CG geometrijski objekti uključuju:

• a) tačka, segment, prava linija, ravan;
• b) krive linije (ravne i prostorne);
• c) poliedri;
• d) površine: ravne i zakrivljene;
• e) elementarna geometrijska tijela (volumetrijski primitivi): paralelepiped, konus, cilindar, itd.;
• f) kompozitni geometrijski objekti dobijeni iz volumetrijskih primitiva korišćenjem operacija geometrijske sinteze: veza, presek, razlika, sabiranje;
• g) volumetrijske figure proizvoljnog oblika.

Da bi se odrazila različita svojstva geometrijskih objekata CG, koriste se različiti geometrijski modeli: analitički, receptorski, strukturni, kinematički i kompozitni.

Analitički modeli geometrijskih objekata trodimenzionalne CG

U CG se pretpostavlja da je Z osa usmjerena okomito na ravan ekrana, a ose x i y leže u ravni ekrana.

Prilikom opisivanja geometrijskih objekata moguća su dva pristupa:

tačan analitički opis objekata;

opis objekata aproksimativnim metodama: interpolacija i aproksimacija.

Oblici zadavanja prave linije u prostoru. U analitičkoj geometriji, ravna linija koja prolazi kroz tačku u datom smjeru određena je jednadžbom (slika 11, a).

gdje je r1 - radijus - vektor date tačke na pravoj liniji; a - jedinični vektor koji specificira pravac; t je parametar.

Primjer 4. Prava koja prolazi kroz tačku (1, 2, 3) iu smjeru (1 /, -1 /, 1 /) određena je relacijom

Određuju se koordinate tačaka ove prave

x = 1+, y = 2 -, z = 3+,

Ako prava prolazi kroz dvije tačke R1 R2, tada za proizvoljnu tačku prostora R (slika 11, b) pišemo jednačinu

Dakle, r = r1 + t (r2 - r1),

i konačno r = (1- t) r1 + tr2. (dvadeset)

Rice. jedanaest. Različiti načini definiranja prave linije

X = (1- t) + 5t = 1 + 4t;

Y = 2 (1- t) + 6t = 2 + 4t;

Z = 3 (1- t) + 7t = 3 + 4t

Obrasci za određivanje ravni. Jednačina oblika

Ax + By + Cz + 0 = 0,

gdje A, B, C nisu u isto vrijeme jednaki nuli, definira ravan.

Ravan koja prolazi kroz tačke A, B, C, date vektorima radijusa a, b, c, (slika 12) određena je jednadžbom

r = a + u (b-a) + x (c-a),

gdje su u, x parametri.

Rice. 12.

Obrasci za definisanje krivulja. U volumetrijskom CG koriste se ravne i prostorne krive. Planarne krive se tretiraju kao granične krivulje površinskog odjeljka. Obrasci za specifikaciju ravnih krivulja razmatrani su u 2.1.3 i 2.1.4. Prostorna kriva u trodimenzionalnom prostoru može se dobiti kao linija preseka dveju površina ili kao putanja pokretne tačke. U CG, druga opcija je poželjnija.

Parametrijska definicija prostorne krive ima oblik

gdje su funkcije x (u), y (u), z (u) kontinuirane na segmentu.

Obrasci za određivanje poliedara. Poliedar je geometrijska figura trodimenzionalnog prostora, čija se površina sastoji od konačnog broja ravnih poligona. Poligoni se nazivaju poliedronima. Primjeri poliedara: kocka, piramida, pravougaoni paralelepiped, prizma.

Poliedri se mogu opisati na dva različita načina, od kojih svaki ima svoje prednosti i nedostatke prilikom konstruisanja slike na ekranu.

Prva opcija je opis žice, u kojoj je poliedar specificiran listom ivica: svaka ivica je prava linija određena sa dvije tačke u lokalnom koordinatnom sistemu (slika 13, a). Nedostatak žičanog modela je što ne sadrži dovoljno informacija za konstruiranje slike uz uklanjanje nevidljivih konturnih linija.

Druga opcija - poligonalni model - definira poliedar kao skup lica (poligona): svaki poligon je predstavljen skupom vrhova sa odgovarajućim koordinatama u lokalnom koordinatnom sistemu. U ovom slučaju, lako je odrediti vidljivost ivica (slika 13, b).

Rice. trinaest. Reprezentacija politopa

Reprezentacija površina. Kao i kod opisa krivulja, u procesu mašinskog predstavljanja površina javljaju se problemi interpolacije, aproksimacije i izglađivanja početnih podataka. Kod reprodukcije površina pomoću CG, obim potrebnih računarskih resursa u poređenju sa sličnim operacijama na linijama naglo raste, pa su lokalne komadno kontinuirane metode najčešće jedine moguće.

Jedno od rješenja za predstavljanje površina u komadima je konstruiranje presjeka površine omeđenog ravnim krivuljama. Druga metoda je definiranje oblika površine orijentira na isti način kao što je to urađeno na ravni za Bezierove krive.

Najjednostavniji alat za interpolaciju u trodimenzionalnom slučaju je trougao definisan sa tri tačke: P1, P2, P3. Površina trokuta, čiji se vrhovi nalaze u naznačenim tačkama, određena je jednadžbom

Iz jednačine (21) slijedi da je T (1,0) = P1; T (0,1) = P2; T (0,0) = P3.

Pored toga, T (u, 0) je prava linija koja povezuje tačke: P1 i P2, T (0,) je prava linija koja povezuje tačke P2 i P3; T (u, 1-u) je prava linija koja spaja tačke P1 i P2 (slika 14). Dakle, jednačina (19) definira ravan koja prolazi kroz tačke P1, P2, P3.

Rice. 14.

Ova metoda interpolacije površine trouglovima naziva se triangulacija.

Primjer 6. Razmotrimo tačke P1 (1,0,0), P2 (0,1,0) i P3 (0,0,1). Koordinate x, y, z svake tačke ravni određene su sljedećim izrazima:

z (u,) = 1-u- ili

Složeniji je slučaj interpolacije, kada je presjek površine specificiran sa četiri točke: P1, P2, P3, P4 (Sl. 15).

Slika 15.

Površina T (u,) određena je jednadžbom

T (u,) = P1 (1-u) (1 -) + P2 (1-u) + P3u (1-) + P4u. (22)

Ako su četiri tačke koplanarne, onda je T (u,) ravan četvorougao, inače - površina drugog reda.

Primjer 7. Razmotrimo tačke P1 (0,0,0), P2 (0,1,0), P3 (1,0,0), P4 (1,1,1). Koordinate svake tačke interpolacijske površine određene su jednadžbama dobivenim zamjenom koordinata u (22)

x (u,) = u, y (u,) =, z (u,) = u, ili

Ako u jednačini prave (20) vektore r1 i r2 zamijenimo sa P (0,) i P (1,) - jednačinama prostornih krivulja, onda se dobije jednačina ravnane površine. Takvu površinu formira ravna linija koja klizi duž dvije krivulje, nazvane vodilice. Određuje se jednadžba ravnane površine (slika 16).

T (u,) = (1-u) P (0,) + uP (1,). (23)

Rice. šesnaest.

Kao generalizaciju površinske interpolacije za četiri tačke može se uzeti u obzir površinska interpolacija po metodi S. Inabe, u kojoj su date četiri tačke i vrijednosti parcijalnih izvoda i u tim tačkama (Sl. 17).

Rice. 17.

Jednačina (24) ima 16 koeficijenata. Za njihovo određivanje daju se koordinate četiri tačke i vrijednosti parcijalnih derivacija i u svakoj tački. Svaki ugao tako daje tri parametra. Četiri parametra koja nedostaju daju podešavanje koordinata četiri tačke koje leže unutar površine.

Godine 1960. Koons je razvio metodu površinske interpolacije iz četiri granične krivulje (slika 18).

Rice. osamnaest.

Uzimajući krivulje P (0,) i P (1,) kao vodilice, možemo u skladu sa (23) napisati jednadžbu ravnane površine:

T1 (u,) = (1-u) P (0,) + uP (1,). (25)

Linearna interpolacija u -smjeru daje ravnu površinu

T2 (u,) = (1-) P (u, 0) + P (u, 1). (26)

Njihov zbir T1 + T2 definira dio površine, čija je svaka granica zbir granične krive i segmenta koji povezuje krajnje tačke ove krive. Ovo je lako provjeriti: ako zamijenimo = 0, onda granica nije određena P (u, 0), već izrazom

T (u, 0) + [(1-u) P (0,) + uP (1,0)].

