• Select Invert (Выбрать Все Невыделенные) - выделяет инверсно все невыбранные объекты.
  

РИСУНОК 4.01. Пункты выбора объектов

• Select By Color (Выбрать По Цвету) - создать выделение по указанному цвету объекта
  
• Select By Name (Выбрать По Имени) - выбрать один или несколько объектов по имени из общего списка через диалоговое окно Select Objects (Выберите Объекты) (рис. 4.02).
  

РИСУНОК 4.02. Выбор объектов по имени из списка

• Region (Область Выделения) - имеет два переключателя, задающие режим выбора объектов:
  
• Window (Охват) - в набор попадают объекты, полностью помещающиеся в область выделения;
  
• Crossing (Секущая Рамка) - объекты выбираются, даже если они лишь соприкасаются с областью выделения.
  

Также выполнение операции выбора объектов можно выполнить с помощью группы кнопок в Main Toolbar (Основной Панели) (рис. 4.03):

РИСУНОК 4.03. Группа кнопок выбора объектов в Основной Панели Инструментов

• Select Object (Выбрать Объект) - модальная кнопка, включающая режим выбора объектов левым щелчком мыши. По каждому левому щелчку предыдущий выбор сбрасывается и выбранным оказывается лишь один, последний из объектов. Для добавления нового объекта в набор без сброса - левый щелчок выполняется с нажатой клавишей <Ctrl>, для исключения выбранного объекта из набора - щелчок совместно с клавишей <Alt>.
  
• Selection Region (Форма Области Выделения) - список кнопок для изменения формы области выделения объектов. Может быть задана как Rectangular (Прямоугольная), Circular (Круглая) или Fence (Ломаная).
  

Для выбора нужной формы нажмите на эту кнопку (до появления всего списка) и, удерживая левую кнопку мыши, перемещайте курсор по списку, отпустив ее на соответствующей кнопке.

Select By Name (Выбрать По Имени) - кнопка, вызывающая упоминавшееся ранее диалоговое окно Select Objects (Выберите Объекты) (рис. 4.02). Остановимся на его параметрах.

Основное информационное поле содержит список объектов сцены, причем порядок сортировки и способ показа зависит от групп настроек Sort (Сортировка) и List Types (Список Типов).

Первая из них позволяет задавать способ сортировки имен объектов сцены по Alphabetical (Алфавиту), By Type (Типу), Color (Цвету) и Size (Размеру).

Флажки группы List Types управляют правилом, какие из категорий объектов Мах будут показаны в общем списке, а какие - скрыты. Кнопки Аll (Все), None (Ничего) и Invert (Инвертировать) необходимы для быстрого управления всем набором флажков группы.

Дополнительный список флажков в левой нижней части окна управляет следующими параметрами:

• Display Subtree (Отобразить Иерархию) - включение отображения объектов, имеющих иерархические связи или открытых групп (группы будут рассмотрены далее).
  
• Select Subtree (Выделять Иерархию) - включение выбора таких объектов.
  
• Case Sensitive (Регистрозависимость) - влияние регистра в наборе имени в верхнем текстовом поле.
  
• Select Dependents (Выбор Зависимых Объектов) - выбор объекта вызовет одновременный выбор всех его Instances (Экземпляров) и References (Ссылок).
  

Кнопки АИ (Все), None (Ничего) и Invert (Инвертировать) над этим списком позволяют быстрое управление выделением имен объектов. И, наконец, список Selection Set (Именованные Наборы) позволяет осуществить выбор одного из нескольких предварительно созданных и названных наборов объектов. Далее в этой главе мы подробно остановимся на создании таких наборов.

Для выбора категории объектов, с которыми производится выделение необходимо использовать Selection Filter (Фильтр Выбора). Этот список позволяет выбрать одну или несколько категорий объектов для работы с ними и исключить остальные.

Значение списка Аll (Все Объекты) применяется ко всем объектам сцены и снимает все ограничения.

 

 

Выделение объектов с выполнением команды

Остальные кнопки в описывемой группе в Main Toolbar (Основной Панели) все являются модальными и дают возможность, произведя выбор, перейти к выполнению соответствующей команды:

• Select and Link (Выбрать и Связать) - выполняет операцию иерархической связи подчиненных объектов сцены по типу Parent-Child (Родитель-Потомок).
  
• Select and Move (Выбрать и Переместить) - позволяет начать перемещение объекта или объектов сразу после завершения выделения.
  
• Select and Rotate (Выбрать и Повернуть) - то же для операции поворота над выбранными объектами.
  
• Select and Scale (Выбрать и Масштабировать) - в зависимости от текущего состояния списка кнопок Scale это может быть операция Uniform (Однородного), Non-Uniform (Неоднородного) масштабирования и Squash (Сплющивания) сразу по окончании выбора.
  

Для создания Named Selection Set (Именованного Набора) необходимо выполнить выделение нужных объектов и ввести уникальное имя в текстовом поле списка имен в Main Toolbar (Основной Панели) (рис. 4.04).

Каждое новое имя добавляется в список имен и сохраняется в файле проекта Мах. Для настроек и изменений именованных наборов служит диалоговое окно Named Selection Set (рис. 4.05), которое вызывается командой Named Selection Sets (Именованные Наборы) в меню Edit, или одноименной кнопкой на основной панели инструментов.

РИС. 4.04. Список Именованных Наборов

РИСУНОК 4.05. Редактирование Именованных Наборов

Кнопки, расположенные в верхней части этого окна позволяют:

• создавать новые наборы;
  
• удалять выбранный в диалоговом окне объект из набора или удалять весь набор;
  
• добавлять выбранный в окне программы объект к набору;
  
• удалять выбранный в окне программы объект из набора;
  
• выделять в окне программы объекты, которые входят в выбранный в диалоговом окне набор;
  
• выбирать объекты по их имени с помощью диалогового окна Select Objects.
  
• подсвечивать выбранные в диалоговом окне объекты.

 

 

Выделение подобъектов

Возможность работать с Sub-Objects (Подобъектами) возникает в том случае, если выбранный объект имеет многоуровневую структуру. Подобъектами в среде Мах являются уровни Vertex (Вершина), Segment (Сегмент) и Spline (Кривая) в объектах типа Shape (Форма); Vertex (Вершина), Edge (Ребро), Face (Грань), Polygon (Плоскость) и Element (Элемент) в объектах типа Mesh (Каркас) и т.д. Любой из модификаторов - особых инструментов изменения внутренней структуры объектов - может иметь уровень Sub-Object (Подобъек-та), что отображается в окне Modifier Stack (Стеке Модификаторов). Если знак «+» возле названия модификатора отсутствует, то модификатор не допускает работу с подобъектным уровнем, и наоборот (рис. 4.06).

РИСУНОК 4.06. Выбор Подобъектного Уровня

Для удобства перехода в режим Sub-Object и обратно в контекстном меню выбранного объекта, вызываемого правым щелчком, содержится одноименный пункт (рис. 4.07).

РИСУНОК 4.07. Подобъектный Уровень в Контекстном Меню

Находясь в режиме Sub-Object можно также создавать Named Selection Set (Именованные Наборы) для подобъектов, но доступны они будут только в этом режиме.

 

 

Управление видимостью объектов

В среде Мах разработана очень гибкая система управления видимостью объектов сцены. Кроме развитой системы команд существует набор дополняющих друг друга установок и настроек, позволяющих оптимизировать работу и «видеть» только те объекты или группы объектов, которые необходимы в данный момент. Особенно актуален вопрос видимости объектов в сложных насыщенных сценах, где иногда подолгу приходится ждать обновления (перерисовки) экрана (необходимо помнить что, все скрытые или замороженные объекты при этом игнорируются).

Все элементы управления видимостью сосредоточены в панели Display (Показ) и в Display Floater (Панели Показа) которую можно вызвать из падающего меню Tools (Инструменты).

Каждый из объектов сцены может иметь несколько уровней видимости:

• Объект виден и в видовых экранах и при визуализации сцены.
  
• Объект виден в видовых экранах, но не отображается и не участвует в визуализации сцены.
  
• Объект виден в видовых экранах и отображается при обсчете сцены, но «заморожен» (недоступен) для команд выбора и редактирования.
  
• Объект скрыт и не виден ни в видовых экранах, ни при визуализации.
  

Строго говоря, существут еще несколько вариантов видимости объектов, но они менее характерны и останавливаться на них не стоит.

Наиболее удобен способ управления объектами через Display Floater (Панель Показа), поэтому разберем его детальнее. Эта панель (рис. 4.08) состоит из двух закладок Hide / Freeze (Скрыть / Заморозить) и Object Level (Уровень Объекта).

Первая из них повторяет все основные команды панели Display за исключением некоторых редко используемых. Две группы рельефных кнопок отвечают за команды Hide (Скрыть) и Unhide (Показать), еще две - Freeze (Заморозить) и Unfreeze (Разморозить). Флажок Hide Frozen Object (Скрывать Замороженные Объекты) позволяет замораживать и скрывать объекты одновременно. Рельефные кнопки позволяют скрывать / замораживать Selected (Выбранные), Unselected (Невыбранные) объекты, осуществить выбор By Name (По Имени) и By Hit (По Щелчку).

Закладка Object Level (Уровень Объекта) управляет настройкой Hide By Category (Категориями Скрываемых Объектов) и набором флажков Display Properties (Показ Свойств Объекта). Панель Display Floater (Панель Показа) в любой момент может быть убрана с экрана (левым щелчком по кнопке закрытия) или повторно вызвана.

РИСУНОК 4.08. Плавающая Панель Показа

 

 

Клонирование объектов

Существует несколько способов создавать копии объектов в Мах. Наиболее используемым является выделение копируемого объекта или группы объектов и применение одной из команд трансформации - Move (Переместить), Rotate (Повернуть) или Scale (Масштабировать) с нажатой клавишей <Shift>. После завершения выполнения команды происходит вызов диалогового окна Clone Options (Режимы Клонирования) (рис. 4.09), где необходимо указать тип создаваемого объекта или группы объектов. Их существует три типа:

РИСУНОК 4.09. Выбор Режимов Клонирования

• Сору (Копия) - новый объект наследует все свойства оригинала (геометрию, материалы, режимы отображения на видовых экранах и т.д.).
  

Любые изменения, производимые с копией или с оригиналом, являются уникальными и применяются только к модифицируемому объекту.

• Instance (Экземпляр) - новый объект является полной копией исходного, и между ними создается следующая двусторонняя логическая связь: любые изменения оригинала сразу же отображаются во всех его экземплярах и наоборот.
  
• Reference (Ссылка) - вариант экземпляра, но с односторонней связью. Только изменения оригинала влекут за собой такие же изменения во всех ссылках. Любое изменение ссылок объектов применяется только к конкретному модифицируемому объекту-ссылке.
  

Остается добавить, что окно Clone Options (Режимы Клонирования) позволяет задавать имя для создаваемых объектов в текстовом поле Name (Имя) и выбирать число новых копий счетчиком Number of copies (Число Копий).

Существует вариант клонирования объектов с использованием пункта Clone (Клонировать) в падающем меню Edit (Редактирование). Его использование вызывает такое же окно Clone Options (Режимы Клонирования), но без возможности изменить число создаваемых копий равное 1. Этот вариант создания копий объектов удобен, если копии должны иметь те же координаты, что и оригинал.

Еще один вариант клонирования состоит в использовании команд Mirror (Зеркало) и Array (Массив).

Первая из них вызывается кнопкой Mirror Selected Objects (Создать Зеркальное Отражение Объектов) из Main Toolbar (Основной Панели). Дополнительное диалоговое окно Mirror : Screen Coordinates (Зеркало : Экранные Координаты) (рис. 4.10) позволяет выбрать ось копирования - X, Y, Z или плоскость копирования - XY, YZ, ZX.

РИСУНОК 4.10. Создание Зеркальных копий объектов

Положение переключателя Clone Selection (Клонировать Выделение) дает возможность выбрать тип создаваемых копий, причем положение No Clone (He Клонировать) выполняет зеркальное отображение исходного объекта, не создавая копий.

Команда Array (Массив) вызывается из списка кнопок, расположенных на панели инструментов Axis Constraints (Ограничения осей). Одноименное диалоговое окно Array позволяет задать способ копирования, размерность массива (1,2 или 3D), а также вид трансформации (Move, Rotate или Scale) которая будет применена к каждой копии (рис. 4.11).

РИСУНОК 4.11. Создание Массивов

 

 

Объединение объектов в группы

Для облегчения управления наборами объектами и с целью упрощения насыщенных объектами сцен применяют команду Group (Сгруппировать). Ее вызов осуществляется через одноименный пункт падающего меню Group (Группировка) и применяется к выбранным объектам. Возникает окно ввода имени создаваемой группы (рис. 4.12). После подтверждения имени группы возникает новый объект сцены.

РИСУНОК 4.12. Набор имени группы

С объектами, объединенными по определенным критериям в группу (составные элементы сложного объекта, часто повторяющиеся наборы однотипных объектов и т. п..), очень удобно производить такие операции как выбор, клонирование, присвоение материалов, трансформации и многое другое. Группы могут иметь многоуровневую вложенную структуру. Рассмотрим возможности работы с группами объектов в среде Мах. Все команды управления сосредоточены в упоминавшемся ранее падающем меню Group (Группировка):

• Group (Сгруппировать) - объединяет выбранные объекты в группу с новым именем, набираемым в одноименном диалоговом окне (рис. 4.12). Имя группы отображается жирным шрифтом в поле Name (Имя) или в квадратных скобках в диалоговом окне Select Objects (Выбор Объектов) (рис. 4.13).
  

РИСУНОК 4.13. Отображение групп в списках объектов

Open (Открыть) - частично снимает группировку, давая возможность выбирать, модифицировать и трансформировать любой объект, входящий в открываемую группу. В этом случае возникает дополнительный объект, представляющий собой габаритный контейнер, в который вписываются все объекты группы и имеющий имя, заданное при ее создании. Этот контейнер отрисовывается на экране алым цветом.

Close (Закрыть) - возвращает группу в стандартное состояние, скрывая объект с именем группы и возвращая полную группировку всем объектам группы.

• Ungroup (Разгруппировать) - удаляет группировку объектов, входящих в выбранную группу, позволяя раздельную работу над каждым из них.
  
• Explode (Полная Разгруппировка) - удаляет группировку объектов, составляющих многоуровневую, вложенную группу.
  
• Detach (Отсоединить) - выделяет выбранный объект (или объекты) из состава группы. Для выполнения этой команды необходимо сначала открыть группу командой Open (Открыть).
  
• Attach (Присоединить) - добавляет выбранные объекты в группу, указываемую левым щелчком мыши.

 

 

Трансформации объектов

Виды Трансформаций

В среде Мах с любым объектом, набором нескольких объектов или группой можно производить три базовые операции преобразований - Move, Rotate и Scale (Перемещение, Поворот и Масштабирование), которые объединены одним общим термином - Transforms (Трансформации). Все трансформации назначены соответствующим кнопкам в Main Toolbar (Основной Панели), а Scale (Масштабирование) - списку кнопок. Преобразование перемещения позволяет изменять положение объекта в трехмерном пространстве, поворота -его ориентацию и масштабирования - линейные размеры объекта. Причем последнее преобразование может быть трех видов:

• Uniform (Однородное) - равномерное масштабирование по трем координатным осям X,Y, Z;
  
• Non-Uniform (Неоднородное) - выполняется по одной из осей или плоскостей объекта;
  
• Squash (Сплющивание) - взаимно противоположное одновременное масштабирование по одной из осей и плоскости двух других, или наоборот.
  

Все команды трансформаций продублированы в контекстном меню объекта и могут быть вызваны правым щелчком на выбранном объекте.

Обычно выполнение преобразований с объектами сцены выполняется с приблизительной точностью («на глаз») в соответствии с визуальным восприятием положения, ориентации или масштаба. Однако, существуют случаи, когда необходим точный ввод параметров, для осуществления которого и служит способ Type-In (Точный Ввод). Соответствующее диалоговое окно может быть вызвано через пункт Transform Type-In (Точный Ввод Параметров Трансформаций) падающего меню Tools. В зависимости от типа выбранной трансформации, вызывается окно Move, Rotate или Scale Transform Type-In (Перемещение, Поворот или Масштабирование), которое содержит две группы счетчиков - Absolute : World (Абсолютные : Мировые Координаты) и Offset : Screen (Приращения : Экранные Координаты) (рис. 4.14).

РИСУНОК 4.14. Точный Ввод Параметров

Первоначально, при вызове этого окна в счетчиках первой группы отображаются точные значения положения выбранного объекта в трехмерном пространстве, его ориентация. При переключении на другой вид трансформаций (используя соответствующие модальные кнопки в Main Toolbar (Основной Панели) или через вызов контекстного меню редактируемого объекта) окно Type-In сразу же изменяется на соответствующее.

Дополнительными средствами, управляющими параметрами трансформаций в Мах, являются Restriction (Ограничения), задаваемые группой модальных кнопок, Reference Coordinate System (Координатная Система), выбираемая из списка кнопок. Все они расположены на панели инструментов Axis Constraints (Ограничения осей) (рис. 4.15). Еще один список кнопок Point Center (Центр Трансформаций), предназначенный для управления трансформациями, находится на Main Toolbar (Основной Панели).

РИСУНОК 4.15. Группа кнопок Ограничений Остановимся на каждом из них подробнее.

 

 

Restriction (Ограничения)

Выбор ограничивающей оси X, Y, Z или ограничивающей плоскости XY, YZ, ZX позволяет выполнять преобразования с объектами только в пределах необходимой оси или плоскости и запрещает их в противоположных. Кроме возможности выбора ограничений кнопками из Main Toolbar (Основной Панели), можно устанавливать их, используя Transformation Gizmo (Контейнер Трансформаций), который возникает в центре выбранного объекта или группы объектов в виде специальной пиктограммы (рис. 4.16).

РИСУНОК 4.16. Контейнер Трансформаций

Эта пиктограмма отображает тройку осей объекта и маркера углов координатных плоскостей цветными векторами и рисками соответственно, причем активные оси или плоскость отрисовываются желтым цветом.

Для выполнения, например, трансформации перемещения вдоль оси X, необходимо подвести курсор к вектору с маркером «X» и, как только он изменит цвет на желтый, нажать левую кнопку мыши и перемещать мышь в нужном направлении, а затем кнопку отпустить, завершая операцию. Аналогично выбирается плоскость преобразований, с той разницей, что курсор наводится на угловой маркер, а не вектор оси.

 

 

Reference Coordinate System (Координатная Система)

Из множества возможных координатных систем остановимся на наиболее используемых. Из раскрывающегося списка чаще всего выбираются:

• View (Видовая) - координатные оси X и Y объекта ориентированы параллельно плоскости экрана в любом из ортогональных видов (Top, Bottom, Left, Right, Front и Back), а ось Z - перпендикулярна ей и направлена на наблюдателя.
  
• Screen (Экранная) - координатные оси X и Y объекта поворачиваются параллельно любому активному видовому окну, включая и неортогональные (User, Perspective, Camera, Light), соответственно меняя ориентацию во всех неактивных окнах.
  
• World (Мировая) - координатные оси располагаются в соответствии с
  
• Мировой Системой Координат, принятой в Мах. В ней ось X характеризует ширину сцены, ось Y - ее глубину, а ось Z - высоту. При переключении между видовыми окнами переориентация тройки векторов контейнера трансформаций не происходит.
  
• Local (Локальная) - система координат, аналогичная Мировой, но относящаяся к объектному пространству. Незаменима при выполнении преобразований с произвольно-ориентированными объектами сцены.
  

Остальные координатные системы применяются реже, и останавливаться на их особенностях мы не будем.

 

 

Point Center (Центр Трансформаций)

Базовая точка объекта для выполнения трансформаций поворота и масштабирования может быть выбрана из списка кнопок в Main Toolbar (Основной Панели). Каждый из способов ее расположения применим по-своему:

• Pivot Point Center (Собственный Центр Объектов) - преобразования над всеми выбранными объектами выполняется применительно к собственной опорной точке каждого из них.
  
• Selection Center (Центр Выделения) - трансформации производятся, исходя из геометрического центра совокупности выбранных объектов.
  
• Transform Coordinate Center (Центр Текущей Координатной Системы) - преобразования происходят относительно центра текущей координатной системы Мах.
  

Рассмотрим новое понятие, необходимое для понимания трансформаций объектов - Pivot Point (Опорная Точка) объекта.

При создании нового объекта или группировки существующих командой Group (Сгруппировать), происходит фиксация опорной точки объекта. Чаще всего она помещается в геометрический центр габаритного контейнера объекта или группы, хотя и может быть переопределена в соответствии с необходимостью.

Инструменты для управления Pivot Point (Опорными Точками) выбираются из свитка Adjust Pivot (Настройка Опорных Точек) в панели Hierarchy (рис. 4.17).

