اجسام هندسی CG عبارتند از:

• الف) نقطه، پاره، خط، صفحه؛
• ب) خطوط منحنی (مسطح و فضایی)؛
• ج) چند وجهی؛
• د) سطوح: خطی و منحنی.
• ه) اجسام هندسی ابتدایی (اولیه های سه بعدی): موازی، مخروط، استوانه و غیره.
• و) اجسام هندسی مرکب به‌دست‌آمده از مواد اولیه سه‌بعدی با استفاده از عملیات سنتز هندسی: اتصال، تقاطع، تفاوت، جمع.
• ز) اشکال سه بعدی با شکل دلخواه.

برای انعکاس خواص مختلف اجسام هندسی CG، مدل های هندسی مختلفی استفاده می شود: تحلیلی، گیرنده، ساختاری، سینماتیکی، ترکیبی.

مدل های تحلیلی اجسام هندسی CG سه بعدی

در CG فرض بر این است که محور Z عمود بر صفحه نمایشگر قرار دارد و محورهای x و y در صفحه صفحه قرار دارند.

هنگام توصیف اجسام هندسی، دو رویکرد ممکن است:

توصیف تحلیلی دقیق از اشیاء؛

توصیف اشیاء با روش های تقریبی: درون یابی و تقریب.

اشکال تعیین یک خط مستقیم در فضا. در هندسه تحلیلی، خط مستقیمی که از نقطه ای در جهت معین می گذرد با معادله (شکل 11، الف) تعیین می شود.

جایی که r1 - شعاع - بردار یک نقطه معین روی یک خط مستقیم. a یک بردار واحد است که جهت را مشخص می کند. t - پارامتر.

مثال 4. خط مستقیمی که از نقطه (1، 2، 3) و در جهت (1/، -1/، 1/) می گذرد با رابطه تعریف می شود.

مختصات نقاط این خط مشخص می شود

x = 1+، y = 2 -، z = 3+،

اگر خط مستقیم از دو نقطه P1 P2 عبور کند، برای یک نقطه دلخواه در فضای P (شکل 11، b) معادله را می نویسیم.

بنابراین r = r1+t(r2 - r1)،

و در نهایت r = (1- t)r1+tr2. (20)

برنج. یازده روش های مختلف برای تعریف خط مستقیم

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

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

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

فرم های تعریف هواپیما معادله نوع

Ax + By + Cz + 0 = 0،

جایی که A، B، C همزمان برابر با صفر نیستند، یک صفحه را تعریف می کند.

صفحه ای که از نقاط A، B، C می گذرد، که توسط بردارهای شعاع a، b، c، داده می شود (شکل 12) با معادله تعیین می شود.

r \u003d a + u (b-a) + x (c-a)،

که در آن u، x پارامترها هستند.

برنج. 12.

فرم هایی برای تعیین منحنی ها در CG حجمی از منحنی های صفحه و فضایی استفاده می شود. منحنی های صفحه به عنوان منحنی های مرزی محفظه سطح در نظر گرفته می شوند. اشکال برای تعیین منحنی های صفحه در 2.1.3 و 2.1.4 بحث شده است. منحنی فضایی در فضای سه بعدی را می توان به عنوان خط تقاطع دو سطح یا به عنوان خط سیر یک نقطه متحرک به دست آورد. در CG گزینه دوم ارجحیت دارد.

تعریف پارامتریک منحنی فضایی شکل دارد

که در آن توابع x(u)، y(u)، z(u) روی قطعه پیوسته هستند.

فرم هایی برای تعیین چند وجهی. چند وجهی یک شکل هندسی در فضای سه بعدی است که سطح آن از تعداد محدودی چند ضلعی مسطح تشکیل شده است. چند ضلعی ها وجه های چند وجهی نامیده می شوند. نمونه هایی از چند وجهی: مکعب، هرم، مکعب، منشور.

Polyhedra را می توان به دو روش مختلف توصیف کرد که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را در هنگام ساخت تصویر روی نمایشگر دارند.

گزینه اول یک توصیف سیم است که در آن چند وجهی با لیستی از لبه ها ارائه می شود: هر یال یک خط مستقیم است که توسط دو نقطه در سیستم مختصات محلی ارائه می شود (شکل 13، a). نقطه ضعف مدل سیمی این است که حاوی اطلاعات کافی برای ساخت تصویر با حذف خطوط کانتور نامرئی نیست.

گزینه دوم - مدل چند ضلعی - چند وجهی را به عنوان مجموعه ای از چهره ها (چند ضلعی ها) تعریف می کند: هر چند ضلعی با مجموعه ای از رئوس با مختصات مربوطه در سیستم مختصات محلی نشان داده می شود. در این مورد، تعیین دید چهره ها آسان است (شکل 13، ب).

برنج. سیزده. بازنمایی چند وجهی

نمایش سطوح. همانطور که در توصیف منحنی ها، در فرآیند نمایش ماشینی سطوح، مشکلات درون یابی، تقریب و هموارسازی داده های اولیه ایجاد می شود. هنگامی که سطوح با استفاده از CG بازتولید می شوند، مقدار منابع کامپیوتری لازم در مقایسه با عملیات مشابه روی خطوط به شدت افزایش می یابد، بنابراین روش های نمایش پیوسته تکه ای محلی اغلب تنها روش های ممکن هستند.

یکی از راه‌حل‌های نمایش سطوح تکه‌ای، ساختن بخشی از سطح است که توسط منحنی‌های صفحه محدود شده است. راه دیگر این است که شکل سطح نقاط مرجع را به همان شکلی که در صفحه برای منحنی های Bezier انجام شد، تعریف کنید.

ساده ترین وسیله درون یابی در حالت سه بعدی مثلثی است که با سه نقطه تعریف می شود: P1، P2، P3. سطح مثلثی که رئوس آن در نقاط مشخص شده باشد با معادله به دست می آید

معادله (21) بیانگر این است که T(1,0) = P1; T(0,1)=P2; T(0,0) = P3.

علاوه بر این، T(u،0) خطی است که نقاط را به هم متصل می کند: P1 و P2، T(0،) خطی است که نقاط P2 و P3 را به هم متصل می کند. T(u,1-u) - یک خط مستقیم که نقاط P1 و P2 را به هم متصل می کند (شکل 14). بنابراین، رابطه (19) صفحه ای را تعریف می کند که از نقاط P1، P2، P3 عبور می کند.

برنج. چهارده.

این روش درونیابی یک سطح با مثلث ها را مثلث می گویند.

مثال 6. نقاط P1(1,0,0), P2(0,1,0) و P3(0,0,1) را در نظر بگیرید. مختصات x، y، z هر نقطه از صفحه با عبارات زیر تعیین می شود:

z (u،) = 1-u- or

زمانی که مقطع سطح با چهار نقطه مشخص می‌شود، موضوع درون یابی پیچیده‌تر است: P1، P2، P3، P4 (شکل 15).

شکل 15.

سطح T(u،) با معادله تعریف می شود

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

اگر چهار نقطه همسطح باشند، T(u،) یک چهارضلعی صاف است، در غیر این صورت سطح مرتبه دوم است.

مثال 7. نقاط P1(0,0,0), P2(0,1,0), P3(1,0,0), P4(1,1,1) را در نظر بگیرید. مختصات هر نقطه از سطح درون یابی با معادلات به دست آمده با جایگزینی مختصات در (22) تعیین می شود.

x (u،) = u، y (u،) =، z (u،) = u، یا

اگر در معادله خط مستقیم (20) بردارهای r1 و r2 را با P(0،) و P(1،) جایگزین کنیم - معادلات منحنی فضایی، معادله یک سطح قاعده را به دست می آوریم. چنین سطحی توسط یک خط مستقیم که در امتداد دو منحنی به نام راهنما می لغزد تشکیل می شود. معادله سطح حاکم (شکل 16) تعیین شده است

T(u،) = (1-u)P(0،) + uP(1،). (23)

برنج. شانزده

به عنوان تعمیم درونیابی سطحی با چهار نقطه، می توان درون یابی سطحی را به روش S. Inaba در نظر گرفت که در آن چهار نقطه و مقادیر مشتقات جزئی و در این نقاط آورده شده است (شکل 17).

برنج. 17.

