Изучение 3D моделирования на факультативах в школе

Объекты категории Geometry (Геометрия) в 3ds Max 2008 являются базовым  материалом для создания более сложных  моделей. Для редактирования поверхности  примитивов используются различные  инструменты моделирования. 

Существуют различные  подходы к трехмерному моделированию: 

• моделирование  на основе примитивов; 

• использование  модификаторов; 

• сплайновое моделирование; 

• правка редактируемых  поверхностей: Editable Mesh (Редактируемая  поверхность), Editable Poly (Редактируемая  полигональная поверхность), Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность); 

• создание объектов при помощи булевых операций; 

• создание трехмерных сцен с использованием частиц; 

• NURBS-моделирование (NURBS - Non Uniform Rational B-Splines, неоднородные нерациональные В-сплайны). 

 

2.1 Создание моделей  при помощи примитивов 

Объекты в 3ds Max 2008 создаются  при помощи команд пункта главного меню Create (Создание) или одноименной  вкладки командной панели. Чаще используется второй способ, так как он является более удобным. 

Примитивы служат инструментами  построения и моделирования при  создании составных объектов [6, 17]. 

Простыми геометрическими  примитивами (категория Standard Primitives (Простые  примитивы)) в 3ds Max являются следующие  объекты. 

• Box (Параллелепипед) - параллелепипеды и кубы с любым  соотношением сторон. 

• Sphere (Сфера) - параметрические  объекты типа сферы или купола. Базовый объект создает квадратичные секции, похожие на линии долготы  и широты глобуса. 

• Cylinder (Цилиндр.) - цилиндры, цилиндрические секторы и многогранные призмы любых пропорций. 

• Torus (Top) - кольца с  круглой формой поперечного сечения. Может быть создан также тороидальный сектор. 

• Teapot (Чайник) - объект, демонстрирующий возможности 3ds Max. Чайник является сложным параметрическим  объектом, состоящим из частей. 

• Cone (Конус) - общие  формы, напоминающие цилиндры; два радиуса  позволяют в любой момент поместить  результирующий объект в управляемый  конус. 

• GeoSphere (Геосфера) - параметрические объекты, похожие  на сферу и представляющие различные  способы определения сферических  объемов, которые обеспечивают три  различных геометрии сферы и  купола. Геосфера создает треугольные  секции, подобно геодезическим куполам. 

• Tube (Труба) - объекты, подобные цилиндру, но с продольным отверстием внутри. Можно также создавать  секторы и многогранные призмы с  отверстиями. 

• Pyramid (Пирамида) - пирамиды (в том числе усеченные) с прямоугольным  или квадратным основанием. 

• Plane (Плоскость) - прямоугольный  фрагмент сетчатой оболочки. Единственный примитив, не являющийся трехмерным объектом. 

В число сложных  примитивов (категория Extended Primitives (Улучшенные примитивы)) входят следующие объекты: 

• Hedra (Многогранник) - пять разновидностей многогранников с множеством управляющих параметров. Все объекты определяются заданием точки центра и величиной радиуса. 

• ChamferBox (Параллелепипед с фаской) - параллелепипеды и  кубы с любым соотношением сторон. В отличие от объекта Box (Параллелепипед), при использовании объекта ChamferBox (Параллелепипед с фаской) существует возможность задания фасок на краях. 

• OHTank (Цистерна) - цилиндры с основаниями в виде сферических  сегментов с ярко выраженной границей между основаниями и средней  частью объекта. На базе этих объектов можно также строить цилиндрические секторы. 

• Spindle (Веретено) - цилиндры с коническими основаниями, а  также цилиндрические секторы на базе этих объектов. 

• Gengon (Многогранная призма) - многогранные призмы с фаской и без нее. 

• RingWave (Круговая волна) - инструмент для создания труб, внешняя  и внутренняя поверхности которых  могут быть волнообразно деформированы. 

• Prism (Призма) - инструмент для создания призм с различным  соотношением сторон основания. 