Dakle, da bi se dobila interpolaciona površina, potrebno je od zbira površina T1 i T2 oduzeti jednačinu četiri prave koje spajaju krajnje tačke, slično kao (22):

T (u,) = (1-u) P (0,) + uP (1,) + (1-) P (u, 0) + P (u, 1) -

P (0,0) (1-u) (1-) -P (0,1) (1-u) - P (1,0) u (1-) - P (1,1) u. (27)

Uzastopne zamjene u = 0, u = 1, = 0, = 1 potvrđuju da dio površine (27) ima četiri zadane krive svojim granicama.

Pomoćne funkcije u; (1-u); ; (-1) se nazivaju offset funkcijama jer povezuju četiri odvojene granične krive zajedno. Formula (27) se može generalizirati korištenjem funkcija spajanja umjesto u (1-u), v (1-v) (slika 19).

Rice. devetnaest.

Često u CG, referentne tačke, a ne granične krive, djeluju kao ulazni podaci za dizajn površine. Uopštavajući oblike pisanja Fergusonove krive (13) i Bezierove krive (15) za n = 3, dobijamo jednadžbe površina, uz pretpostavku zavisnosti a0, a1, a2, a3 o drugom parametru:

gdje su vrhovi karakterističnog poligona (slika 20).

Rice. dvadeset.

Oblik poliedra daje dobru predstavu o obliku površine, a promjena jednog ili više orijentira će ga modificirati na predvidljiv način. Imajte na umu da Bezierova površina prolazi samo kroz tačke

Pored površina dobijenih interpolacionim metodama i korišćenjem karakterističnih poliedara, u CG se široko koriste objekti koji su okretne površine. Površina okretanja se dobija okretanjem ravne krive, koja se naziva generatrisa, oko neke prave linije, koja se naziva osa rotacije. Svaka tačka generatora tokom njegove rotacije oko ose opisuje krug. Konusna površina se dobija rotacijom prave linije l oko i-ose. U ovom slučaju, generator i osa imaju tačku preseka (slika 21, a). Cilindrična površina se dobija ako je generatrika l paralelna sa i-osi (slika 21, b).

Rice. 21. Primjeri okretnih površina

Ako se za os rotacije uzme y-osa, koja je označena sa f(u), tada se može napisati jednadžba površine (slika 22)

r (u,) = f (u) (cose1 + sinus2) + ua0, (30)

gdje su e1, e2 jedinični vektori duž z i x osa; a0 je jedinični vektor u smjeru ose rotacije.

Ako je generator zadan jednadžbom

tada iz jednačine (30) sa a0 = 1 dobijamo jednačinu konusne površine okretanja (vidi sliku 21, a) u parametarskom obliku:

r (u,) = u.

Rice. 22.

Reprezentacija volumetrijskih primitiva. U CG primitivima zapremine (elementarna geometrijska tijela) se podrazumijevaju tijela: konus, cilindar, sfera, paralelepiped, torus, piramida, prizma. Da bi se zapisala jednačina volumetrijskog primitiva, potrebno je prijeći na nejednakost u jednadžbi površine umjesto na jednakost. Na primjer, jednadžba

x2 + y2 + z2 = R2

je jednadžba sfere i nejednakost

definira volumetrijski primitiv, koji se također naziva sfera.

Sinteza kompozitnih geometrijskih objekata (CGO) iz volumetrijskih primitiva izvodi se pomoću geometrijskih operacija sličnih operacijama na skupovima. Svrha geometrijske sinteze je da se dobije opis složenog objekta. Operacije geometrijske sinteze uključuju: uniju, presek, razliku, sabiranje. Slika 23 prikazuje primjere operacija geometrijske sinteze.

Za provedbu ovih operacija koriste se metode kontaktnog i prodornog povezivanja.

Metoda kontaktnog povezivanja koristi se za sintetizaciju objekata iz elementarnog GO, čije se povezivanje vrši duž ravnih kontura. Primjer kontaktne veze će biti sjedinjenje objekata prikazano na slici 23, b.

Metoda penetracijske veze uključuje sljedeći slijed koraka:

• a) definicija volumetrijskih primitiva V1 i V2;
• b) određivanje parova površina koje se potencijalno seku;
• c) analitičko određivanje presečne krive za bilo koji par površina koje se seku i uklanjanje onih segmenata krive koji ne leže unutar površina koje se seku;
• d) segmentacija površina u skladu sa rezultujućom linijom ukrštanja;
• e) uklanjanje površinskih segmenata.

Rice. 23.

Predstavljanje volumetrijskih figura proizvoljnog oblika. Kinematički princip se koristi za njihovo predstavljanje. Čvrste volumetrijske oblike možete definirati na nekoliko načina.

Dodjela debljine: S = F1 (C, P, D, L). Referentna kontura C se pomiče u ravnini P (podrazumevano, ovo je ravan z = 0); druga kontura je definirana pomicanjem konture C u smjeru vektora D do udaljenosti L.

Referenca rotacije: S = F2 (C, A). Uz pomoć konture C (otvorene ili zatvorene) rotacijom oko ose A formira se čvrsto tijelo.

Specifikacija listom kontura: S = F3 (LC, LP, LR, LS), gdje je LP (i) ravan u kojoj je LC (i) kontura, LR (i) je prvi od objekata koji se povezan, LS (i) je pravac prelaska konture.

Opšti kinematički zadatak. Generalizacija ove metode je da se površina definirana krutim konturama kreće duž složenije trajektorije. Nakon toga, ova metoda je dalje razvijena, koja se sastojala u činjenici da se objekti, krećući se duž složene putanje, mogu deformirati.

Geometrijski modeli opisuju objekte i fenomene koji imaju geometrijska svojstva. Potreba za opisivanjem prostornih objekata javlja se prilikom rješavanja mnogih problema kompjuterske grafike.

U opštem slučaju, stvarno postojeći objekat ne može, naravno, tačno da odgovara svom opisu. Ovo bi zahtijevalo beskonačan broj trojki koordinata ( x, y, z) - po jedan za svaku tačku površine objekta.

Trenutno se pri modeliranju objekata koristi nekoliko osnovnih tipova geometrijskih modela.

Za opis wireframe (žica) model Koriste se geometrijski objekti prvog reda - linije ili ivice. Žičani modeli se po pravilu koriste za definisanje objekata koji su poliedri, tj. zatvoreni poliedri proizvoljnog oblika omeđeni ravnim plohama. U ovom slučaju, žičani model sadrži listu koordinata vrhova poliedra sa indikacijom veza između njih (tj. naznakom ivica ograničenih odgovarajućim vrhovima).

Kada koristite žičani model za opisivanje objekata ograničenih površinama više od prvog reda, takve površine se interpoliraju ravnim plohama.

Žičani prikaz objekta se često koristi ne u modeliranju, već u prikazivanju modela kao metoda renderiranja.

Prednosti wireframe modela su niski zahtjevi za računskim resursima, nedostatak je nemogućnost konstruiranja visoko realističnih slika, budući da skup segmenata nije adekvatan opis objekta - sami segmenti ne definiraju površine (slika 7.1) .

Rice. 7.1. Isti žičani model (a) može opisati i kocku (b) i kutiju otvorenu odozgo (c).

Razvoj žičanog modela je komadno analitički model lica, što je specificirano navođenjem svih pojedinačnih lica. Objekt je specificiran skupom graničnih rubova i normale usmjerene od objekta; svako lice je definisano ciklusom njegovih graničnih ivica; svaki rub - dvije tačke (vrhovi) koje ga ograničavaju; svaka tačka je triplet koordinata u trodimenzionalnom prostoru. One. model lica predstavlja 3D objekat kao zatvorenu površinu.

Skup lica, predstavljenih ravnim poligonima i ograničenih pravolinijskim ivicama, čini poligon mreže... Lica mogu biti bilo kojeg oblika, ali u ogromnoj većini slučajeva koriste se konveksni poligoni s minimalnim brojem vrhova (trokuta i četverokuta). njihov proračun je lakši.