معادله (24) دارای 16 ضریب است. برای تعیین آنها مختصات چهار نقطه و مقادیر مشتقات جزئی و در هر نقطه آورده شده است. بنابراین هر زاویه سه پارامتر می دهد. چهار پارامتر از دست رفته با مشخص کردن مختصات چهار نقطه در داخل سطح داده می شود.

در سال 1960، کونز روشی را برای درونیابی سطح در امتداد چهار منحنی مرزی توسعه داد (شکل 18).

برنج. هجده.

با در نظر گرفتن منحنی های P(0،) و P(1،) به عنوان راهنما، می توانیم مطابق با (23) معادله سطح حاکم را بنویسیم:

T1(u،) = (1-u)P(0،)+uP(1،). (25)

درون یابی خطی در جهت یک سطح قاعده دار ایجاد می کند

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

مجموع T1+T2 آنها قسمتی از سطح را مشخص می کند که هر یک از مرزهای آن مجموع یک منحنی مرزی و قطعه ای است که نقاط انتهایی این منحنی را به هم متصل می کند. این به راحتی قابل بررسی است: اگر =0 را جایگزین کنیم، آنگاه مرز با P(u,0) تعیین نمی شود، بلکه توسط عبارت تعیین می شود.

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

بنابراین، برای به دست آوردن سطح درون یابی، لازم است معادله چهار خط مستقیم متصل کننده نقاط انتهایی مشابه (22) از مجموع سطوح T1 و T2 کم شود:

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)

جایگزینی های متوالی u=0، u=1، =0، =1 تایید می کنند که قسمت سطح (27) دارای چهار منحنی داده شده به عنوان مرزهای آن است.

توابع کمکی u; (1-u)؛ ; (-1) توابع جابجایی نامیده می شوند، زیرا آنها چهار منحنی مرزی مجزا را به هم متصل می کنند. اگر به جای u(1-u)، v(1-v) از توابع همجوشی استفاده شود، فرمول (27) را می توان تعمیم داد (شکل 19).

برنج. نوزده.

اغلب در CG، منحنی های مرزی نیستند، بلکه نقاط نقطه عطف به عنوان داده های اولیه برای ساخت یک سطح عمل می کنند. با تعمیم فرم های نوشتن منحنی فرگوسن (13) و منحنی بزیه (15) برای n=3، به ترتیب معادلات سطوح را به دست می آوریم، که اجازه می دهد a0، a1، a2، a3 به پارامتر دوم وابستگی داشته باشد:

رئوس چند ضلعی مشخصه کجا هستند (شکل 20).

برنج. 20.

شکل یک چند وجهی ایده خوبی از شکل یک سطح به دست می دهد و تغییر یک یا چند نقطه برجسته آن را به روشی قابل پیش بینی تغییر می دهد. توجه داشته باشید که سطح Bezier فقط از نقاط عبور می کند

علاوه بر سطوحی که با روش های درون یابی و با کمک چند وجهی مشخصه به دست می آیند، اجسامی که سطوح چرخشی هستند به طور گسترده در CG استفاده می شوند. سطح چرخش با چرخاندن منحنی صفحه ای که ژنراتیکس نامیده می شود حول یک خط مستقیم مشخص به نام محور چرخش به دست می آید. هر نقطه از ژنراتیکس در طول چرخش خود حول محور یک دایره را توصیف می کند. سطح مخروطی شکل با چرخش خط مستقیم l حول محور i به دست می آید. در این حالت، ژنراتیکس و محور دارای یک نقطه تقاطع هستند (شکل 21، a). اگر ژنراتیکس l با محور i موازی باشد یک سطح استوانه ای به دست می آید (شکل 21، ب).

برنج. 21. نمونه هایی از سطوح انقلاب

اگر محور y را به عنوان محور چرخش در نظر بگیریم که با f (u) نشان داده می شود، می توان معادله سطح را نوشت (شکل 22).

r(u،) = f(u)(cose1 + sine2) + ua0، (30)

که در آن e1، e2 بردارهای واحد در امتداد محورهای z و x هستند. a0 بردار واحد در جهت محور چرخش است.

اگر ژنراتیکس با معادله داده شود

سپس از رابطه (30) با a0=1 معادله سطح مخروطی چرخش (به شکل 21، a) به صورت پارامتریک به دست می‌آید:

r(u،) = u.

برنج. 22.

بازنمایی اولیه های فله ای. در CG، اجسام اولیه حجمی (اجرام هندسی ابتدایی) اجسام هستند: یک مخروط، یک استوانه، یک کره، یک متوازی الاضلاع، یک چنبره، یک هرم، یک منشور. برای نوشتن معادله اولیه حجمی باید به جای برابری در معادله سطح به نابرابری گذر کرد. مثلا معادله

x2 + y2 +z2 = R2

معادله کره و نابرابری است

یک اولیه حجمی را تعریف می کند که کره نیز نامیده می شود.

سنتز اجسام هندسی مرکب (CGO) از نمونه های اولیه حجمی با استفاده از عملیات هندسی مشابه عملیات روی مجموعه ها انجام می شود. هدف از سنتز هندسی به دست آوردن توصیفی از یک شی پیچیده است. عملیات سنتز هندسی عبارتند از: اتحاد، تقاطع، اختلاف، جمع. شکل 23 نمونه هایی از عملیات سنتز هندسی را نشان می دهد.

برای اجرای این عملیات از روش های اتصال تماسی و اتصال با نفوذ استفاده می شود.

روش اتصال تماس برای سنتز اشیاء از GO ابتدایی استفاده می شود که اتصال آن در امتداد خطوط مسطح انجام می شود. یک مثال از اتصال تماس، اتحاد اشیاء نشان داده شده در شکل 23، b خواهد بود.

روش اتصال نفوذ شامل مراحل زیر است:

• الف) تعریف اولیه حجمی V1 و V2.
• ب) تعیین جفت سطوح بالقوه متقاطع.
• ج) تعیین تحلیلی منحنی تقاطع برای هر جفت از سطوح متقاطع و حذف بخش‌های منحنی که در داخل سطوح متقاطع قرار ندارند.
• د) تقسیم سطوح مطابق با خط تقاطع بدست آمده.
• ه) حذف قطعات سطحی.

برنج. 23.

نمایش فیگورهای سه بعدی با شکل دلخواه. برای نمایش آنها از اصل سینماتیک استفاده می شود. اشکال سه بعدی جامد را می توان به روش های مختلفی تعریف کرد.

مشخصات ضخامت: S = F1 (C، P، D، L). کانتور مرجع C در صفحه P حرکت می کند (به طور پیش فرض صفحه z = 0 است). کانتور دوم با انتقال کانتور C در جهت بردار D با فاصله L تعیین می شود.

مشخصات چرخش: S = F2 (C, A). با کمک کانتور C (باز یا بسته)، یک جسم جامد با چرخش حول محور A تشکیل می شود.

با لیستی از خطوط مشخص می شود: S = F3 (LC، LP، LR، LS)، که در آن LP(i) صفحه ای است که در آن LC(i) کانتور است، LR(i) اولین اشیاء متصل است. LS(i) - جهت پیمایش کانتور.

وظیفه سینماتیک به طور کلی. تعمیم این روش این است که سطح تعریف شده توسط خطوط صلب در امتداد یک مسیر پیچیده تر حرکت می کند. متعاقباً این روش بیشتر توسعه یافت که شامل این واقعیت بود که اجسامی که در امتداد یک مسیر پیچیده حرکت می کنند می توانند تغییر شکل دهند.

مدل های هندسی اشیا و پدیده هایی را توصیف می کنند که دارای ویژگی های هندسی هستند. نیاز به توصیف اشیاء فضایی در حل بسیاری از مشکلات گرافیک کامپیوتری به وجود می آید.

در حالت کلی، یک شی واقعی، البته نمی تواند دقیقاً با توصیف آن مطابقت داشته باشد. این به تعداد بی نهایت سه گانه مختصات نیاز دارد ( x، y، z) – برای هر نقطه روی سطح جسم یک عدد.

در حال حاضر، هنگام مدل‌سازی اشیا، از چندین نوع اصلی مدل‌های هندسی استفاده می‌شود.

برای توضیحات قاب (سیم) مدل هااز اشیاء هندسی مرتبه اول استفاده می شود - خطوط یا لبه ها. مدل‌های Wireframe معمولاً برای تعیین اشیایی که چند وجهی هستند استفاده می‌شود. چند وجهی بسته با شکل دلخواه، محدود شده توسط چهره های صاف. در این مورد، مدل wireframe حاوی لیستی از مختصات رئوس چند وجهی است که پیوندهای بین آنها را نشان می دهد (یعنی نشان دهنده لبه های محدود شده توسط رئوس مربوطه).