• Torus Knot (Тороидальный узел) - объект, который строится на основе узлов различного вида. Можно  изменять как форму сечения, так  и базовую форму объекта. 

• ChamferCyl (Цилиндр  с фаской) - цилиндры, цилиндрические секторы и многогранные призмы любых  пропорций с возможностью задания  на краях фаски, срезанной под  углом 45°. 

• Capsule (Капсула) - цилиндры с основаниями в виде полусфер, а также цилиндрические секторы  на базе этих объектов. 

• L-Extrusion (L-тело экструзии) - плоскость L-образной формы с выдавливанием  по высоте. 

• C-Extrusion (С-тело экструзии) - объект, аналогичный L-Extrusion (L-тело экструзии), отличающийся базовой формой, представленной в виде буквы "П". 

Оба тела экструзии  являются базовым материалом для  моделирования архитектурных конструкций. 

• Hose (Рукав) - инструмент для создания гофрированных рукавов, шлангов и других объектов аналогичной  формы. "Привязав" основания Hose (Рукав) к двум другим объектам, можно получить подобие анимированной пружины. 

Для создания объекта  необходимо: 

1. Перейти на вкладку  Create (Создание) командной панели. 

2. Выбрать категорию,  в которой находится нужный  объект, для примитивов это категория  Geometry (Геометрия). 

3. Из раскрывающегося  списка выбрать группу, в которой  находится нужный объект. 

4. Нажать кнопку  с названием объекта. 

5. Щелкнуть в любом  месте окна проекции и, не  отпуская кнопку, передвигать указатель  мыши до тех пор, пока не  изменится размер объекта до нужного. 

Объекты можно создавать  и путем ввода параметров объекта  в свитке Keyboard Entry (Ввод с клавиатуры). Для этого после нажатия кнопки с названием примитива перейдите  в появившийся ниже свиток, введите  параметры объекта, координаты точки  расположения и нажмите кнопку Create (Создать). 

Объект в окне проекции может быть представлен  по-разному: сглажено - режим просмотра Smooth + Highlights (Сглаженный), в виде сетчатой оболочки - Wireframe (Каркас), в виде рамки  редактирования - Bounding Box (Ограничивающий прямоугольник) и др. Упрощенное отображение  объектов в окнах проекций нужно  для более легкого управления сложными сценами с большим количеством  объектов и полигонов. 

Для изменения варианта отображения объекта необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на названии окна проекции и в контекстном  меню выбрать нужный режим. 

Любой примитив, созданный  в 3ds Max, характеризуется набором  параметров, которые определяют его  геометрическую форму. Изменяя настройки  объекта, вы тем самым изменяете  его форму. Каждый из примитивов имеет свой уникальный набор параметров. Например, для примитива Box (Параллелепипед) такими настройками являются Length (Длина), Width (Ширина) и Height (Высота). 

Одна из характеристик, присущих любому примитиву, - Segments (Количество сегментов). Этот параметр определяет количество полигонов в структуре  объекта. Чем большее значение принимает  параметр Segments (Количество сегментов), тем точнее отображается поверхность  трехмерной модели. Количество сегментов  может определяться не одним, а несколькими  настройками. Например, объект Box (Параллелепипед) имеет три таких параметра - Length Segs (Количество сегментов по длине), Width Segs (Количество сегментов по ширине) и Height Segs (Количество сегментов по высоте). 

В настройках большинства  примитивов также присутствует параметр Generate Mapping Coords (Создавать систему  проекционных координат). Установка  данного флажка обеспечивает создание системы проекционных координат, что  необходимо в том случае, если вы собираетесь текстурировать объект. В большинстве случаев необходимо, чтобы данный флажок был снят. 

Настройки только что  созданного объекта располагаются  на вкладке Create (Создание) командной  панели. Однако при повторном выделении  объекта в сцене его настройки  переместятся на вкладку Modify (Изменение). 

Чтобы изменить объект, необходимо указать новые значения его параметров следующим образом. 

1. Выделите требуемый  примитив в окне проекции. 

2. Перейдите на  вкладку Modify (Изменение) командной  панели. 