Glavni nedostatak poligonalne mreže je približan prikaz oblika objekta pri opisivanju zakrivljenih površina. Da bi se poboljšala linearna aproksimacija takvih objekata, povećava se broj lica, što dovodi do dodatnih troškova memorije i povećanja količine izračunavanja.

Unutar modela lica, lica također mogu biti zakrivljene površine ograničene zakrivljenim rubovima. Najčešće korištene ivice su parametarski bikubni komadi omeđen parametarskim kubičnim krivuljama.

Kada se koriste bikubične komade, potrebno je znatno manje lica da bi se objekat predstavio sa datom tačnošću nego kada se aproksimira poligonalnom mrežom. Međutim, proračuni pri radu s bikubičnim površinama su mnogo teži nego kod rada s ravnim površinama.

Za razliku od ivica modela, volumetrijski-parametarski model tretira predmet kao čvrsto tijelo. Objekt se opisuje kao skup nekih osnovnih volumetrijskih elemenata forme (volumetrijski primitivi). Svaki primitiv u modelu je specificiran sa dvije grupe parametara:

· Dimenzionalni parametri - definiraju geometrijske dimenzije primitiva;

· Parametri položaja - postavite poziciju i orijentaciju primitiva u odnosu na svjetski koordinatni sistem.

Prosta geometrijska tijela se koriste kao primitivi: cilindar, konus, krnji konus, paralelepiped, lopta, torus.

Koordinate centralne tačke primitiva i koordinate jediničnog vektora usmjerene duž visine primitiva obično se koriste kao parametri položaja.

Pored ovih parametara, specificiraju se i operacije nad primitivima, a to su tri osnovne operacije teorije skupova - unija, presek i oduzimanje. Unija dva primitiva je objekt koji uključuje sve točke originalnih primitiva. Presjek dva primitiva je objekt, čije sve točke pripadaju istovremeno prvom i drugom primitivu. Oduzimanje dva primitiva rezultira objektom koji se sastoji od onih tačaka prvog primitiva koje ne pripadaju drugom primitivu.

Nedostatak volumensko-parametarskog modela je nepostojanje eksplicitnih granica odjeljaka lica u slučaju međusobnog prodiranja primitiva.

U okviru kinematička U modelu, objekt se može specificirati skupom volumetrijskih elemenata, od kojih je svaki volumen, "izrezan" u prostoru kada se kreće duž određene putanje zatvorene ravne konture. Putanja konture može biti ravna ili zakrivljena.

Tip elementa je određen oblikom konture i putanjom njegovog kretanja. Na primjer, cilindar u okviru kinematičkog modela može se opisati kao kretanje kružnice duž segmenta koji predstavlja visinu cilindra.

Za modeliranje elemenata složenog oblika možete koristiti promjenu veličine konture ili njenog položaja u odnosu na putanju tokom kretanja.

Prednost modela je virtualno odsustvo ograničenja na složenost objekta koji se formira. Nedostaci uključuju složenost specificiranja elemenata.

3D grafika ne uključuje nužno projekciju na ravan...

Collegiate YouTube

1 / 5

✪ Teorija 3D grafike Lekcija 01 - Uvod u 3D grafiku

✪ Kompjuterska grafika u bioskopu

✪ Predavanje 1 | Kompjuterska grafika | Vitalij Galinsky | Lectorium

✪ 12 - Kompjuterska grafika. Osnovni pojmovi kompjuterske grafike

✪ Predavanje 4 | Kompjuterska grafika | Vitalij Galinsky | Lectorium

Titlovi

Aplikacija

Trodimenzionalna grafika se aktivno koristi za kreiranje slika na ravni ekrana ili lista štampanog materijala u nauci i industriji, na primer, u sistemima za automatizaciju projektovanja (CAD; za kreiranje čvrstih elemenata: zgrada, delova mašina, mehanizama), arhitektonskih vizualizacija (ovo uključuje i tzv. "Virtuelnu arheologiju"), u modernim medicinskim sistemima za snimanje.

Najširu primjenu ima u mnogim modernim kompjuterskim igrama, kao i kao element kina, televizije i štampanih materijala.

3D grafika se obično bavi virtuelnim, imaginarnim trodimenzionalnim prostorom koji je prikazan na ravnoj, dvodimenzionalnoj površini ekrana ili lista papira. Trenutno postoji nekoliko metoda za prikazivanje trodimenzionalnih informacija u volumetrijskom obliku, iako većina njih predstavlja volumetrijske karakteristike vrlo uvjetno, jer rade sa stereo slikom. Iz ovog područja mogu se uočiti stereo naočare, virtuelne kacige, 3D displeji koji mogu prikazati trodimenzionalnu sliku. Nekoliko proizvođača je demonstriralo 3D ekrane spremne za proizvodnju. Međutim, 3D ekrani još uvijek ne dozvoljavaju stvaranje potpune fizičke, opipljive kopije matematičkog modela kreiranog trodimenzionalnim grafičkim metodama. Tehnologije brze izrade prototipa koje su se razvile od 1990-ih popunjavaju ovu prazninu. Treba napomenuti da tehnologije brze izrade prototipa koriste reprezentaciju matematičkog modela objekta u obliku čvrstog tijela (voxel model).

Kreacija

Da biste dobili trodimenzionalnu sliku na ravni, potrebni su sljedeći koraci:

• modeliranje- izrada trodimenzionalnog matematičkog modela scene i objekata u njoj;
• teksturiranje- dodeljivanje rasterskih ili proceduralnih tekstura površinama modela (podrazumeva i podešavanje svojstava materijala - prozirnost, refleksije, hrapavost, itd.);
• osvetljenje- instalacija i konfiguracija;
• animacija(u nekim slučajevima) - davanje kretanja objektima;
• dinamička simulacija(u nekim slučajevima) - automatski proračun interakcije čestica, tvrdih/mekih tijela i sl. sa simuliranim silama gravitacije, vjetra, guranja itd., kao i međusobno;
• rendering(vizualizacija) - izrada projekcije u skladu sa odabranim fizičkim modelom;
• sastavljanje(layout) - preciziranje slike;
• izlaz rezultirajuće slike na izlazni uređaj - ekran ili poseban štampač.

Modeliranje

Najpopularniji paketi za čisto modeliranje su:

• Robert McNeel & Assoc. Rhinoceros 3D;

Za stvaranje trodimenzionalnog modela osobe ili stvorenja, skulptura se može koristiti kao prototip (u većini slučajeva).

Teksturiranje

SketchUp

3D renderiranje u igrama i aplikacijama

Postoji veliki broj softverskih biblioteka za prikazivanje 3D grafike u aplikacijskim programima - DirectX, OpenGL, itd.

Postoje brojni pristupi predstavljanju 3D grafike u igrama - puni 3D, pseudo-3D.

Takvi paketi čak ni ne dozvoljavaju uvijek korisniku da direktno upravlja 3D modelom, na primjer, postoji OpenSCAD paket, u kojem se model formira izvršavanjem skripte koju generiše korisnik napisan na specijalizovanom jeziku.

3D displeji

3D ili stereoskopski displeji, (3D displeji, 3D ekrani) - prikazuje, pomoću stereoskopskog ili bilo kojeg drugog efekta, stvarajući iluziju stvarnog volumena na prikazanim slikama.

Trenutno se velika većina trodimenzionalnih slika prikazuje pomoću stereoskopskog efekta, kao najlakšeg za implementaciju, iako se samo stereoskopija ne može nazvati dovoljnom za volumetrijsku percepciju. Ljudsko oko, kako u paru tako i samo, podjednako dobro razlikuje volumetrijske objekte od ravnih slika [ ] .

Aljehina G.V., Kozlov M.V., Spivakova N.Ya.