РИСУНОК 4.17. Управление Опорными Точками

Включение видимости опорной точки объекта производится рельефной кнопкой Affect Pivot Only (Работать Только с Опорной Точкой), после чего в видовом окне появится тройка утолщенных разноцветных векторов осей локальной системы координат объекта (рис. 4.18).

РИСУНОК 4.18. Отображение Опорных Точек

Трансформации перемещения и поворота, производимые с объектом в этом режиме, будут влиять только на опорную точку, не затрагивая сам объект.

Кнопки группы Alignment (Ориентация) дают возможность опорную точку Center to Object (Выровнять по Центру), а также Align to Object (Ориентировать по Объекту) и Align to World (Ориентировать по Мировым Осям). Сброс опорной точки в исходное (зафиксированное при создании) положение осуществляется кнопкой «Reset» (Сброс).

 

 

Manipulators (Задание Параметров)

В Мах имеется возможность редактирования параметров выбранного объекта непосредственно в видовом окне. Этот режим включается соответствующей модальной кнопкой в Main Toolbar (Основной Панели). В результате доступные для редактирования параметры объекта отрисовываются как дополнительные контейнеры. При наведении указателя мыши всплывающая подсказка отображает их название и текущую величину (рис. 4.19).

РИСУНОК 4.19

Для изменения требуемого параметра необходимо произвести щелчок левой кнопкой мыши на соответствующем контейнере, и перемещать мышь, не отпуская левую кнопку. Отображение редактируемого значения происходит динамически.

 

 

ГЛАВА 5

Моделирование

• Основные объекты Мах
  
• Примитивы
  
• Формы и Составные объекты
  
• Использование Модификаторов
  

 

Основные объекты Мах

Окружающий нас мир упрощенно можно представить как трехмерную сцену с учетом фактора времени. Безусловно, такие природные явления как физические взаимодействия объектов, их деформации на основе свойств материалов и т.д., можно лишь имитировать с той или иной степенью реалистичности, однако, даже используя стандартные средства Мах, эта задача не выглядит неразрешимой. Кроме того, в конце этой книги мы кратко ознакомимся с коммерческими продуктами для среды 3D Studio Max производства третьих фирм, и вы сможете убедиться, что единственным ограничением является лишь ваша фантазия.

Итак, основная концепция, упомянутая ранее, выявляет главный критерий среды Мах - «Трехмерное в Движении». Рассмотрение временного фактора -Animation (Анимации) еще впереди, а пока обратимся к самому объемному разделу этого графического пакета - СОЗДАНИЮ, НАСТРОЙКЕ И РЕДАКТИРОВАНИЮ ОБЪЕКТОВ ТРЕХМЕРНЫХ СЦЕН. Вот обобщенный список групп моделей объектов, создаваемых в Мах:

• Primitives (Примитивы) - базовые объекты, представляющие собой геометрические тела. Этот вид состоит из двух основных наборов - Standard (Стандартного) и Extended (Расширенного). Основная особенность этого типа объектов - минимальный набор параметров, позволяющий «на лету» менять структуру и степень деталировки объекта.
  
• Patch Grids (Лоскутные Сетки) - плоскостные объекты, состоящие из Patch (Поверхности Лоскута) и Vertices (Решетки Управляющих Вершин). Вершины воздействуют на поверхность, как узлы деформаций и плавно изменяют форму (рис. 5.01).
  

РИСУНОК 5.01..Лоскутная Сетка

• Splines (Двумерные Сплайны) и NURBS-Curves (Двумерные NURBS-Кривые) - базовые двумерные Shapes (Формы), являющиеся вспомогательными объектами Мах. Они применяются как основа трехмерных тел вращения, выдавливания и тел, создаваемых процедурой Loft (Лофтингом). Дополнительно формам может быть задана толщина, в этом случае возможно их использование как самостоятельных, визуализируемых объектов сцены.
  
• NURBS-Surfaces (Трехмерные NURBS-Поверхности) - сложные трехмерные объекты, описываемые как трехмерные сплайны. Для них характерно отсутствие резких («угловых») изменений формы и профиля, а также очень гибкая структура геометрии.
  
• Particle Systems (Системы Частиц) - процедурные объекты, создаваемые как область пространства, которая имитирует многие реальные процессы (снег, дождь, фонтан, дым, искры и т.п.). Большинство систем частиц в Мах универсальны и позволяют менять алгоритм своего поведения (частота, притяжение, взаимные столкновения и т.п.) в широком диапазоне.
  
• Compounds (Составные Объекты) - структурированные сложные объекты, использующие математические, логические и поведенческие алгоритмы. Для создания таких объектов необходимы наборы более простых двумерных и трехмерных примитивов Мах.
  

Перейдем к рассмотрению способов создания и редактирования объектов в среде Мах.

 

 

Примитивы Создание Объектов

Все объекты, сгруппированные по типам, выбираются кнопками панели Create (Создать) (рис. 5.02).

РИСУНОК 5.02. Панель Create (Создать)

Для перехода к любому из типов необходимо выполнить левый щелчок на соответствующей кнопке. Список типов включает в себя:

• Geometry (Геометрия)
  
• Shapes (Двумерные Формы)
  
• Lights (Источники Света)
  
• Cameras (Камеры)
  
• Helpers (Служебные Объекты)
  
• Space Warps (Деформаторы Пространства)
  
• Systems (Системы)
  

Каждая из групп объектов имеет раскрывающийся список подгрупп, позволяющий работать только с одним из наборов объектов. И, наконец, каждый элемент списка подгруппы представлен свитком Object Type (Тип Объекта), в котором содержатся рельефные кнопки выбора, предназначенные для создания конкретных объектов трехмерной сцены. Выбор такой кнопки вызывает появление списка свитков создания нового объекта, в котором заданы значения Defaults (По Умолчанию). Некоторые из них можно изменить, и все последующие объекты этого типа будут создаваться, используя новые параметры.

Для задания Name (Имени) и Color (Цвета) присутствует свиток Name and Color, состоящий из текстового поля ввода и цветной кнопки с образцом цвета.

Для непосредственного создания объекта необходимо после выбора его типа и предварительных настроек параметров (если это требуется) переместить курсор в предполагаемое место в видовом окне и, нажав левую кнопку мыши, растянуть создаваемый объект, контролируя его форму и размер визуально, и затем отпустить. Этот способ применим к объектам, требующим ввод одного параметра, например, для объекта Sphere (Сфера) - это Radius (Радиус).

Объекты, которым необходимо указание более одного параметра, требуют после первого отпускания кнопки мыши продолжать перемещение курсора и для фиксации каждого следующего производить левый щелчок. Пример такого объекта - Box (Коробка).

Описанный способ создания объектов наиболее удобен и применяем, но иногда требуется точно указать величины, характеризующие координаты Pivot Point (Опорной Точки) объекта и его основные размеры. Для этих целей служит свиток Keyboard Entry (Ввод с Клавиатуры) (рис. 5.03).

РИСУНОК 5.03. Свиток Ввода с Клавиатуры

В зависимости от типа создаваемого объекта, этот список содержит тот или иной набор счетчиков, из которых едиными для всех являются координаты опорной точки X, Y и Z. После задания всех величин объект создается кнопкой Create (Создать) и возникает в видовых окнах, отри-совываясь выделенным.

Строго говоря, всегда, после создания нового объекта (особенно в насыщенных, сложных сценах), он оказывается выделенным для быстрого нахождения и модификации. Все команды редактирования существующих объектов сцены расположены в следующей за Create (Создать) панели Modify (Редактировать).

 

 

Редактирование Объектов

Для изменения параметров объекта сцены в среде Мах служит панель Modify (Редактировать). После выделения изменяемого объекта и в этой панели возникают группы параметров:

• Текстовое поле имени объекта и поле с образцом цвета.
  
• Список Modifier List (Список модификаторов) и настраиваемый набор инструментов изменения структуры объектов, представленный рельефными кнопками.
  

РИСУНОК 5.04. Кнопки-модификаторы и список дополнительных модификаторов

РИСУНОК 5.05. Список наборов кнопок-модификаторов

Остальные доступные для применения модификаторы выбираются из списка (рис. 5.04). Выбрать набор кнопок-модификаторов можно с помощью кнопки Configure Modifier Sets (Настроить Набор Модификаторов) в нижнем правом углу панели (рис. 5.05). Создать собственный набор можно с помощью диалогового окна Configure Modifier Sets, которое выдывается выбором одноименного пункта из меню кнопки. Необходимое число кнопок указывается счетчиком Total Buttons (Число Кнопок). Состав нужных модификаторов выбирается из расположенного слева списка путем перетаскивания необходимых параметров на свободные пустые кнопки справа, а удаление ненужных - обратным перетаскиванием. Созданный набор необходимо сохранить, введя в списке Sets (Наборы) новое имя, щелкнув на кнопке Save (Сохранить) и нажав на кнопку ОК (Да) для завершения. Выбор сохраненного набора доступен через кнопку Sets (Наборы).

Поле Modifier Stack (Стек Модификаторов) - список модификаторов всех уровней, примененных к выделенному объекту (рис. 5.06). Это поле содержит все «превращения» объекта с момента создания и формируется при применении к выбранному объекту какого-либо из модификаторов (для этого используются кнопки предыдущего свитка). Выбор каждого из элементов списка вызывает появление соответствующего набора свитков с настройками, относящимися к этому модификатору. Стек модификаторов позволяет изменять свое содержимое и тем самым формировать структуру модифицированного объекта. Под полем рас-

РИСУНОК 5.06. Стек Модификаторов

• Show End Result (Показывать Конечный Результат) - включает режим отрисовки объекта со всеми примененными активными модификаторами, независимо от текущего положения стека.
  
• Make Unique (Сделать Уникальным) - сбрасывает статус Instance (Экземпляра) с текущего модификатора. При применении одного модификатора к нескольким выделенным объектам, его изменение у любого из них полностью дублируется у остальных. Эта кнопка используется для разрыва связи между модификаторами объекта и его экземпляра.
  
• Remove Modifier from Stack (Удалить Модификатор из Стека) - удаляет текущий модификатор из стека объекта.
  
• Слева от списка модификаторов расположена кнопка Pin Stack (Закрепить Стек), предназначенная для фиксации отображения текущего модификатора выбранного объекта.
  

При включенном состоянии этой кнопки можно выделять другие объекты, однако продолжать видеть состояние закрепленного модификатора. Чаще всего этот режим используется при работе со служебными объектами сцены, такими, как Target Camera (Нацеленная Камера) или Target Spot (Нацеленный Прожектор).

Ниже поля Modifier Stack (Стек Модификаторов) возникают наборы свитков, относящихся к текущему выбранному модификатору. Они содержат группы параметров для всевозможных настроек и установок.

При раскрытии нескольких больших свитков (для доступа ко всем их настройкам), необходимо выполнять мышью вертикальную прокрутку вверх-вниз.

 

 

Задание 1

Стандартные Примитивы

Sphere (Сфера)

Выполните создание некоторых объектов из группы Standard Primitives (Стандартные Примитивы). Первый из рассматриваемых объектов - Sphere (Сфера).

1. Для этого необходимо, используя панель Create (Создать), вызвать кнопкой Geometry (Геометрия) список основных типов объектов и выбрать из него группу Standard Primitives (Стандартные Примитивы).

РИСУНОК 5.07. Параметры создаваемой Сферы

Выберите кнопку Sphere (Сфера) из свитка Object Type (Тип Объекта) и установите в свитках параметров следующие значения:

• В свитке Creation Method (Способ Создания): переключатель Center (Из Центра).
  
• В свитке Parameters (Параметры): счетчик Segments (Сегменты)-32, флажок Smooth (Сглаживание)-включен(рис. 5.07).
  

2. Затем активизируйте видовое окно Тор (Вид Сверху), переместите курсор приблизительно в его центр (позиционируя его над перекрестьем утолщенных координатных линий сетки - центром мировых координат сцены) и, нажав левую кнопку мыши, растяните создаваемую сферу до радиуса примерно в 65 единиц, следя за изменением значения счетчика Radius (Радиус).

3. В текстовом поле ввода имени объекта в свитке Name and Color (Имя и Цвет) наберите «Сфера Гладкая».

4. Используя кнопку Pan (Панорамирование) из набора кнопок управления видовыми окнами, передвиньте поле зрения вправо приблизительно на величину радиуса сферы. Нажмите еще раз на кнопку Sphere (Сфера) в свитке Object Type (Тип Объекта) и установите другие значения для нового объекта:

• В свитке Creation Method (Способ Создания): переключатель Edge (От Края).
  
• В свитке Parameters (Параметры): счетчик Segments (Сегменты) - 16, флажок Smooth (Сглаживание) - выключен, и повторите действия, описанные выше. Задайте имя для новой сферы - «Сфера Граненая».
  

В результате будут получены две приблизительно равные по радиусу сферы, отличающиеся числом сегментов, сглаживанием ребер и размещением опорной точки (рис. 5.08), причем выделенной останется вторая. 16-сегментная сфера.

5. Перейдите в панель Modify (Редактировать) и, установив значение счетчика Hemisphere (Полусфера) в 0.5, вы получите половинный сферический сегмент (рис. 5.09).

РИСУНОК 5.08. «Сфера Гладкая» и «Сфера Граненая»

РИСУНОК 5.09. Половинный сферический сегмент, полученный методом Chop (Отсечь)

6. Варьируя значение этого счетчика от 0 до 1 можно изменить объект от полной сферы до пустого, невидимого объекта. Переключатель Chop / Squash (Отсечь / Сжать) позволяет выбрать способ усечения полной сферы. Первый из них делает это уменьшением числа граней, сохраняя их размеры, а второй, наоборот, оставляет количество граней постоянным, подгоняя размер (рис. 5.10).

7. Теперь вернитесь в панель Create (Создать) и снова перейдите к созданию сферы. Повторите установки параметров, выполнявшиеся для первой сферы. Затем раскройте свиток Keyboard Entry (Ввод с Клавиатуры) и, установив следующие значения счетчиков: Х = -150, Y = 0, Z = 0, Radius = 65, щелкните на Кнопке Create (Создать).

РИСУНОК 5.10. Половинный сферический сегмент, полученный методом Squash (Сжать)

В видовых экранах возникнет новая сфера, имеющая точные значения радиуса и координат опорной точки.

 

 

Box (Коробка)

Создание объекта Box (Коробки) начинается с определения пропорций граней, то есть будет это Куб или Параллелепипед. Выбор одного из этих типов осуществляется переключателем Cube / Box в свитке Creation Method (Способ Создания) (рис. 5.11).

Три счетчика Length Segs (Число Сегментов по Длине), Width Segs (Число Сегментов по Глубине) и Height Segs (Число Сегментов по Высоте) отвечают за число сегментов по соответствующему размеру и позволяют предусмотреть плавность будущей деформации или степень деталировки. Линейные размеры регулируются счетчиками Length (Длина), Width (Глубина) и Height (Высота) и при применении способа задания их с помощью мыши отображают изменение их величин. Эта процедура описана в начале этой главы, но для закрепления повторим ее.

РИСУНОК 5.11. Параметры создаваемой Коробки

1. Итак, после выбора кнопки Box и указания способа создания Box (Параллелепипед), необходимо переместить курсор в видовое окно Тор (Вид Сверху). Нажав левую кнопку мыши, следует растянуть получающийся прямоугольник, контролируя изменения счетчиков Length (Длина) и Width (Глубина). Если необходимо задать не прямоугольник, а квадрат, то вся процедура выполняется с нажатой клавишей «Ctrl». По достижению желаемого размера кнопка мыши отпускается, и дальнейшее ее перемещение задает Height (Высоту) и отображается в одноименном счетчике. Для завершения выполняется левый щелчок.

2. В случае выбора способа создания Cube (Куб) все три размерных счетчика блокируются и изменяются синхронно, и создание объекта происходит аналогично описанному для Sphere (Сферы).

3. Перейдя в панель Modify (Редактировать), вы можете дополнительно откорректировать параметры созданного объекта. Обратите внимание, что блокировка трех размеров в случае создания коробки типа Cube (Куб) при редактировании уже снята, и каждый параметр изменяется раздельно.

 

 

Cylinder (Цилиндр)

При создании примитива типа Cylinder (Цилиндр) (рис. 5.12) примечательны некоторые дополнительные особенности.

РИСУНОК 5.12. Параметры создаваемого Цилиндра

Кроме задания основных размеров (с помощью мыши или с использованием свитка Keyboard Entry (Ввод с Клавиатуры)) есть возможность создавать фрагментарный объект - Цилиндрический Сектор. Для этого необходимо включить флажок Slice On (Сектор Включен) и двумя счетчиками Slice From (Сектор От) и Slice To (Сектор До) в угловых единицах задать начало и конец сектора. В результате будет получен цилиндр с выборкой по всей высоте - очень удобный базовый объект для создания, например, модели деревянного полена (рис. 5.13).

Следует заметить, что все объекты из списка Standard Primitives (Стандартные Примитивы), имеющие в свитке основных параметров флажок Slice On (Сектор Включен) поддерживают создание различных фрагментарных модификаций (например, сферический сектор у рассмотренного ранее объекта Sphere (Сфера) или конический - у Cone (Конуса)).

РИСУНОК 5.13. Цилиндрический Сектор

 

 

Другие примитивы группы

Остальные примитивы группы Standard Primitives (Стандартные Примитивы):

• Torus (Top) - кольцо круглого сечения, позволяет создавать объекты круговой структуры (например, пончик, спасательный круг, обвязка круглой колонны и т.п.)

• Teapot (Чайник) - параметрический примитив, позволяющий моделировать чайники по типу заварного.

• Cone (Конус) - объект, предназначенный для создания полных и усеченных конусов. При равенстве радиусов верхнего и нижнего оснований может заменить рассмотренный ранее Стандартный примитив Cylinder (Цилиндр).

• GeoSphere (ГеоСфера) - расширенный вариант объекта Sphere (Сфера), позволяющий изменять форму грани, образующей поверхность сферы. Переключатель Geodesic Base Type (Базовый Тип Поверхности) дает возможность задать три вида формы граней:
  
  • Tetra (Тетраэдр) - четырехгранник.
    
  • Octa (Октаэдр) - восьмигранник.
    
  • Icosa (Икосаэдр) - двадцатигранник.

  
  

• Tube (Труба) - кольцо прямоугольного сечения, позволяющее моделировать различные круглые трубчатые и граненые профили.

• Pyramid (Пирамида) - упрощенный вариант примитива Cone (Конус), применяемый для создания четырехгранных пирамид с прямоугольным или квадратным основанием.

• Plane (Плоскость) - плоский примитив, не имеющий параметра Height (Высота), предназначенный для быстрого создания плоских объектов (например, поверхности зеркала, пола, потолка и т.п). Этот примитив имеет дополнительные параметры Render Scale (Масштаб Визуализации) и Render Density (Плотность Визуализации). Эти счетчики позволяют задать множители для размера и частоты сетки примитива Plane при обсчете сцены, отличные от отрисовываемых в видовых окнах. В результате плоскость может быть продолжена за пределы своей реальной геометрии.

Попробуйте различные способы создания и редактирования примитивов группы Standard Primitives (Стандартные Примитивы) для совершенствования своих навыков. В большинстве случаев бывает достаточно комбинаций объектов этой группы для моделирования более сложных.

 

 

Задание 2

Расширенные Примитивы

ChamferBox (Коробка с Фаской), ChamferCyl (Цилиндр с Фаской)

Набор стандартных примитивов очень удачно дополняется и расширяется при использовании следующей группы базовых объектов геометрии Мах -Extended Primitives (Расширенных Примитивов).

При создании таких объектов из первой группы примитивов Мах как Box (Коробка) или Cylinder (Цилиндр) вы, наверное, заметили некоторую искусственность их структуры. Действительно, аналогичные по форме объекты реального мира (например, детские кубики или цилиндрическая болванка) не имеют таких острых кромок, они обработаны. Даже будучи склеенными из бумаги, такие объекты имели бы ФАСКИ.

Для дополнения возможностей этих распространенных примитивов разработаны две их расширенные модификации - ChamferBox (Коробка с Фаской) и ChamferCyl (Цилиндр с Фаской). Список параметров этих примитивов полностью совпадает с соответствующими им стандартными объектами, за исключением новых счетчиков Fillet (Фаска) и Fillet Segs (Число Сегментов Фаски). Разберем их назначение и действие.

1. Создайте примитив ChamferBox (Коробка с Фаской), выполнив стандартную процедуру задания основных параметров с помощью мыши. Однако обратите внимание: по сравнению с объектом Box (Коробка) добавился ввод дополнительного параметра - толщины фаски.

РИСУНОК 5.14. Коробка с Фаской

2. Создав новый объект, перейдите в панель Modify (Редактировать) и измените величину счетчика Fillet Segs (Число Сегментов Фаски) со стандартных трех (по умолчанию) до одного. Полученный объект будет иметь более резкую кромку, чем исходный (рис. 5.14). Сравнив внешний вид сходных по структуре объектов двух рассматриваемых групп, становится ясна область применения каждого из них - примитивы с фаской смотрятся гораздо реалистичнее.

