Описание моделируемого объекта

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...……………3

1 ПРОГРАММЫ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ……………………………………………5

1.1 Blender…………………………………………………………..……….……5

1.2 Cinema 4D……………………………………………………….……….……6

1.3 Autodesk Maya……………………………………………………….……..…7

2 AUTODESK 3DS MAX……………………………………..……………………...…7

2.1 Моделирование………………..…………………………………………...…9

2.2 Объекты 3ds Max …………………………………………..……..………...10

2.3 Визуализация………………..…………………………………………...….16

3 ОПИСАНИЕ МОДЕЛИРУЕМОГО ОБЪЕКТА…………………..…...…………..17

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

Программа 3D Studio MAX (в дальнейшем называемая просто МАХ) является собственностью компании Autodesk и разработана ее отделением – фирмой Discreet, специализирующейся на создании программных средств компьютерной графики и анимации.

Программа МАХ относится к семейству программ трехмерной компьютерной графики или, как ее еще называют, ЗD-графики (3 Dimensional – трехмерная) и предназначена для синтеза отдельных изображений, имитирующих сцены из жизни реальных или вымышленных миров с фотографической детальностью и качеством, а также последовательностей кадров таких изображений, воспроизводящих движения объектов и называемых анимациями.

Вот лишь некоторые возможности, обеспечиваемые программой МАХ при создании отдельных изображений и анимаций:

– моделирование геометрической формы любых трехмерных объектов – от простейших, наподобие сферы, цилиндра или прямоугольного параллелепипеда, до таких сложных по форме объектов природного происхождения, как тела животных, деревья или поверхность взволнованной воды;

– имитация физических свойств материалов объектов, таких как шероховатость, блеск, прозрачность, свечение и т.п., явлений многократного зеркального отражения и преломления световых лучей, атмосферных явлений, таких как дымка или туман, природных явлений, таких как снег, пламя или дым;

– имитация освещения трехмерной сцены практически для любых условий, от глубокого космоса до яркого солнечного дня, и визуализация моделируемых объектов на реальном фотографическом фоне с тенями, отбрасываемыми на этот фон;

анимация практически всех параметров объектов: их формы, размеров, пространственного положения, цвета и характеристик материалов и т.п.;

– реализация различных способов управления перемещением или изменением свойств объектов в процессе анимации, обеспечивающих возможность достоверной имитации самых разных типов движений;

– создание связанных иерархических цепочек объектов и их анимация по методам прямой или обратной кинематики, когда движение одного объекта вызывает согласованные перемещения остальных объектов цепочки;

– моделирование постепенных превращений одних объектов в другие, отличающиеся по форме и внешнему виду (морфинг);

– моделирование динамических свойств движущихся объектов с учетом их соударений, сил тяжести, ветра или упругости;

– применение различных фильтров к синтезированным изображениям, включая имитацию таких свойств объективов фото- или видеокамер, как глубина резкости или блики линз.

Основными областями использования МАХ 6.0 являются:

– архитектурное проектирование и конструирование интерьеров;

– подготовка рекламных и научно-популярных роликов для телевидения;

и компьютерная мультипликация и съемка игровых фильмов с фантастическими сюжетами;

– разработка компьютерных игр;

– подготовка иллюстраций для книг и журналов;

– художественная компьютерная графика, Web-дизайн;

– досуг и развитие пространственного воображения;

– судебно-медицинская экспертиза.

В данной курсовой работе рассматривается проектирование пылесоса SONYA, создание материалов и освещения с использованием программных средств продукта 3dsMax.

 

Цель работы: Научиться работать с 3D-моделями на 3D-сцене, освоить основные управляющие элементы 3ds Max.

ПРОГРАММЫ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ.

Blender

Blender — свободный пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендеринга, постобработки видео, а также создания интерактивных игр.