3. Введите новое  значение параметра в поле  рядом с его названием и  нажмите клавишу Enter. 

Проанализировав источники  можно сказать, что примитивы - инструменты  построения и моделирования при  создании составных объектов. Такие  примитивы, как L-тело экструзии и  С-тело экструзии являются базовым  материалом для моделирования архитектурных  конструкций. Примитивы выделяют двух видов: Standard Primitives (Простые примитивы) и Extended Primitives (Улучшенные примитивы). 

 

2.2 Создание моделей  при помощи сплайнов 

Один из эффективных  способов создания трехмерных моделей - использование техники сплайнового  моделирования. В конечном итоге  создание модели при помощи сплайнов (трехмерных кривых) сводится к построению сплайнового каркаса, на основе которого создается огибающая трехмерная геометрическая поверхность. 

Сплайны - это двумерные  примитивы (например, линия, окружность, текст), имеющие, как и трехмерные, различные параметры задания  форм [9, 75]. 

Сплайновые примитивы  представляют собой такой же рабочий  материал, как и простейшие трехмерные объекты, создаваемые в 3ds Max 2008. Сплайновый инструментарий программы включает в себя следующие фигуры: 

• Line (Линия); 

• Circle (Окружность); 

• Arc (Дуга); 

• NGon (Многоугольник); 

• Text (Сплайновый текст); 

• Section (Сечение); 

• Rectangle (Прямоугольник); 

• Ellipse (Эллипс); 

• Donut (Кольцо); 

• Star (Многоугольник  в виде звезды); 

• Helix (Спираль). 

Доступны также  дополнительные сплайновые объекты, которые  отличаются сложной формой и гибкими  настройками. Благодаря этому, изменяя  значения параметров, можно получать объекты самой разнообразной  формы. Объекты такой формы часто  используются в архитектуре. 

• WRectangle (Прямоугольник  за стеной) - позволяет создавать  закрытые сплайны, состоящие из двух концентрических прямоугольников. 

• Channel (С-образный) - позволяет создавать закрытые сплайны  в форме буквы С, напоминающие канавки. 

• Angle (L-образный) - позволяет  создавать закрытые сплайны в  форме буквы L, напоминающие уголки. 

• Tee (Т-образный) - позволяет создавать закрытые сплайны в форме буквы Т. 

• Wide Flange (I-образный) - позволяет создавать закрытые сплайны  в форме буквы I. 

Чтобы создать сплайновый объект, перейдите на вкладку Create (Создание) командной панели, в категории Shapes (Формы) выберите строку Splines (Сплайны) и нажмите кнопку создаваемого примитива. Для создания сложных сплайновых объектов, находясь в категории Shapes (Формы), выберите строку Extended Splines (Сложные  сплайны). 

Все сплайновые примитивы  имеют схожие настройки. Например, каждый описанный объект содержит два обязательных свитка настроек: Rendering (Визуализация) и Interpolation (Интерполяция). 

По умолчанию сплайновые примитивы не отображаются на этапе  визуализации и используются как  вспомогательные объекты для  создания моделей со сложной геометрией. Однако любой сплайновый примитив может  выступать в сцене как самостоятельный  объект. За отображение объекта в  окне проекции и на этапе визуализации отвечает свиток настроек Rendering (Визуализация). Если установить флажок Enable In Renderer (Показать при визуализации), объект на этапе  визуализации становится видимым. Установленный  флажок Enable In Viewport (Показывать в окне проекции) позволяет визуализировать  сплайновый примитив в окне проекции с учетом формы сплайна, которую можно выбрать округлой или прямоугольной, установив переключатель в положение Radial (Округлый) или Rectangular (Прямоугольный). 

При выборе округлого  сечения сплайна (Radial (Округлый)) толщина регулируется параметром Thickness (Толщина). Сплайн характеризуется также количеством сторон (параметр Sides (Количество сторон)) и углом их расположения (Angle (Угол)). Минимальное количество сторон сплайна - 3 (такой сплайн имеет треугольное сечение).