 

 

Другие примитивы группы

Кратко остановимся на остальных примитивах этой группы. Кроме рассмотренных ранее ChamferBox (Коробки с Фаской) и ChamferCyl (Цилиндра с Фаской) в нее входят:

• Hedra (Многогранник) - граненый примитив с очень гибкой системой выбора настроек, позволяющий имитировать геометрию природных кристаллов.

• Oil Tank (Цистерна) - цилиндр с расширенными возможностями управления формой двух его оснований от почти плоской до сферической.

• Spindle (Веретено) - цилиндр аналогичный Oil Tank, но форма оснований варьируется от почти плоской до конической.

• Gengon (Граненая Призма) - вариант призмы с возможностью добавления фасок по ребрам боковой поверхности.

• RingWave (Волнообразное Кольцо) - примитив с круговой структурой, являющийся вариацией стандартного примитива Tube (Труба).

• Torus Knot (Узловой Тор) - спиральный примитив, предназначенный для имитации различных узлов и закручивания.

• Capsule (Капсула) - цилиндр с двумя основаниями в виде полусферических поверхностей.

• L-Ext (Выдавливание L-профиля) - примитив, позволяющий создавать объекты, близкие к реальному прокатному профилю типа уголка.

• C-Ext (Выдавливание С-профиля) - примитив, позволяющий создавать объекты, близкие к реальному прокатному профилю типа швеллера.

• Prism (Призма) - треугольная призма с возможностью менять угол наклона основания к боковым граням.

Попробуйте создать каждый из описанных выше примитивов, выбирая в свитке Object Type (Тип Объекта) соответствующие кнопки и решите, какие из них могут быть полезны в дальнейшем при моделировании.

 

 

Формы и Составные Объекты

Shapes (Формы)

Для создания более сложных и реалистичных видов геометрии не всегда хватает набора инструментов из описанных ранее групп примитивов Мах. Такие объекты, как телефонная трубка, фигурная рюмка, стена с дверными и оконными проемами и многие другие едва ли могут быть выполнены набором объектов Standard (Стандартный) и Extended (Расширенный). Для этого требуются более сложные методы моделирования - Лофтинг или Формование, Вращение, Выдавливание, Булевые операции. Почти все эти процедуры требуют создания исходных объектов, называемых Shapes (Формы), которые представляют собой набор двумерных или трехмерных кривых. Эта категория состоит из двух групп объектов - Splines (Сплайнов) и NURBS Curves (Кривых NURBS). Рассмотрим первую из них, как наиболее распространенную и чаще всего используемую группу.

Любая кривая представляет собой набор Vertices (Вершин) соединенных Segments (Сегментами) - прямо- и криволинейными отрезками. Совокупность сегментов составляет Spline (Сплайн), которые в свою очередь и образуют Shape (Форму). Понятия Vertex (Вершина), Segment (Сегмент) и Spline (Сплайн) составляют уровень Sub-Object (Подобъекта) кривых типа Spline и позволяют редактировать их. Остановимся на подобъектах и их особенностях (рис. 5.15).

РИСУНОК 5.15. Сплайн и его Подобъекты

• Vertex (Вершина) - узловые точки сплайна, определяющие изменения его кривизны и степень деталировки. В зависимости от Типа Вершины различают:
  
• Smooth (Сглаженная) - вершина, плавно соединяющая два смежных сегмента, имеющих равную степень кривизны.
  
• Corner (Угловая) - вершина, соединяющая два смежных сегмента и образующая прямолинейный излом кривизны.
  
• Bezier (Безье) - сглаженная вершина, дающая возможность менять кривизну входящих сегментов. При выборе такой вершины возникает инструмент для ее настройки - маркерная касательная линия. Она состоит из двух отрезков, оканчивающихся узлами-маркерами, угол между которыми всегда составляет 180°. Перемещая один из узлов, можно изменять степень кривизны и ориентацию сегментов кривой, в то время как второй узел отображает те же действия центрально симметрично.
  
• Bezier-Corner (Угловая Безье) - вершина, аналогичная предыдущей, но не имеющая фиксации угла в 180° между отрезками касательной. Перемещение узлов-маркеров происходит независимо, позволяя создавать криволинейные изломы кривизны.
  

Все вершины отрисовываются в видовых окнах как крестовые маркеры, а первая вершина - как маркер, заключенный в квадратную рамку.

• Segment (Сегмент) - прямолинейные или криволинейные участки сплайна, соединяющие его смежные вершины. Криволинейные сегменты образуются совокупностью прямых отрезков, число которых задается счетчиком Steps (Число Шагов) и флажком Adaptive (Адаптивный). В зависимости от Типа Сегмента различают:
  
• Line (Линейный) - сегмент отрисовывается как кратчайшее расстояние между двумя вершинами, то есть по прямой.
  
• Curve (Кривая) - сегмент отрисовывается как кривая, в зависимости от типов соединяемых вершин и значений кривизны их касательных.
  
• Spline (Сплайн) - набор смежных сегментов, образующих непрерывную линию. Сплайны бывают Open (Разомкнутые) и Closed (Замкнутые). В замкнутом сплайне первая и последняя вершина совпадают. В зависимости от Типа Сплайна различают:
  
• Line (Линейный) - все сегменты сплайна представляют собой одноименный тип при полном отсутствии кривизны.
  
• Curve (Кривая) - все сегменты сплайна имеют некоторую кривизну.
  
• Совмещенный, при котором сплайн содержит как первые, так вторые сегменты.
  

Подобъектный уровень Spline (Сплайн) может содержать одну или несколько кривых.

Каждый из описанных подобъектов имеет набор параметров и инструментов для манипуляций, добавления, удаления, копирования, логических операций и т.п. действий, рассмотрением которых мы займемся в практических заданиях этой главы.

Кривые типа NURBS имеют иную подобъектную структуру, однако рассматривать ее мы не будем.

Все виды сплайнов сосредоточены в одноименной группе из раскрывающегося списка панели Create (Создать) и вызываются кнопкой Shapes I (Формы) (рис. 5.16). Свиток Object Type (Тип Объекта) позволяет выбрать рисование следующих сплайнов:

РИСУНОК 5.16. Вызов группы Shapes (Формы)

• Line (Линия) - основной примитив, позволяющий создать кривую любой нерегулярной формы. Подробнее о работе с кривыми типа Line мы остановимся в Задании 1.

• Circle (Окружность) - рисование окружности по заданному центру или краю и радиусу.

• Arc (Дуга) - инструмент создания сегмента криволинейной формы, с заданием начальной и конечной вершин, а также кривизны или центра.

• Ngon (Многоугольник) - примитив с настраиваемым числом сторон, вписанный или описанный в задаваемый радиус.

• Text (Текст) - объект на основе строк текста с элементами регулирования стиля, полноты, выравнивания и других типографских атрибутов.

• Section (Сечение) - создание сплайнов на основе сечений трехмерных объектов плоскостью.

• Rectangle (Прямоугольник) - часто используемый примитив для рисования прямоугольника или квадрата, с возможностью скругления углов прямыми или кривыми фасками.

• Ellipse (Эллипс) - создает одноименную замкнутую кривую по двум осям.

• Donut (Кольцо) - примитив, состоящий из двух концентрических окружностей, с раздельной настройкой большего и меньшего радиусов.

• Star (Звезда) - многофункциональный инструмент для создания звездо-подобных сплайнов, с возможностью скругления и закручивания лучей.

• Helix (Спираль) - объект трехмерной спирали, позволяющий контролировать число витков, высоту, внутренний и наружный радиусы.

Для начала рисования сплайнов необходимо выбрать нужный инструмент левым щелчком на соответствующей кнопке. В результате появится набор свитков с настраиваемыми параметрами, разный для каждого типа сплайна. Далее необходимо задать общие для всех типов настройки в свитках Interpolation (Интерполяции) и Rendering (Визуализация) (рис. 5.17).

РИСУНОК 5.17. Свитки Interpolation (Интерполяции) и Rendering (Визуализация)

Первая из них регулирует число промежуточных вершин криволинейных сегментов. Чем больше значение счетчика Steps (Число Шагов), тем более плавными будут кривые. Для включения режима автоматического подбора кривизны служит флажок Adaptive (Адаптивный), а для отмены деления промежуточными вершинами прямолинейных отрезков сплайнов предназначен флажок Optimize (Оптимизация). Обычно состояние последнего следует установить во включенное.

Настройки группы Rendering (Визуализация) задают режим видимости сплайна при обсчете сцены. Все объекты этого типа по умолчанию не визуализируются, однако в некоторых случаях удобно использовать и иную возможность. Для этого флажок Renderable (Визуализируемый) следует включить и счетчиком Thickness (Толщина) задать толщину сплайна. Эту величину можно прочувствовать только серией пробных обсчетов сцены, сделанных при разном значении счетчика Thickness (Толщины). И последний флажок, Generate Mapping Coords (Задать Проецирование), необходим при использовании сплайном материала с применением карт текстуры, о чем мы подробнее остановимся в главе «Материалы».

 

 

Практика

Задание 1

Рисование и редактирование сплайнов

Line (Линия)

Для создания сплайна типа Line (Линия) перейдите в панель Create (Создать) и выберите пункт Splines (Сплайны) из раскрывающегося списка, вызываемого кнопкой Shapes (Формы). В свитке Object Type (Тип Объекта) щелкните на кнопке Line (Линия), высветив свитки параметров Rendering (Визуализация), Interpolation (Интерполяция) (рис. 5.17), Creation Method (Способ Создания) и Keyboard Entry (Ввод с Клавиатуры) (рис. 5.18). Переместите курсор в видовое окно Тор (Вид Сверху) и произведите серию левых щелчков и перемещений, создавая ломаную линию произвольной формы. Для завершения выполните правый щелчок. Все созданные вершины принадлежат к типу Corner (Угловые). в чем можно убедиться, перейдя в панель Modify (Редактировать) и выбрав подобъектный уровень Vertex (Вершина). Далее необходимо выделить интересующую вас вершину правым щелчком для вызова контекстного меню (рис. 5.19).

РИСУНОК 5.18. Свитки параметров сплайна Line (Линия)

РИСУНОК 5.19. Контекстное Меню

3. Вернитесь обратно в панель Create (Создать) и измените Creation Method (Метод Создания) вершин линии, установив переключатель Initial Type (Тип Вершин при Щелчке) в значение Smooth (Сглаженные). Теперь повторите создание произвольной ломаной линии. Нетрудно заметить, что теперь все сегменты приобрели кривизну, и указание каждой новой вершины видоизменяет смежные сегменты по криволинейному закону (рис. 5.20). Если же при выполнении щелчка не отпускать кнопку мыши, то, растягивая далее новый сегмент, можно отрегулировать кривизну предыдущего.

РИСУНОК 5.20. Сглаженная Линия

4. Переключатели свитка Drag Type (Тип Вершин при Перетаскивании) позволяют задать тип создаваемых вершин - Corner (Угловой), Smooth (Сглаженный) или Bezier (Безье). Для отмены последней введенной вершины и возврату к предыдущей используется клавиша Backspace, причем серией таких нажатий можно вернуться к первой вершине, с которой было начато рисование. При создании Closed (Замкнутого) сплайна просто необходимо указать последнюю вершину в непосредственной близости к первой и подтвердить замыкание через диалоговое окно Close Spline (Замкнуть Сплайн) (рис. 5.21).

РИСУНОК 5.21. Создание замкнутого сплайна

6. Гораздо реже может использоваться режим Keyboard Entry (Ввод с Клавиатуры) при создании сплайна типа Line (Линия), разве что у вас есть список координат вершин. В этом случае каждая новая вершина задается тремя счетчиками X, Y, Z и создается кнопкой Add Point (Добавить Точку) в свитке этого режима. Кнопка Finish (Закончить) завершает указание вершин, а кнопка Close (Замкнуть) создает сегмент, соединяющий первую вершину с последней.

Приемы редактирования созданного контура на подобъектном уровне мы разберем при рассмотрении следующего типа сплайна.

 

 

Rectangle (Прямоугольник),

Использование модификатора Edit Spline (Редактировать Сплайн)

Еще один часто применяемый тип сплайнов для создания более сложных форм. Наличие двух пар прямых параллельных сегментов, расположенных под прямым углом, позволяет начинать рисование многих профилей и контуров с создания прямоугольника с последующим редактированием его вершин и сегментов.

1. Выберите из свитка Object Type (Тип Объекта) соответствующую кнопку и попробуйте создать в видовом окне Тор (Вид Сверху) прямоугольник, указав поочередно вершины его диагонально расположенных углов.

Такой способ создания выбирается переключателем Edge (От Края); для отрисовки сплайна от указываемой сначала точки центра (так как обычно создаются окружности) служит переключатель Center (От Центра). При растягивании прямоугольного контура счетчики Length (Длина) и Width (Ширина) отображают текущее значение соответствующих размеров сплайна.

РИСУНОК 5.22. Скругление углов Прямоугольника

3. После завершения создания прямоугольника есть возможность задать величину угловых фасок, для чего следует сделать значение счетчика Corner Radius (Радиус Скругления) отличным от нулевого (рис. 5.22), находясь непосредственно в панели Create (Создать). Укажите следующие значения в свитке Parameters (Параметры):

Length (Длина)=100,

Width (Ширина)=190,

Corner Radius (Радиус Скругления)=10.

4. Далее перейдите в панель Modify (Редактировать) и обратите внимание, что сплайн типа Rectangle (Прямоугольник) не имеет подобъектной структуры, то есть, не позволяет редактировать его вершины и сегменты. Чтобы такая возможность появилась, необходимо применить к сплайну модификатор Edit Spline (Редактировать Сплайн). Для этого выберите одноименную опцию из списка Modifier List (Список модификаторов) и в стеке модификаторов возникнет новый пункт со списком подобъектов. После выбора одного из подобъектов раскроется большой свиток Geometry (Геометрия) с инструментами редактирования (рис. 5.23). Этот набор видоизменяется в зависимости от режима выбора подобъектов - Vertex (Вершина), Segment (Сегмент) или Spline (Сплайн), делая доступными для выбора только соответствующие кнопки, флажки, счетчики.

Рассмотрим подробнее набор инструментов для редактирования подобъек-тов, находящийся в свитке Geometry (Геометрия).

РИСУНОК 5.23. Свиток Geometry (Геометрия) модификатора Edit Spline (Редактировать Сплайн)

 

 

Свиток Geometry (Геометрия)

Для рисования нового сплайна, входящего в выбранную форму служит кнопка Create Line (Создать Линию). После ее нажатия рисование происходит таким же образом, как описывалось при рассмотрении инструмента Line (Линия) из панели Create (Создать). Кнопки Attach (Присоединить) и Attach Multiple (Присоединить Несколько) предназначены для добавления других форм к редактируемой как сплайнов.

Для выполнения этих операций необходимо, нажав соответствующую кнопку, произвести левым щелчком выбор в видовом окне или из списка форм сцены в одноименном диалоговом окне (рис. 5.24). Флажок Reorient (Переориентировать) управляет включением перевода добавляемых форм в локальную систему координат редактируемой формы, тем самым заставляя их либо перемещаться, либо сохранять текущие координаты.

РИСУНОК 5.24. Диалоговое окно Attach Multiple (Присоединить Несколько Сплайнов)

 

 

Vertex (Вершина)

Вставку новых дополнительных вершин необходимо производить, используя кнопку Refine (Добавить). При нажатии на нее курсор Мах изменяет форму в то время, когда под ним оказывается один из сегментов редактируемого сплайна, и после левого щелчка этот сегмент разделяется надвое.

Для удаления вершины или группы вершин следует их предварительно выделить и воспользоваться кнопкой Delete (Удалить) свитка Geometry (Геометрия) или одноименной клавишей клавиатуры.

Добавление новой вершины с возможностью указания нового положения производится кнопкой Insert (Вставка), причем, после первого щелчка на разделяемом сегменте (по аналогии с операцией Refine (Добавить)) новая вершина задается перемещением мыши и повторным щелчком.

Для переноса выбранных вершин в их геометрический центр используется кнопка Fuse (Слить), а для переноса с объединением в одну вершину - кнопка Weld (Объединить). Последняя операция применима только к концевым вершинам разомкнутых сплайнов и использует значение счетчика, расположенного с функциональной кнопкой. Это значение интерпретируется как радиус влияния - в результате операция производится только над вершинами текущего набора, которые находятся в пределах этого радиуса.

Для соединения двух вершин новым сегментом используется кнопка Connect (Соединить), но вершины также должны быть концевые.

Обрезка круговыми или прямыми фасками выполняется соответственно командами Fillet (Скруглить) и Chamfer (Усечь). Для этого выделяются требуемые вершины, включается соответствующая кнопка и изменяется значение счетчика, расположенного рядом с ней, либо набором требуемого числа, либо перетаскиванием мыши.

Выбор первой вершины осуществляется кнопкой Make First (Назначить Первую). Это необходимо для задания сечений при применении метода моделирования Loft (Формования).

 

 

Segment (Сегмент)

Из инструментов редактирования для этого уровня подобъектов доступны кнопки Insert (Вставка) и Refine (Добавить), которые действуют аналогично уровню Vertex (Вершина).

Также добавились две новые кнопки Divide (Разделить) и Detach (Отделить). Первая из них позволяет разделить выбранный сегмент на 2 и более равных по длине сегментов, причем число задается счетчиком, расположенным рядом с кнопкой, а вторая создает копию выбранного сегмента или сегментов, тем самым формируя новый сплайн. Для установки методов копирования предназначен набор флажков:

• Same Shp (Та же форма) - отделение / копирование сегментов происходит без создания новой Shape (Формы)
  
• Reorient (Переориентировать) - отделение / копирование сегментов происходит в локальной системе координат редактируемой формы.
  
• Сору (Копировать) - создается и копия выбранных сегментов и оставляется оригинал.

 

 

Spline (Сплайн)

Этот подобъектный уровень имеет наиболее развитой инструментарий для редактирования, включая Булевые операции. Остановимся на нем подробнее.

Для изменения направления нумерации вершин (по или против часовой стрелке) служит кнопка Reverse (Обратить). Чаще всего эта функция необходима для «выворачивания наизнанку» объектов, получаемых на базе редактируемой Shape (Формы). Генерация контура по всему выбранному сплайну выполняет-

ся командой Outline (Оконтурить) с заданием толщины соответствующим счетчиком. При включенном флажке Center (От Центра) она задается, как половина этой величины - наружу и половина - внутрь контура сплайна.

Выполнение Булевых (или логических) операций выполняется кнопкой Boolean (Булевый). Доступны три вида таких операций:

• Union (Объединение) - результат суммирования двух замкнутых сплайнов с удалением их частей, оказавшихся внутри общего внешнего конту-ра.
  
• Subtraction (Вычитание) - результат вычитания двух замкнутых сплайнов с удалением той части второго из них, которая отсекается контуром первого.
  
• Intersection (Пересечение) - результат наложения двух сплайнов с удалением всех их частей, оказавшихся снаружи общего внутреннего контура.
  

Команда создания зеркальной копии выбранного сплайна выполняется кнопкой Mirror (Зеркало). Флажок Сору (Копировать) задает режим отзеркалива-ния с копированием, флажок About Pivot (Вокруг Опоры) - включает режим использования Transform Coordinate Center (Координатного Центра Трансформаций), необходимый для правильного копирования нескольких сплайнов одновременно. Три модальные кнопки позволяют указать ось симметрии:

• Mirror Horizontally (Отзеркалить Горизонтально) - зеркальный сплайн / копия использует горизонтальную ось симметрии.
  
• Mirror Vertically (Отзеркалить Вертикально) - зеркальный сплайн / копия использует вертикальную ось симметрии.
  
• Mirror Both (Отзеркалить По Двум Осям) - процедура Mirror (Зеркало) использует обе оси.
  

Далее располагаются две кнопки команд управления кромками сегментов сплайна - Trim (Обрезка) и Extend (Растяжка). Первая из них позволяет усекать сегменты, используя в качестве кромки любой из пересекаемых сегментов, а вторая аналогично выполняет растягивание. Включение флажка Infinite Bounds (Бесконечные Границы) позволяют использовать продолжения открытых сегментов до их пересечения.

Для замыкания открытых сплайнов используется кнопка Close (Замкнуть).

Применение кнопки Explode (Расчленить) позволяет выполнить разбиение выбранного сплайна на новые сплайны (по числу его сегментов) или на новые Shapes (Формы), что выбирается соответствующим переключателем.

 

 

Свиток Selection (Выделение)

Содержимое этого свитка предназначено для манипуляций с выбранными подобъектами (рис. 5.25).

РИСУНОК 5.25. Свиток Selection (Выделение)

Группа Named Selection (Именованные Наборы) содержит кнопки Сору (Копировать) и Paste (Вклеить), предназначенные для управления сохраненными наборами. Следующая группа управляет связыванием касательных маркерных линий при редактировании вершин типа Bezier (Безье) и Bezier-Corner (Угловая Безье).

Включение флажка Lock Handles (Связать Маркеры) приводит к выбору режима одновременного изменения касательных (и соответственно кривизны сегментов) всех выбранных вершин. При включенном переключателе АИ (Все) редактируются все вершины, при Alike (Подобные) - только подобные.

Группа Display (Вид) управляет включением режима Show Vertex Number (Показать Номера Вершин) - для этого предназначен одноименный флажок.

Вспомогательный флажок Selected Only (Только Выделенные) используется для показа только выбранных вершин, остальные игнорируются.

Для информации о выделенных подобъектах используется статусная строка в нижней части свитка Selection (Выделение), где отображается их количество и тип. В верхней части свитка расположены модальные кнопки выбора подобъектов. Эти кнопки удобно использовать в работе, так как для выбора необходим лишь один левый щелчок. В случае работы с подобъектами типа Segment (Сегмент) или Spline (Сплайн) возникает еще один свиток - Surface Properties (Свойства Поверхности).

 

 

Surface Properties (Свойства Поверхности)

Единственная группа Material (Материал) этого свитка позволяет присвоить различные материалы отдельным сегментам или сплайнам при использовании материала типа Multi / Sub-Object (Составной / Многокомпонентный Материал). Для этого предназначен счетчик ID (Идентификатор материала), где указывается номер соответствующего подматериала. Чаще всего это применимо к формам типа Renderable (Визуализируемым).

 

 

Compound Objects (Составные объекты)

Составные объекты в Мах представлены отдельной группой, выбираемой из списка типов объектов панели Create (Создать). Мы рассмотрим всю группу с детальным разбором наиболее развитых методов моделирования - Loft (Формования) и Boolean (Булевых Объектов). Свиток Object Type (Типы Объектов) у составных объектов включает в себя:

• Morph (Превращение) - сложные объекты, позволяющие осуществлять превращения одного объекта в другой с использованием промежуточных фазовых объектов. Например, переход сферы в куб, разворачивание цилиндра в плоскость и другие анимационные преобразования эффектно моделируются этим типом объектов.
  
• Conform (Соответствие) - выполнение замены геометрии одного объекта на другой по свойствам метрики первого. Такие объекты используются для специальных эффектов типа оплавленной свечи, тающего льда и др. Shape Merge (Внедренная Форма) - создание отверстий и проемов в каркасных объектах по выбранной сплайновой форме. Контур сплайна используется в качестве секущих кромок и проецируется на поверхность трехмерного каркасного объекта.
  
• Terrain (Ландшафт) - генерация трехмерного рельефа с использованием в качестве сечений профиля плоских форм. Каждая из них формирует свой уровень наподобие изотопов на картах местности. Scatter (Рассеивание) - создание совокупности копий одного объекта рассеянных (или распределенных) по поверхности другого с повторением всех особенностей его формы. Чаще всего эти объекты используются для имитации различных природных множеств, имеющих случайную форму - листья деревьев, пчелиный рой, стадо животных и т.п.
  
• Connect (Соединение) - формирование соединяющей замкнутой поверхности между двумя каркасными объектами. В качестве направляющих сечений используются отверстия и проемы в поверхностях исходных объектов.
  

Два оставшихся типа составных объектов Loft (Формование) и Boolean (Булевые) мы рассмотрим более подробно.

 

 

Loft (Формование)

Формование (или Лофтинг) - один из самых универсальных методов моделирования геометрии в среде Мах, позволяющий создать почти все из ранее рассмотренных примитивов, а также и многие другие, присущие только этому способу моделирования. Основной принцип работы Лофтинга - размещение набора Loft Shapes (Характерных Сечений) объекта на его Path (Пути или Осевой Траектории). Форма и количество сечений, а также изгибы траектории определяются произвольно, исходя из поверхности моделируемого объекта. Для гибкой настройки законов изменения формы вдоль траектории служат различные Deformations (Деформации).

Существует несколько правил для создания исходных кривых Форм Сечений и Пути.

• Все сечения одного объекта должны состоять из одинакового количества сплайнов и иметь сходную конфигурацию.
  
• Форма, используемая для Пути, должна состоять только из одного сплайна.
  

Для создания Лофтингового объекта способом «Путь-Сечение» необходимо выбрать кривую Пути и активизировать кнопку Loft (Формование) в свитке Object Type (Тип Объекта) группы Compound Object (Составные Объекты) панели Create (Создать). В результате возникнет набор свитков с параметрами и настройками Лофтинга.

Далее следует указать форму первого сечения создаваемого объекта, включив кнопку Get Shape (Указать Форму Сечения) в свитке Creation Method (Способ Создания) (рис. 5.26).

РИСУНОК 5.26. Свиток Creation Method (Способ Создания)

Кнопка Get Path (Указать Путь) предназначена для создания модели Лофтинга другим способом - «Сечение-Путь», когда первоначально выбрана Форма Сечения и затем указывается кривая Пути.

Три переключателя - Move (Переместить), Сору (Копировать) и Instance (Создать Образец) управляют выбором связи между исходными формами и создаваемым объектом.

Свиток Surface Parameters (Параметры Поверхности) содержит несколько групп настроек (рис. 5.27).

РИСУНОК 5.27. Свиток Surface Parameters (Параметры Поверхности)

Флажки Smooth Length (Сглаживание по Длине) и Smooth Width (Сглаживание по Ширине) группы - Smoothing (Сглаживание) управляют сглаживанием ребер вдоль и поперек Пути.

Флажок Apply Mapping (Приложить Проецирование) группы Mapping (Проецирование) позволяет задать проекционные координаты для карт текстур, а счетчики Length Repeat (Шаг по Длине) и Width Repeat (Шаг по Ширине) устанавливают число повторов по соответствующей оси. Дополнительный параметр Normalize задает равномерность приложения текстуры и отсутствие искажений.

Группа Materials (Материалы) управляет ID (Идентификаторами Материалов), а группа Output (Вывод) позволяет выбрать какой тип каркасной сетки Patch (Лоскут) или Mesh (Полигональный Каркас) будет создан в результате операции Лофтинга.

Следующий свиток Path Parameters (Параметры Пути) осуществляет навигацию по Пути, позволяя задавать контрольные точки для размещения Форм Сечений (рис. 5.28). Для этого служит счетчик Path (Путь), изменяя который можно указывать точку на Пути, где будет помещена Форма Сечения командой Get Shape (Указать Форму Сечения).

Флажок On (Включено) приводит в действие режим использования Snap (Шага), задаваемого одноименным счетчиком.

РИСУНОК 5.28. Свиток Path Parameters (Параметры Пути)

Три переключателя Percentage (Проценты), Distance (Расстояние) и Path Steps (Узловые Точки) управляют выбором единиц измерения соответственно от 0 до 100 процентов, от 0 до величины полной длины Пути в единицах сцены, и от 0 до значения числа шагов.

Последний режим зависит от одноименного счетчика в свитке Skin Parameters (Параметры Поверхности). Этот свиток содержит несколько групп параметров управления созданием модели Лофтинга (рис. 5.29). Группа Capping (Торцы) содержит флажки Cap Start / Cap End (Торец Начала / Торец Конца), которые создают «крышки» на торцах модели в случае незамкнутого пути. Переключатель Morph / Grid (Покрытие / Сетка) задает тип торцевого покрытия.

РИСУНОК 5.29. Свиток Skin Parameters (Параметры Поверхности)

Группа Options (Параметры) содержит следующие настройки:

• Счетчики Shape Steps (Узловые Точки Формы Сечений) и Path Steps (Узловые Точки Пути) - настраивают детальность создаваемой модели.
  
• Флажки управления:
  
• Optimize Shapes / Optimize Path (Оптимизировать Формы Сечений / Путь) - задают режим оптимизации сплайнов Сечений / Пути, не создавая промежуточных вершин на прямолинейных сегментах, тем самым уменьшая сложность конечной модели.
  
• Adaptive Path Steps (Адаптивный Шаг Узлов Пути) - подбор числа промежуточных вершин на криволинейных сегментах выполняется автоматически.
  
• Contour / Banking (Поворот / Занос) - включает режим поворота / заноса Сечений перпендикулярно Пути.
  
• Constant Cross-Section (Постоянное Поперечное Сечение) - нормализует Сечения вдоль всего Пути, подгоняя их под постоянный размер.
  
• Linear Interpolation (Линейная Интерполяция) - управляет режимом интерполяции промежуточных сечений модели.
  
• Flip Normals (Вывернуть Наизнанку) - обращает внутреннюю и внешнюю поверхности объекта. Этот режим необходим в случае неправильной отрисовки объекта в видовых окнах и при визуализации.
  
• Quad Sides (Прямоугольные Грани) - отрисовка смежных граней между равносторонними сечениями выполняется прямоугольными гранями, вместо треугольных.
  
• Transform Degrade (Выключение при Трансформациях) - при редактировании Форм Сечений или Пути на подобъектном уровне отрисовка модели Лофтинга блокируется. Этот режим необходим при редактировании сложных моделей и напрямую связан с производительностью вашей компьютерной подсистемы.
  

И последняя группа Display (Вид) позволяет управлять отображением поверхности модели в видовых окнах при Skin (Каркасном) или Skin in Shaded (Тонированном) выводе на экран.

 

 

Boolean (Булевые Объекты)

По аналогии с рассмотренными ранее Булевыми операциями над отдельными сплайнами формы такие же действия могут быть произведены над трехмерными объектами сцены в Мах - это Union (Объединение), Subtraction (Вычитание) и Intersection (Пересечение). Каждая из этих команд применима только тогда, когда объекты, участвующие в операции, пересекаются в некоторой области пространства. В результате будет создан новый объект, состоящий из двух исходных, каждый из которых называется Operand (Операндом). На стадии редактирования операнды позволяют выбирать, модифицировать или удалять себя из Булевого объекта.

Для создания составного объекта типа Boolean (Булевый) необходимо предварительно иметь в составе сцены два будущих операнда. Выбрав один из них, перейти в панели Create (Создать) к списку Compound Objects (Составные Объекты) и нажать кнопку Boolean (Булевый) (рис. 5.30).

РИСУНОК 5.30. Параметры Булевого Объекта

В раскрывшемся свитке Pick Boolean (Выбрать Операнд) следует включить режим создания - Reference (Ссылка), Move (Перенос), Сору (Копия) или Instance (Образец) и, щелкнув по одноименной кнопке, указать в видовом окне второй операнд. Способ взаимодействия двух операндов выбирается соответствующим переключателем группы Operation (Операция) в свитке Parameters (Параметры):

• Union (Объединение) - результат суммирования двух трехмерных тел с удалением их частей, оказавшихся внутри общего внешнего объема.
  
• Intersection (Пересечение) - результат сложения двух трехмерных тел с удалением их частей, оказавшихся снаружи общего внутреннего объема.
  
• Subtraction (А-В) / Subtraction (В-А) (Вычитание (А-В) / Вычитание (В-А))- результат вычитания двух трехмерных тел с удалением той части второго из них, которая отсекается объемом первого.
  
• Cut (Вырезание) - результат вырезания на поверхности первого операнда отверстий и проемов в местах пересечения со вторым.
  

Служебный свиток Display / Update (Вид / Обновление) управляет способом отображения операндов и результата в видовых окнах.

 

 

Задание 1

Loft (Формование)

Английская Булавка, использование Deformations (Деформаций)

1. Для создания модели булавки необходимо загрузить с сайта издательства файл Pin.MAX из каталога \Scenes. В видовых экранах отобразится готовая английская булавка и набор форм, использованный для ее создания (рис. 5.31).

РИСУНОК 5.31. Модель Английской Булавки

2. Скройте все объекты за исключением «Путь@Булавка», а сам объект «заморозьте», используя команду Freeze By Name (Заморозить по Имени) из панели Display (Вид). Выбрав команду Line (Линия) из списка объектов Shapes (Формы) панели Create (Создать), выполните отрисовку Пути будущей булавки в видовом окне Тор (Вид Сверху). Используйте для создания сегментов большей и меньшей кривизны режим перетаскивания вершин, описанный при рассмотрении создания и редактирования сплайнов типа Line (Линия).

3. Для окончательной доводки контура перейдите в панель Modify (Редактировать) и, выбирая требуемый подобъектный уровень, постарайтесь повторить форму «замороженного объекта». Назовите новую форму «Путь@Булавка-Проба».

4. Далее создайте форму для Сечения булавки, применив команду Circle (Окружность) из списка объектов Shapes (Формы) панели Create (Создать), и назовите новый объект «Сечение@Булавка-Проба».

5. Теперь необходимо выбрать первый созданный вами сплайн и перейти к пункту Compound Objects (Составные Объекты) для выбора операции Loft (Формования). После нажатия соответствующей кнопки в раскрывшемся свитке Creation Method (Способ Создания) выберите кнопку Get Shape (Указать Форму Сечения) и выполните левый щелчок на втором сплайне. В результате возникнет новый объект, повторяющий форму сплайна Пути с толщиной, равной размеру Сечения (рис. 5.32).

РИСУНОК 5.32. Создание Loft-объекта

6. Наберите имя для нового объекта - «Булавка». Для корректировки плавности изгибов, не выходя из панели Create (Создать),

измените в свитке Skin Parameters (Параметры Поверхности) значения счетчиков Shape Steps (Узловые Точки Формы Сечений) и Path Steps (Узловые Точки Формы Пути) на соответственно 3 и 7 единиц. Тело английской булавки создано, окончательную доводку необходимо будет произвести, используя Deformations (Деформации), которые мы рассмотрим несколько позже.

7. Далее выполните команду Unhide By Name (Показать по Имени) и из списка скрытых объектов выберите сплайны с именами «Путь@3амок» и «Сечение@3амок» для отрисовки их в видовых окнах. Выполните ранее описанные шаги по «заморозке» этих форм и совершенствованию навыков создания сплайнов для создания собственных, приблизительно похожих на них. Именуйте свои формы аналогично исходным с добавлением окончания «-Проба».

8. Для отрисовки формы Сечения замка булавки переключитесь в видовое окно Left (Вид Слева) и к созданному сплайну примените модификатор Edit Spline (Редактировать Сплайн) для задания толщины сечения и фасок. Строго говоря, базовый сплайн типа Line (Линия), который вы использовали при создании этого объекта, имеет подобъектные уровни Vertex (Вершина) и Spline (Сплайн), необходимые для этого. Однако для возможности последующего изменения заданной толщины или радиуса фасок всегда предпочтительнее перейти в стеке модификаторов на один уровень выше и изменять нужные параметры, не затрагивая исходный контур сплайна.

9. Итак, добавив упомянутый модификатор, перейдите к его редактированию на уровне Sub-Object (Подобъект) Spline (Сплайн) и задайте толщину контура, применив команду Outline (Оконтурить). Для этого необходимо выбрать единственный сплайн, входящий в выбранную форму и, нажав одноименную кнопку и включив флажок Center (От Центра), набрать в расположенном рядом с кнопкой счетчике цифру 2.

В результате отрисуется Сечение замка, которому для более реалистичной формы следует задать фаски на углах контура. Чтобы сделать это, необходимо переключиться на подобъектный уровень Vertex (Вершина), выбрав четыре угловые вершины, нажать кнопку Fillet (Скруглить) и далее ввести в ее счетчике значение 0.8 (рис. 5.33).

РИСУНОК 5.33. Создание фасок у контура сечения Замка

10. Для правильного позиционирования Сечения на Пути следует установить опорную точку в ее крайнее положение, воспользовавшись командой Affect Pivot Only (Изменять Только Опору) из панели Hierarchy (Иерархия) и сечение замка примет свой окончательный вид (рис. 5.34). Теперь, выбрав сплайн Пути, повторите процедуру создания нового Loft-объекта замка английской булавки и назовите его «Замок».

РИСУНОК 5.34. Задание нового положения Опорной Точки Замка

В случае неверного расположения Сечения на Пути, измените направление исходного сплайна Пути (объект с именем «Путь@3амок-Проба»). Для этого выберите подобъектный уровень Spline (Сплайн) и примените команду Reverse (Обратить). Сделав это, вы сразу же увидите отображение изменений на модели замка.

РИСУНОК 5.35. Свиток Deformations (Деформации)

Однако для более реального вида не хватает некоторых деталей -тело булавки должно иметь острие, и торцам замка хотелось бы придать изгиб и приложить фаски. Для этих (а также множества других) изменений формы конечной Loft-модели служат инструменты свитка Deformations (Деформации) (рис. 5.35).

 

 

Deformations (Деформации)

Одноименный свиток содержит пять видов деформаций. Каждый из них может влиять на размер, угол поворота и угол наклона Сечения в любой точке Пути. Вот основные характеристики инструментов деформаций:

• Scale (Масштаб) - деформация изменения размера Сечения по одной или двум осям, измеряется в процентах.
  
• Twist (Кручение) - поворот Сечения вокруг его Pivot Point (Опорной Точки) в плоскости перпендикулярной Пути, измеряется в угловых единицах.
  
• Teeter (Качание) - поворот Сечения вокруг его Pivot Point (Опорной Точки) вокруг двух осей, образующих плоскость перпендикулярную Пути, измеряется в угловых единицах.
  
• Bevel (Скос) - деформация полярного сжатия / растяжения контура сечения от его Pivot Point (Опорной Точки), измеряется в линейных единицах.
  
• Fit (Вписывание) - задание закона изменения Сечения по длине Пути на основе двух форм, в которые будет вписан объем Loft-модели.
  

Каждая из деформаций имеет кривую, описывающую закон ее изменения по длине Пути. Все типы, кроме Twist (Кручения), имеадтпо две кривых, отвечающих за оси X и Y в локальной системе координат Сечения, а упомянутая деформация - только одну кривую. Тип Fit (Вписывание) требует предварительного создания одной (для симметричной деформации) или двух (для несимметричной) форм. Для активации соответствующей деформации служат модальные кнопки, расположенные рядом с основными. Нажатие на кнопку любого из пяти инструментов вызывает соответствующее диалоговое окно, состоящее из рабочего пространства и служебных зон с управляющими кнопками и статусными полями (рис. 5.36).

По горизонтальной оси располагается длина Пути в процентах от 0 до 100, вертикальная ось представлена единицами деформаций соответственными каждому из типов. Для панорамирования, укрупнения / уменьшения вида служит набор кнопок в правой нижней части окна. Зона подсказок и два информационных статусных поля находятся внизу слева и по центру. Вверху слева располагаются кнопки управления режимами редактирования кривых деформаций. После завершения изменений окно может быть закрыто или свернуто. Редактирование кривой деформации осуществляется аналогично таковому для сплайнов рассмотренному ранее.

РИСУНОК 5.36. Диалоговое Окно настройки Деформаций

Вернемся к выполнению практического задания и детально разберем использование деформации Scale (Масштаб).

11. Выбрав объект «Булавка», перейдите в панель Modify (Редактировать) и разверните свиток Deformations (Деформации). Далее щелкните на кнопке Scale (Масштаб) и обратите свое внимание на одноименное диалоговое окно. Первая из модальных кнопок Make Symmetrical (Включить Симметрию) в левой верхней части его управляет режимом симметрии кривых масштаба Сечения по осям X и Y. Так как сечение булавки имеет одинаковые пропорции по обеим осям, то кнопка симметрии должна быть включена. Далее следуют кнопки выбора оси деформации, что в нашем случае не имеет значения - редактируя кривую оси X, мы одновременно изменяем ось Y, и наоборот.

12. Затем необходимо создать дополнительную вершину на кривой деформации, для чего следует воспользоваться кнопкой из списка Insert Bezier Point (Вставить Точку Безье). Далее на рабочей области окна левым щелчком добавьте новую вершину на последнем сегменте Пути и переключитесь в режим перемещения вершин, выбрав из списка кнопок Move Control Point (Перемещать Контрольную Точку) ограничение по горизонтали. Выберите крайнюю справа вершину и переместите ее к горизонтальной оси, задав тем самым коэффициент масштаба Сечения в конечной точке Пути приблизительно равным 0.

13. Для точного указания масштаба можно воспользоваться цифровым полем набора в центральной нижней части окна и видовые окна отобразят сделанные изменения (рис. 5.38).

РИСУНОК 5.38. Острие Булавки

14. Теперь выберите объект «Замок» и откройте его окно Scale Deformations (Деформации Масштаба) - необходимо задать плавное изменение масштаба Сечения в начале и конце Пути редактируемого объекта. Однако в данном случае масштабирование должно применяться только к одной из осей сечения, поэтому следует выключить кнопку Make Symmetrical (Включить Симметрию) идалее выбрать для правки кривую масштаба по оси X. Для добавления вершин типа Bezier (Безье) и их перемещения используйте соответствующие кнопки из списка в левой верхней части окна. Отладьте кривизну и расположение сегментов, перетаскивая маркеры касательных вершин редактируемой кривой (рис. 5.36), и в результате форма объекта примет желаемый вид (рис. 5.39).

РИСУНОК 5.39. Окончательная форма Замка

15. Остается лишь немного подправить Путь тела булавки в месте завитка, чтобы результат Лофтинга выглядел более реально. Для этого необходимо выбрать сплайн «Путь@Булавка-Проба» и слегка разнести его вершины в вертикальной плоскости, сохраняя очертания контура в горизонтальной плоскости (рис. 5.40).

РИСУНОК 5.40. Корректировка сплайна Пути в вертикальной плоскости

Так как Путь объекта «Булавка» является образцом выбранного сплайна, то любое его изменение отображается незамедлительно. Выполните добавление модификатора Edit Spline (Редактировать Сплайн) и перейдите на подобъектный уровень Vertex (Вершина).Выбирая вершины в области завитка, добейтесь отсутствия самопересечений поверхностей, образующих тело булавки в Лоф-тинговом объекте.

16. Активизируйте видовое окно Camera (Вид из Камеры) и произведите обсчет полученной трехмерной модели, нажав на кнопку

Quick Render (Быстрая Визуализация) в Main ToolBar (Основной Панели) (рис. 5.41).

РИСУНОК 5.41. Итоговый кадр без назначения материалов

РИСУНОК 5.42. Итоговый кадр с назначением материалов

Безусловно, итоговый кадр значительно выиграет при использовании материала отличного от Default (По Умолчанию), присваиваемого Мах создаваемым объектам. В этом вы можете убедиться, просмотрев изображение «английской булавки» с назначенным материалом Chrome-Metal (рис. 5.42). Для этого загрузите файл English-Pin.JPG из каталога \lmages с сайта издательства, воспользовавшись пунктом View Image File (Просмотр файла изображения) падающего меню File (Файл).

 

 

Задание 2

Boolean (Булевые Объекты)

Корпус Электродрели

Чаще всего использование объектов типа Boolean (Булевых) обусловлено в тех случаях, когда речь идет о сложных структурах переменного сечения, рельефа и т.д. и необходимостью получения бесшовной и сглаженной модели. Иногда просто удобнее иметь один составной объект с возможностью изменять его компоненты (например, модель наружных и внутренних стен и дверные и оконные проемы в них). Остановимся на детальном создании таких объектов и приемах их редактирования.

1. Загрузите с сайта издательства файл Hammer.MAX из каталога \Scenes и в видовых окнах отобразится заготовка литого корпуса электрической дрели (рис. 5.43).

2. Для принятия корпусом окончательного вида нужны многочисленные выборки, пазы и отверстия, которые зачастую можно создать, лишь применив Булевые операции. Скройте все объекты сцены, кроме модели корпуса с таким же именем. Далее необходимо сделать видимыми вспомогательные объекты, которые будут участвовать в дальнейших модификациях. Для этого вызовите команду Unhide By Name (Показать по Имени) и из одноименного диалогового окна выберите для открытия все объекты с префиксом «Бу-левый». В результате в сцене отрисуются красным и желтым тоном будущие Булевые операнды - составные части создаваемого объекта.

3. Для экономии времени геометрия этих объектов уже полностью сформирована и отлажена, как и произведены все необходимые преобразования - перемещения и повороты для соприкосновения с объектом корпуса. С одним из операндов будет произведено Union (Объединение) с исходным объектом, а другой претерпит Subtraction (Вычитание).

РИСУНОК 5.43. Заготовка модели Электродрели

4. Для этого сначала необходимо выбрать исходный объект с именем «Корпус» и перейти к списку Compound Objects (Составные Объекты) в панели Create (Создать). Далее необходимо, щелкнув на кнопке Boolean (Булевые). выбрать тип Булевой операции из группы Operation (Операция) свитка Parameters (Параметры) -Subtraction (A-B) (Вычитание (А-В)). Способ создания и вид генерируемой связи между исходными и результирующими объектами выбирается в свитке Pick Boolean (Выбор Булевого Объекта). Оставьте значение переключателя Move (Перенести), предлагаемое Мах по умолчанию. Наиболее часто этот способ дает самые оптимальные результаты.

5. Затем щелкните на кнопке Pick Operand В (Выберите Операнд

В) и укажите левым щелчком второй объект с именем «Булевый-01 (Вычитание)», который будет вычтен из первого (он отрисовывается красным цветом в видовых окнах). В результате вы увидите, что второй объект исчез, а на поверхности исходного возникли пазы, отверстия и выемки (рис. 5.44).

РИСУНОК 5.44. Результат Булевой Операции «Вычитания»

6. Результирующий объект с именем исходного теперь включает в себя два объекта, которые стали его операндами. Перейдите в панель Modify (Редактировать) и выберите в стеке модификаторов уровень Boolean (Булевый), для нового объекта этот уровень является первичным. Однако вся иерархия стеков каждого из операндов осталась неизменной и может быть отредактирована независимо. Для этого служит подобъектный уровень Operands (Операнды) выбираемый в свитке Parametrs (Параметры) из группы Operands (Операнды), после чего уровень Boolean (Булевый) в стеке модификаторов становится самым верхним, а ниже добавляется содержимое стека выбранного операнда. Режим отображения Булевых объектов в видовых окнах выбирается в свитке Display / Update (Вид / Обновление). Для показа выбранного по-добъекта требуется включить переключатель Operands (Операнды). При этом он отрисовывается красным цветом выделения, принятом в среде Мах.

7. Перемещаясь по стеку модификаторов в этом режиме можно изменять подобъекты так, как если бы они существовали отдельно в составе сцены, однако следует учитывать, что при сложной геометрии булевого объекта обновление изменений на экране может происходить очень медленно. Вернитесь в панель Create (Создать) и щелкните еще раз на кнопке Boolean (Булевый), установив переключатель типа Булевой операции в положение Union (Объединение). В качестве первого операнда в списке возникнет только что созданный составной объект, а вторым необходимо выбрать объект желтого цвета с именем «Булевый-02 (Объединение)». В результате будет создан составной объект двойной вложенности, так как один из его операндов сам является Булевым объектом (рис. 5.45).

РИСУНОК 5.45. Результат Булевой Операции «Объединения»

Каждый из уровней вложенности может редактироваться раздельно, однако такие операции требуют значительных ресурсов компьютера, и их следует использовать только при необходимости.

РИСУНОК 5.46. Итоговый вид Электродрели

Для снижения системных затрат следует сжимать стек тех операндов, чье дальнейшее модифицирование не требуется. Выполните эту операцию, используя соответствующие кнопки диалогового окна Edit Stack

(Редактировать Стек). Теперь вы можете открыть остальные объекты сцены командой Unhide All (Показать Все Объекты) и выполнить обсчет для просмотра полученных результатов (рис. 5.46).

 

 

Использование Модификаторов

Наибольшую гибкость в редактировании геометрии трехмерной сцены дает механизм модификаторов, описанный ранее в этой Главе. Все модификаторы можно условно разделить на инструменты создания и инструменты редактирования объектов.

Первый тип включает в себя такие средства как Extrude (Штамповка), Bevel (Скос), Lathe (Тело Вращения) и требует наличия предварительно созданной формы. После завершения формирования объекта исходные формы могут изменяться и дополняться, вызывая соответствующие изменения в итоговой геометрии.

Другой, более обширный вид модификаторов работает с уже сформированными трехмерными объектами, позволяя изменять их геометрию. Эта группа включает в себя инструменты различных деформаций, алгоритмов искажения поверхности, изменений вида составляющих элементов и т.п. Некоторые из них дают возможность редактирования формы на уровне вершин и граней, например, рассматриваемый в конце Главы модификатор Edit Mesh (Редактирование Каркаса).

Далее рассмотрим два наиболее характерных инструмента первой группы модификаторов.

 

 

Модификаторы создания геометрии: Bevel (Скос)

Существуют объекты реального мира, имеющие постоянное сечение по высоте и сложную, вычурную форму в плане (например, эмблемный щит, рельефный узор переплета книги, рисунок решетки ограждения и др. (рис. 5.47)).

Такие модели могут быть созданы достаточно реалистично методом Loft (Формования), однако гораздо удобнее воспользоваться отдельным и более простым модификатором среды Мах - инструментом Bevel (Скос). Для создания подобных объектов необходимо создать форму сечения и применить к ней соответствующий модификатор.

РИСУНОК 5.47. Примеры объектов Bevel (Скоса)

Сделать это можно, перейдя в панель Modify (Редактировать). В результате присвоения этого модификатора будут развернуты два свитка -Parameters (Параметры) и Bevel Values (Величины Скоса) для дальнейшей настройки (рис. 5.48).

Прежде всего, необходимо задать величину фаски (или скоса сечения). Для этого служит счетчик Start Outline (Начальное Оконтурива-ние). При положительных значениях - сплайн сечения растягивается наружу от центра, при отрицательных - стягивается внутрь.

Далее, используя счетчики Height (Высота) и Outline (Промежуточное Оконтуривание) группы Level 1 (Уровня 1), настраиваются характерные размеры фаски или скоса сечения. Обычно оба этих счетчика устанавливают равными друг другу по абсолютной величине.

Затем для развития объекта дальше необходимо включить флажок группы Level 2 (Уровень 2) и, установив ее счетчик Outline (Промежуточное Оконтуривание) равным 0, задать счетчиком Height (Высота) величину высоты объекта.

РИСУНОК 5.48. Параметры модификатора Bevel (Скос)

Повторив алгоритм установки для группы Level 3 (Уровень 3), в результате получим трехмерный, выдавленный из сечения объект с фасками по обоим торцам (рис. 5.49).

РИСУНОК 5.49. Объект «Колонна», созданный инструментом Bevel (Скос)

Флажки Start (Начало) и End (Конец) группы Capping (Торцы) в свитке Parameters (Параметры) управляют режимом генерации торцевых плоскостей создаваемого объекта, а флажок Smooth Across Levels (Сглаживание Между Уровнями) включает функцию сглаживания ребер. Интересная установка настраивается параметрами группы Intersections (Пересечения): в случае, когда возникают непредвиденные эффекты закручивания сплайна в вершинах с ненулевой кривизной (такие дефекты препятствуют созданию торцевых плоскостей), включение флажка Keep Lines From Crossing (Запрет Пересечения Линий) запускает режим автоматического разрешения самопересечений (рис. 5.50).

РИСУНОК 5.50. Использование Запрета Пересечения Линий

Попробуйте самостоятельно создать объекты, показанные в начале раздела, применив модификатор Bevel (Скос) к формам их сечений. Используйте файл Bevel.MAX, который можно загрузить с сайта издательства. Обратите внимание на возможность редактирования исходной формы сечения простым переходом вниз по стеку модификаторов с контролем отображения конечного результата в видовом окне (используйте кнопку Show End Result (Показывать Конечный Результат) панели управления стеком).

 

 

Модификаторы создания геометрии:

Lathe (Тело Вращения)

Один из самых применяемых инструментов Мах - это модификатор Lathe (Тело Вращения), используемый для создания тел вращения. Его использование происходит аналогично описанному ранее модификатору Bevel (Скос) -сначала рисуется форма будущего профиля вращения, а затем применяется модификатор Lathe (Тело Вращения). Набор его настроек содержится в единственном свитке Parameters (Параметры) (рис. 5.51).

РИСУНОК 5.51. Параметры модификатора Lathe (Тело Вращения)

Основные из них - это величина угла вращения, задаваемая счетчиком Degrees (Градусы) (при значениях меньше 360 единиц получается сегмент тела вращения), и установка оси вращения, выбираемая одной из трех кнопок - X, Y или Z группы Direction (Направление). Переключатели группы Output (Результат) управляют типом создаваемой трехмерной модели - Patch (Лоскут), Mesh (Каркас) или NURBS (Поверхность NURBS).

РИСУНОК 5.52. Варианты ориентации Axis (Оси Вращения)

Инструменты группы Align (Ориентация) дают возможность управлять положением Axis (Оси Вращения), устанавливая ее в положения Min (Минимума), Center (Центра) или Мах (Максимума) формы профиля (рис. 5.52).

Параметр Axis (Ось Вращения) составляет подобъектный уровень модификатора и при его активизации щелчком на кнопке Sub-Object (Подобъект) отрисовывается в видовом окне желтой прямой линией. При применении трансформаций переноса и поворота к этой оси происходит изменение внешнего вида результирующего тела вращения (рис. 5.53).

РИСУНОК 5.53. Варианты расположения Axis (Оси Вращения)

Используйте для практики файл Lathe.MAX из каталога \Scenes, расмещенный на на сайте издательства, пробуя создать модели гантели, песочных часов, кувшина и др. как тела вращения (рис. 5.54).

РИСУНОК 5.54. Объекты, полученные операцией Вращения

 

 

Модификаторы изменения геометрии: Bend (Изгиб)

Далее мы разберем набор самых применяемых модификаторов изменений формы и начнем с инструмента Bend (Изгиб), используемого для создания деформации изгиба в уже готовом трехмерном объекте. Применив этот модификатор к существующему объекту (например, цилиндру), рассмотрим параметры и настройки, содержащиеся в свитке Parameters (Параметры) (рис. 5.55).

РИСУНОК 5.55. Параметры модификатора Bend (Изгиб)

Группа Bend (Изгиб) содержит два основных счетчика Angle (Угол) и Direction (Направление), задающих соответственно величин) изгиба и его направление в градусах.

РИСУНОК 5.56. Варианты применения Изгиба

Переключатели группы Bend Axis (Оси Изгиба) управляют ориентацией деформации изгиба, выбирая текущую координатную ось.

Область действия деформации задается Gizmo (Контейнером Модификатора), который вместе с параметром Center (Центр) составляют подобъектный уровень инструмента Bend (Изгиб).

Настройки группы Limits (Ограничения) позволяют настраивать область действия модификатора применительно к выбранной оси деформации. Для включения режима ограничений предназначен флажок Limit Effect (Эффект Ограничения), а пара счетчиков Upper Limit (Верхний Предел) и Lower Limit (Нижний Предел) задает координаты плоскостей, ограничивающих действие модификатора (рис. 5.56).

Файл для практических занятий Bend.MAX можно загрузить с сайта издательсьва.

 

 

Модификаторы изменения геометрии: Taper(Конусность)

Этот инструмент предназначен для придания объекту конусности, изменяющейся вдоль выбранной оси линейно или криволинейно. Набор установок содержится в свитке Parameters (Параметры) (рис. 5.57), сходном с описанным ранее аналогичным свитком модификатора Bend (Изгиб).

РИСУНОК 5.57. Параметры модификатора Taper (Конусность)

Значения пары счетчиков Amount (Величина) и Curve (Кривизна) управляют соответственно сходом на конус (или заострением) геометрии объекта и его нелинейностью (кривизной) (рис. 5.58).

Gizmo (Контейнер) модификатора представляет собой параллелепипед, отображающий примененную деформацию и позволяющий использовать трансформации перемещения, поворота и масштабирования для дополнительного контроля геометрии.

Ориентация приложения модификатора регулируется группой настроек Taper Axis (Оси Конусности).

Переключатели параметра Primary (Первичная Ось) выбирают основную координатную ось действия деформации, а выбор ее перпендикулярной оси (или обоих сразу) задается переключателями группы Effect (Эффект).

РИСУНОК 5.58. Варианты применения Конусности

Флажок Symmetry (Симметрия) включает зеркальное отображение изменения геометрии относительно точки Center (Центра). Эта точка управляется в режиме Sub-Object (Подобъект) и допускает только преобразование переноса. Группа настроек Limits (Ограничения) аналогична описанной группе для модификатора Bend (Изгиб).

Попрактикуйтесь в работе с описанным набором инструментов, загрузив для изучения файл примера Тарег.МАХ с сайта издательства.

 

 

Модификаторы изменения геометрии: Skew (Наклон)

Очень полезный модификатор трапециевидной деформации геометрии, который используется для добавления наклона граням модели (например, легкой неперпендикулярности плоскостей, свойственной объектам реального мира, таким как картонная коробка, мебельный ящик, покосившаяся избушка, старый автомобиль и др.).

Настройки инструмента Skew (Наклон) аналогичны рассмотренным для модификатора Bend (Изгиб). Для демонстрации работы рассмотренного модификатора создайте объект ChamferBox (Коробка с Фаской) задав величины счетчиков Length Segs (Число Сегментов по Длине), Width Segs(Чиcло Сегментов по Глубине) и Height Segs (Число Сегментов по Высоте) равными 10 единицам, a Fillet Segs (Число Сегментов Фаски) равное 3.

Перейдите к панели Modify (Редактировать) и примените к объекту описываемый модификатор. Задайте некоторое ненулевое значение счетчику Amount (Количество) и. включив флажок Limit Effect (Эффект Ограничения), переместите плоскости Пределов Ограничения для придания модификатору эффекта случайности (рис. 5.59).

РИСУНОК 5.59. Применение модификатора Skew (Наклон)

Попробуйте самостоятельно перенастраивать некоторые параметры для закрепления навыка работы с модификатором Skew (Наклон).

 

 

Модификаторы изменения геометрии: Twist (Кручение)

Этот инструмент используется для добавления объектам деформации скручивания. Чаще всего модификатор Twist (Кручение) применим при создании витых спиралевидных моделей или трехмерных наборов объектов (например, резьбы болта, пропеллера самолета, винтовой лестницы и др.) (рис. 5.60).

РИСУНОК 5.60. Объекты

Группа параметров Twist (Кручение) содержит пару счетчиков Angle (Угол) и Bias (Смещение), задающих соответственно величину закручивания и степень неравномерности витков.

Второй счетчик может принимать значения от -100 до +100 единиц, управляя величиной нелинейности деформации, воздействуя на геометрию объекта от Center (Центра) модификатора.

Файл трехмерной сцены с набором объектов Twist.MAX наглядно иллюстрирует действие деформации кручения и может быть использован вами для самостоятельной практики.

Далее мы рассмотрим два инструмента, предназначенных для имитации неоднородности геометрии объектов: Noise (Нерегулярность) и Wave (Волна).

 

 

Модификаторы изменения геометрии: Noise (Нерегулярность)

Этот модификатор используется для придания геометрии моделей неравномерности и случайности, характерной для объектов реального мира, которые в большинстве своем отличаются от искусственных форм, генерируемых программами трехмерного моделирования (аналогичное средство существует и в инструментах создания материачов - его мы рассмотрим позднее).

Модификатор Noise (Нерегулярность) содержит несколько групп настроек (рис. 5.61).

РИСУНОК 5.61. Параметры модификатора Noise (Нерегулярность)

Первая одноименная группа включает в себя счетчики Scale (Размер), задающий величину возмущений поверхности объекта и Seed (Случайность), устанавливающий положение генератора случайных величин.

Флажок Fractal (Фрактал) включает режим генерации математического алгоритма по методу фракталов, а счетчики Roughness (Шероховатость) и Iteration (Число Повторений) задают установки этому алгоритму.

Три счетчика (по числу координатных осей) следующей группы Strength (Амплитуда) позволяют установить силу смещений точек поверхности объекта. Для генерации непрерывного изменения геометрии с использованием фактора времени служит группа настроек Animation (Оживление).

Счетчики Frequency (Частота) и Phase (Фаза) устанавливают соответственно скорость непрерывного изменения возмущений и ее внешний вид, а флажок Animate Noise (Оживить Нерегулярность) предназначен для включения режима анимации модификатора.

РИСУНОК 5.62. Полено с «нерегулярной» поверхностью

Используйте файл примера Noise.MAX (рис. 5.62), который можно загрузить с сайта издательства, для экспериментов с инструментом Noise (Нерегулярность).

 

 

Модификаторы изменения геометрии: Wave (Волна)

Если предыдущий модификатор предназначался для генерации нерегулярных возмущений геометрии модели, то инструмент Wave (Волна) необходим для создания регулярных, подчиненных нехаотическому закону колебаний поверхности трехмерного объекта.

Использование этого инструмента применимо для имитации многих объектов реального мира, таких как рельеф поверхности воды, развевающееся знамя, вибрирующая мембрана акустической системы, оплавленность свечи и др. (рис. 5.63).

РИСУНОК 5.63. Пример использования модификатора Wave (Волна)

Единственная одноименная группа параметров модификатора содержит 5 счетчиков для управления волной (рис. 5.64).

РИСУНОК 5.64. Параметры модификатора Wave (Волна)

Пара счетчиков Amplitude 1 (Амплитуда 1) и Amplitude 2 (Амплитуда 2) задает силу колебаний в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а счетчик Wave Length (Длина Волны) управляет протяженностью пиков максимума и минимума.