Aljehina G.V., 2011

Kozlov M.V., 2011

Spivakova N.Ya., 2011
Moskovski finansijsko-industrijski univerzitet "Sinergija", 2011

Dio 2. Osnove 3D modeliranja scene u 3D studiju MAX

PROUČAVANJEM TEME ĆETE

znati:

· 3D Studio MAX programski interfejs;

· faze izrade kompletnog 3D projekta;

· dodjela dugmadi za kontrolu prozora;

· metode geometrijskog modeliranja trodimenzionalnih slika;

· faze stvaranja slike u trodimenzionalnoj grafici;

· koncept i svrha modifikatora;

· svrhu osnovnih materijala.

biti u mogućnosti da:

· upravljati projekcijama;

· upravljati 3D Studio MAX prozorima;

· simulirati trodimenzionalne slike;

· uređivati ​​cijele obrasce;

· obavljati logičke operacije na grafičkim objektima;

· rad sa urednikom materijala.

Posjedovati vještine:

· pravljenje statičkih i animacijskih scena pomoću softvera 3D Studio MAX;

· kloniranje, poravnavanje i kreiranje nizova;

· uređivanje pojedinačnih splajnova;

· deformacije crteža;

· rad sa grupama objekata;

· stvaranje specijalnih efekata;

· vizualizacija scena.

OSNOVNI POJMOVI I POJMOVI

Modeliranje

· kreiranje materijala

· NURBS modeliranje

Master objekat

Modifikacija

· parametarski objekat

· složeni objekat

Objekat scene

· žičani objekti

· patchwork objekti

Subject

Primitivno

· aksonometrijska projekcija

· centralna projekcija

Rendering

Vizualizacija

· globalni koordinatni sistem

· lokalni koordinatni sistem

Spline

· spline oblici

· stek modifikatora

Transformacija

Sjenčanje

TEORIJA

2.1. Faze izrade kompletnog 3D projekta

Jedan od najpopularnijih uređivača 3D grafike, kako za amatere tako i za profesionalce u dizajnu i kreiranju igara, je 3D Studio Max. Postoji mnogo softverskih proizvoda koji mu mogu konkurirati, a ponekad ga čak i nadmašiti u nečemu, ali intuitivna jednostavnost korištenja čini 3D Studio Max nezamjenjivim alatom. 3D Max je idealan za prve korake u radu sa 3D grafikom, a mnogima postaje glavni alat.

Kreiranje kompletnog 3D projekta obično se sastoji od faza kao što su: modeliranje, kreiranje materijala, rasvjeta, animacija, renderiranje i naknadna obrada. Redoslijed prolaska kroz ove faze kreiranja 3D projekta može varirati ovisno o cilju i njegovoj složenosti.

Razmotrimo detaljnije glavne faze:

1. Modeliranje- u ovoj fazi se kreiraju objekti u projekcijskim prozorima. Mogu se uvesti i iz drugog grafičkog paketa. Kontrolisanjem parametara objekta, njegovom transformacijom i modifikacijom, na kraju bi trebalo da dobijete traženi 3D model. Postoji nekoliko tehnika modeliranja, u rasponu od jednostavnog kreiranja objekata od poligona (trokutastih lica na koje je površina objekta podijeljena) do modernog NURBS modeliranja (stvaranja preciznih površina koje se opisuju trodimenzionalnim krivuljama).

2. Kreiranje materijala (senčenje)- faza u kojoj se postavlja izgled objekata, postavljaju se svojstva njihove površine. Uređivanje materijala uključuje definiranje njegove teksture, kao i modificiranje njegovih svojstava kao što su sjaj, hrapavost, refleksija itd. Zatim se potrebni materijal nanosi na objekat u sceni. U ovoj fazi se takođe mogu dodati specijalni efekti kao što su sagorevanje, Atmosfera, Foq.

3. Osvetljenje. Možete dodati svjetlosne objekte sceni kako biste kreirali sjene i osvjetljenje, kao i prilagodili njihova svojstva: boju, intenzitet, sjene.

4.Animacija. Nakon što je scena postavljena i objekti na mjestu, može se reproducirati i na kraju animirati. Da biste to učinili, koristite alat Animacija(Animirati), morate odabrati objekt u sceni, nakon čega možete pomicati, rotirati ili postaviti složenije putanje, ukazujući na njegovu lokaciju u različitim okvirima. Također možete promijeniti parametre objekta nakon nekog vremena, što će djelovati kao efekat animacije. Većina efekata animacije može se vidjeti u okvirima za prikaz. Postoji nekoliko tehnika za animiranje objekata. Najjednostavniji od njih je "animacija po ključevima" - kreiraju se ključni kadrovi, a kretanje objekata između njih se izračunava automatski, tipke okvira animacije možete podesiti automatski ili ih postaviti ručno. Za složenije animacije u 3D Maxu moguće je koristiti matematičke izraze ili veze s drugim objektima. Mogu se dodati kontroleri pokreta i ograničenja kako bi se reproducirali realističnije animacije.

5.Vizualizacija (rendering). Kada je animacija spremna, možete je sve renderirati, tj. render. Ovo je obično zadnja, često najduža faza stvaranja trodimenzionalne slike ili trodimenzionalnog videa. Tokom renderovanja slika se izračunava korišćenjem svih navedenih osobina materijala objekata i izvora svetlosti, senke, refleksije, prelamanja itd. Trajanje renderovanja zavisi od mnogih parametara, kao što su rezolucija, prisustvo i količina senki, zamućenost pokreta, renderovanje sekundarnih refleksija. Datoteka se snima u video formatu ili uzastopno sprema slike kao zasebne prikazane slike. 3D Max podržava većinu formata datoteka.

6.Naknadnu obradu. Nakon što je scena renderirana, okviri renderiranja će se možda morati podesiti - dodavanjem efekata kao što su odsjaj, zamućenje, sjaj, dubina polja ili promjena boja.

2.2 Geometrijsko modeliranje u 3D studiju MAX

3D MAX je objektno orijentirani program, stoga je termin "objekat" fundamentalan za njega. U stvari, sve što je stvoreno je objekt. To su geometrijski oblici, izvori svjetlosti, krive i ravni, kao i modifikatori, kontroleri itd. Takva raznolikost objekata često dovodi do neke zabune, pa se za objekte kreirane pomoću panela Kreiraj često koristi kvalifikacija "objekt scene".

Kada se objekti kreiraju, oni sadrže informacije o tome koje funkcije se mogu izvršiti za njih i kakvo ponašanje svakog objekta može biti. Takve operacije ostaju aktivne, sve ostale operacije postaju neaktivne ili jednostavno skrivene.

Većina objekata je parametarska. Parametrijski poziva se objekat, koji je određen skupom postavki ili parametara. Takav objekt se može promijeniti u bilo kojem trenutku jednostavnom promjenom ovih parametara. Imajte na umu, međutim, da neke operacije pretvaraju parametarske objekte u neparametarske (eksplicitne) objekte.

Primjeri takvih operacija su:

1.Kombiniranje objekata s jednim od modifikatora Edit.

2. Uništavanje steka modifikatora.

3. Izvoz objekata u drugi format datoteke, dok samo objekti u izvezenoj datoteci gube svoja parametarska svojstva.

Općenito, potrebno je sačuvati parametarsku definiciju objekata što je duže moguće za njihovu moguću promjenu.

Da biste kreirali novi parametarski objekat, možete kombinovati dva ili više objekata, a rezultirajući objekat će biti pozvan kompozitni... Kompozitni objekti su parametarski i mogu se modificirati specificiranjem parametara objekata od kojih se sastoje.

U 3D MAX-u možete manipulirati ne samo cijelim objektima, već i dijelovima objekata koji su označeni pojmom "podobjekat". Podobjekti geometrijskih oblika, kao što su vrhovi ili lica, najlakše je shvatiti, ali se ovaj koncept proširuje i na objekte izvan scene.

Primjeri podobjekata su:

1. vrhovi, segmenti i splineovi oblika objekata;

2. vrhovi, ivice i lica žičanih objekata;

3. vrhovi, ivice i elementi površina patchwork predmeta;

4.gizmo i modifikatorski centri;

5.Ključne putanje kretanja;

6.operandi logičkih objekata;

7.oblici i putanje objekata potkrovlja;

8. mete morf objekata;

Zauzvrat, navedeni podobjekti imaju svoje podobjekte, formirajući tako hijerarhiju podobjekata na više nivoa, čija je dubina praktično neograničena.

Kao što je gore spomenuto, prvi korak u stvaranju punopravnog 3D projekta je kreiranje objekata scene, koji će se naknadno prikazati. Prilikom izgradnje objekta scene kreira se proces koji određuje način dodjeljivanja svojstava objektu, modificiranja i transformacije njegovih parametara, distorzije objekta u prostoru, prikazivanja gotovog objekta u sceni. Ovaj proces se zove šema striminga.

Dijagram toka se može zamisliti kao skup instrukcija za sastavljanje objekta. Glavni koraci dijagrama toka objekta su:

1.izrada master objekta;

2.modifikacija (modifikatori se izračunavaju onim redom kojim su primijenjeni);

3.transformacija;

4. distorzija prostora;

5. definicija svojstava;

6. uključivanje objekta u scenu.

Pojam "master objekt" uključuje parametre originalnog objekta, koji je kreiran pomoću panela Create, i predstavlja apstraktnu definiciju nepostojećeg objekta. Glavni objekat sadrži informacije o objektu kao što su:

1. vrsta objekta;

2. parametri objekta;

3. ishodište koordinata;

4. orijentacija lokalnog koordinatnog sistema objekta;

Svi objekti imaju jedinstvena svojstva kao što su: naziv, boja, zadati materijal. Ova svojstva treba smatrati nezavisnim, jer nisu ni osnovni parametri objekta, niti rezultat modifikatora ili transformacija.

2 . 3 . Pretvaranje objekata

Transformacija objekata scene može se izvesti pomoću dvije grupe alata: "Transformacije" i "Modifikacije". Često se slične transformacije objekata mogu postići i primjenom modifikatora i transformacijom objekta. Koju metodu koristiti za transformaciju objekta zavisi od toga kako je objekat izgrađen i šta planirate da uradite sa njim kasnije. Razmotrimo detaljnije obje mogućnosti transformacije objekata.

Uz pomoć transformacija, objekti se postavljaju u scenu, tj. njihov položaj, orijentacija i veličina se mijenjaju. Transformacije uključuju tri tipa transformacije objekata:

1. Pozicioniranje - određuje udaljenost ishodišta lokalnih koordinata objekta od ishodišta svjetskog prostora.

2.Rotacija - definira ugao između lokalnih koordinatnih osa objekta i svjetskih koordinatnih osa.

3. Skala - određuje veličinu podjele osa lokalnih koordinata objekta u odnosu na vrijednost podjele svjetskih koordinatnih osa.

Kombinacija ova tri tipa transformacije objekata čini matricu transformacije, a njihove karakteristike se mogu sažeti u obliku tri teze:

1.odrediti lokaciju i orijentaciju objekata na sceni;

2. utiče na ceo objekat;

3. se računaju nakon svih modifikatora.

Treća tačka zahteva pojašnjenje, naime: bez obzira da li se prvo primenjuju modifikatori, a zatim transformacija, ili obrnuto, uvek se prvo izvode proračuni modifikatora, a tek onda se izračunavaju transformacije.

Prilikom bilo koje transformacije objekta, ose transformacije će biti prikazane u prozorima za projekciju. Koristeći ih, možete ograničiti radnje duž ose ili ravni, kao i učiniti interaktivnu transformaciju objekta preciznijom. Za svaku od tri transformacijske grupe, ose transformacije imaju svoj oblik:

- "Move" - ​​pozicioniranje (sl. 4.1).

1.Kutija(Kutija) - kubična ili pravokutna.

2.Sfera(Sfera) - je poligonalni objekat, tj. izgrađen je na bazi četvorouglova.

3.Cilindar(Cilindar).

4.Thor(Torus).

5.Čajnik(Čajnik) - je klasičan element trodimenzionalne grafike.

6.Kornet(Kornet).

7.Geosfera(Geosfera) - za razliku od sfere, izgrađena je na bazi trouglova.

8.Cijev(Cijev) je šuplji cilindar.

9.Piramida(Piramida).

10.Avion(Avion).

Svi primitivi imaju parametre koji se mogu uređivati ​​za kontrolu njihovih karakteristika. Ovo vam omogućava da kreirate primitive i interaktivno i eksplicitno specificiranjem preciznih vrijednosti parametara.

Ako primenite modifikator EditPatch odmah nakon kreiranja primitiva, tada će se smatrati skupom zakrpa. Kada se bilo koji drugi modifikator primjenjuje na primitive, oni se pretvaraju u žičane okvire. Rezultat modifikacije patchwork i žičanih objekata može izgledati drugačije jer vrhovi žičanog okvira su eksplicitni, a preklop je rezultat izračunavanja.

U prethodnom pasusu razmatrali smo upotrebu modifikatora za dobijanje renderovanih objekata na osnovu spline oblika, koristeći model čaše kao primer. Uređivanjem žičanih objekata, može se kreirati ručka za ovu čašu:

1. Na komandnoj traci izaberite Kreiraj -> Geometrija -> Kutija (slika 4.27).

Rice. 4.28. Kreirajte ručku čaše uređivanjem žičanih objekata (2. korak)

3. Idite na karticu Modify i primijenite modifikator Edit Mesh (slika 4.29).

Rice. 4.30. Kreirajte ručku za čašu uređivanjem žičanih objekata (4. korak)

5. Nakon toga, svi vrhovi će biti označeni plavom bojom (slika 4.31).

Rice. 4.32 Kreirajte ručku za čašu uređivanjem žičanih objekata (korak 6)

7. Na glavnoj traci sa alatkama izaberite „Premesti“ (slika 4.33).

Rice. 4.33. Kreirajte ručku čaše uređivanjem žičanih objekata (korak 7)

4. Pomerite izabrane vrhove kao što je prikazano ispod (sl. 4.34, sl. 4.35).

Rice. 4.35. Kreirajte ručku čaše uređivanjem žičanih objekata (korak 9)

9. Zatim zagladite površinu modifikatorom Mesh Smooth.Kao što možete vidjeti sa slike, modifikator koji je zadnji primijenjen je na vrhu steka (slika 4.36).

Rice. 4.38. Povezivanje čaše i ručke

Rice. 4.39. Pregled rezultata

2.12. Postavljanje i izvođenje vizualizacije u 3D Studio MAX

U 3DS MAX-u, dijaloški okvir Render Scene pruža korisniku alate potrebne za renderiranje fotografija i kreiranje animiranih video datoteka. Padajući skrol za Render Type na glavnoj traci sa alatkama omogućava vam da izaberete jedan od osam načina za renderovanje scene (slika 4.120).

"Projekcioni prozor" (Pogled) - renderuje se ceo projekcijski prozor.

"Selected" - samo odabrani objekti se prikazuju. Ako postoji slika u renderiranom prozoru okvira, odabrani objekti se prikazuju na vrhu nje. Komanda "Erase" (Obriši) resetuje prozor renderovanog okvira.

Region - Renderuje pravougaoni region koji je izabrao korisnik.

"Isecanje" - renderuje se pravougaona oblast, a svi ostali podaci se postavljaju u renderovani prozor okvira.

Blowup – pravokutna površina se prvo prikazuje, a zatim povećava na veličinu trenutne slike.

Odabran okvir - prikazuju se samo objekti koji su unutar volumena graničnog okvira trenutnog odabira. Ovom opcijom vizualizacije postavlja se rezolucija rezultirajuće slike.

Odabrana regija - Renderira regiju navedenu graničnim okvirom odabira. U ovom slučaju sečenje se uzima iz općih postavki renderiranja.

Izreži odabrano - Renderira područje definirano graničnim okvirom trenutnog odabira i isječe sve ostalo.

Rice. 4.68. Odabir načina prikazivanja scene

Tokom renderovanja 3D scene, prozor Rendering prikazuje okvir po kadar i vremenske trake napretka i vreme renderovanja poslednjeg kadra. Dijaloški okvir Rendering prikazuje postavke ponuđača skenirane linije visoke rezolucije za konačne prikaze (Slika 4.69).

Rice. 4.69. Dijaloški okvir za renderiranje

Parametre procesa možete podesiti u dijaloškom okviru "Render Scene" (slika 4.69). Da biste otvorili ovaj prozor, kliknite na dugme Render Scene na glavnoj traci sa alatkama ili izaberite komandu "Rendering" - "Render" (možete koristiti i taster F10 na vašoj tastaturi).