 

Отличительные особенности интерфейса пользователя:

o Режимы редактирования. Два основных режима Объектный режим (Object mode) и Режим редактирования (Edit mode), которые переключаются клавишей Tab. Объектный режим в основном используется для манипуляций с индивидуальными объектами, в то время как режим редактирования — для манипуляций с фактическими данными объекта. К примеру, для полигональной модели в объектном режиме мы можем перемещать, изменять размер и вращать модель целиком, а режим редактирования используется для манипуляции отдельных вершин конкретной модели. Также имеются несколько других режимов, таких как Vertex Paint и UV Face select.

o Широкое использование горячих клавиш. Большинство команд выполняется с клавиатуры. До появления 2.x и особенно 2.3x версии, это был единственный путь выполнять команды, и это было самой большой причиной создания репутации Blender’y как сложной для изучения программы. Новая версия имеет более полное графическое меню.

o Управление рабочим пространством. Графический интерфейс Blender’а состоит из одного или нескольких экранов, каждый из которых может быть разделён на секции и подсекции, которые могут быть любой частью интерфейса Blender’a. Графические элементы каждой секции могут контролироваться теми же инструментами, что и для манипуляции в 3D пространстве, для примера можно уменьшать и увеличивать кнопки инструментов тем же путём, что и в 3D просмотре. Пользователь полностью контролирует расположение и организацию графического интерфейса, это делает возможным настройку интерфейса под конкретные задачи, такие как редактирование видео, UV mapping и текстурирование, и сокрытие элементов интерфейса которые не нужны для данной задачи. Этот стиль графического интерфейса очень похож на стиль, используемый в редакторе UnrealEd карт для игры Unreal Tournament.

Cinema 4D.

Cinema 4D. Данная программа разработана немецкими программистами компании MAXON Computer. Первое, что нужно отметить в данной программе – ее демократичная цена. По сравнению с остальными программами, данный редактор и стоит относительно недорого, и качество у редактора на высшем уровне. Ведь, как мы знаем, все профессиональные и качественные программы для моделирования формата 3D стоят немалых денег, вследствие чего программисты немецкой программы разработали альтернативный вариант редактора трехмерной графики. Как считают многие люди, недорогие или же вовсе бесплатные программы для 3d моделирования никогда не сравнятся с профессиональными редакторами, но данная программа вновь ломает все устоявшиеся стереотипы.

В редакторе есть возможность создания анимации (в т. ч. и персонажа), возможность работы с частицами, есть удобные инструменты для моделирования, а также в программе есть мощная система для фотореалистичной визуализации. При помощи программы вы сможете воспользоваться такими эффектами, как полная освещенность (к примеру, просвечивание свечного воска).

 

CINEMA 4D поддерживает следующие языки программирования

o Python

o C++

o C.O.F.F.E.E. — скриптовый язык программирования. Встречается только в программах CINEMA 4D и BodyPaint 3D.

o Xpresso — нодовая система программирования. Система основана на графическом интерфейсе. Представляет собой набор узлов (нодов), обладающие входными и выходными портами. Узлы являются отдельными функциями. Порты узлов можно соединять между собой, что приводит к последовательному просчёту функций. Новые узлы можно создавать наподобие плагинов при помощи C++. Также имеются два отдельных узла Python и C.O.F.F.E.E., в которых можно создавать код на соответствующих языках.

 

Autodesk Maya

Autodesk Maya — редактор трёхмерной графики. В настоящее время стала стандартом 3D графики в кино и телевидении. Первоначально разработана для ОС Irix (платформа SGI), затем была портирована под ОС Linux, Microsoft Windows и Mac OS. В настоящее время существует как для 32, так и для 64-битных систем.

Maya стала результатом совмещения трех программных продуктов: Wavefront The Advanced Visualizer (Калифорния, США), Thomson Digital Image (TDI) Explore (Франция) и Alias Power Animator (Торонто, Канада). В 1993 Wavefront купила TDI, затем в 1995 компания Silicon Graphics Incorporated (SGI) купила обе компании Alias и Wavefront. Объединенная компания стала называться Alias|Wavefront. Позднее Alias|Wavefront была переименована в Alias. В 2003 году Alias была продана SGI частной инвестиционной фирме Accel-KKR. В октябре 2005 Alias была снова перепродана, на сей раз компании Autodesk. 10 января 2006 Autodesk закончил слияние и теперь Alias Maya известна как Autodesk Maya.

В самом начале своей разработки Maya использовала интерпретируемый язык Tcl. Было много дискуссий на эту тему, так как в то время большинство студий визуальных эффектов использовало связку Perl-Tcl. Однако уже в первой версии ему на смену пришёл внутренний скриптовый язык MEL (Maya Embedded Language), который стал связующим звеном между пользователем и ядром программы, так как MEL является, например, средством программирования интерфейса программы, задания и связывания множества атрибутов нод (узлов), средством процедурной анимации и многого другого. В версии Maya 8.5 был также включен скриптовый язык Python. В Maya 2008 включена версия Python 2.5.