هنگام استفاده از یک مدل Wireframe برای توصیف اشیایی که با سطوحی بیشتر از مرتبه اول محدود شده‌اند، چنین سطوحی توسط وجه‌های صاف درون‌یابی می‌شوند.

نمایش قاب سیمی یک شی اغلب نه در مدل سازی، بلکه در نمایش مدل ها به عنوان یک روش تجسم استفاده می شود.

مزایای مدل Wireframe نیازهای کم برای منابع محاسباتی است، عیب آن عدم امکان ساخت تصاویر بسیار واقعی است، زیرا مجموعه ای از بخش ها توصیف مناسبی از شی نیست - قطعات خود سطوح را تعریف نمی کنند (شکل 7.1). .

برنج. 7.1. همان مدل وایرفریم (a) می‌تواند هم مکعب (b) و هم یک جعبه باز (c) را توصیف کند.

توسعه مدل wireframe است مدل چهره تحلیلی تکه ای، که با فهرست کردن همه چهره ها ارائه می شود. یک شی با مجموعه ای از چهره های محدود و عادی که به خارج از جسم هدایت می شوند، تعریف می شود. هر صورت با چرخه ای از لبه های مرزی آن تعریف می شود. هر لبه - یک جفت نقطه (راس) که آن را محدود می کند. هر نقطه سه گانه مختصات در فضای سه بعدی است. آن ها مدل چهره یک جسم سه بعدی را به شکل یک سطح بسته نشان می دهد.

مجموعه ای از چهره ها که با چند ضلعی های مسطح نشان داده شده اند و با لبه های مستقیم محدود شده اند تشکیل می شوند مش چند ضلعی. چهره ها می توانند به هر شکلی باشند، اما در اکثریت قریب به اتفاق موارد، از چند ضلعی های محدب با حداقل تعداد راس (مثلث و چهار ضلعی) استفاده می شود. محاسبه آنها راحت تر است.

نقطه ضعف اصلی یک مش چند ضلعی، نمایش تقریبی شکل یک شی در هنگام توصیف سطوح منحنی است. برای بهبود تقریب خطی تکه ای چنین اشیایی، تعداد چهره ها افزایش می یابد که منجر به هزینه های اضافی حافظه و افزایش میزان محاسبات می شود.

در چارچوب مدل چهره، چهره ها همچنین می توانند سطوح منحنی باشند که توسط دنده های منحنی محدود شده اند. اغلب به عنوان لبه استفاده می شود قطعات دو مکعبی پارامتریکمحدود شده توسط منحنی های مکعب پارامتریک.

هنگام استفاده از قطعات دو مکعبی برای نشان دادن یک شی با دقت معین، تعداد وجوه به طور قابل توجهی کمتر از زمانی که با یک شبکه چند ضلعی تقریب می‌شوند مورد نیاز است. با این حال، محاسبات هنگام کار با سطوح دو مکعبی بسیار پیچیده تر از هنگام کار با سطوح صاف است.

برخلاف مدل صورت، حجمی-مدل پارامتریکبا جسم به عنوان یک جسم جامد برخورد می کند. یک شی به عنوان مجموعه ای از برخی عناصر شکل حجمی پایه (اصول حجمی) توصیف می شود. هر اولیه در مدل با دو گروه از پارامترها مشخص می شود:

پارامترهای بعدی - ابعاد هندسی اولیه را تعریف می کند.

پارامترهای موقعیت - موقعیت و جهت گیری اولیه را نسبت به سیستم مختصات جهان تنظیم کنید.

به عنوان ابتدایی، از اجسام هندسی ساده استفاده می شود: یک استوانه، یک مخروط، یک مخروط کوتاه، یک موازی، یک توپ، یک چنبره.

مختصات نقطه مرکزی اولیه و مختصات یک بردار واحد که در امتداد ارتفاع اولیه قرار دارند معمولاً به عنوان پارامترهای موقعیت استفاده می شوند.

علاوه بر این پارامترها، عملیات بر روی مقادیر اولیه مشخص شده است که سه عملیات اصلی تئوری مجموعه ها - اتحاد، تقاطع و تفریق هستند. اتحاد دو اولیه شیء است که تمام نقاط اولیه اولیه را شامل می شود. محل تلاقی دو اصل اولیه یک شی است که همه نقاط آن به طور همزمان به اولی و دومی اولیه تعلق دارند. نتیجه تفریق دو مورد اولیه، شیء متشکل از آن نقاط ابتدایی اول است که به ابتدایی دوم تعلق ندارند.

نقطه ضعف مدل حجمی-پارامتری عدم وجود مرزهای صریح محفظه‌های چهره در مورد نفوذ متقابل عناصر اولیه است.

بعنوان بخشی از حرکتیمدل، یک شی را می توان با مجموعه ای از عناصر سه بعدی تعریف کرد، که هر یک از آنها یک حجم "بریده شده" در فضا هنگام حرکت در امتداد یک مسیر مشخص از یک کانتور صاف بسته است. مسیر حرکت کانتور می تواند مستقیم یا منحنی باشد.

نوع عنصر با شکل کانتور و مسیر حرکت آن تعیین می شود. به عنوان مثال، یک استوانه در چارچوب یک مدل سینماتیک را می توان به عنوان حرکت یک دایره در امتداد قطعه ای که ارتفاع استوانه را نشان می دهد توصیف کرد.

برای مدل سازی عناصر یک شکل پیچیده، می توانید از تغییر در اندازه کانتور یا موقعیت آن نسبت به مسیر حرکت در طول حرکت استفاده کنید.

مزیت مدل عدم وجود محدودیت عملی در پیچیدگی شیء در حال شکل گیری است. معایب شامل پیچیدگی مشخص کردن عناصر است.

گرافیک سه بعدی لزوماً شامل نمایش بر روی هواپیما نیست.

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5

✪ نظریه گرافیک سه بعدی، درس 01 - مقدمه ای بر گرافیک سه بعدی

✪ گرافیک کامپیوتری در سینما

✪ سخنرانی 1 | گرافیک کامپیوتری | ویتالی گالینسکی | لکتوریوم

✪ 12 - گرافیک کامپیوتری. مفاهیم اولیه گرافیک کامپیوتری

✪ سخنرانی 4 | گرافیک کامپیوتری | ویتالی گالینسکی | لکتوریوم

زیرنویس

کاربرد

گرافیک سه بعدی به طور فعال برای ایجاد تصاویر بر روی صفحه نمایش یا یک صفحه از مواد چاپی در علم و صنعت استفاده می شود، به عنوان مثال، در سیستم های اتوماسیون برای کارهای طراحی (CAD؛ برای ایجاد عناصر جامد: ساختمان ها، قطعات ماشین، مکانیسم ها). ) تجسم معماری (این شامل به اصطلاح "باستان شناسی مجازی" است)، در سیستم های تصویربرداری پزشکی مدرن.

گسترده‌ترین کاربرد در بسیاری از بازی‌های رایانه‌ای مدرن و همچنین عنصری از فیلم‌برداری، تلویزیون و محصولات چاپی است.

گرافیک سه بعدی معمولاً با فضای سه بعدی مجازی و خیالی سروکار دارد که بر روی سطح صاف و دو بعدی یک صفحه نمایش یا ورق کاغذ نمایش داده می شود. در حال حاضر، راه‌های مختلفی برای نمایش اطلاعات سه‌بعدی به شکل سه‌بعدی وجود دارد، اگرچه اکثر آنها ویژگی‌های سه‌بعدی را به‌طور مشروط نشان می‌دهند، زیرا با یک تصویر استریو کار می‌کنند. از این قسمت می توان به عینک های استریو، کلاه های ایمنی مجازی، نمایشگرهای سه بعدی با قابلیت نمایش تصویر سه بعدی اشاره کرد. چندین تولید کننده نمایشگرهای سه بعدی را برای تولید انبوه نشان دادند. با این حال، نمایشگرهای سه بعدی هنوز به شما اجازه ایجاد یک کپی فیزیکی کامل و ملموس از یک مدل ریاضی ایجاد شده توسط روش های گرافیکی سه بعدی را نمی دهند. فناوری‌های نمونه‌سازی سریع، که از دهه 1990 در حال توسعه هستند، این شکاف را پر می‌کنند. لازم به ذکر است که فناوری های نمونه سازی سریع از نمایش مدل ریاضی یک جسم به شکل یک جسم جامد (مدل وکسل) استفاده می کنند.

ایجاد

برای به دست آوردن یک تصویر سه بعدی در یک هواپیما، مراحل زیر مورد نیاز است:

• مدل سازی- ایجاد یک مدل ریاضی سه بعدی از صحنه و اشیاء موجود در آن.
• بافت سازی- تخصیص بافت های شطرنجی یا رویه ای به سطوح مدل ها (همچنین مستلزم تنظیم ویژگی های مواد - شفافیت، بازتاب، زبری و غیره) است.
• روشنایی- نصب و پیکربندی؛
• انیمیشن(در بعضی موارد) - حرکت دادن به اشیاء;
• شبیه سازی پویا(در برخی موارد) - محاسبه خودکار برهمکنش ذرات، اجسام سخت / نرم و غیره با نیروهای شبیه سازی شده گرانش، باد، شناوری و غیره و همچنین با یکدیگر.
• تفسیر(تجسم) - ساختن یک طرح مطابق با مدل فیزیکی انتخاب شده.
• ترکیب کردن(طرح بندی) - نهایی کردن تصویر؛
• خروجی تصویر حاصل به یک دستگاه خروجی - یک صفحه نمایش یا یک چاپگر خاص.

مدل سازی

محبوب ترین بسته های صرفا مدل سازی عبارتند از:

• رابرت مک نیل و دانشیار Rhinoceros 3D ;

برای ایجاد یک مدل سه بعدی از یک شخص یا موجود، می توان از Sculpture به عنوان نمونه اولیه (در بیشتر موارد) استفاده کرد.

بافت

طرح کردن

تجسم گرافیک سه بعدی در بازی ها و برنامه ها

تعدادی کتابخانه نرم افزاری برای ارائه گرافیک سه بعدی در برنامه های کاربردی - DirectX، OpenGL و غیره وجود دارد.

چندین روش برای ارائه گرافیک سه بعدی در بازی ها وجود دارد - سه بعدی کامل، شبه سه بعدی.

چنین بسته هایی حتی همیشه به کاربر اجازه نمی دهند که یک مدل سه بعدی را مستقیماً اجرا کند، به عنوان مثال، یک بسته OpenSCAD وجود دارد که در آن مدل با اجرای یک اسکریپت تولید شده توسط کاربر نوشته شده به یک زبان تخصصی شکل می گیرد.

نمایشگرهای سه بعدی

نمایشگرهای سه بعدی یا استریوسکوپی، (نمایشگر سه بعدی، صفحه نمایش سه بعدی) - نمایش از طریق استریوسکوپیک یا هر اثر دیگری که توهم حجم واقعی را در تصاویر نمایش داده شده ایجاد می کند.

در حال حاضر، اکثریت قریب به اتفاق تصاویر سه بعدی با استفاده از افکت استریوسکوپی نمایش داده می شوند که اجرای آن ساده ترین است، اگرچه استفاده از استریوسکوپی به تنهایی نمی تواند برای درک سه بعدی کافی نامیده شود. چشم انسان، چه به صورت جفت و چه به تنهایی، به خوبی اجسام سه بعدی را از تصاویر مسطح متمایز می کند. ] .

آلخینا G.V.، Kozlov M.V.، Spivakova N.Ya.

آلخینا جی وی، 2011

Kozlov M.V.، 2011

Spivakova N.ya.، 2011
دانشگاه مالی و صنعتی مسکو "سینرژی"، 2011

قسمت 2. مبانی مدلسازی صحنه های سه بعدیدر 3D Studio Max

وقتی موضوع را مطالعه می کنید، این کار را خواهید کرد

بدانید:

· رابط برنامه 3D Studio MAX.

· مراحل ایجاد یک پروژه کامل سه بعدی؛

· تخصیص دکمه های کنترل پنجره؛

· روش های مدل سازی هندسی تصاویر سه بعدی.

· مراحل ایجاد یک تصویر در گرافیک سه بعدی.

· مفهوم و هدف اصلاح کننده ها؛

· تخصیص مواد پایه

قادر بودن به:

· مدیریت پیش بینی ها؛

· مدیریت ویندوز برنامه 3D Studio MAX.

· شبیه سازی تصاویر سه بعدی

· ویرایش کل فرم ها

· انجام عملیات بولی با اشیاء گرافیکی.

· با ویرایشگر محتوا کار کنید

داشتن مهارت:

· ساخت صحنه های ثابت و متحرک با استفاده از برنامه 3D Studio MAX.

· شبیه سازی، تراز و ایجاد آرایه ها؛

· ویرایش خطوط منفرد؛

· ترسیم تغییر شکل ها؛

· کار با گروه های اشیاء؛

· ایجاد جلوه های ویژه؛

· رندر صحنه

اصطلاحات و مفاهیم اساسی

مدل سازی

· ایجاد مواد

· مدل سازی NURBS

شی اصلی

تغییر

· شی پارامتریک

· شی مرکب

شی صحنه

· اشیاء قاب سیمی

· اشیاء تکه تکه شده

موضوع فرعی

اولیه

· طرح ریزی آکسونومتری

· طرح ریزی مرکزی

تفسیر

تجسم

· سیستم مختصات جهانی

· سیستم مختصات محلی

اسپلاین

· اشکال اسپلاین

· پشته اصلاح کننده

دگرگونی

سایه زدن

تئوری

2.1. مراحل ایجاد یک پروژه کامل سه بعدی

یکی از محبوب ترین ویرایشگرهای گرافیک سه بعدی، چه در بین آماتورها و چه در بین حرفه ای ها در طراحی و ساخت بازی، 3D Studio Max است. تعداد کمی از محصولات نرم افزاری وجود دارند که می توانند با آن رقابت کنند، و گاهی اوقات حتی از برخی جهات از آن پیشی می گیرند، اما سهولت بصری توسعه، 3D Studio Max را به ابزاری ضروری تبدیل می کند. تری دی مکس برای اولین مراحل کار با گرافیک سه بعدی ایده آل است و برای بسیاری به ابزار اصلی تبدیل می شود.

ایجاد یک پروژه کامل سه بعدی معمولاً شامل مراحلی مانند: مدل سازی، ساخت مواد، نورپردازی، انیمیشن، رندر و پس پردازش است. ترتیب گذراندن این مراحل از ایجاد یک پروژه سه بعدی ممکن است بسته به هدف و پیچیدگی آن متفاوت باشد.

بیایید مراحل اصلی را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم:

1. مدل سازی– در این مرحله اشیا در پنجره های پروجکشن ایجاد می شوند. همچنین می توان آنها را از بسته گرافیکی دیگری وارد کرد. با مدیریت پارامترهای شی، تبدیل و اصلاح آن، در نهایت باید مدل سه بعدی لازم را بدست آورید. چندین تکنیک مدل‌سازی وجود دارد، از ایجاد ساده اشیاء از چند ضلعی (چهره‌های مثلثی که سطح یک جسم به آنها تقسیم می‌شود) تا مدل‌سازی مدرن NURBS (ایجاد سطوح دقیق که با منحنی‌های سه بعدی توصیف می‌شوند).

2. ایجاد مصالح (سایه دهی)- مرحله ای که در طی آن ظاهر اجسام تنظیم می شود، ویژگی های سطح آنها تنظیم می شود. ویرایش یک ماده شامل تعریف بافت آن و همچنین تغییر خواص آن مانند براقیت، زبری، انعکاس و غیره است. سپس متریال مورد نظر بر روی جسم موجود در صحنه اعمال می شود. در این مرحله می‌توان جلوه‌های ویژه‌ای مانند «احتراق» (Combustion)، «اتمسفر» (اتمسفر)، «مه» (Foq) را نیز اضافه کرد.

3. نورپردازی.اشیاء سبک را می توان به صحنه اضافه کرد تا سایه و نور ایجاد کند و همچنین ویژگی های آنها را تنظیم کند: رنگ، شدت، سایه ها.

4.انیمیشن.هنگامی که صحنه تنظیم شد و اشیا در جای خود قرار گرفتند، می توان آن را پخش کرد و در نهایت به یک فیلم انیمیشن تبدیل کرد. برای انجام این کار، با استفاده از ابزار انیمیشن(متحرک)، شما باید یک شی را در صحنه انتخاب کنید، پس از آن می توان آن را جابجا کرد، چرخاند یا مسیرهای پیچیده تری را تعیین کرد که مکان آن را در فریم های مختلف نشان می دهد. شما همچنین می توانید پارامترهای شی را پس از مدتی تغییر دهید که به عنوان یک اثر احیا عمل می کند. بیشتر جلوه های انیمیشن را می توان در ویوپورت ها مشاهده کرد. چندین تکنیک برای متحرک سازی اشیا وجود دارد. ساده ترین آنها "انیمیشن توسط کلیدها" است - فریم های کلیدی ایجاد می شوند و حرکت اشیاء بین آنها به طور خودکار محاسبه می شود، کلیدهای قاب انیمیشن را می توان به صورت خودکار و دستی تنظیم کرد. برای انیمیشن های پیچیده تر در تری دی مکس، می توان از عبارات ریاضی یا پیوندهایی به اشیاء دیگر استفاده کرد. کنترل‌کننده‌های حرکت و محدودیت‌ها را می‌توان برای کمک به واقعی‌تر کردن انیمیشن‌ها اضافه کرد.

5.تجسم (رندر).پس از آماده شدن انیمیشن، می توانید همه آن را رندر کنید، یعنی. انجام رندر این معمولاً آخرین و اغلب طولانی‌ترین مرحله در ایجاد یک تصویر سه بعدی یا فیلم سه بعدی است. در حین رندر، تصویر با استفاده از تمام خواص مشخص شده مواد اجسام محاسبه می شود و منابع نور، سایه ها، بازتاب ها، شکست ها و ... محاسبه می شود. زمان رندر به پارامترهای زیادی مانند وضوح، وجود و میزان سایه ها، تاری حرکت، رندر بازتاب های ثانویه بستگی دارد. فایل در فرمت ویدیویی ضبط می شود یا تصاویر متوالی به عنوان تصاویر رندر شده جداگانه ذخیره می شود. تری دی مکس از اکثر فرمت های فایل پشتیبانی می کند.

6.پس پردازش.پس از رندر شدن صحنه، فریم های رندر ممکن است نیاز به اصلاح داشته باشند - افزودن جلوه هایی مانند تابش خیره کننده، تاری، درخشش، عمق میدان یا تغییر طیف رنگ.

2.2 مدل سازی هندسیدر 3D Studio Max

3D MAX یک برنامه شی گرا است، بنابراین اصطلاح "شی" برای آن اساسی است. به بیان دقیق، هر چیزی که ایجاد می شود یک شی است. اینها اشکال هندسی، منابع نور، منحنی ها و سطوح، و همچنین اصلاح کننده ها، کنترل کننده ها و غیره هستند. چنین تنوعی از اشیاء اغلب منجر به سردرگمی می شود، بنابراین برای اشیایی که با استفاده از پنل Create ایجاد می شوند، اغلب از واجد شرایط - "شیء صحنه" استفاده می شود.

هنگام ایجاد، اشیاء حاوی اطلاعاتی در مورد عملکردهایی هستند که می توان برای آنها انجام داد و رفتار هر شیء می تواند چگونه باشد. چنین عملیاتی فعال باقی می ماند، سایر عملیات ها غیرفعال می شوند یا به سادگی پنهان می شوند.

بیشتر اشیا پارامتریک هستند. پارامتریکیک شی نامیده می شود که توسط مجموعه ای از تنظیمات یا پارامترها تعیین می شود. چنین شیئی را می توان در هر زمان با تغییر این پارامترها تغییر داد. با این حال، به خاطر داشته باشید که برخی از عملیات، اشیاء پارامتریک را به اشیاء ناپارامتریک (صریح) تبدیل می کنند.

نمونه هایی از این عملیات عبارتند از:

1.ترکیب اشیا با یکی از ویرایشگرهای ویرایش.

2. تخریب پشته اصلاح کننده ها.

3. صادرات اشیا به فرمت فایل دیگر، در حالی که فقط اشیاء موجود در فایل صادر شده ویژگی های پارامتریک خود را از دست می دهند.

به طور کلی لازم است تعریف پارامتری اشیا تا زمانی که ممکن است برای تغییر احتمالی آنها حفظ شود.

برای ایجاد یک شی پارامتریک جدید، می توانید دو یا چند شی را با هم ترکیب کنید و شی حاصل فراخوانی می شود کامپوزیت. اشیاء مرکب پارامتریک هستند و همچنین می توان با تنظیم پارامترهای اشیایی که از آنها تشکیل شده اند، آنها را تغییر داد.

در 3D MAX، شما می توانید نه تنها کل اشیاء، بلکه بخش هایی از اشیاء را که با عبارت "subject" مشخص می شوند، دستکاری کنید. ساده ترین آنها درک اشیاء فرعی اشکال هندسی هستند، مانند رئوس یا لبه ها، اما این مفهوم به اشیاء خارج از صحنه نیز گسترش می یابد.

نمونه هایی از موضوعات فرعی عبارتند از:

1. رئوس، بخش ها و خطوط اشیاء شکل.

2. رئوس، لبه ها و وجوه اشیاء وایرفریم.

3. رئوس، لبه ها و عناصر سطحی اشیاء تکه تکه.

4.gizmo و مراکز اصلاح کننده.

5. کلیدهای مسیر حرکت.

6. عملوندهای اشیاء بولی.

7. اشکال و مسیرهای اشیاء انباری.

8. اهداف شکل-اشیاء.

به نوبه خود، اشیاء فرعی فهرست شده، اشیاء فرعی خود را دارند، بنابراین یک سلسله مراتب چند سطحی از اشیاء فرعی را تشکیل می دهند که عمق آنها عملاً نامحدود است.

همانطور که در بالا ذکر شد، اولین مرحله برای ایجاد یک پروژه سه بعدی کامل، ایجاد اشیاء صحنه است که متعاقبا رندر خواهند شد. هنگام ساخت یک شی صحنه، فرآیندی ایجاد می شود که روش اختصاص دادن ویژگی ها به یک شی، تغییر و تبدیل پارامترهای آن، تغییر شکل یک شی در فضا، و نمایش یک شی تمام شده در یک صحنه را تعیین می کند. این فرآیند نامیده می شود طرح جریان.

طرح threading را می توان به عنوان مجموعه ای از دستورالعمل ها برای مونتاژ یک شی در نظر گرفت. مراحل اصلی طرح جریان یک شی عبارتند از:

1. ایجاد یک شی اصلی.

2. اصلاح (تغییر کننده ها به ترتیبی که اعمال شده اند محاسبه می شوند).

3. تبدیل;

4. تحریف فضا.

5. تعیین خواص;

6. گنجاندن شی در صحنه.

اصطلاح "مستر شی" شامل پارامترهای شی اصلی است که با استفاده از پنل Create ایجاد می شود و یک تعریف انتزاعی از یک شی غیر موجود است. شی اصلی حاوی اطلاعاتی در مورد شی است مانند:

1. نوع شی.

2. پارامترهای شی.

3. مبدأ مختصات;

4. جهت گیری سیستم مختصات محلی شی.

همه اشیا دارای ویژگی های منحصر به فردی مانند: نام، رنگ، مواد اختصاص داده شده هستند. این ویژگی‌ها را باید مستقل در نظر گرفت، زیرا نه پارامترهای اصلی شی هستند و نه نتیجه اصلاح‌کننده‌ها یا تبدیل‌ها.

2 . 3 . تبدیل شی

اشیاء صحنه را می توان با استفاده از دو گروه ابزار تبدیل کرد: "تبدیل ها" و "تغییرها". اغلب، تبدیل های مشابه شی را می توان هم با اعمال اصلاح کننده ها و هم با تبدیل شی به دست آورد. انتخاب روش لازم برای تبدیل یک شی بستگی به این دارد که شیء چگونه ساخته شده است و بعداً قصد دارید با آن چه کاری انجام دهید. بیایید هر دو احتمال تبدیل اشیاء را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

با کمک تبدیل ها، اشیاء در صحنه قرار می گیرند، یعنی. موقعیت، جهت و اندازه آنها تغییر می کند. تبدیل ها شامل سه نوع تبدیل شی هستند:

1.موقعیت یابی - فاصله مبدا مختصات محلی جسم را از مبدا مختصات فضایی جهان تعیین می کند.