И оставшиеся два счетчика Phase (Фаза) и Decay (Затухание) назначают соответственно внешний вид колебания и силу его ослабления по мере удаления от Center (Центра) Gizmo (Контейнера Модификатора). Положение центра редактируется на уровне Sub-Object (Подобъекта) так же, как и положение, угол поворота и масштаб самого Gizmo (Контейнера Модификатора).

Для практики и детального знакомства с модификатором Wave (Волна) создайте модель типа Plane (Плоскость) и, присвоив рассматриваемый инструмент опробуйте зависимость внешнего вида модели от тех или иных установок (рис. 5.65).

РИСУНОК 5.65. «Волнящий» объект

 

 

Модификаторы изменения геометрии: Edit Mesh (Редактирование Каркаса)

В заключение мы рассмотрим один из ключевых инструментов изменения геометрии, без которого невозможно представить любую сложную модель в Мах. Модификатор Edit Mesh (Редактирование Каркаса) представляет собой набор средств, скомпонованных по следующим подобъектным уровням:

• Vertex (Вершина) - позволяет различные манипуляции с вершинами редактируемого каркаса.
  
• Edge (Ребро) - служит для управления видимостью и расположением ребер редактируемого каркаса.
  
• Face (Грань) - применяется для работы с наборами граней, а также для назначения Material ID (Идентификатора Материала) при использовании типа Multi / Sub-Object (Составной / Многокомпонентный Материал).
  
• Polygon (Плоскость) - аналогичный предыдущему подобъектный уровень, позволяющий работать с прямоугольными парами граней.
  
• Element (Элемент) - позволяет работать с группами граней, объединенными в элемент каркаса.
  

Выбор требуемого подобъектного уровня осуществляется в списке, вызываемом левым щелчком на знаке «плюс» в списке Modifier Stack (Стек Модификаторов) (рис. 5.66).

РИСУНОК 5.66. Список подобъектных уровней

Далее мы рассмотрим подробнее свитки параметров Edit Mesh (Редактирование Каркаса) и содержащиеся в них наборы инструментов.

 

 

Свиток Selection (Выделение)

Свиток, сходный с одноименным свитком рассмотренного ранее модификатора Edit Spline (Редактировать Сплайн), предназначен для включения нужного подобъектного уровня с помощью соответствующей кнопки и управления режимами выбора подобъектов (рис. 5.67).

РИСУНОК 5.67. Настройки свитка Selection (Выделение)

Кнопки Hide (Скрыть) и Unhide (Показать) позволяют управлять видимостью наборов подобъектов, а пара кнопок Сору (Копировать в Буфер) и Paste (Вставить из Буфера) служит для создания таких наборов.

Флажки By Vertex (По Вершине) и Ignore Backfacing (Игнорировать Тыльные Грани) включают соответственно режим выбора подобъектов по указываемой вершине и блокировки трансформаций тыльных граней объекта.

 

 

Свиток Soft Selection (Мягкое Выделение)

Настройки этого свитка предназначены для расширения возможностей выделения подобъектов и задают закон распространения трансформаций по объему редактируемого каркаса (рис. 5.68):

РИСУНОК 5.68. Инструменты Мягкого Выделения

• Use Soft Selection (Включить Мягкое Выделение) - управляет активизацией этого режима.
  
• Edge Distance (Реберное Расстояние) - задает число ребер, попадающих в «зону влияния» трансформаций.
  
• Affect Backfacing (Воздействовать на Тыльные Грани) - задействует все грани каркаса.
  
• Falloff (Спад), Pinch (Сужение), Bubble (Вздутие) - настраивают внешний вид функциональной кривой распространения трансформаций.
  

РИСУНОК 5.69. Отображение режима Мягкого Выделения

В режиме Vertex (Вершина) в видовых окнах происходит динамическое отображение Мягкого Выделения. Выбранная вершина отрисовывается красным цветом, а вершины, попадающие в область влияния - оттенками желтого и зеленого цветов (рис. 5.69).

При различных значениях счетчиков Falloff (Спад), Pinch (Сужение) и Bubble (Вздутие) трансформации выбранной вершины по-разному передаются всем «подчиненным» вершинам (рис. 5.70).

РИСУНОК 5.70. Варианты использования режима Мягкого Выделения

Режим Мягкого Выделения действует и на других подобъектных уровнях, хотя выделения цветом зоны влияния не происходит.

 

 

Свиток Edit Geometry (Редактировать Геометрию)

Большинство основных инструментов изменения геометрии сосредоточено в этом свитке. Доступность той или иной кнопки регулируется при выборе соответствующего подобъектного уровня (рис. 5.71).

РИСУНОК 5.71. Варианты свитка Edit Geometry (Редактировать Геометрию)

Остановимся на основных командах и их особенностях. Следующие инструменты являются общими для всех уровней:

• Attach (Присоединить) - производит добавление каркасных объектов сцены в состав редактируемой модели. Все грани присоединяемого объекта помещаются объединенными в новый Элемент.
  
• Detach (Отсоединить) - выполняет отделение выбранного подобъекта в отдельный элемент или новый объект. Одноименное диалоговое окно позволяет задать режим этой операции (рис. 5.72).
  
• Delete (Удалить) - удаляет выбранный подобъект или группу подобъек-тов.
  
• Remove Isolated Vertices (Удалить Изолированные Вершины) - производит удаление отдельно расположенных вершин объекта.
  
• View Align / Grid Align (Ориентировать по Текущему Виду / Ориентировать по Сетке) - выполняет переориентацию выбранных подобъектов параллельно текущему видовому окну / Сетке.
  
• Make Planar (Привести к Плоскости) - переориентирует выбранные по-добъекты в плоскостное расположение.
  
• Collapse (Свести в Точку) - выполняет коллапс (сжатие) и объединение всех вершин выбранных подобъектов в одну, располагая ее в геометрическом центре выделения (рис. 5.72).
  

РИСУНОК 5.72. Операция Collapse (Свести в Точку)

 

 

Vertex (Вершина)

Подобъектный уровень Vertex (Вершина) используется для тщательной, «ручной» доводки формы модели, позволяя пользователю работать с поверхностью объекта примерно так, как это делает скульптор. Для этого предоставлен следующий инструментарий:

• Create (Создать) - выполняет создание изолированных вершин для последующих построений, создания граней, плоскостей и т.д.
  
• Break (Разорвать) - предназначен для разъединения граней, сходящихся в выбранной вершине.
  
• Chamfer (Фаска) - создает прямую фаску, дополняя форму новыми вершинами и гранями.
  
• Weld (Объединить) - соединяет несколько выбранных вершин в одну, делая образующие грани сходящимися в ней. При активизации кнопки Selected (Выбранные) операция производится над всеми выделенными вершинами, попадающими в Weld Threshold (Порог Объединения). Эту величину контролирует счетчик, расположенный справа от кнопки Selected (Выбранные). Кнопка Target (Целевые) позволяет объединять вершины, перемещая выбранную к требуемой.
  
• Slice Plane (Секущая Плоскость) - организует специальный режим, позволяющий построить сечение, возникающее в результате пересечения поверхности объекта и секущей плоскости. Эта плоскость отрисовывается желтым цветом и может быть перенесена и повернута до требуемой позиции. При включенном флажке Split (Рассечь) генерируются кромки для разъединения объекта на две части.
  

 

Edge(Ребро)

Некоторые инструменты этого уровня повторяют предыдущий, поэтому рассмотрим лишь новые функции:

• Divide (Разделить) - производит вставку вершины посередине выбранного ребра.
  
• Turn (Развернуть) - выполняет переворот выбранного ребра, соединяя диагональные вершины плоскости.
  
• Extrude (Штамповка) - создает выпуклый или вогнутый рельеф-штамп из выбранных граней, добавляя боковую поверхность.
  
• Cut (Вырезка) - позволяет нарисовать на поверхности объекта новые ребра, перемещаясь по имеющимся ребрам, как по узловым точкам.
  
• Select Open Edges (Выделить Открытые Ребра) - производит выделение краевых ребер.
  
• Create Shape from Edges (Создать Форму из Выбранных Ребер) - выполняет создание отдельной формы, используя выделенные ребра как сегменты.

 

 

Face (Грань), Polygon (Плоскость), Element (Элемент)

Три подобъектных уровня для работы с гранями имеют следующие инструменты редактирования:

• Create (Создать) - выполняет создание треугольной грани, используя вершины объекта как узловые точки.
  

Направление обхода трех вершин определяет видимость построенной грани. Например, для создания грани, повернутой передней стороной к наблюдателю, необходимо перемещать мышь против часовой стрелки.

• Bevel (Скос) - создает прямую фаску, вставляя плоскости вместо общих ребер выделенных граней. Этот инструмент просто незаменим при усложнении и «сглаживании» формы модели.
  
• Tesselate (Добавить Грани) - производит увеличение мозаичности граней, добавляя промежуточные вершины.
  

Режим by Edge (по Ребрам) включает добавление вершин посередине ребер, а режим by Face-Center (по Центру Грани) - в геометрических центрах граней (рис. 5.73).

РИСУНОК 5.73. Операция Tesselate (Добавить Грани)

Explode (Расчленить) - отделяет выделенные грани в отдельный объект или элемент по критерию угла между смежными гранями, который задается счетчиком. По умолчанию его значение равно 24 градусам.

 

 

Свиток Surface Properties (Свойства Поверхности)

Инструменты этого свитка также разнятся для каждого подобъектного уровня. Рассмотрим их основные особенности.

 

 

Vertex (Вершина)

Настройки рассматриваемого свитка позволяют задавать значения Weight (Веса) и Color (Цвета) выбранных вершин, необходимые для использования в некоторых модификаторах Мах (например, в MeshSmooth (Сглаживании Каркаса)).

 

 

Edge (Ребро)

Набор параметров в этом уровне предназначен в основном для определения видимости ребер в видовых окнах. Для этого служат кнопки Visible / Unvisible (Сделать Видимым / Невидимым).

Группа Auto Edge (Автоматическая Отрисовка Ребер) управляет режимами показа ребер.

Face (Грань), Polygon (Плоскость), Element (Элемент)

Основные функции свитка Surface Properties (Свойства Поверхности) на оставшихся трех подобъектных уровнях определяются следующими группами настроек:

• Группа Normals (Нормали) - позволяет задать внешний вид отрисовки нормалей и их ориентацию для выбранных граней.

• Группа Material (Материал) - служит для присвоения выделенным граням Material ID (Идентификатора Материала) при использовании материалов типа Multi / Sub-Object (Составной / Многокомпонентный Материал).
  
• Группа Smoothing Groups (Группы Сглаживания) - задает группы сглаживания наборов граней, позволяя выбрать их кнопками назначения или запустив функцию Auto Smooth (Автоматическое Сглаживание).
  

В заключение остается добавить, что применение рассмотренного модификатора к любому типу примитивов или форм Мах выполняет их конвертирование в каркас на текущем уровне стека. Всегда предпочтительнее производить значительные операции редактирования каркаса на новом его уровне для оставления возможности повторного внесения изменений или отмены.

 

 

ГЛАВА 6

Освещение и Камеры

• Свет в Кадре
  
• Основные Источники Света
  
• Съемочные Камеры
  

 

Свет в Кадре

Виртуозное владение техникой моделирования и артистичное смешение красок и текстур при создании материалов не позволит получить по-настоящему реалистичные изображения без правильно настроенного света сцены и удачно закомпонованного кадра съемочной камеры. Два основных типа служебных объектов любой сцены Мах - Источники Света и Камеры требуют детальной настройки и отладки. Обычно работа с ними начинается сразу после создания первых объектов геометрии, однако подробная установка параметров более целесообразна позднее, в процессе настройки материалов.

 

 

Основные Источники Света

Любая из вновь созданных сцен имеет Default Lighting (Базовое Освещение) - способ отрисовки сцены при полном отсутствии источников света. Действительно, если пользователь начинает с создания геометрии и присвоения ей неких материалов, не позаботившись об освещении, то за него это сделает сама программа, давая возможность заняться этим позднее. Установки базового освещения производятся в диалоговом окне Viewport Configuration (Конфигурация Видовых Окон), вызываемом через одноименный пункт падающего меню Customize (Настроить) (рис. 6.01).

РИСУНОК 6.01. Установки Базового Освещения

 

 

Default Lighting (Базовое Освещение)

Группа Rendering Options (Параметры Визуализации) содержит флажок Default Lighting (Базовое Освещение), который позволяет управлять встроенным освещением, и два переключателя -1 Light (Один Источник Света) / 2 Light (Два Источника Света), осуществляющих выбор числа базовых осветителей сцены.

При одном включенном источнике света сцена отрисовывается с фронтальным, расположенным «за плечом наблюдателя» освещением. Такая конфигурация позволяет быструю перерисовку объектов сцены в видовых окнах, однако, выглядит менее естественно, чем другая, с двумя источниками света.

Во втором варианте один из осветителей располагается слева вверху, а другой - справа внизу, что способствует более реальному виду, хотя при обновлении экрана происходит большее замедление. Параметры базового освещения ограничиваются описанным незначительным набором установок.

 

 

Виды источников света Мах

Далее мы рассмотрим основные источники света, применяемые в среде Мах, и сначала следует остановиться на их классификации:

• Omni (Всенаправленный) - источник света, располагающийся в точке и излучающий во всех направлениях трехмерного пространства сцены. Такой осветитель еще называют точечным. В видовых окнах осветитель отрисовывается как объект, по виду напоминающий восьмигранник (рис. 6.02 а).
  

РИСУНОК 6.02 а. Отображение осветителя Omni (Всенаправленного)

• Target Spot (Нацеленный Прожектор) - источник света, состоящий из собственно излучателя и Target (Точки Цели), задающей направление лучей. Такой осветитель можно представить в виде конуса или пирамиды с вершиной в точке излучения. В видовых окнах осветитель отрисовывается как желтая восьмигранная пирамидка (излучатель), соединенная голубой линией (осью луча зрения) с желтым кубиком (точкой цели) (рис. 6.02 b).
  

РИСУНОК 6.02 b. Отображение осветителя Target Spot (Нацеленного Прожектора)

• Target Direct (Нацеленный Прямой) - аналогичный предыдущему источник света, излучаемый не точкой, а плоскостью. Такой осветитель можно представить в виде параллелепипеда или цилиндра, и в видовых окнах он отрисовывается как желтая четырехгранная стрелка (излучатель), соединенная голубой линией (осью луча зрения) с желтым кубиком (точкой цели) (рис. 6.02 с).
  

РИСУНОК 6.02 с. Отображение осветителя Target Direct (Нацеленного Прямого)

• Free Spot (Свободный Прожектор) - источник света, идентичный нацеленному прожектору, но без точки цели. Направление светового луча изменяется вращением осветителя. В видовых окнах осветитель отрисовывается как желтая восьмигранная пирамидка (рис. 6.02 d).
  

РИСУНОК 6.02 d. Отображение осветителя Free Spot (Свободного Прожектора)

• Free Direct (Свободный Прямой) - аналогичный предыдущему источник света, излучающий не из точки, а из плоскости (также как Target Direct (Нацеленный Прямой)). В видовых окнах такой источник света отрисовывается как желтая восьмигранная стрелка (рис. 6.02 е).
  

РИСУНОК 6.02 е. Отображение осветителя Free Direct (Свободного Прямого)

Для создания источника света необходимо перейти в панель Create (Создать) и раскрыть кнопкой Lights (Источники Света) свиток описанных ранее типов осветителей. Затем нужно щелкнуть на необходимой кнопке и будут показаны свитки основных и дополнительных настроек (рис. 6.03).

РИСУНОК 6.03. Настройки Источников Света

Далее необходимо расположить курсор в видовом окне (обычно используется окно Тор (Вид Сверху)) и выполнить левый щелчок. Описанный способ справедлив для всех осветителей, кроме типов Target (Нацеленных), для которых необходимо цместо щелчка выполнить нажатие левой кнопки мыши и, перемещая ее, указать положение точки цели, а только потом отпустить.

Генерируемые при создании имена источников света типа Omni01 или Spot01 лучше сразу заменить на более информативные.

Рассмотрим набор параметров основных источников света среды Мах.

 

 

General Parameters (Общие Параметры)

Список Туре (Тип) позволяет изменять тип осветителя при необходимости на стадии редактирования. Флажки On (Включен) и Cast Shadows (Падающие Тени) управляют соответственно режимом включения и способностью осветителя генерировать падающие тени от объектов сцены.

Цветная кнопка при левом щелчке вызывает Color Selector (Палитру Цветов), позволяя настраивать спектр световых лучей, а рельефная кнопка рядом с ней вызывает диалоговое окно Exclude / Include (Включить / Исключить), управляющее списком объектов, на которые будет влиять (или игнорировать) создаваемый осветитель (рис. 6.04).

РИСУНОК 6.04. Диалоговое окно Exclude /Include (Включить /Исключить)

Эта особенность очень часто используется для создания особых световых эффектов (таких как рефлексы, вспышки и т.п.), выборочной засветки одного или группы объектов. Поле диалогового окна состоит из двух списков: слева располагается набор объектов создаваемой сцены, а справа - те объекты, которые будут Exclude (Исключены) или Include (Включены) во влияние создаваемого осветителя. Соответствующий режим выбирается одноименными переключателями в правой верхней части окна.

Располагаемая ниже группа переключателей управляет тем, какое из свойств - Illumination (Освещенность), Shadow Casting (Падающие Тени) или оба будут использоваться источником света.

Для точных настроек спектра осветителя по составляющим Red-Green-Blue (Красный-Зеленый-Синий) или Hue-Saturation-Value (Оттенок-Насыщенность-Величина) предназначены соответствующие счетчики, а долевой коэффициент усиления источника задается счетчиком Multiplier (Множитель). Последний параметр удобен для установки силы света осветителя, причём значение, равное 1, соответствует одинарному источнику света, а нулевое - выключенному. Любое значение больше 1 приводит к результатам, достижимым при установке в одну точку нескольких единичных осветителей. Для создания затененных участков на определенных областях сцены значение множителя следует сделать отрицательным.

Группа Affect Surfaces (Воздействие на Поверхности) в свитке Advanced Effects (Эффекты) управляет соотношением яркости и контрастности различных зон освещенности поверхности объектов.

Projector Parameters (Параметры Проецирования)

Группа Projector Parameters (Параметры Проецирования) в свитке Advanced Effects (Эффекты) содержит флажок Map (Текстурная Карта) и кнопку выбора файла изображения для наложения на излучаемый осветителем свет (рис. 6.05).

РИСУНОК 6.05. Параметры Проецирования

В результате использования этого параметра есть возможность заставить источник света имитировать кинопроектор или фильмоскоп, а также некоторые другие световые эффекты (рис. 6.06).

РИСУНОК 6.06. Пример использования функции Проецирования

 

 

Intensity/Color/Attenuation (Интенсивность/Цвет/Ослабление)

Этот свиток предназначен для контроля интенсивности, цвета и пространственного ослабления светового потока осветителя наподобие затухания света в реальной атмосфере (рис. 6.07).

РИСУНОК 6.07. Параметры Ослабления

Группы параметров Near Attenuation (Ближнее Затухание) и Far Attenuation (Дальнее Затухание) задают начало и конец границы ослабления света, причем каждая из них представляет собой сферу с центром в точке излучения осветителя и отрисовывается в видовых окнах своим цветом (рис. 6.08).

РИСУНОК 6.08. Отображение границ Ослабления

Применение ослабления позволяет задать неоднородность освещения, свойственную объектам реального мира. Параметры группы Decay (Затухание) дают возможность задать математический закон изменения ослабления из списка Туре (Тип) и границу его начала счетчиком Start (Начало).

 

 

Shadow Parameters (Параметры Тени)

Две группы настроек регулируют Object Shadows (Падающие Тени Объектов) и Atmospere Shadows (Тени в Атмосфере) (рис. 6.09). Первый из этих типов наиболее часто используется и характеризуется возможностью изменять четкость границы тени.

РИСУНОК 6.09. Параметры Тени

Второй тип тени имеет постоянную резко очерченную кромку и допускает генерацию реалистичных теней от полупрозрачных объектов и объектов с использованием силуэтных текстурных карт.

Цвет тени настраивается с использованием Color Selector (Палитры Цветов), вызываемой левым щелчком на цветной кнопке Color (Цвет), а степень «черноты» тени регулируется счетчиком Dens (Плотность).

Для добавления карты текстуры к карте теней предназначен флажок Map (Текстурная Карта), а влияние цвета источника на цвет тени включается флажком Light Affects Shadow Color.

Вторая группа настраивает тени при обсчете атмосферных эффектов, для чего служат счетчики Opacity (Непрозрачность) и Color Amount (Насыщенность Цвета).

 

 

Shadow Map Parameters (Параметры Карты Тени)

Настройки этого списка управляют внешним видом падающих теней (рис. 6.10).

РИСУНОК 6.10. Параметры Карты Тени

В свтике Shadow Map Parameters доступны для настроек счетчики Bias (Смещение), управляющие величиной относа тени от поверхности объекта, а также Size (Размер) и Sample Range (Точность), задающие соответственно крупность карты теней и разрешающую способность границы тени.