Визуализация в Maya реализована четырьмя встроенными визуализаторами: Maya Software, Maya Hardware, Maya Vector Render и mental ray. Также существует ряд визуализаторов от сторонних разработчиков, в которых включена поддержка Maya.

Основные из них:

• V-Ray
• RenderMan (PhotoRealistic или PRMan от компании Pixar)
• finalRender
• 3Delight
• Gelato
• Turtle
• Maxwell Render
• Fryrender
• Indigo Renderer
• Brazil R/S
• mental ray

 

AUTODESK 3DS MAX

Autodesk 3ds Max (ранее 3D Studio MAX) — полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактированиятрёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа.

 

Моделирование

3ds Max располагает обширными средствами для создания разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей, реальных или фантастических объектов окружающего мира, с использованием разнообразных техник и механизмов, включающих следующие:

o полигональное моделирование, в которое входят Editable mesh (редактируемая поверхность) и Editable poly (редактируемый полигон) — это самый распространённый метод моделирования, используется для создания сложных моделей и низкополигональных моделей для игр.

Как правило, моделирование сложных объектов с последующим преобразованием в Editable poly начинается с построения параметрического объекта «Box», и поэтому способ моделирования общепринято называется «Box modeling»;

o моделирование на основе неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS) (следует отметить, что NURBS-моделирование в 3ds Max-е настолько примитивное что никто этим методом практически не пользуется);

o моделирование на основе т. н. «сеток кусков» или поверхностей Безье (Editable patch) — подходит для моделирования тел вращения;

o моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов.

o моделирование на основе сплайнов (Spline) с последующим применением модификатора Surface - примитивный аналог NURBS, удобный, однако, для создания объектов со сложными перетекающими формами, которые затруднительно создать методами полигонального моделирования.

Методы моделирования могут сочетаться друг с другом.

Моделирование на основе стандартных объектов, как правило, является основным методом моделирования и служит отправной точкой для создания объектов сложной структуры, что связано с использованием примитивов в сочетании друг с другом как элементарных частей составных объектов.

Стандартный объект «Чайник» (Teapot) входит в этот набор в силу исторических причин: он используется для тестов материалов и освещения в сцене, и, кроме того, давно стал своеобразным символом трёхмерной графики.

 

Объекты 3ds Max

Объекты категории Geometry

В данную категорию входят объекты, предназначенные для построения геометрической модели трехмерной сцены и подразделяемые на следующие разновидности:

 

– Standard Primitives (Стандартные примитивы) – это трехмерные тела правильной геометрической формы, такие как параллелепипед, сфера или тор. В число стандартных примитивов исторически входит также объект, представляющий собой чайник с носиком, ручкой и крышкой;

– Extended Primitives (Улучшенные примитивы) – это также трехмерные тела, но обладающие несколько более сложной формой и характеризуемые большим числом параметров, чем стандартные примитивы. К их числу относятся такие объекты, как параллелепипед, цилиндр с фаской, многогранник и тороидальный узел;

 

– Compound Objects (Составные объекты) – это трехмерные тела, составленные из нескольких простых объектов, как правило, объектов-примитивов. В данную разновидность входят также объекты типа Loft (Лофтинговые) – трехмерные тела, которые строятся методом лофтинга, то есть путем формирования оболочки по опорным сечениям, расставляемым вдоль заданной траектории;

– Particle Systems (Системы частиц) – это источники множества мелких двумерных или трехмерных частиц, призванных имитировать такие природные объекты, как пыль, дым, снег, брызги воды, воздушные пузырьки или искры огня;

– Patch Grids (Сетки кусков) – это поверхности, состоящие из кусков Безье и создаваемые изначально как фрагменты плоскости прямоугольной формы. В дальнейшем форма и кривизна таких поверхностей может регулироваться за счет манипулирования управляющими точками. С помощью сеток кусков Безье удобно моделировать поверхности с плавно меняющейся кривизной;