2. چرخش - زاویه بین محورهای مختصات محلی جسم و محورهای مختصات جهان را مشخص می کند.

3. Scale - اندازه مقدار تقسیم محورهای مختصات محلی شی را نسبت به مقدار تقسیم محورهای مختصات جهانی تعیین می کند.

ترکیب این سه نوع تبدیل شی ماتریس تبدیل را تشکیل می دهد و ویژگی های آنها را می توان در قالب سه پایان نامه خلاصه کرد:

1. تعیین مکان و جهت اشیاء در صحنه.

2. تأثیر بر کل شی.

3. محاسبه شده بعد از همه اصلاح کننده ها.

نکته سوم نیاز به توضیح دارد، یعنی: صرف نظر از اینکه ابتدا اصلاح کننده ها اعمال می شوند و سپس تبدیل یا برعکس، همیشه ابتدا اصلاح کننده ها محاسبه می شوند و تنها پس از آن تبدیل ها محاسبه می شوند.

در طول هر تبدیل یک شی، پنجره های طرح ریزی محورهای تبدیل را نمایش می دهند. با استفاده از آنها، می توانید اقدامات را به یک محور یا صفحه محدود کنید، و همچنین تبدیل تعاملی یک شی را دقیق تر کنید. برای هر یک از سه گروه تبدیل، محورهای تبدیل شکل خاص خود را دارند:

- "حرکت" - موقعیت یابی (شکل 4.1).

1.جعبه(جعبه) - مکعبی یا مستطیلی.

2.کره(کره) - یک شی چند ضلعی است، یعنی. بر اساس چهار ضلعی ساخته شده است.

3.سیلندر(سیلندر).

4.ثور(توروس).

5.قوری(قوری) - یک عنصر کلاسیک از گرافیک سه بعدی است.

6.مخروط(مخروط).

7.ژئوسفر(GeoSphere) - بر خلاف کره، بر اساس مثلث ساخته شده است.

8.لوله(لوله) - استوانه توخالی.

9.هرم(اهرام).

10.سطح(سطح).

همه اولیه ها دارای پارامترهای قابل ویرایش برای کنترل ویژگی های تعیین کننده خود هستند. این به شما امکان می دهد تا با تعیین مقادیر دقیق پارامترها، هم به صورت تعاملی و هم به طور صریح، موارد اولیه را ایجاد کنید.

اگر اصلاح کننده EditPatch بلافاصله پس از ایجاد اولیه اعمال شود، به عنوان مجموعه ای از وصله ها در نظر گرفته می شود. هنگامی که به نسخه های اولیه هر اصلاح کننده دیگر اعمال می شود، آنها به وایرفریم تبدیل می شوند. نتیجه اصلاح اشیاء تکه تکه و فریم ممکن است متفاوت به نظر برسد، زیرا رئوس مش صریح هستند و پچ نتیجه محاسبه است.

در پاراگراف قبل، استفاده از اصلاح کننده ها برای به دست آوردن اشیاء رندر شده بر اساس اشکال اسپلاین، با استفاده از مدل کاپ مورد توجه قرار گرفت. با ویرایش آبجکت های Wireframe برای این جام، می توانید یک دسته ایجاد کنید:

1. در نوار فرمان، Create – > Geometry – > Box را انتخاب کنید (شکل 4.27).

برنج. 4.28. ایجاد دسته فنجان با استفاده از ویرایش Wireframe (مرحله 2)

3. به تب Modify رفته و ویرایشگر Mesh را اعمال کنید (شکل 4.29).

برنج. 4.30 ایجاد دسته فنجان با استفاده از ویرایش Wireframe (مرحله 4)

5. پس از آن، تمام رئوس با رنگ آبی برجسته خواهند شد (شکل 4.31).

برنج. 4.32 ایجاد دسته جام با ویرایش اشیاء Wireframe (مرحله 6)

7. در نوار ابزار اصلی، "Move" را انتخاب کنید (شکل 4.33).

برنج. 4.33. ایجاد دسته فنجان با استفاده از ویرایش Wireframe (مرحله 7)

4. رئوس انتخاب شده را مطابق شکل زیر حرکت دهید (شکل 4.34، شکل 4.35).

برنج. 4.35. ایجاد دسته فنجان با استفاده از ویرایش Wireframe (مرحله 9)

9. سپس سطح را با اصلاح کننده Mesh Smooth صاف کنید.همانطور که در شکل مشاهده می کنید، آخرین اصلاح کننده اعمال شده در بالای پشته است (شکل 4.36).

برنج. 4.38. اتصال لیوان و دسته

برنج. 4.39. مشاهده نتیجه

2.12. راه اندازی و رندر در 3D Studio MAX

در 3DS MAX، کادر محاوره‌ای Render Scene ابزارهای مورد نیاز برای رندر کردن تصاویر ثابت و ایجاد فایل‌های ویدئویی متحرک را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. اسکرول کشویی Render Type (انواع تجسم) در نوار ابزار اصلی به شما امکان می دهد یکی از هشت راه را برای رندر صحنه انتخاب کنید (شکل 4.120).

"پنجره طرح ریزی" (نمایش) - کل پنجره طرح ریزی ارائه می شود.

"انتخاب" (انتخاب شده) - فقط اشیاء انتخاب شده ارائه می شوند. اگر تصویری در پنجره قاب رندر شده وجود داشته باشد، اشیاء انتخاب شده در بالای آن رندر می شوند. دستور Clear پنجره قاب رندر را بازنشانی می کند.

"منطقه" (منطقه) - یک منطقه مستطیلی که توسط کاربر انتخاب شده است ارائه می شود.

"برش" (برش) - یک ناحیه مستطیلی رندر می شود و همه داده های دیگر در پنجره قاب رندر شده قرار می گیرند.

"افزایش" (Blowup) - ابتدا یک ناحیه مستطیلی رندر می شود و سپس به اندازه تصویر فعلی افزایش می یابد.

"محفظه بعدی" (جعبه انتخاب شده) - فقط اشیایی که در حجم جعبه کلی انتخاب فعلی هستند ارائه می شوند. با این گزینه رندر، وضوح تصویر حاصل تنظیم می شود.

"منطقه انتخاب شده" - ناحیه مشخص شده توسط کادر محدود انتخاب را ارائه می دهد. برش از تنظیمات تجسم عمومی گرفته شده است.

"برش انتخاب شده" - منطقه مشخص شده توسط کادر محدود انتخاب فعلی ارائه می شود، و هر چیز دیگری برش داده می شود.

برنج. 4.68. انتخاب یک روش رندر صحنه

همانطور که یک صحنه سه بعدی رندر می شود، پنجره Rendering فریم به فریم و نوارهای پیشرفت زمانی و زمان رندر آخرین فریم را نمایش می دهد. کادر محاوره ای Rendering تنظیمات مناقصه اسکن لاین با وضوح بالا را هنگام ایجاد تصاویر نهایی نمایش می دهد (شکل 4.69).

برنج. 4.69. رندر جعبه گفتگو

می توانید پارامترهای فرآیند را در کادر محاوره ای Render Scene تنظیم کنید (شکل 4.69). برای باز کردن این پنجره، روی دکمه Render Scene در نوار ابزار اصلی کلیک کنید یا دستور Rendering – Render را انتخاب کنید (همچنین می توانید از کلید F10 روی صفحه کلید خود استفاده کنید).

این پنجره از چندین تب تشکیل شده است، در برگه "عمومی" (مشترک) پارامترها و گزینه هایی وجود دارد که همه تجسم کننده ها از آنها استفاده می کنند. در بخش Options، گزینه های تجسم مختلفی تنظیم شده است:

· "کنترل رنگ" (بررسی رنگ ویدئو) - بررسی می کند که آیا مقادیر شدت پیکسل در محدوده استانداردهای ویدئویی PAL یا NTSC قرار دارند یا خیر.

· "نمایش هر دو طرف" (Force 2-Sided) - سطوح را در هر دو طرف اشیاء بدون توجه به تنظیمات مواد نمایش می دهد.

· "اثرات جوی" (Atmospherics) - جلوه های جوی را تجسم می کند.

· "Effects" (Effects) - شامل جلوه های تجسم است که در تب Effects پیکربندی شده است.

· "Super Black" - سیاهی پیکسل ها را در حالت فیلم محدود می کند.

· "Displacement" - تجسم نقشه های جابجایی را روشن می کند.

· "Render Hidden Geometry" - اشیاء پنهان را رندر می کند.