Prozor se sastoji od nekoliko kartica, kartica "Common" sadrži parametre i opcije koje koriste svi vizualizatori. U odjeljku Opcije postavljene su različite opcije renderiranja:

· Video Color Check - Provjerava da li su vrijednosti intenziteta piksela u granicama PAL ili NTSC video standarda;

· Force 2-Sided - Renderira površine na obje strane objekata bez obzira na postavke materijala;

· Atmospherics - Ostvaruje atmosferske efekte;

· Efekti - uključuje efekte renderiranja, podesivi na kartici Efekti;

· Super Black - ograničava crninu piksela u video modu;

· "Displacement" - uključuje prikazivanje mapa pomaka;

· Render Hidden Geometry - prikazuje skrivene objekte;

· Render to Fields - Bez obzira na upotrebu okvira, prikazuje dva polja naizmjeničnih linija za video. Koristi se za glatko kretanje.

Rice. 4.70. Dijaloški okvir Render Scene
Zajednička kartica

Odeljak Napredno osvetljenje sadrži opcije za indirektno osvetljenje.

Kartica "Render Output" sadrži postavke koje su odgovorne za datoteke i dijaloške okvire koji će se koristiti za renderiranje.

Kartica "Render Elements" sadrži alate koji vam omogućavaju da zasebno renderujete različite elemente (slika 4.71).

Elements Active - omogućava prikazivanje odabranih elemenata u različitim datotekama. Elementi se biraju pomoću dugmadi za dodavanje i spajanje i prikazani su u polju ispod.

Prikaz elemenata - omogućava prikaz odabranih elemenata u različitim prozorima prikazanog okvira.

Rice. 4.71. Dijaloški okvir Render Scene, kartica Render Elements

Kartica "Renderer" sadrži kontrole za aktivni renderer (slika 4.71). Zamjena renderera se vrši u odjeljku "Dodijeli Renderer" na kartici Zajedničko. Podrazumevano, Scanline Renderer je omogućen, kao što je naznačeno u naslovu prozora. Dostupne su sljedeće postavke renderera red po red.

Default Scanline Renderer predstavljanje je namijenjeno za postavljanje parametara koji su specifični samo za red-by-line renderer.

Za druge renderere, ovaj odjeljak izgleda drugačije:

· "Preklapanje mapa" (Mapping) - uključuje vizualizaciju mapa;

· "Sjene" - uključuje renderiranje senki;

· Auto-Reflect / Refract i Mirrors - uključuje renderiranje mape Reflect / Refract;

· Force Wireframes - prikazuju se samo žičani okviri bez obzira na postavke materijala;

· Debljina žice - Postavlja debljinu žičanog okvira ako je omogućena opcija Force Wireframes.

Izglađivanje nazubljenih kontura površina tokom renderovanja je neophodno za konačne, visokokvalitetne slike. Može se onemogućiti za probne slike. Anti-aliasing je konfigurisan u odeljku Anti-aliasing.

AntiAliasing - izglađuje rasterske nepravilnosti u konturama.

Filter Maps - omogućava piramidalno filtriranje slika i filtriranje po ukupnoj površini.

U odjeljcima “Zamućenje u pokretu objekta” i “Zamućenje u pokretu slike”, opcije Primijeni uključuju prikazivanje odgovarajućeg zamućenja.

Očuvaj memoriju - Kada je omogućeno, nalazi se u odjeljku Upravljanje memorijom, potrošnja memorije se smanjuje za 15-25% povećanjem vremena renderiranja za približno 4%.

Rice. 4.72. Dijaloški okvir Render Scene,
Kartica Renderer

Za početak renderiranja kliknite na dugme Render Scene. U grupi Render Output kliknite na dugme "..." pored natpisa "Sačuvaj datoteku". Pojavljuje se dijaloški okvir Render Output File.

Izaberite format datoteke sa padajuće liste Save as Type i navedite ime za sliku (slika 4.73).

Rice. 4.73. Render Output File Dijalog, Sačuvaj kao Tip padajuće liste

Da biste sačuvali rezultate sledećeg renderovanja u datoteci, potvrdite izbor u polju za potvrdu Save File u prozoru Render Scene (Slika 4.74).

Rice. 4.74. Spremanje rezultata renderiranja u datoteku

U dijalogu Render Scene, odjeljak Output Size definira rezoluciju prikazane slike u smislu širine i visine u pikselima. Podrazumevana rezolucija je 640x440. Kliknite na dugme da primenite naredbu Render Scene (Slika 6.74).

U odjeljku Output Size na kartici Common, odaberite veličinu izlazne slike klikom na odgovarajuće dugme ili podešavanjem vrijednosti u poljima Width i Height.

Sada je veličina slike podešena, a renderiranje će se izvršiti u slici određene rezolucije.

Rice. 4.75. Određivanje rezolucije prikazane slike

Za trening će biti dovoljna niska rezolucija, na primjer 320x240. Klikom na ikonu katanca pored Image Aspect, omjer slike se može onemogućiti.

Desnim klikom na jedno od dugmadi standardne definicije otvorit će se dijaloški okvir Konfiguracija unaprijed postavljenih postavki. Padajuća lista u ovoj grupi sadrži standarde rezolucije i omjera koji se koriste u različitim aplikacijama. Sa liste Output Size korisnik može odabrati parametre različitih foto, filmskih i video standarda (slika 4.76).

Rice. 4.76. Postavke

Dakle, hajde da pokušamo da prikažemo našu sliku sa vazom. Otvorite datoteku sa ovom scenom u 3DS MAX-u i pritisnite dugme Render Scene. U dijaloškom okviru Render Scene postavite parametre za proces renderiranja. Kliknite na dugme Render , renderovanje će početi, vreme renderovanja direktno zavisi od složenosti scene, veličine konačne slike i obrnuto proporcionalno računarskoj snazi ​​računara (slika 4.77).

Rice. 4.77. Renderiranje slike s vazom (korak 1)

Slika će se otvoriti u posebnom prozoru. U našem slučaju vidimo samo vazu i crni prostor, pošto drugih objekata na sceni nema i ne može biti (mi ih nismo kreirali). Da biste rezultujuću sliku sačuvali u datoteci, potrebno je da kliknete na dugme "Sačuvaj" (slika 4.78).

Rice. 4.78. Renderiranje slike s vazom (korak 2)

U dijaloškom okviru koji se otvori unesite naziv datoteke (bitmap) i njen format (npr. jpg ). Klikom na dugme "Sačuvaj" pohranićete rezultat renderovanja u željeni direktorijum.

Inače, realističniji prijenos informacija o boji i intenzitetu svjetla može se postići snimanjem rezultata u HDR formatu. HDRI (High Dynamic Range Image) ima širi dinamički raspon od ostalih grafičkih formata. U 3D grafici, HDRI se često koriste kao mapa okruženja za stvaranje realističnih refleksija. Da biste dodali mapu okruženja u 3DS Max, potrebno je da izvršite naredbu Rendering> Environment, u rollout-u Common Parameters, kliknite na dugme za parametar Environment Map, u prozoru Material / Map Browser koji se otvori, izaberite Bitmap mapu i odredite putanju na datoteku u HDR formatu (slika 4.79).

Rice. 4.79. Renderiranje slike s vazom (korak 3)

2.13. Kreirajte specijalne efekte

Post-procesiranje renderiranih slika koristi se za kreiranje različitih efekata koji nadilaze 3D grafiku. Efekti u 3DS MAX-u vam omogućavaju da kontrolišete boje, izobličite slike, dodate zrnatost, dodate naglaske i još mnogo toga.

Za dodavanje efekata trodimenzionalnoj sceni potrebno je izvršiti naredbu "Rendering" (Rendering) - "Effects" (Efekti), a zatim otići na karticu "Effects". U prozoru Okolina i efekti kliknite na dugme Dodaj i izaberite željeni efekat. Nakon dodavanja efekta ispod u prozoru Ambijent i efekti pojavljuju se postavke efekta.

Kliknite na dugme Izbriši da uklonite efekat. Koristeći postavke u oblasti Pregled ispod liste Efekti, možete kontrolisati prikazivanje efekata.

Kada je označeno Interactive, scena će se renderirati kad god se promijene parametri efekta. Ova funkcija je zgodna za korištenje kada trebate podesiti određenu vrstu efekta (slika 4.80).

Rice. 4.80. Prozor postavki prikaza efekata

Pogledajmo pobliže neke od efekata naknadne obrade. Vrlo često, da biste dodali realizam, morate simulirati svjetlosni odbljesak koji se javlja prilikom snimanja stvarnih objekata i uzrokovan je oblikom sočiva.

U 3DS MAX-u postoji posebna grupa efekata koja vam omogućava da simulirate takve refleksije, to je grupa efekata "Efekti sočiva" (Lens Effects).

Postoji nekoliko osnovnih oblika odbljeska sočiva.

· "Sjaj" - bljesak koji stvara sjaj oko svijetlih područja slike.

· "Krug"( Prsten) - bljesak u obliku kruga koji se nalazi oko središta sjaja.

· "Zraka"( Zraka) - efekat u obliku direktnih zraka koje izlaze iz centra sjaja.

· Auto Secondary - stvara dodatni odbljesak u obliku kruga, čiji položaj zavisi od položaja kamere.

· Ručno sekundarno – Primjenjuje se na automatski sekundarni efekat i omogućava vam da dodate naglaske različitih veličina i oblika. Sa ovim efektom, samo se jedan odbljesak objektiva dodaje slici. Ručni sekundarni efekat se može koristiti samostalno.

· Zvijezda - dodaje bljesak u obliku zvijezde. Ovaj efekat je sličan Ray-u, ali koristi manje zraka (od 0 do 30).

· "Bljesak svjetlosti" (Streak) - bljesak u obliku dvostranog direktnog zraka, koji izlazi iz središta sjaja i smanjuje se u veličini s udaljenosti.

Kada dodajete efekte sočiva, izaberite efekat u rollout-u Lens Effects Parameters, desna lista prikazuje efekte koji se koriste u sceni (slika 4.81). Kada ih odaberete na ovoj listi, pojavljuju se parametri svakog od njih.

Koristeći opcije na izvitku Lens Effects Globals, možete odabrati izvor svjetlosti na koji će se efekti primijeniti. Izvor se može odrediti klikom na dugme Pick Light i odabirom u sceni.

Skupovi efekata sočiva sa određenim parametrima mogu se sačuvati kao datoteke sa LZV ekstenzijom za upotrebu u različitim projektima.

Rice. 4.81. Prikaz odbljeska objektiva

KONTROLNA PITANJA

1. Od čega se sastoji bina 3DS MAX ?

2. Kako se 3D scena prikazuje na ekranu?

3. Šta je mreža tijela i od kojih se standardnih elemenata sastoji?

4. Kako možete jednostavno animirati scenu?

5. Koja je opšta procedura za dizajniranje scene?

6. Koliko lista komandi je uključeno u glavni meni3DS MAX i koja je svrha svake od ovih lista?

7. Koje su različite vrste kontekstnih menija i kako se proširuju?

8. Šta je četvrti meni?

9. Čemu služe projekcijski prozori i gdje su dugmad za upravljanje njima?

10. Koja je svrha komandnih panela, koliko i gdje se nalaze?

11. Koliko se alatnih traka koristi u programu, koja je suštinska razlika između glavnog panela i dodatnih?

12. Gdje se nalaze javno dostupni alati za animaciju i od koje su tri grupe elemenata napravljeni?

13. Po čemu se modalni dijalozi razlikuju od onih bez modela?

14. Šta su geometrijska tijela i koje su njihove vrste?

15. Šta su konturni objekti, koje su njihove vrste i po čemu se razlikuju jedni od drugih?

16. Koje vrste projekcija se koriste 3DS MAX ?

17. Šta je prikaz scene?

18. Koje se operacije mogu izvesti prilikom konfiguriranja prozora za projekciju?

19. Koja su dva najčešća načina prikaza scene, kako se zovu i šta su?

20. Kako se postavlja transparentnost u prozorima za projekciju?

21. Kako se podešavaju parametri prikaza scene u prozorima projekcije?

22. Koje komande se mogu koristiti za vraćanje prethodnih postavki prikaza scene ili prethodnog prikaza?

23. Kada vam je potreban režim prikaza unutrašnje površine tela?

24. Koja sredstva programa mogu da se koriste za konfigurisanje parametara osvetljenja scene u projekcijskim prozorima sa ugrađenim iluminatorima?

25. Koliko koordinatnih sistema se koristi u programu i gdje su odabrani?

26. Koja je svrha trenutnih i sistemskih mjernih jedinica?

27. Koje su tri vrste mreža koje se koriste u programu?

28. Koja je tehnologija obrade pomoću modifikatora?

29. Koja su dva alternativna načina pričvršćivanja modifikatora na obrađeni objekt?

30. Šta je stack modifikatora i gdje se nalazi?

31. Koje operacije se mogu izvršiti pomoću miša u prozoru steka modifikatora?

32. Šta se podrazumijeva pod radom modifikatora preklapanja?

33. Kada treba postaviti visoku rezoluciju mreže obrađenog objekta?

34. Kada se prikazuje traka sa informacijama o upozorenju?

35. Šta je sistem čestica i koji su njegovi glavni dijelovi?

Kompjuterska grafika- nauka koja proučava metode i metode kreiranja, formiranja, skladištenja i obrade slika korišćenjem softverskih i hardverskih računarskih sistema.

Trodimenzionalna grafika (3D grafika) - dio kompjuterske grafike, skup softverskih i hardverskih tehnika i alata dizajniranih za prostornu sliku objekata u trodimenzionalnom koordinatnom sistemu.

Model - predmet koji odražava bitne karakteristike proučavanog predmeta, pojave ili procesa.

3D modeliranje - proučavanje predmeta, pojave ili procesa izgradnjom i proučavanjem njegovog modela.

3D grafički uređivači- programi i softverski paketi dizajnirani za trodimenzionalno modeliranje.

Poligon mreža - skup vrhova, ivica, lica koji definiraju oblik poliedarskog objekta u trodimenzionalnoj grafici.

Poligon- najmanji element poligonalne mreže, može biti trokut, četverokut ili drugi jednostavni konveksni poligon.

Spline- dvodimenzionalni geometrijski objekat koji može poslužiti kao osnova za konstruisanje trodimenzionalnih objekata.

Grafički mehanizam ("renderer"; ponekad "render")- softver, čiji je glavni zadatak vizualizacija (rendering) dvodimenzionalne ili trodimenzionalne kompjuterske grafike.

Metode za kreiranje 3D objekata

Prema svom obliku, objekti stvarnog svijeta dijele se na jednostavne i složene. Primjer jednostavnog objekta je cigla, a složenog je automobil. Za bilo koji objekt u stvarnom svijetu, bez obzira na njegovu složenost i prirodu, možete kreirati trodimenzionalni model. Postoje različite metode 3D modeliranja:

· Modeliranje zasnovano na primitivima;

· Spline modeliranje;

· Upotreba modifikatora;

Modeliranje sa površinama koje se mogu uređivati: Mreža koja se može uređivati(površina za uređivanje), Editable poli(poligonalna površina koja se može uređivati), Zakrpa koja se može uređivati

· Kreiranje objekata korištenjem booleovih operacija;

· Kreiranje trodimenzionalnih scena korištenjem čestica;

· NURBS-simulacija (modeliranje zasnovano na nehomogenim iracionalnim B-splajnovima).

Prilikom kreiranja objekta na sceni potrebno je uzeti u obzir posebnosti njegove geometrije. Tipično, isti objekat se može modelirati na nekoliko načina, ali uvijek postoji metoda koja je najpogodnija i koja oduzima manje vremena.

U ovoj tezi objekti se kreiraju za interaktivni sistem, što nameće određena ograničenja na njihovu složenost. Ne možete kreirati fotorealistične objekte (visokopoligonalne objekte), jer zahtijevaju mnogo računarskih resursa na kojima će se pokrenuti konačni program, a isto tako, što je više objekata na sceni, to je veće opterećenje grafičkog motora. Prilikom rada na trodimenzionalnim objektima za interaktivne sisteme, ova ograničenja se moraju uzeti u obzir i potrebno je kreirati objekte što je moguće optimiziranije, ali ne nauštrb kvaliteta izgleda. Balans između kvaliteta i optimalne složenosti jedan je od glavnih problema pri kreiranju objekata za interaktivne sisteme.