– NURBS Surfaces (NURBS-поверхчости) – это поверхности, форма которых описывается неоднородными рациональными В-сплайнами (Non-Uniform Rational B-Splines – NURBS). В зависимости от типа NURBS-поверхностей они или проходят через все точки, заданные в пространстве сцены, или плавно огибают их. Такие поверхности наилучшим образом подходят для моделирования объектов сложной формы, свойственных живой и неживой природе;

– Dynamics Objects (Динамические объекты) – это специфическая разновидность стандартных объектов, позволяющая с легкостью моделировать два типа механических устройств: пружины и амортизаторы. Эти объекты не просто похожи на свои реальные прототипы по виду, при анимации они физически правдоподобно реагируют на действующие на них воображаемые силы;

– Doors (Двери) и Windows (Окна) – разновидности стандартных объектов, позволяющие с легкостью моделировать такие довольно сложные архитектурные элементы, как двери и окна различных типов, которые к тому же могут открываться и закрываться в процессе анимации.

 

Объекты категории Shapes

К данной категории относятся различные типы линяй, образующих разомкнутые или замкнутые двумерные фигуры. Некоторые типы линий (например, спираль) могут размещаться не на плоскости, а в трехмерном пространстве. Формы используются в качестве заготовок, которые могут различными способами преобразовываться в трехмерные тела, и подразделяются на следующие разновидности:

– Splines (Сплайны) – это стандартные двумерные геометрические фигуры, такие как прямоугольник, эллипс или звезда, а также линии произвольной кривизны и контуры текстовых символов

– NURBS Curves (NURBS-кривые) – это разновидность линий, позволяющих строить плавные, не имеющие изломов кривые. NURBS-кривые или проходят через точки, обозначенные в пространстве сцены, или плавно огибают их.

 

Объекты категорий Lights и Cameras

В данные категории входят объекты, предназначенные для имитации различных источников освещения сцены и для наблюдения сцены через объективы воображаемых съемочных камер.

Источники света и камеры могут быть нацеленными и свободными. Нацеленные источники света и камеры характеризуются наличием мишени (target) – точечного объекта, на который нацелена ось пучка световых лучей или линия визирования камеры. Свободные источники света и камеры не имеют мишеней.

 

Объекты категории Helpers

В данную категорию входят объекты, которые не включаются в итоговое изображение сцены и предназначены для упрощения ее моделирования или анимации. Вспомогательные объекты делятся на следующие разновидности:

 

– Standard (Стандартные) – это объекты, используемые как вспомогательные при разработке и анимации геометрических моделей;

– Atmospheric Apparatus (Атмосферная оснастка) – объекты, предназначенные для локализации областей проявления эффектов окружающей среды;

– CameraMatch (Горизонт камеры) – это набор объектов, облегчающих согласование линии горизонта воображаемой съемочной камеры с линией горизонта фона сцены при визуализации моделей на фоне фотографии или кадров видеоклипа;

– VRML 1.0/VRBL и VRML97 – объекты, используемые при моделировании трехмерных сцен, предназначенных для экспорта в форматах языков описания виртуальной реальности.

 

Объекты категории Space Warps

В данную категорию входят объекты, предназначенные для имитации действия различных сил на геометрические модели или частицы, попадающие под влияние «силового поля». Это позволяет имитировать действие сил тяжести или ветра на системы частиц или, скажем, деформировать поверхность плоского объекта, изображающего воду, для моделирования ветровых волн или кругов от брошенного камня. Источники объемных деформаций изображаются в окнах проекций в виде условных значков, но не включаются в итоговое изображение сцены. В МАХ имеется пять разновидностей объемных деформаций:

 

- Geometric/Deformable (Деформируемая геометрия) и Modifier-Based (На базе модификаторов) – различным образом деформируют геометрические модели объектов:

– Particles & Dynamics (Частицы и динамика) и Particles Only (Только частицы) – оказывают силовые воздействия на отдельные частицы в системах частиц, а также используются для имитации действия на объекты сил тяжести или ветра;

 

– Dynamics Interface (Динамическое окружение) – служат для оказания воздействий на динамические системы (так называются в МАХ 6.0 наборы объектов, для которых программ:) может, например, достоверно воспроизводить результаты столкновений с учетом сил упругости).