· Render to Fields - صرف نظر از استفاده از فریم ها، دو فیلد از خطوط متناوب را برای ویدیو رندر می کند. برای صاف کردن حرکت استفاده می شود.

برنج. 4.70. جعبه گفتگوی صحنه رندر
برگه "عمومی" (متداول)

بخش Advanced Lightning شامل گزینه هایی برای نور غیر مستقیم است.

تب Render Output حاوی تنظیماتی است که مسئول فایل‌ها و کادرهای محاوره‌ای است که در آن رندر انجام می‌شود.

برگه Render Elements حاوی ابزارهایی است که به شما امکان می دهد عناصر مختلف را به طور جداگانه رندر کنید (شکل 4.71).

"Elements Active" - ​​رندر عناصر انتخاب شده را در فایل های مختلف امکان پذیر می کند. عناصر با دکمه های افزودن و ادغام انتخاب می شوند و در کادر زیر نشان داده می شوند.

"Elements Display" - نمایش عناصر انتخاب شده را در پنجره های مختلف قاب رندر شده فعال می کند.

برنج. 4.71. کادر گفتگوی صحنه رندر، برگه عناصر رندر

تب Renderer شامل کنترل های رندر فعال است (شکل 4.71). تغییر رندرها در بخش "Assign Renderer" در تب Common انجام می شود. به طور پیش فرض، Scanline Renderer فعال است، همانطور که در عنوان پنجره توضیح داده شده است. تنظیمات رندر خط زیر در دسترس هستند.

عرضه پیش‌فرض Scanline Renderer برای تنظیم پارامترهایی است که مختص رندر خط به خط هستند.

برای سایر رندرها، این بخش ظاهر متفاوتی دارد:

· "نقشه برداری" - تجسم نقشه ها را روشن می کند.

· "سایه ها" (سایه ها) - شامل تجسم سایه ها است.

· "انعکاس خودکار / انکسار و آینه ها" (انعکاس خودکار / انکسار و آینه ها) - تجسم نقشه ها "انعکاس / انکسار" (انعکاس / شکست) را روشن می کند.

· "Display wireframe" (Force Wireframes) - صرف نظر از تنظیمات مواد، فقط قاب های سیمی اشیا نمایش داده می شود.

· Wire Thickness - در صورت فعال بودن گزینه Force Wireframes، ضخامت قاب سیم را تنظیم می کند.

صاف کردن خطوط ناهموار سطح در طول رندر برای تصاویر نهایی و با کیفیت بالا ضروری است. برای تصاویر آزمایشی، می توان آن را خاموش کرد. Anti-aliasing در قسمت AntiAliasing پیکربندی شده است.

AntiAliasing - زبری طرح شطرنجی را صاف می کند.

"نقشه های فیلتر" - شامل فیلتر کردن تصویر هرمی و فیلتر بر اساس کل مساحت است.

در بخش‌های Object Motion Blur و Image Motion Blur، گزینه‌های Apply نمایش تاری‌های مربوطه را روشن می‌کنند.

"Conserve Memory" - هنگامی که این گزینه در بخش مدیریت حافظه فعال است، با افزایش زمان رندر تقریباً 4٪، مصرف حافظه 15-25٪ کاهش می یابد.

برنج. 4.72. جعبه گفتگوی صحنه رندر،
تب رندر

برای شروع رندر روی دکمه Render Scene کلیک کنید. در گروه Render Output بر روی دکمه "..." در کنار "Save File" کلیک کنید. کادر محاوره ای Render Output File ظاهر می شود.

فرمت فایل را از لیست کشویی Save as Type انتخاب کرده و نام تصویر را مشخص کنید (شکل 4.73).

برنج. 4.73. جعبه گفتگوی فایل خروجی را رندر کنید، به عنوان لیست کشویی ذخیره کنید

برای ذخیره نتایج رندر بعدی در یک فایل، کادر Save File را در پنجره Render Scene علامت بزنید (شکل 4.74).

برنج. 4.74. ذخیره نتایج تجسم در یک فایل

در کادر محاوره‌ای Render Scene، بخش Output Size، وضوح عرض و ارتفاع تصویر رندر شده را بر حسب پیکسل تعیین می‌کند. وضوح پیش فرض 640x440 است. برای اعمال دستور Render Scene روی دکمه کلیک کنید (شکل 6.74).

در قسمت Output Size از تب Common، با کلیک بر روی دکمه مربوطه یا با وارد کردن مقادیر در فیلدهای Width و Height، اندازه تصویر خروجی را انتخاب کنید.

اکنون اندازه تصویر تنظیم شده و رندر در تصویر با وضوح مشخص شده انجام می شود.

برنج. 4.75. تعیین وضوح تصویر رندر شده

رزولوشن پایین مانند 320x240 برای آموزش کافی است. با کلیک بر روی نماد قفل در کنار گزینه "Image Aspect Ratio" (Image Aspect) می توانید تغییر نسبت تصویر را غیرفعال کنید.

با کلیک راست بر روی یکی از دکمه های وضوح از پیش تعیین شده، کادر گفتگوی Configure Preset باز می شود. لیست کشویی در این گروه شامل استانداردهای وضوح و نسبت ابعاد است که در برنامه های مختلف استفاده می شود. از لیستاندازه خروجی کاربر می تواند پارامترهای استانداردهای مختلف عکس، فیلم و فیلم را انتخاب کند (شکل 4.76).

برنج. 4.76. تنظیمات

بنابراین، بیایید سعی کنیم تصویر خود را با یک گلدان تجسم کنیم. فایل را با این صحنه در 3DS MAX باز کنید و دکمه Render Scene را فشار دهید. در کادر محاوره‌ای Render Scene، گزینه‌های فرآیند رندر را تنظیم کنید. روی دکمه کلیک کنیدارائه دادن ، رندر شروع می شود، زمان رندر مستقیماً به پیچیدگی صحنه، اندازه تصویر نهایی بستگی دارد و با قدرت محاسباتی رایانه نسبت معکوس دارد (شکل 4.77).

برنج. 4.77. تجسم تصویر با گلدان (مرحله 1)

تصویر در یک پنجره جداگانه باز می شود. در مورد ما، ما فقط یک گلدان و فضای سیاه را می بینیم، زیرا هیچ چیز دیگری در صحنه وجود ندارد و نمی تواند باشد (ما آنها را ایجاد نکردیم). به منظور ذخیره تصویر به دست آمده در یک فایل، باید بر روی دکمه "ذخیره" کلیک کنید (شکل 4.78).

برنج. 4.78. تجسم تصویر با گلدان (مرحله 2)

در کادر محاوره‌ای که باز می‌شود، نام فایل (bitmap) و فرمت آن (مثلاً jpg ). با کلیک بر روی دکمه "ذخیره"، نتیجه رندر را در دایرکتوری مورد نظر ذخیره خواهید کرد.

به هر حال، انتقال واقعی تر اطلاعات رنگ و شدت نور را می توان با ذخیره نتیجه در فرمت HDR به دست آورد. HDRI (تصویر با دامنه دینامیکی بالا) دامنه دینامیکی وسیع تری نسبت به فرمت های گرافیکی دیگر دارد. در گرافیک سه بعدی، HDRI ها اغلب به عنوان نقشه محیطی برای ایجاد انعکاس های واقعی استفاده می شوند. برای افزودن یک نقشه محیطی به 3DS Max، باید دستور Rendering > Environment را اجرا کنید، روی دکمه پارامتر Environment Map در قسمت Common Parameters کلیک کنید، نقشه Bitmap را در پنجره باز شده Material/Map Browser انتخاب کنید و مسیر فایل را مشخص کنید. در فرمت HDR (شکل 4.79).

برنج. 4.79. تجسم تصویر با گلدان (مرحله 3)

2.13. جلوه های ویژه ایجاد کنید

پس پردازش تصویر رندر شده برای ایجاد افکت های مختلف که فراتر از گرافیک سه بعدی است استفاده می شود. جلوه‌های 3DS MAX به شما امکان می‌دهد بازتولید رنگ را کنترل کنید، تصویر را تحریف کنید، دانه‌بندی اضافه کنید، برجسته‌سازی کنید و غیره.