Modeliranje primitivima

Ova metoda se koristi u slučajevima kada možete mentalno podijeliti objekt na nekoliko jednostavnih primitiva povezanih jedan s drugim. Potrebno je dobro prostorno razmišljati, stalno zamišljati objekt, sve njegove glavne detalje i njihovu lokaciju u odnosu jedan na drugi. Koristeći primitive, moguće je prikazati gotovo svaki objekt, ali pri modeliranju složenih objekata, nakon određenog velikog broja primitiva, upotreba ove metode je nepraktična.

Rice. jedan.

Proces stvaranja objekata zasnovanih na primitivima može se podijeliti u faze:

· Mentalna podjela originalnog objekta na primitivne;

· Stvaranje primitiva;

· Raspored primitiva jedan u odnosu na drugi prema obliku kreiranog objekta;

· Korekcija veličina primitiva;

· Teksturiranje, odnosno preklapanje materijala.

Primitive se najbolje koriste kada se prikazuju relativno jednostavni objekti. Njihova upotreba za prikazivanje složenih objekata je nepoželjna.

Spline modeliranje

Jedan od najefikasnijih načina za kreiranje 3D modela. Kreiranje modela pomoću spline-a svodi se na izgradnju žičanog okvira na osnovu kojeg se kreira trodimenzionalna geometrijska površina.

Većina 3D uređivača ima mogućnosti spline modeliranja, a komplet alata za ove programe uključuje sljedeće oblike:

Rice. 2.

· Linija

· Krug

· Luk (Luk);

· Ngon (poligon);

· Tekst (Tex);

· Odjeljak

· Pravougaonik

· Elipsa (Elipsa);

· Krofna (prsten);

· Zvijezda (Poligon u obliku zvijezde);

· Helix

· Jaje

Po defaultu, spline primitivi se ne prikazuju u vrijeme renderiranja i koriste se kao građevinski objekti, ali se mogu prikazati po potrebi.

Od spline oblika možete kreirati složene geometrijske trodimenzionalne objekte. Ova metoda se najčešće koristi kod modeliranja simetričnih objekata rotiranjem profila spline oko određene ose, kao i asimetričnih objekata, dajući volumen presjeku odabranog oblika spline.

Korištenje modifikatora

Modifikator je posebna operacija koja se može primijeniti na objekt, kao rezultat koje se mijenjaju svojstva objekta. Svi trodimenzionalni grafički uređivači imaju veliki broj modifikatora koji utječu na objekt na različite načine, na primjer, savijanjem, rastezanjem, zaglađivanjem ili uvrtanjem. Modifikatori se također mogu koristiti za kontrolu položaja teksture na objektu ili promjenu njegovih fizičkih svojstava.

Rice. 3.

U profesionalnim potpuno opremljenim proizvodima za 3D modeliranje, na primjer "Autodesk 3ds Max" moguće je brzo otići na postavke objekta i primijenjenih modifikatora na njega, onemogućiti ili omogućiti radnje modifikatora, kao i promijeniti redoslijed njihovog utjecaja na objekt.

Modeliranje sa površinama koje se mogu uređivati

Uobičajeni način stvaranja 3D modeli. Većina modernih 3D uređivača omogućava vam da radite sa sljedećim vrstama površina za uređivanje:

· Mreža koja se može uređivati(površina koja se može uređivati);

· Editable poli(poligonalna površina koja se može uređivati);

· Zakrpa koja se može uređivati(površina zakrpe koja se može uređivati);

Sve gore navedene metode za konstruisanje površina su slične jedna drugoj, a razlike leže u postavkama modeliranja na nivou podobjekta. U objektima kao što su Editable poli model se sastoji od poligona, u Mreža koja se može uređivati- od trouglastih lica i u Zakrpa koja se može uređivati- od mrlja trouglastog ili četverouglastog oblika, koji se stvaraju Bezierovim splajnovima.

Rice. 4.

Primjer softverskog paketa koji ima mogućnosti modeliranja pomoću površina koje se mogu uređivati ​​može biti "Autodesk 3ds Max". Kada radite sa objektima kao što su Editable poli, korisnik može uređivati ​​vrhove ( Vertex), ivice ( Edge), granice ( Granica), poligoni ( Poligon) i elementi ( Element) objekta koji se uređuje. Mogućnosti uređivanja Editable Mesh objekata razlikuju se po mogućnosti promjene ivica ( Face) i nepostojanje načina za uređivanje granica. Za rad sa Zakrpa koja se može uređivati možete koristiti načine uređivanja vrhova, ivica, zakrpa ( Patch), elementi i vektori ( Drška).

Rice. 5. Mogućnosti uređivanja površine Editable poli Na primjer "Autodesk 3ds Max"

Treba napomenuti da "Poly za uređivanje"- najčešći metod modeliranja, koji se koristi za kreiranje složenih modela i low-poly modela za interaktivne sisteme.

Kreiranje objekata pomoću logičkih operacija

Jedan od najprikladnijih i najbržih načina modeliranja je kreiranje 3D objekti koji koriste logičke operacije. Suština ove metode je da kada se dva objekta seku, možete dobiti treći, koji će biti rezultat zbrajanja ( Union), oduzimanje ( Oduzimanje) ili raskrsnica ( Raskrsnica) originalnih objekata.

Rice. 6. Primjena logičke operacije Oduzimanje

Ova metoda je pogodna za rad sa arhitektonskim i tehničkim elementima, ali nije poželjna za rad sa organskim objektima kao što su ljudi, životinje i biljke.

Unatoč rasprostranjenosti Booleovih operacija, one imaju nedostatke koji dovode do grešaka u konstrukciji rezultirajućeg modela (izobličenje proporcija i oblika originalnih objekata). Iz tog razloga mnogi korisnici koriste dodatne module kako bi izbjegli greške u geometriji konačnih objekata.

Kreiranje 3D scena pomoću čestica

Sistem čestica - način prezentacije 3D objekti koji nemaju jasne geometrijske granice. Koristi se za stvaranje prirodnih pojava kao što su oblaci, magla, kiša, snijeg. Sredstva za animiranje svojstava sistema čestica dostupna u moćnim softverskim proizvodima omogućavaju značajno pojednostavljenje stvaranja različitih atmosferskih pojava, specijalnih efekata, koje bi bilo nepraktično i neefikasno postići neproceduralnim metodama. Sistem čestica se sastoji od fiksnog ili proizvoljnog broja čestica. Svaka čestica je predstavljena kao materijalna tačka sa atributima kao što su brzina, boja, orijentacija u prostoru, ugaona brzina i drugi. U toku rada programa koji simulira česticu, svaka čestica menja svoje stanje po određenom zakonu zajedničkom za sve čestice sistema. Treba napomenuti da se čestica može izložiti gravitaciji, promeniti veličinu, boju, brzinu. Nakon izvođenja potrebnih proračuna, čestica se vizualizira. Čestica se može prikazati kao tačka, trokut, sprite ili čak potpuni 3D model. Čestice često imaju određeni maksimalni životni vijek, nakon čega čestica nestaje.

Rice. 7.

Modeliranje sistema čestica zahtijeva visoke performanse računara. V 3D aplikacijama, obično se pretpostavlja da čestice ne bacaju senke jedna na drugu i na okolnu geometriju, te da ne apsorbuju, već emituju svetlost, inače će sistemi čestica zahtevati više resursa zbog velike količine dodatnih proračuna: u u slučaju apsorpcije svjetlosti, sortiranje čestica dalje od kamere, au slučaju senki, svaka će se čestica morati povući nekoliko puta.

NURBS modeliranje

NURBS (neujednačeni omjer B-spline) - matematički oblik koji se koristi u kompjuterskoj grafici za generiranje i predstavljanje krivulja i površina. NURBS-krive su uvek glatke. Najčešće se ova metoda koristi za modeliranje organskih objekata, animaciju lica likova. To je najteža metoda za učenje, ali u isto vrijeme i najprilagodljivija. Prisutno u profesionalnim paketima 3D modeliranje, najčešće se to implementira uključivanjem u ove aplikacije NURB-grafički motor razvijen od strane specijalizovane kompanije.

Rice. osam. NURB-krivulja