 

Объекты категории Systems

Каждый тип систем представляет собой совокупность связанных между собой объектов, снабженных набором параметров, обеспечивающих анимацию системы. Данная категория изначально предназначена для включения в нее объектов, создаваемых дополнительными программными модулями.

 

– Bones (Кости) – позволяет создавать иерархически связанные цепочки рычагов, напоминающих кости скелета и используемых при анимации моделей живых существ или механических устройств. Эти объекты не могут визуализироваться и видны только в окнах проекций;

- Ring Array (Хоровод) – позволяет создавать набор из заданного числа объектов, упорядочение расположенных по окружности указанного радиуса, и выполнять анимацию движений этих объектов;

– Sunlight (Солнечный свет) – позволяет создать источник параллельных световых лучей, имитирующий солнечное освещение, а также воспроизводящий движение солнца с учетом географического положения, времени года и суток моделируемой сцены.

Объекты типа Editable Spline

К объектам типа Editable Spline (Редактируемый сплайн) относятся сплайновые кривые, не имеющие характеристических параметров, допускающих модификацию. В редактируемые сплайны могут быть преобразованы параметрические сплайновые формы, такие как Circle (Окружность), Ellips (Эллипс) или Rectangle (Прямоугольник). После такого преобразования параметрические объекты утрачивают свои характеристические параметры и могут модифицироваться только как сплайновые кривые на уровне вершин или сегментов. Кроме того, тип Editable Spline (Редактируемый сплайн) автоматически приобретают импортируемые сплайновые объекты, такие как формы DOS-версии программы 3D Studio, сохраняемые в файлах типа shp.

 

Объекты типа Editable Mesh

К объектам типа Editable Mesh (Редактируемая сетка) относятся геометрические модели трехмерных тел, представленных оболочками в виде сеток с треугольными или четырехугольными ячейками и не имеющих характеристических параметров, допускающих модификацию. Модификация формы таких объектов возможна только путем редактирования самой сетки на уровне вершин, ребер или граней. Любой параметрический трехмерный объект из категории Geometry (Геометрия), кроме объектов разновидности Particle Systems (Системы частиц), может быть преобразован в объект типа Editable Mesh, (Редактируемая сетка). При этом такой объект перестает быть параметрическим и в дальнейшем должен модифицироваться как сетка. Кроме того, при импорте любых геометрических моделей трехмерных объектов, имеющих формат, отличный от формата МАХ, эти модели также преобразуются к типу Editable Mesh (Редактируемая сетка).

Объекты типа Editable Patch

Объекты типа Editable Patch (Редактируемый кусок) могут создаваться на базе любых параметрических объектов категории Geometry (Геометрия), кроме объектов разновидностей Particle Systems (Системы частиц) и NURBS Surfaces (NURBS-поверхности). Кроме того, к типу Editable Patch (Редактируемый кусок) можно преобразовать объекты типа Editable Mesh (Редактируемая сетка). После преобразования в редактируемый кусок Безье любого параметрического объекта, например одного из стандартных или улучшенных примитивов, этот объект перестает быть параметрическим и должен модифицироваться как совокупность кусков Безье на уровнях соответствующих подобъектов – вершин, ребер или отдельных кусков.

Визуализация

Визуализация является заключительным этапом работы над моделируемой сценой. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев работа со сценой производится в упрощенном виде: размер текстур маленький, тени и источники света, различные свойства материалов (например, отражения) отключены, сложная геометрия и различные эффекты не отображаются. Только после визуализации становятся видны все свойства материалов объектов и проявляются эффекты внешней среды, применённые в составе сцены. Для вывода конечного изображения на экран выбирают необходимый модуль визуализации (МВ), который с помощью математических алгоритмов произведет вычисление внешнего вида сцены со всеми требуемыми эффектами. При этом, время расчета может варьироваться от доли секунды до нескольких месяцев, в зависимости от сложности задачи. Большинство МВ являются отдельными программами, встраиваемыми как дополнение в 3ds Max.

ОПИСАНИЕ МОДЕЛИРУЕМОГО ОБЪЕКТА

 

В данной курсовой работе рассматривается проектирование пылесоса Sonya, изображение которое представлено ниже.

 

 

Рис. 1. Общий вид моделируемого объекта

 

Рис. 2. Общий вид моделируемого объекта

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: