fNTjD2JXvR
.pdf51
Лабораторная работа № 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ СПЛАЙНОВ
Теоретические сведения
Моделирование на основе сплайнов подходит для создания объектов, форма или сечение которых таковы, что они могут быть воспроизведены с помощью модификаторов Extrude (выдавливания), Lathe (вращения профиля) или Loft (лофтинга) - построения оболочки по сечениям вдоль пути.
Сплайны относятся к категории Shapes (Формы) на командной панели Create (Создать) и могут быть замкнуты и незамкнуты.
В свитке Тип объекта (Object Type) командной панели представлено 11 разновидностей форм (рис.2.1):
Линия (Line), Окружность (Circle), Дуга (Arc),
Многоугольник (NGon), Текст (Text), Сечение (Section), Прямоугольник (Rectangle), Эллипс (Ellipse), Кольцо
(Donut), Звезда (Star),Спираль (Helix).
Сплайны состоят из сегментов (segment) и вершин (vertex). Вершины сплайна различаются по типу и определяют степень кривизны сегментов сплайна, прилегающих к этим вершинам (рис. 2.2.):
Рис.2.1.
Разновидности
сплайнов
Corner (с изломом) – вершина, в которой сплайн претерпевает излом. Участки сегментов, примыкающих к ней, не имеют кривизны;
Smooth (Сглаженная) – вершина, через которую кривая сплайна проводится с плавным изгибом, имея одинаковую кривизну сегментов при входе в вершину и выходе из нее;
Bezier (Безье) – вершина, подобная сглаженной, но позволяющая управлять кривизной сегментов
при входе и выходе из нее;
Bezier Corner (Безье с изломом) – вершина, как и
вершина типа Безье, снабжена касательными векторами для управления кривизной входящих и выходящих сегментов, но они не связаны друг с другом и могут перемещаться независимо.
Построение сплайнов типа Line (Линия).
-активизировать команду построения кнопкой Line (Линия);
-в свитке Creation Method (Метод создания) установкой радиокнопок указать методы построения вершин сплайна:
- при щелчке – в группе Initial Type (Начальный тип);
52
- при перетаскивании – в группе Drag Type (Вершина при перетаскивании) (рис.2.3).
-в свитке General (Общие) настроить параметры;
-в окне проекции построить сплайн-линию.
Для завершения построения сплайна
достаточно щелкнуть правой кнопкой мыши. При построении сложных форм из нескольких сплайнов, их надо объединять в один.
Объект, созданный методом лофтинга – это объект, поверхность которого строится как огибающая одной или нескольких опорных форм, размещенных вдоль некоторого пути. Формы, на которые опирается поверхность объекта, становятся его поперечными сечениями, а путь определяет размещение сечений в пределах объекта.
Построение объекта методом лофтинга:
-построить форму поперечного сечения объекта;
-построить форму – путь, вдоль которого будут расставлены эти поперечные сечения;
-выделить один из объектов (путь), учитывая, что лофт-объект создается на месте первого из объектов, используемых для реализации метода;
-открыть команду создания лофт-объектов:
Create (Создать) / Geometry (Геометрия) /
Compound Objects (Составные объекты);
-в свитке Object Type (Тип объекта) включить кнопку Loft (Лофт-объект) (рис.2.4):
-в свитке Creation Method (Метод создания)
указать способ построения объекта – Get Shapes (Указать форму) и установить переключатель в одно из трех положений:
Move (Переместить) – форма будет помещена в создаваемый объект и удалена со сцены;
Copy (Копировать) – в составе создаваемого объекта будет использована независимая копия исходной формы;
Instance (Образец) – будет использован образец формы. - в окне проекции указать форму- сечение.
Настройка параметров лофт-объекта:
Свиток Surface Parameters (Параметры поверхности) устанавливает:
в группе Smoothing (Сглаживание): флажки Smooth Length
(Сгладить вдоль), Smooth Width (Сгладить поперек);
в группе Mapping (Проецирование) при применении к объекту материалов, созданных на основе текстурных карт выставить флажок
53
Apply Mapping (Применить проецирование), дающий возможность задания кратности повторения карт текстуры вдоль или поперек линии пути в счетчиках: Length Repeat (Кратность вдоль) и Width Repeat (Кратность поперек).
Свиток Path Parameters (Параметры пути), позволяет расставить различные формы-сечения в разных точках пути, т.е. создавать тела с переменным сечением:
счетчик Path (Путь) определяет положение точки на линии, в которой будет размещено сечение;
флажок On (Включить) – включение режима привязки;
счетчик Snap (Привязка) позволяет задать интервал расстановки сечений вдоль линии пути. Величина интервала может задаваться в единицах длины – переключатель Distance (Расстояние) и в процентах от длины пути – переключатель Percentage (Процент); переключатель Path Steps (Шаги пути) размещает сечения в конечных точках линейных сегментов кривой пути.
Свиток Skin Parameters (Параметры оболочки) – позволяет управлять параметрами процесса построения оболочки объекта и его отображением в окнах проекций:
группа Capping (Накрытие) управляет созданием торцевых сечений:
флажки Cap Start (Начальное основание) и End Start (Конечное основание) позволяют разрешить установку сечений на торцах объекта, чтобы сделать его замкнутым;
переключатель Morph (Морфинг) разрешает дальнейшее преобразование поверхностей на торцах методом морфинга; переключатель Grid (Сетка) формирует торцевые поверхности в виде сетки с одинаковыми ячейками;
группа Option (Параметры) определяет степень сложности создаваемой оболочки объекта;
группа Display (Отображение) обеспечивает отображение лофтобъекта в окнах проекций:
флажок Skin (Оболочка) обеспечивает показ оболочки объекта в окнах с каркасным режимом отображения;
флажок Skin in Shaded (Тонированная оболочка) обеспечивает показ оболочки объекта только в окнах с тонированным режимом отображения.
Модификатор Extrude (Выдавливание) используется для преобразования двумерной формы в трехмерный объект путем выдавливания (экструзии).
Применение модификатора Extrude (Выдавливание):
54
-создать двумерную форму (сплайн) и активизировать ее;
-для открытия свитка использования и настройки модификатора открыть командную панель Modify (Модифицировать) и в списке
Modifiers List (Список модификаторов) выбрать строку Extrude
(Выдавливание);
в свитке Parameters (Параметры) модификатора указать:
всчетчике Amount (Глубина) задать глубину объекта;
всчетчике Segments (Сегментов) определить число сегментов поверхности по глубине тела экструзии;
группа Capping (Накрытие), управляет построением оснований:
флажок Cap Start (Накрыть снизу) определяет наличие нижнего основания объекта,
флажок Cap End (Накрыть сверху) определяет наличие верхнего основания объекта,
переключатели Morph (Морфинг) и Grid (Сетка) определяют тип оснований;
группа Output (Результат) определяет тип поверхности объекта в одном из трех положений:
Patch (Кусок) – будет создана сетка кусков Безье,
Mesh (Сетка) – будет создана сетка с треугольными ячейками, NURBS – будет создана поверхность типа NURBS;
флажок Generate Mapping Coords (Проекционные координаты)
включает режим генерации проекционных координат объекта с целью применения к нему материала на основе карт текстур;
флажок Generate Material IDs (Идентификаторы материала)
включает режим присвоения различных идентификаторов материала боковой поверхности и основаниям тела экструзии, чтобы обеспечить возможность применения к объекту многокомпонентного материала.
Модификатор Lath (Вращение) формирует трехмерное тело, выполняя оборот формы относительно одной из трех координатных осей.
Применение модификатора Lath (Вращение):
-создать двумерную форму, которая будет играть роль одной зеркальной половины сечения тела, активизировать ее;
-открыть командную панель Modify (Модифицировать) и в списке
Modifiers List(Список модификаторов) выбрать строку Lath
(Вращение) для открытия свитка модификатора вращения;
-в свитке Parameters (Параметры) указать:
в счетчике Degree (Сектор) величину углового сектора вращения формы;
55
флажок Weld Core (Слияние на оси) включает режим объединения всех вершин, совмещенных на оси тела вращения;
флажок Flip Normals (Перевернуть нормали) позволяет изменить направление нормалей граней, т.к. при вращении они могут оказаться направленными внутрь тела;
в счетчике Segments (Сегментов) определить число сегментов по периметру сектора вращения формы.
в группе Direction (Направление) кнопками X, Y, Z необходимо указать относительно какой из осей глобальной системы координат будет происходить вращение формы.
в группе Align (Выравнивание) определяется способ выравнивания формы относительно оси вращения:
Min (Мин) совмещает ось вращения с левым краем габаритного контейнера формы,
Center (Центр) обеспечивает вращение формы относительно оси, проходящей через цент ее габаритного контейнера,
Max (Макс) совмещает ось вращения с правым краем габаритного контейнера формы.
Остальные параметры модификатора вращения не отличаются от аналогичных параметров модификатора выдавливания.
Задание 1. Создать на основе сплайнов модель глиняной кружки (рис. 2.5).
Выполнение:
1. Для более точного построения создать Рис.2.5. Кружка вспомогательный прямоугольник:
-открыть команду рисования сплайнов: Create (Создать) / Shapes
(Формы) / Splines (Сплайны) / Rectangle (Прямоугольник);
-в окне проекции Front (Вид спереди) изобразить прямоугольник;
-в счетчиках свитка Parameters (Параметры) указать точные размеры:
Length (Длина) =100, Width (Ширина) = 45.
2.Создать форму для лофтинга:
2.1.Изобразить сплайном контур половинки кружки, используя размеры вспомогательного прямоугольника:
-выбрать тип сплайна Line (Линия) и настроить параметры метода построения вершин:
в группе Initial Type (Начальный тип) - Corner (С изломом);
в группе Drag Type (Вершина при перетаскивании) - Smooth (Сглаженная);
-создать контур половинки кружки.
2.2. Придать стенкам кружки толщину в 5 ед., замкнув сплайн: - выделить построенный сплайн;
56
-активизировать командную панель Modify (Модифицировать), открыть пункт Line (Линия) и указать подобъект Spline (сплайн);
-в свитке Geometry (Геометрия) нажать кнопку Outline (Замкнуть);
-в окне проекции активизировать сплайн (он станет красного цвета и появится значок) и, не отпуская кнопку мыши, указать толщину формы, следя за изменением значения в счетчике Outline Width
(Толщина);
-выключить режим редактирования подобъектов (щелкнув на названии самого объекта).
2.3.Для украшения кружки в виде опоясывающих кромок, создать на контуре сплайна два выступа:
-изобразить две сплайн-окружности с радиусами 3 ед. каждая и разместить их так, чтобы они пересекались с контуром в верхней его части;
-объединить окружности с контуром:
-выделить замкнутый сплайн;
-открыть список подобъектов в пункте Line (Линия) и указать подобъект Spline (сплайн);
-открыть свиток Geometry (Геометрия), нажать кнопку Attache (Присоединить) и указать поочередно обе окружности;
-объединить окружности с контуром, используя логическую операцию Объединение (Union):
-активизировать сплайн, к которому присоединены окружности;
-спустившись вниз по свитку Geometry (Геометрия) установить вид операции – Union (Объединение) и включить кнопку Boolean
(Булевские);
-поочередно указать на обе окружности.
Теперь создаваемая форма единое-целое (рис.2.6).
3.Создать траекторию (путь) для лофтинга:
-изобразить рядом со сплайном сплайнокружность радиусом примерно 40 ед.
4. Произвести построение объекта методом обратного лофтинга:
-выделить сечение (построенный контур кружки);
-активизировать команду для создания лофт-
объекта: Create (Создать)/ Geometry
(Геометрия)/ Compound Objects (Составные объекты)/ кнопка Loft (Лофт);
-в свитке Creation Method (Метод создания)
включить кнопку Get Path (Указать путь); Рис. 2.6. Контур кружки
- в окне проекции указать траекторию – щелкнуть по окружности.
57
5. Создать на кружке украшение в виде выемок, примерно так, как показано на рисунке 2.5 (см. выше) или лучше:
-учитывая размеры созданного лофт-объекта, используя геометрические примитивы, создать вспомогательные объекты;
-применить булевские операции их вычитания из главного объекта.
6.Создать ручку кружки:
-применить метод лофтинга для создания ручки, используя в качестве формы – окружность, а в качестве пути – соответствующий контур.
-прикрепить ручку к кружке.
-после подгонки ручки к кружке объединить их в один объект.
Самостоятельные задания.
с помощью модификатора Lathe, создать 2-3 предмета; разместить созданные объекты на столе; установить для сцены освещение и камеру; визуализировать сцену.
Для отчета о работе сохранить:
файл сцены с расширением .max
файл визуализированного изображения с расширением .avi.
58
Лабораторная работа № 3. МЕТОДЫ МОДИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ
Теоретические сведения
Командная панель предназначена для контроля и изменения характеристических параметров выделенного объекта; применения к объектам различных модификаторов; управления стеком модификаторов, позволяющим выделять модификаторы, ранее примененные к объекту, изменять их параметры и выборочно удалять их. На панели Modify (Изменить) постоянно располагаются:
текстовое поле имени и образца цвета выделенного объекта;
список Modifiers List (Список Модификаторов),
позволяющий выбрать тип модификатора (рис.3.1);
Modifier Stack (Стек Модификаторов), управляющий модификаторами выделенного объекта.
Содержимое нижней части области свитков командной панели Modify (Изменить) меняется в зависимости от типа выделенных объектов и выбранных модификаторов.
Модификаторами (Modifiers) называются средства, предназначенные для изменения структуры объектов. Одни модификаторы: Lathe (Тело вращения), Bevel (скос), Extrude (Выдавливание) используются для создания геометрии и требуют наличия предварительно созданной формы (Shape). Другие служат для изменения геометрии уже готовых трехмерных тел: Edit Mesh (Редактирование каркаса), Bend (Изгиб), Noise (Шум).