РИСУНОК 6.11 а. Пример создания «мягкой» тени

РИСУНОК 6.11 b. Пример создания «резкой» тени

Изменяя два последних счетчика, можно имитировать размытые тени в туманном освещении (значение Size=256, Sample Range=18) (рис. 6.11 а) или четкие тени, создаваемые ярким полуденным солнцем (значение Size=1024, Sample Range=3) (рис. 6.11 b).

Для получения промежуточного результата типа «солнце в дымке» следует задать усредненные параметры (значение Size=512, Sample Range=8) (рис. 6.11 с).

РИСУНОК 6.11 с. Пример создания тени средней четкости

В случае создания источника света типа Target Spot (Нацеленный Прожектор) или Free Spot (Свободный Прожектор) возникает свиток Spotlight Parameters (Параметры Прожектора) (рис. 6.12) с настройками, регулирующими параметры его луча.

РИСУНОК 6.12. Параметры Прожектора

Для этого служит пара счетчиков HotSpot/Beam (Пятно Света/Луч) и Falloff/ Field (Граница Пятна Света/область действия) управляющая степенью размытия края светового пучка, переключатели Circle / Rectangle (Окружность / Прямоугольник), задающие форму луча света, соответственно коническую или пирамидальную, и счетчик Aspect (Пропорция), активизирующийся при включенном переключателе Rectangle (Прямоугольник), настраивающий соотношение ширины к высоте сечения луча.

Для отображения геометрии конуса света в видовых окнах используется флажок Show Cone (Показывать Конус Света), а расположенный рядом флажок Overshoot (Всенаправленный) заставляет осветитель излучать свет во всех направлениях (подобно источнику типа Omni), хотя и генерируя тени только в пределах конуса света.

 

 

Ambient Lighting (Фоновое Рассеянное Освещение)

В наборе инструментов управления светом есть еще один, позволяющий глобально влиять на освещенность сцены. Этот вид освещения называется Ambient Lighting (Фоновое Рассеянное Освещение), и его величина характеризует общее ненаправленное освещение, равномерно заливающее светом все объекты. Введение такого параметра дает возможность управлять цветовой насыщенностью материалов, усиливая ее для ярких, «дневных» сцен и ослабляя для темных, слабоосвещенных.

Значение Ambient Lighting (Фоновое Рассеянное Освещение) устанавливается в диалоговом окне Environment (Окружение), вызываемом из падающего меню Rendering (Визуализация) (рис. 6.13).

РИСУНОК 6.13. Настройки Фонового Рассеянного Освещения

Свиток Common Parameters (Общие Параметры) содержит группу Global Lighting (Общее Освещение), в которой имеется набор следующих параметров:

• Ambient (Окружающий) - значение окружающей фоновой освещенности, изменяемое от полностью «черной» (выключенной) при величинах цветовых составляющих Red-Green-Blue (Красный-Зеленый-Синий), равных соответственно 0-0-0, до ослепительно-белой со значениями этих же параметров равными 255-255-255 единиц. Установка этого параметра производится в описанном ранее диалоговом окне Color Selector (Выбор Цвета), для вызова которого необходимо выполнить левый щелчок на соответствующей цветной кнопке.
  

Кроме того, при установке ненулевых значений цветового параметра Sat (Насыщенность) весь фоновый свет становится цветным. Такая «расцветка» может понадобиться при имитации лунного света, красного освещения проявочной комнаты фотографа, некоторых спецэффектов. Значение параметра Ambient (Окружающий) установлено по умолчанию в 11-11-11, что соответствует слабому фоновому свету.

• Tint (Оттенок) - корректировка цветового оттенка всех осветителей сцены. Этот параметр настраивается аналогично предыдущему и позволяет глобально менять цвет всех источников света одновременно.
  
• Level (Уровень) - задание коэффициента умножения для всех осветителей сцены. Значение этого счетчика по умолчанию равно 1, что соответствует использованию источниками света своих собственных параметров без изменения. При изменении величины Уровня больше единицы происходит пропорциональное одновременное увеличение светового потока всех осветителей сцены и наоборот.
  

 

Съемочные Камеры

Рассматриваемые ранее при изучении видовых окон различные точки зрения наблюдателя почти всегда подходят для стадии создания и редактирования объектов трехмерных сцен, однако все они (может быть за исключением вида Perspective (Перспектива)) выглядят нереально и. безусловно, не годятся для визуализации сцен, требующих реализма. Для решения этой задачи предназначены специальные служебные объекты - Съемочные Камеры или просто Камеры.

 

 

Основные параметры камер

В среде Мах используются два вида камер:

Target Camera (Нацеленная Камера).

Free Camera (Свободная Камера).

Второй тип съемочных камер менее удобен для большинства случаев, поэтому остановимся на первом и рассмотрим его подробнее.

Нацеленная Камера представляет собой объект, по структуре близкий к рассмотренному ранее источнику света типа Target Spot (Нацеленный Прожектор), - это точка объектива камеры, показываемая в окнах в виде синего изображения кинокамеры и Target (Точка Цели) (отрисовываемая синим кубиком), в которую всегда направлен воображаемый луч зрения наблюдателя (рис. 6.14).

Ось луча зрения отрисовывается прямой голубого цвета, соединяющей объектив камеры и кубик цели.

РИСУНОК 6.14. Отображение Target Camera (Нацеленной Камеры)

Разберем основные параметры настройки камер. Для этого необходимо перейти в панель Create (Создать) и раскрыть кнопкой Cameras (Камеры) свиток типов съемочных камер. Далее следует щелкнуть на кнопке Target (Нацеленная), после чего отобразится свиток Parameters (Параметры), содержащий все необходимые инструменты настройки (рис. 6.15).

Действия пользователя по созданию камер аналогичны описанным для осветителей типов Target (Нацеленных) и Free (Свободных), поэтому сразу обратимся к разбору содержимого выбранного свитка.

Пара связанных счетчиков Lens (Линзы) и FOV или Field-of-View (Поле Зрения) управляет величиной поля зрения камеры или области видимого наблюдателю изображения. При изменении одного из этих счетчиков пропорционально меняется значение другого. Расположенный рядом список кнопок выбирает способ задания поля зрения:

Поле зрения измеряется по горизонтали вида. Поле зрения измеряется по вертикали вида. Поле зрения измеряется по диагонали вида.

Далее следует группа стандартных наборов линз Stock Lenses (Шаблонные Линзы) для быстрого выбора пары значений Lens (Линзы) и FOV (Поле Зрения).

Расположенный ниже список выбора типа камеры становится доступен при редактировании уже созданной камеры через панель Modify (Редактировать), а два флажка Show Cone (Показать Границу Поля Зрения) и Show Horizon (Показать Линию Горизонта) управляют отрисовкой геометрии камеры в видовых окнах.

РИСУНОК 6.15. Параметры Камер

Далее располагаются две группы настроек Environment Ranges (Диапазоны Видимости) и Clipping Planes (Плоскости Невидимости).

Первая группа содержит счетчики Near Range (Ближний Диапазон) и Far Range (Дальний Диапазон), которые задают границы начала и конца, используемые при визуализации сцен Environment Effects (Эффектов Окружения), таких как туман, глубина резкости и др.

Счетчики Near Clip (Ближняя Секущая Плоскость) и Far Clip (Дальняя Секущая Плоскость) второй группы позволяют установить диапазон трехмерного пространства, за пределами которого не будут отрисовываться объекты в видовых окнах и визуализироваться при обсчете. Это бывает необходимо в некоторых случаях сложной составной геометрии сцены (например, при визуализации интерьера помещения с точки постановки камеры, расположенной перед глухой стеной).

РИСУНОК 6.15а

И последняя группа параметров Multi-Pass Effects (Многопроходные Эффекты) управляет настройками таких свойств визуализации, как Depth of Field (Глубина Резкости) и Motion Blur (Размытие Движения), выбор которых осуществляется из соответствующего списка (рис. 6.15а).

Одним из наиболее удобных свойств этой группы является возможность визуальной отладки эффекта непосредственно в видовом окне активной камеры. Дополнительные настройки, относящиеся к выбранному эффекту, содержатся в отдельном свитке. Более детально на Многопроходных Эффектах мы остановимся в главе «Визуализация и Специальные Эффекты».

 

 

Управление камерами

Для активизации панели инструментов управления камерой необходимо задать текущим видовым окном точку зрения выбранной съемочной камеры. В этом случае стандартная панель настройки видового окна, расположенная в правой нижней части Главного Окна Мах и рассмотренная ранее, примет иной вид (рис. 6.15):

РИСУНОК 6.16. Панель Управления видовым окном Камеры

• Dolly Camera (Наезд / Отъезд Камеры) - перемещает камеру по оси луча зрения к остающейся неподвижной точке цели, причем величина поля зрения не изменяется. Этот прием удобен для детального показа фрагмента видимой части сцены без изменения ее перспективы. Dolly Target (Наезд / Отъезд Точки Цели) - производит аналогичные действия с точкой цели, не изменяя положение камеры.
  
• Dolly Camera+Target (Наезд / Отъезд Камеры+Точки Цели) - перемещает одновременно камеру и ее цель вдоль оси луча зрения, сохраняя расстояние между ними постоянным.
  
• Perspective (Перспектива) - производит перемещение камеры к точке цели вдоль оси луча зрения, сохраняя размер поля зрения постоянным. Чаще всего эта кнопка может использоваться для коррекции искажений изображения, связанных с большим значением FOV (Поля зрения).
  
• Roll Camera (Наклон Камеры) - поворачивает камеру вокруг оси луча зрения, задавая поворот изображения от 0 до 360 градусов.
  
• Field-of-View (Поле Зрения) - задает изменение ширины поля зрения, оставляя положение камеры и цели постоянными. При больших (близких и больших 90 градусов) значениях этого параметра происходят сильные искажения перспективы.
  
• Truck Camera (Слежение Камеры) - перемещает камеру совместно с точкой цели параллельно плоскости поля зрения, сохраняя неизменным угол зрения и расстояние от камеры до цели.
  
• Orbit Camera (Вращение Камеры по Орбите) - производит поворот камеры вокруг точки цели, не изменяя величины расстояния между ними. Этот инструмент применяется для визуальной настройки высоты подъема и угла зрения камеры, а также для «облета» камеры вокруг цели. Orbit Target (Вращение Цели по Орбите) - аналогично поворачивает точку цели вокруг камеры, выполняя круговую панораму трехмерной сцены.
  

Для выполнения команд управления видовым окном камеры необходимо щелкнуть на соответствующую кнопку панели инструментов управления, при этом курсор изменит свою форму, отобразив рисунок выбранной кнопки. Далее нужно расположить курсор в области видового окна камеры и, нажав левую кнопку мыши, перемещать ее:

• по горизонтали при использовании инструмента Roll Camera (Наклон Камеры);
  
• в обоих направлениях для инструментов Truck Camera (Слежение Камеры) и Orbit Camera / Target (Вращение Камеры / Цели по Орбите);
  
• по вертикали для всех остальных команд.

 

 

ГЛАВА 7

Материалы

• Базовые Материалы
  
• Редактор Материалов (Material Editor)
• Управление материалами
• Материал Standard (Обычный)

 

 

Базовые Материалы

Одними из самых важных аспектов «натуральности» финального вида моделируемой сцены являются правильно подобранные и отлаженные материалы. Список свойств и зависимостей всех параметров, влияющих на конечный результат неограниченно велик, однако для получения вполне приличных результатов стоит лишь уяснить немногие правила и приемы.

Для начала ограничимся детальным рассмотрением лишь трёх базовых материалов Мах (из десяти). Это Standard (Обычный), Multi/Sub-Object (Составной) и Raytraced (Трассируемый), причём материал Standard достаточен для подавляющего большинства случаев реалистичной визуализации. Однако оговоримся сразу - любой действительно реалистичный материал можно создать лишь при использовании текстурных карт, что и будет рассмотрено во второй части этой главы. Остановимся подробнее на Редакторе материалов - основном инструменте «материальной» среды Мах.

 

 

Редактор Материалов (Material Editor)

Вызов Material Editor (Редактора Материалов) осуществляется через пункт падающего меню, но все же удобнее использовать функциональную кнопку в Main Toolbar (Основной Панели). Обратите внимание на ключевые моменты этого нового окна (рис. 7.01).

Основной рабочей зоной является область ячеек образцов. По умолчанию их 6. Для просмотра остальных 18-ти служит горизонтальная и вертикальная прокрутки. Каждая из ячеек содержит визуализированный образец материала, и активная ячейка имеет белую рамку по периметру. Материал может быть назначен в сцене хотя бы одному объекту, тогда уголки ячейки будут срезаны.

Причем если объект, содержащий указанный материал, выделен, то уголки будут залиты белым цветом. Если же материал не назначен ни одному объекту, то уголки ячейки прямые, без скосов (рис. 7.02 а, b, с, d).

РИСУНОК 7.01. Редактор Материалов

РИСУНОК 7.02 а, b, с, d. Ячейки образцов материалов

Все остальные зоны свитков, прокруток и управляющих кнопок служат для настройки различных параметров, влияющих на финальный вид материала в сцене. Активная ячейка выбирается левым щелчком. Для изменения числа видимых ячеек материалов (или 53=15, или 64=24) нужно вызвать меню настройки правым щелчком на активной ячейке (рис. 7.03). Используя пункты этого меню, можно полностью адаптировать область ячеек материалов по своему вкусу.

РИСУНОК 7.03. Меню настройки изменения числа ячеек

 

 

Управление Материалами

Для управления и настройки многочисленных параметров Редактора Материалов предназначены горизонтальный и вертикальный Toolbars (Панели Инструментов), расположенные снизу и справа от поля ячеек материалов (рис. 7.04).

РИСУНОК 7.04. Панель Инструментов Редактора Материалов Ниже приводится краткий обзор функциональных кнопок и их описания.

• Get Material (Извлечь Материал) — вызывает Material / Map Browser (Просмотр и выбор материалов и текстурных карт).
  
• Put Material to Scene (Поместить Материал в Сцену) - назначает материал активной ячейки всем объектам, имеющим его.
  
• Assign Material to Selection (Назначить Материал Выделению) - назначает материал активной ячейки всем объектам, выделенным в этот момент.
  
• Reset Map / Mtl to Default (Вернуть Значения по Умолчанию) - устанавливает все параметры материала активной ячейки в исходные.
  
• Make Material Copy (Создать Копию Материала) - помещает полную копию текущего материала в активную ячейку; копирование - полное, включая все параметры и имя исходного материала оригинала.
  
• Put to Library (Поместить в библиотеку) - выполняет запись материала активной ячейки в загруженную библиотеку образцов.'Обычно - библиотека Sdsmax.mat. Для сохранения изменений необходимо сохранить библиотеку на диск.
  
• Show Map in Viewport (Показывать Текстуры) - включает / выключает показ текстурных карт в режимах Shaded View (Тонированный Вид) в интерактивном визуализаторе. Качество показа достаточное настолько, чтобы получить лишь упрощенное представление о финальном виде сцены.
  
• Show End Result (Показать Финальный Вид) - включает / выключает отображение составных материалов и компонентных текстурных карт.
  
• Go to Sibling (Перейти к Компоненту) - выполняет переход к следующему компоненту в многоуровневых материалах / текстурных картах.
  
• Go to Parent (Вернуться к Составному Материалу) - выполняет возврат с компонентного на составной уровень в многоуровневых материалах / текстурных картах.
  
• Materials / Map Navigator (Путеводитель по Материалам / Текстурам) - используется для просмотра через дополнительное окно полной иерархии активного материала.
  
• Select by Material (Выделить по Материалу) - показывает в отдельном окне полный список объектов сцены; все объекты, которым назначен материал активной ячейки, выделяются в этом списке.
  
• Options (Параметры) - настройка окна Material Editor (Редактора Материалов).
  
• Make Preview (Предварительный Просмотр) - выполняет просчет анимации материала активной ячейки и позволяет просмотреть результат в реальном времени.
  
• Sample UV Tiling (Мозаика в плоскости UV) - устанавливает количество повторений образцов текстуры 1-одно, 4-х, 9-ти или 16-ти кратными плитками.
  
• Background (Задний план / Фон) - назначает вид фона в активной ячейке материала.
  
• Backlight (Рефлексная Подсветка) - позволяет видеть и визуально изменять параметры обратной подсветки материала.
  
• Sample Type (Тип Образца) - выбирает 1 из 3-х возможных видов (сфера, цилиндр, куб) образца.
  
• Video Color Check (Контроль Цветности) - соответствие генерируемых цветов телевещательным стандартам.
  
• Material Effects Channel (Канал Спецэффектов) - назначение материалу отдельного идентификатора для применения специальных эффектов. Этот канал, и способ его использования детально разбирается в Главе «Визуализация и Спецэффекты».
  

Для набора имени материала следует использовать список имен, причем лучше не применять генерируемые Мах имена материалов и текстурных карт типа Material #1, Map #1 и т.д., а именовать подробнее и информативнее - Dark Plastic, Gold Metal и т.п.

Для выбора Туре (Типа) материала нужно использовать кнопку выбора, расположенную слева от списка имен. При нажатии вызывается окно выбора типов Material / Map Browser (Просмотрщик Материалов / Текстур).

 

 

Материал Standard (Обычный)

Один из базовых материалов Мах, наиболее часто применяемых и используемых при визуализации довольно сложных сцен - это материал Standard (Обычный). Основные параметры материала сгруппированы в несколько свитков. Мы рассмотрим детально каждую группу и влияние того или иного параметра на финальный вид материала.

 

 

Basic Parameters (Базовые Параметры)

Из списка основных типов тонированной окраски (рис. 7.05) прежде всего, выбирается требуемый вариант, наиболее подходящий для задуманного материала. Всего их семь; рассмотрим случаи применения каждого из них:

РИСУНОК 7.05. Свиток Shader Basic Parameters (Базовые Параметры Тонирования)

Blinn (Алгоритм Блинна). Oren-Nayar-Blinn (Алгоритм Оурена-Наяра--Блинна), Phong (Алгоритм Фонга) - основные типы тонированной окраски, применяемые во многих материалах. Эти типы подойдут для пластика, дерева, камня, керамической плитки, матового стекла, резины и многих других. Основное различие каждого из этих трех методов - способ формирования, интенсивность, уровень размытия зеркального блика (рис. 7.06 а, b, с).

а

b

c

РИСУНОК 7.06 а, b, с. Окраска по Блинну (а), по Оурену-Наяру-Блинну (Ь), по Фонгу (с)

Metal (Металл), Strauss (Алгоритм Штрауса) - типы окраски, идеально подходящие для полированных поверхностей (металл, стекло). Однако их редко можно удачно применять без использования текстурных карт типа Bump (Рельеф) и Reflection (Отражение) (рис. 7.07 а, Ь).

a

b

РИСУНОК 7.07 а, b. Металлическая окраска (а) окраска по Штраусу (b)

Multi-Layer (Многослойность), Anisotropic (Анизотропия) - особые типы тонирования, главной отличительной чертой которых является возможность управлять формой и углом поворота зеркальных бликов. Самый яркий пример материалов на основе этих методов - поверхность лазерного диска и грубо шлифованный металлический лист (рис. 7.08 а, b).

a

b

РИСУНОК 7.08 а, b. Многослойная (а) и Анизотропная (b) типы окраски

Дополнительная группа флажков (рис. 7.05) влияет на такие параметры любого способа тонирования, как:

• Wire (Каркасный) - отображение материала только на видимых гранях объекта. Очень удобно имитировать проволочные модели, плетеные корзинки и т.п. (рис. 7.09 а).
  

a

b

c

РИСУНОК 7.09 а, b, с . Виды визуализации материалов:

Wire (Каркасный) (a), Face Map (Граневая Карта) (b), и Faceted (Граневый) (d)

• Face Map (Граневая Карта) - приложение материала с применением текстурных карт к каждой грани объекта (рис. 7.09 Ь).
  
• 2-Sided (Двусторонний) - отображение обратных граней геометрии объектов. Применимо при создании полупрозрачных материалов, аппликаций (рис. 7.09 с).
  
• Faceted (Граневый) - выключение сглаживания ребер и придание объектам ограненного вида (рис. 7.09 d).
  

В зависимости от выбранного типа тонирования свиток Basic Parameters (Базовые Параметры) приобретает тот или иной вид.

 

 

Типы тонирования Blinn (Алгоритм Блинна), Oren-Nayar-Blinn (Алгоритм Оурена-Наяра-Блинна), Phong (Алгоритм Фонга)

Прежде всего, следует настроить цветовые составляющие создаваемого материала (рис. 7.10). Это Ambient (Окружающий), Diffuse (Рассеянный) и Specular (Зеркальный) цвета.

РИСУНОК 7.10. Свиток Blinn Basic Parameters (Базовые Параметры Тонирования по Блинну)

Для изменения любой из этих компонент необходимо использовать окно Color Selector (Выбор Цвета); его вызов выполняется левым щелчком на соответствующей кнопке (рис. 7.11).

РИСУНОК 7.11. Диалоговое окно Color Selector (Выбор Цвета)

Используйте шкалу Hue (Оттенок) для изменения цвета без нарушения соотношения яркость / контрастность; шкала Saturation (Насыщенность) удобна для усиления / ослабления цвета; кнопка Reset для отмены последних изменений в цветовых настройках.

Для связывания изменений одновременно в Ambient, Diffuse, Specular нужно включить соответствующую кнопку блокировки. Каждая из цветовых составляющих может быть связана с картой текстуры, для вызо- г-з ва настроек которой служат рельефные кнопки, расположенные справа от цветных.

Для настроек зеркального блика служит подраздел Specular Highlights (Зеркальные Блики).

Для установки размера и яркости зеркального блика служат два параметра -Specular Level (Уровень Блеска) и Glossiness (Глянцевость). Обычно достичь требуемых результатов удается только при совместном множественном использовании этих обоих счетчиков. Параметр Soften (Смягчение) - позволяет сгладить слишком жесткий и «колючий» зеркальный блик при установке счетчика в значение от 0.5 до 1.0.

Следующая группа параметров Self-Illumination (Самосвечение) позволяет варьировать собственным свечением материала. Если требуется чисто визуальная настройка, то нужно использовать флажок Color (Цвет) вместе с палитрой, расположенной справа. Для точной настройки по значению счетчика флажок следует отключить (рис. 7.12 а, b).

РИСУНОК 7.12 а, b. Два способа задания Самосвечения

И последний счетчик - Opacity (Непрозрачность) позволяет настраивать значения прозрачности материала. Значения счетчиков Самосвечения и Непрозрачности находятся в диапазоне от 0 до 100 единиц, причем нулевое значение соответствует полностью самосветящемуся и прозрачному материалам.

Описанные группы параметров полностью совпадают у всех трех типов тонирования, упомянутых ранее. Однако алгоритм Оурена-Наяра-Блинна имеет одну дополнительную группу настроек - Advanced Diffuse (Расширенное Рассеивание) (рис. 7.13). В него входят два счетчика Diffuse Level (Уровень Рассеивания) и Roughness (Шероховатость), дающие большую гибкость при отладке соотношения освещенной и теневой сторон материала.

РИСУНОК 7.13. Свиток Oren-Nayar-Blinn Basic Parameters (Базовые Параметры Тонирования по Оурену-Наяру-Блинну)

Все группы кнопок и счетчиков, имеющие справа рельефную дополнительную кнопку, могут сопоставляться с набором текстурных карт для расширенного управления и отладки. При отсутствии канала текстуры эти кнопки не имеют никаких надписей. Если канал создан, то кнопка содержит литеру «М» или «т», в зависимости от того, активен или нет этот канал.

 

 

Типы тонирования Metal (Металл) и Strauss (Алгоритм Штрауса)

Настройка базовых параметров тонирования Metal (Металл) (рис. 7.14) в целом сходна с методами, описанными выше. Основное различие состоит в отсутствии отдельного канала Specular (Зеркальный Блик). Это связано со свойствами металлоподобных поверхностей, у которых цвет блика не может задаваться материалом. Также характерно отсутствие счетчика Soften (Смягчение). Вообще, при имитации металлических материалов решающее значение имеют две основных цветовых компоненты - Ambient (Окружающий) и Diffuse (Расеяный)

РИСУНОК 7.14. Свиток Metal Basic Parameters (Базовые Параметры Металлического типа Тонирования)

Вариант Strauss (Алгоритм Штрауса) в целом сходен с типом Metal и представляет собой его упрощенную копию.

Остальные типы тонирования являются узко специализированными для особо редких случаев имитаций сложных материалов, поэтому на их рассмотрении останавливаться не будем.

 

 

Extended Parameters (Расширенные Параметры)

Основное назначение группы Extended Parameters (Расширенные Параметры) (рис. 7.15) настройки типов непрозрачности, регулировка отражений и толщины каркаса при использовании Wire (Каркасного) типа визуализации материала.

Группа параметров Advanced Transparency (Дополнительная Регулировка Прозрачности) включает в себя переключатели Falloff (Спад) и Туре (Тип Прозрачности). Первый из них используется для создания материалов с неоднородной прозрачностью, основанной на угле зрения наблюдателя; эта неоднородная прозрачность может быть In (Внутренняя) (рис. 7.16 а) или Out (Наружная) (рис. 7.16 b) и иметь значение в диапазоне от 0 до 100 единиц. Переключатель Туре (Тип Прозрачности) позволяет задать способ отображения прозрачных материалов через канал цвета Filter (Фильтр), Add (Добавляющий) и Sub (Убавляющий).

РИСУНОК 7.15. Cвитик Extended Parameters

a

b

РИСУНОК 7.16 а, b. Виды неоднородной прозрачности

 

 

Supersampling (Сглаживание), Dynamic Properties (Динамические Свойства)

Две группы, особенности которых мы разбирать не будем, оставив значения по умолчанию как базовые.

Оставшийся свиток Maps (Текстурные Карты) мы рассмотрим далее, после выполнения практикума по Редактору Материалов.

 

 

Задание 1

1. Загрузите с сайта издательства файл Mat-01.MAX из каталога. Первоначально все объекты сцены (9 одинаковых сфер) не имеют назначенных материалов и отображаются одинаковым текущим цветом стандартной палитры Мах (рис. 7.17).

2. Выберите объект с именем Sphere-01 и вызовите Редактор Материалов. Активизируйте левым щелчком ячейку с материалом Material #1 и в списке с именем наберите создаваемый тип - «Синий Пластик».

Затем в свитке Shader Basic Parameter выберите тип тонирования - Phong, а в Phong Basic Parameter включите блокировку цветовых компонент Ambient и Diffuse, и левым щелчком на любой из этих цветовых кнопок вызовите палитру Color Selector (Выбор Цвета).

Установите счетчики трех цветовых составляющих Red-Green-Blue (Красный-Зеленый-Синий) соответственно в значения 30-30-150. Не выключая палитры цветов, левым щелчком выберите цветную кнопку Specular (Зеркальный Блик) и сделайте новые настройки трех счетчиков 255-255-255 (чисто-белый Зеркальный Блик). Далее в подразделе Specular Highlights наберите значения трем счетчикам: Specular Level - 110, Glossiness - 39 и Soften - 0.55. И, наконец, в группе Self-Illumination выключите флажок Color и установите счетчик на 10 единиц. Теперь первый упрощенный материал «Синий Пластик» готов к назначению выбранному объекту. Выполните эту операцию кнопкой Assign Material to Selection (Назначить Материал Выделению).

РИСУНОК 7.17. Все объекты сцены не имеют материалов

3. Чтобы использовать новый материал в других сценах, занесите его в текущую библиотеку материалов нажатием кнопки Put to Library (Занести в Библиотеку), подтвердив ввод через диалоговое окно (рис. 7.18).

РИСУНОК 7.18. Внесение материала в Библиотеку

Для проверки результатов можно вызвать Material / Map Browser нажатием на кнопку Get Material (рис. 7.19), где результаты работы станут видны после установки переключателя Browse From (Просмотр Из) в Mtl Library (Библиотека Материалов).

РИСУНОК 7.19. Просмотр Библиотеки Материалов

Для сохранения изменений на диск следует выбрать кнопку Save (Сохранить) из набора File (Данные) и указать имя библиотеки в диалоговом окне Save Material Library (Сохранить Библиотеку Материалов) (рис. 7.20).

РИСУНОК 7.20. Сохранение Библиотеки Материалов на диск

5. Теперь по образу и подобию первого материала создадим «Желтый Пластик» и «Красный Пластик».

Для того, чтобы скопировать исходный материал «Синий Пластик», просто перетащите ячейку с синей сферой в соседнюю. Таким образом, мы получим полную копию первой ячейки, включая и имя материала.

Изменим его на «Желтый Пластик» и назначим сфере с именем Sphere-02, предварительно выбрав ее левым щелчком.

Интерактивный визуализатор отображает изменения основных цветов материалов в реальном времени, поэтому, когда, применив палитру цветов, мы сделаем «Желтый Пластик» желтым, результаты проявятся мгновенно.

Попробуйте установить желтый цвет Ambient и Diffuse, используя движки Hue (Оттенок). Blackness (Чернота) и Whiteness (Разбеленность) в палитре Color Selector.

6. Аналогично предыдущему, создайте материал «Красный Пластик» и назначьте его объекту Sphere-03.

Не забудьте занести в библиотеку новые материалы и сохранить результаты на диск. Кроме того, не забывайте периодически сохранять полные результаты в файл проекта в каталог \Scenes на вашем жестком диске.

7. Для оценки полученных результатов выполните пробный Render (Визуализацию), вызвав обсчет соответствующей кнопкой из Main Toolbar (Основной Панели) (рис. 7.21).

РИСУНОК 7.21. Визуализация созданных материалов, назначенных первым трем сферам

 

 

Задание 2

1. Сделайте активной ячейку с материалом Material #7 и выберите тип тонирования Blinn.

Далее включите фон кнопкой Background на вертикальном наборе инструментов Редактора Материалов.

2. Затем включите флажок 2-Sided (Двусторонний) в разделе Shader Basic Parameters. Установите следующие значения цветовым компонентам: Ambient- Red: 25, Green: 27, Blue: 27; Diffuse - Red: 49, Green: 62, Blue: 160; Specular- Red: 255, Green: 255, Blue: 255. Настройте параметры Зеркального Блика: Specular Level - 125 единиц, Glossiness - 39, Soften - 0.1 и величину прозрачности Opacity- 15 единиц.

3. Раскройте свиток Extended Parameters и задайте Туре (Тип Прозрачности) - Filter, дополнительно настроив цвет фильтрации -Red: 65, Green: 135, Blue: 225.

4. Теперь остается только лишь задать имя новому материалу -«Стекло Обычное» и, назначив его объекту Sphere-04, сохранить в библиотеке материалов. Сделайте две копии этого материала с именами «Стекло Тонированное» и «Капля Водяная» в соседние ячейки.

5. Активизируйте первую из них и установите следующие параметры: Specular- Red: 175, Green: 175, Blue:205; Opacity - 50; Filter - Red: 52, Green: 32, Blue: 65; Falloff - In, Amt:75.

Значения для второй ячейки: Ambient и Diffuse - Red: 115, Green: 170, Blue: 250; Opacity - 80; Specular Level - 125 единиц, Glossiness - 40, Soften - 0.65; Filter - Red: 100, Green: 190, Blue: 250; Falloff-Out. Amt: 100.

РИСУНОК 7.22. Визуализация полупрозрачных материалов

6. Назначьте эти материалы соответственно объектам Sphere-05 и Sphere-06. Однако не спешите выполнять пробный Render (Визуализацию), так как для более характерного просмотра полученных результатов следует задать Background (Фон), отличный от принятого по умолчанию в Мах черного цвета. Для этого через пункт Environment (Окружение) падающее меню Rendering (Визуализация) в разделе Common Parameters установите Color (Цвет Фона) 100-100-100. Теперь вы можете просмотреть визуализацию трех прозрачных сфер (рис. 7.22).

 

 

Задание 3

Рассмотренный ранее тип материала Standard (Обычный) подходит для большинства возможных случаев имитации натуральных материалов. Однако следует рассмотреть и другие, менее часто используемые типы - Multi / Sub-Object (Составной) и Raytrace (Трассируемый).

Первый из них удобнее всего применять в объектах, у которых можно разделить несколько материалов по составляющим их Sub-Objects (Подобъектам).

Тип Rayrtrace применим при создании фотореалистичного вида прозрачных и отражающих материалов - стекла, воды, различных полированных металлических и неметаллических поверхностей.

1. Используя вертикальную прокрутку области ячеек образцов материалов, сделайте доступными новые ячейки с материалами Мах Material #13, Material #14 и Material #15 и активизируйте первую из них. Введите имя будущего материала - «Цветной Мяч».

2. Для изменения типа материала вызовите Material / Map Browser, нажав кнопку с надписью Standard (Обычный), расположенную рядом с полем имени материала и из списка типов выберите Multi /Sub-Object (Составной).

На запрос - «оставить ли имеющийся материал как один из компонент вновь создаваемого» - укажите - Discard Old Material (Сбросить Старый Материал) (рис. 7.23).

РИСУНОК 7.23. Подтверждение сброса материала

В результате будет получен новый, не рассматриваемый ранее тип со своими Multi / Sub-Object Basic Parameters (Основные Параметры Составного Материала) параметрами. Каждый из компонент первоначально представляет собой уже известный нам тип Standard и основная особенность этого списка материалов - это возможность назначить одному объекту несколько материалов, общее число которых задается кнопкой Set Number (Установить Число) (рис. 7.24).

РИСУНОК 7.24. Свиток Миlti/Sub-Object Basic Parameters (Основные Параметры Составного Материала)

3. Назначьте число подматериалов равное 3. Для перехода к настройке каждого из компонент достаточно нажать на соответствующую рельефную кнопку.

Попробуйте самостоятельно создать три подматериала с именами «Белый Мяч», «Красный Мяч» и «Синий Мяч» и настроить параметры каждого из них, руководствуясь их названием (рис. 7.25).

РИСУНОК 7.25. Составной материал «Цветной Мяч»

4. Примените тип тонирования Phong (Алгоритм Фонга). Для копирования одного подматериала в другой, просто перетащите рельефную кнопку с исходного материала на требуемый. Возникающее при этом диалоговое окно выбора метода копирования (рис. 7.26) следует настроить на создании Сору (Копии) материала.

В конечном итоге должен получиться составной трехкомпонент-ный материал (рис. 7.27), который вы назначите объекту Sphere-07.

РИСУНОК 7.26. Создание копии текущего материала

РИСУНОК 7.27. Образец Составного материала

Для правильной установки составного материала необходимо добавить выбранному объекту дополнительный модификатор -Edit Mesh (Редактирование Каркаса).

Перейдя в панель Modify (Редактирование), добавьте его в стек объекта Sphere-07 нажатием на рельефную кнопку в свитке Modifiers (Модификаторы).

РИСУНОК 7.28. Режим подобъектов модификатора Edit Mesh (Редактирование Каркаса)

Включив режим Sub-Objects / Polygon (рис. 7.28), необходимо последовательно выделять наборы полигонов на создаваемом мяче и назначать им соответствующий Material ID (Идентификатор Материала) в свитке Surface Properties (Свойства Поверхности) (рис. 7.29).

В результате объект Sphere-07 примет свой окончательный вид (рис. 7.30).

РИСУНОК 7.29. Назначение Material ID (Идентификатора Материала)

РИСУНОК 7.30. Сфера с Составным Материалом

6. И последний материал этого задания демонстрирует один из самых экзотических и фотореалистичных типов материала. Рассматриваемый тип Raytrace (Трассируемый) использует особый алгоритм просчета трехмерной сцены, дающий исключительно натуральный, естественный вид отображаемых материалов.

7. Выбрав из Material / Map Navigator тип Raytraced установите метод тонирования Phong, отключите в свитке Raytrace Basic

Parameters флажки Ambient, Reflect (Отражаемость) и Transparency (Прозрачность) и установите их счетчики соответственно в 65, 15 и 75 единиц.

Значения параметров Index of Refr. (Коэффициент Преломления) сделайте равным 1.7, Specular Level - 180 и Glossiness - 40 единицам. Включите флажок 2-Sided (Двусторонний), введите имя нового материала - «Вода Чистая» и назначьте его объекту Sphere-08

РИСУНОК 7.31. Окончательная визуализация

Скопируйте этот материал в соседнюю справа ячейку, переименуйте его - «Вода Тяжелая» и измените один единственный параметр - Index of Refr. на 0.97.

Теперь можно запустить обсчет вновь созданной сцены для проверки полученных результатов (рис. 7.31).

Как видно из финального кадра, изменяя Index of Refr. (Коэффициент Преломления) можно искусственно уменьшать глубину преломлений у объектов с материалом типа Raytrace и тем самым влиять на общую «цельность» получаемой «картинки».

 

 

ГЛABA 8

Текстурные Карты

• Использование Текстурных Карт
• Mapping (Проецирование)
• Bitmap (Растровая Карта)
• Procedural Maps (Процедурные Карты)
• Compositors (Многокомпонентные Карты)
• Color Modifiers (Модификаторы Цвета)
• Other Maps (Другие Текстурные Карты)

 

 

Использование Текстурных Карт

Отдельный свиток Maps (Текстурные Карты) содержит набор счетчиков, рельефных кнопок и флажков со списком каналов оптических свойств материала (рис. 8.01).

РИСУНОК 8.01. Свиток Maps (Текстурные Карты)

Каждый из элементов списка управляется флажком состояния - Включен / Выключен, и счетчиком соотношения влияния текстурной карты - обычно от 0 до 100 единиц.

Выбор типа текстурной карты производится соответствующей кнопкой. Эти рельефные кнопки имеют надпись используемой карты текстуры, и их нажатие вызывает новый набор свитков с настраиваемыми параметрами. Если рельефная кнопка имеет надпись None (Ничего), то назначение карты текстуры отсутствует, и нажатие такой кнопки вызывает Material / Map Browser (Просмотрщик Материалов / Текстурных Карт) (рис. 8.02).

РИСУНОК 8.02. Диалоговое окно Material /Map Browser (Просмотрщик Материалов / Текстурных Карт)

Ниже приводится список каналов, которыми можно управлять:

• Основные цветовые компоненты - Ambient Color (Окружающий цвет), Diffuse Color (Рассеянный цвет) и Specular Color (Зеркальный цвет).
  

  Применение текстурных карт в этих каналах позволяет активно влиять на общий оттенок подсвеченных, теневых и бликующих частей объекта.
  

• Opacity (Непрозрачность) - для текстурных карт, используемых в этом канале, важна только яркостная составляющая. Каждый пиксел (или растровая точка) карты проецируется на поверхность объекта по следующему правилу, - значение яркости выбирается из диапазона от 0 до 255 единиц, причем нулевое значение (черный пиксел) соответствует полностью прозрачному участку материала, а максимальное (белый пиксел) -полностью непрозрачному. Все промежуточные значения рассчитываются, исходя из этого соотношения.
  
• Bump (Рельеф) - один из самых важных каналов, если требуется значительная деталировка неровностей рельефа объекта, но усложнение его геометрии слишком затруднено. Правило проецирования карт рельефа аналогично картам Opacity, но уровень яркости влияет уже на выпуклость/ вогнутость поверхности объекта.Необходимо все же отметить, что реальная геометрия объекта не изменяется и чем острее угол зрения, тем менее натурально выглядят все неровности, имитируемые картами текстуры канала Bump (Рельефа).
  
• Reflection (Отражение) - при необходимости создания любых зеркальных или частично отражающих объектов применяются текстурные карты в этом канале.
  

Способ отображения текстуры на поверхности объекта зависит от метода приложения или Mapping (Проецирования). Всего при наложении отражений этих способов 4 - Spherical (Сферический), Cylindrical (Цилиндрический), Shrink Wrap (Обернутый) и Screen (Плоскоэкранный). Наиболее близок к реальной жизни тип Shrink Wrap, дающий минимальные искажения и деформации текстурных карт на поверхности объекта.

• Refraction (Преломление) - используется для создания эффектов, добавляющих натуральность прозрачным и полупрозрачным объектам. Возникающие при этом искажения и световые эффекты почти полностью имитируют фотореализм таких материалов, как вода и стекло.
  
• Self-Illumination (Самосвечение) - позволяет управлять собственным свечением объекта по правилу, аналогичному картам непрозрачности.
  

Остальные каналы имеют более редкое применение и детально останавливаться на их особенностях мы не будем.

Все используемые текстурные карты должны проецироваться на поверхность объекта. Эта процедура в Мах называется Mapping (Проецирование Карты) и задается приложением модификатора UVW Map (UVW Карта). Некоторые типы стандартных объектов Мах или объекты, полученные процессом Loft (Формование) генерируют координаты проецирования самостоятельно на основании собственной осевой геометрии, и поэтому не требуют этот модификатор для правильного отображения текстур. Однако это свойство используется все же реже, чем стандартное проецирование. Рассмотрим особенности модификатора UVW Map (UVW Карта).

Для назначения объекту модификатора нужно выбрать UVW Map из общего списка панели Modify (Редактирование). В стек объекта будет добавлен новый модификатор, имеющий Gizmo (Габаритный Контейнер) темно-оранжевого цвета, отображающий тип проецирования и его габаритные размеры.

Все настройки и переключатели сосредоточены в свитке Parameters (Параметры) (рис. 8.03).

РИСУНОК 8.03. Свиток Parameters (Параметры) модификатора UVWMap (UVWКарта)