Для применения к объекту одного из модификаторов надо: 1) выделить объект, 2) выбрать в списке нужный модификатор 3) настроить его параметры в свитке Parameters (Параметры).
Стек Модификаторов (Modifier Stack) содержит список модификаторов, примененных к выделенному объекту:
раскрывающийся список модификаторов, примененных к объекту, начинающийся с имени выделенного объекта, слева от которого находится кнопка (лампочка) для включения и выключения действия модификатора на объект; ряд кнопок под стеком обеспечивает манипулирование им:
59
кнопка Pin Stack (Закрепить стек), позволяет закрепить отображение стека модификаторов текущего объекта независимо от того, какие объекты будут выделены в дальнейшем;
Show End Result On / Off Toggle (Показать конечный результат вкл/выкл) – кнопка-переключатель, нажатая по умолчанию, устанавливает режим демонстрации объекта в том виде, какой он приобретает после применения всех модификаторов списка. Если кнопка не нажата, то на экране не отображаются воздействия модификаторов, примененных позднее и расположенных выше текущего модификатора;
Make Unique (Сделать уникальным) – позволяет при применении модификатора к набору объектов поместить в стек каждого объекта из набора не образец модификатора, а его независимую копию;
Remove Modifier from Stack (Удалить модификатор из стека)
удаляет текущий модификатор из стека и результаты его воздействия на объект;
Configure Modifier Sets (Настроить наборы модификаторов) –
вызывает меню из которого может быть запущено меню настройки наборов кнопок с модификаторами и их отображение на панели.
Модификаторы формы объектов
Для управления модификаторами формы используется специальный объект Gizmo (габаритный контейнер модификатора), появляющийся после применения модификатора, в виде окружающего изменяемый объект параллелепипеда оранжевого цвета. Габаритный контейнер модификатора можно изменять как подобъект, содержащийся в списке подобъектов.
Модификатор Twist (Скрутка) применяется для скручивания объекта относительно любой оси координат:
-выделить объект, к которому необходимо применить модификатор;
-выбрать модификатор в списке Modifiers List (Список Модификаторов);
-настроить действие модификатора в свитке Parameters (Параметры):
группа Twist (Скрутка):
Angle (Угол) – задает угол скрутки в градусах, относительно оси, выбранной в группе Twist Axis (Ось скрутки);
Bias (Смещение) – меняется в диапазоне от-100 до 100 и определяет, будет ли скрутка объекта произведена в области, расположенной ближе к центру объекта или его краям;
группа Twist Axis (Ось скрутки) – позволяет выбрать ось скрутки
(X,Y,Z);
группа Limits (Пределы) разрешает ограничить действие модификатора только теми вершинами объекта, которые лежат вдоль
60
выбранной оси между отсчетами координат, заданными в счетчиках
Upper Limit (Верхний предел) и Lowel Limit (Нижний предел).
Действие ограничений включается установкой флажка Limit Effect
(Ограничить эффект).
Модификатор Bend (Изгиб) позволяет изогнуть выделенный объект относительно заданной координатной оси. Параметры модификатора в свитке Parameters (Параметры) не отличаются от параметров модификатора Twist (Скрутка), за исключением одного: счетчик Direction (Направление) задает направление изгиба в плоскости, перпендикулярной выбранной оси изгиба.
Модификатор Taper (Заострение) вызывает клиновидную деформацию объекта, заостряя его от одного конца к другому. Его применение аналогично рассмотренным выше модификаторам, а его дополнительными параметрами выступают:
Curve (Кривизна) – позволяет выгнуть стороны заостренного объекта внутрь или наружу;
Primary (Первичная ось) – переключатель выбора основной оси. вдоль которой производится заострение;
Effect (Ось эффекта) – переключатель выбора оси заострения в плоскости, перпендикулярной первичной оси;
Symmetry (Симметрично) – флажок включения режима симметричного заострения относительно первичной оси.
Модификатор Noise (Зашумление) вызывает случайные ―шумовые‖ возмущения поверхности геометрической модели. Применение модификатора требует достаточно большого количества сегментов в сетчатой оболочке объекта. Параметры зашумления в свитке модификатора:
Seed (Номер выборки) – любое натуральное число, инициирующее работу генератора случайных чисел и изменяющее выборку;
Scale (Масштаб) – задает пространственный масштаб шумовых возмущений в направлении вдоль поверхности. Большие величины ведут к более гладким на вид возмущениям, малые – к более шероховатым;
Fractal (Фрактал) – включает фрактальный алгоритм генерации возмущений;
Roughness (Шероховатость) – управляет степенью шероховатости поверхности. Допустимые значения от 0 до 1.