برای افزودن جلوه ها به یک صحنه سه بعدی، باید دستور "Rendering" (Rendering) - " Effects" ( Effects) را اجرا کنید و سپس به تب "Effects" (Effects) بروید. در پنجره Environment and Effects بر روی دکمه Add کلیک کرده و افکت مورد نظر را انتخاب کنید. پس از افزودن افکت زیر در پنجره "محیط زیست و اثرات"تنظیمات افکت ظاهر می شود.

برای حذف افکت روی دکمه Delete کلیک کنید. با استفاده از قسمت تنظیمات "پیش نمایش" (پیش نمایش) در زیر لیست "افکت ها" ( جلوه ها)، می توانید تجسم جلوه ها را کنترل کنید.

با علامت زدن چک باکس Interactive، هر بار که پارامترهای افکت تغییر می کنند، صحنه نمایش داده می شود. هنگامی که نیاز به تنظیم نوع خاصی از افکت دارید، استفاده از این عملکرد راحت است (شکل 4.80).

برنج. 4.80. پنجره تنظیمات نمایش افکت

بیایید نگاهی دقیق تر به برخی از اثرات پس از پردازش بیندازیم. اغلب اوقات، افزودن رئالیسم مستلزم شبیه سازی انعکاس نور است که هنگام عکاسی از اشیاء واقعی رخ می دهد و به دلیل شکل لنزها است.

در 3DS MAX گروه خاصی از جلوه ها وجود دارد که به شما امکان می دهد چنین برجسته هایی را شبیه سازی کنید، این گروه جلوه های لنز است.

چندین شکل اساسی از تابش خیره کننده وجود دارد.

· "درخشش" (درخشش) - برجسته ای که درخششی را در اطراف مناطق روشن تصویر ایجاد می کند.

· "یک دایره"( حلقه) - برجسته به شکل دایره ای که در اطراف مرکز درخشش قرار دارد.

· "اشعه"( پرتو) - اثری به شکل پرتوهای مستقیم که از مرکز درخشش ساطع می شود.

· "نور ثانویه با تنظیم خودکار" (Auto Secondary) - یک تابش خیره کننده اضافی به شکل یک دایره ایجاد می کند که موقعیت آن به موقعیت دوربین بستگی دارد.

· "نور ثانویه با تنظیم دستی" (ثانویه دستی) - به عنوان افزودنی به جلوه "نور ثانویه با تنظیم خودکار" (ثانویه خودکار) استفاده می شود و امکان اضافه کردن برجسته ها در اندازه ها و اشکال دیگر را فراهم می کند. هنگام استفاده از این افکت، تنها یک برجسته به تصویر اضافه می شود. افکت "نور ثانویه با تنظیم دستی" (Manual Secondary) را می توان به طور جداگانه استفاده کرد.

· "ستاره" (ستاره) - یک برجسته را به شکل یک ستاره اضافه می کند. این افکت شبیه "Ray" (Ray) است، با این حال، هنگام ایجاد آن، اشعه های کمتری استفاده می شود (از 0 تا 30).

· "فلش نور" (رگه) - تابش خیره کننده به شکل یک پرتو مستقیم دو طرفه که از مرکز درخشش ساطع می شود و با دور شدن از اندازه آن کاسته می شود.

هنگام اضافه کردن جلوه‌های لنز، باید افکت را در فهرست جلوه‌های لنز Parameters انتخاب کنید، لیست سمت راست افکت‌هایی را که در صحنه استفاده می‌شوند نشان می‌دهد (شکل 4.81). وقتی آنها را انتخاب می کنید، پارامترهای هر یک از آنها در این لیست ظاهر می شود.

با استفاده از پارامترهای Lens Effects Globals rollout، می‌توانید منبع نوری را انتخاب کنید که افکت‌ها روی آن اعمال شوند. منبع را می توان با کلیک بر روی دکمه "Specify light source" (Pick Light) و انتخاب آن در صحنه مشخص کرد.

مجموعه ای از جلوه های لنز با پارامترهای مشخص را می توان به عنوان فایل های LZV برای استفاده در پروژه های مختلف ذخیره کرد.

برنج. 4.81. نمایش انعکاس

سوالات آزمون

1. صحنه از چه چیزی ساخته شده است؟ 3DS MAX ?

2. صحنه سه بعدی چگونه روی صفحه نمایش داده می شود؟

3. شبکیه بدن چیست و از چه عناصر استانداردی تشکیل شده است؟

4. چگونه می توانید فقط یک صحنه را متحرک کنید؟

5. ترتیب کلی توسعه صحنه چگونه است؟

6. چند لیست دستوری در منوی اصلی گنجانده شده است3DS MAX و هدف هر یک از این لیست ها چیست؟

7. انواع منوهای زمینه چیست و چگونه باز می شوند؟

8. منوی چهارم چیست؟

9. پنجره های پروجکشن برای چیست و دکمه های کنترل آنها کجا هستند؟

10. هدف از پنل های فرمان چیست، تعداد آنها چقدر است و در کجا قرار دارند؟

11. چند نوار ابزار در برنامه استفاده شده است، تفاوت اساسی بین نوار ابزار اصلی و نوار ابزار اضافی چیست؟

12. ابزارهای پویانمایی عمومی در کجا قرار دارند و سه گروه از عناصر تشکیل دهنده آنها کدامند؟

13. جعبه های محاوره ای مودال چه تفاوتی با جعبه های بدون حالت دارند؟

14. اجسام هندسی چیست و چه انواعی دارند؟

15. اشیاء کانتور چیست، انواع آنها چیست و چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟

16. در چه نوع پیش بینی هایی استفاده می شود 3DS MAX ?

17. نمای صحنه چیست؟

18. هنگام پیکربندی viewport ها چه عملیاتی را می توان انجام داد؟

19. دو حالت متداول نمایش صحنه کدامند، نام آنها چیست و چیست؟

20. کیفیت نمایش شفافیت در ویوپورت ها چگونه تنظیم می شود؟

21. چگونه پارامترهای نمای صحنه در پنجره های پروجکشن تنظیم می شوند؟

22. برای بازیابی تنظیمات نمای قبلی یا نمای قبلی از چه دستوراتی می توان استفاده کرد؟

23. در چه مواردی ممکن است نیاز به نمایش سطح داخلی بدن داشته باشید؟

24. از چه ابزار برنامه ای می توان برای تنظیم پارامترهای نور صحنه در پنجره های پروجکشن با روشن کننده های داخلی استفاده کرد؟

25. چه تعداد سیستم مختصات در برنامه استفاده می شود و کجا انتخاب می شوند؟

26. هدف از واحدهای اندازه گیری جریان و سیستم چیست؟

27. سه نوع گرید مورد استفاده در برنامه کدامند؟

28. فناوری پردازش با استفاده از اصلاح کننده ها چیست؟

29. دو راه جایگزین برای اتصال اصلاح کننده ها به شی مورد پردازش چیست؟

30. پشته اصلاح کننده چیست و در کجا قرار دارد؟

31. چه عملیاتی را می توان با ماوس در پنجره پشته اصلاح کننده انجام داد؟

32. منظور از عملیات تاشو اصلاح کننده چیست؟

33. در چه مواردی باید وضوح بالای شبکیه جسم پردازش شده تنظیم شود؟

34. نوار اطلاعات هشدار چه زمانی نمایش داده می شود؟

35. سیستم ذرات چیست و چه اجزای اصلی آن است؟

گرافیک کامپیوتری- علمی که روش ها و روش های ایجاد، شکل گیری، ذخیره و پردازش تصاویر را با استفاده از سیستم های محاسباتی نرم افزاری و سخت افزاری مطالعه می کند.

گرافیک سه بعدی (گرافیک سه بعدی) -بخشی از گرافیک کامپیوتری، مجموعه ای از تکنیک ها و ابزارهای نرم افزاری و سخت افزاری طراحی شده برای نمایش فضایی اشیا در یک سیستم مختصات سه بعدی.

مدل -یک شی که منعکس کننده ویژگی های اساسی شی، پدیده یا فرآیند مورد مطالعه است.

مدل سازی سه بعدی -مطالعه یک شی، پدیده یا فرآیند با ساخت و مطالعه مدل آن.

ویرایشگرهای گرافیک سه بعدی- برنامه ها و بسته های نرم افزاری طراحی شده برای مدل سازی سه بعدی.

مش چند ضلعی -مجموعه ای از رئوس، لبه ها، وجه هایی که شکل یک جسم چند وجهی را در گرافیک سه بعدی تعیین می کنند.

چند ضلعی- کوچکترین عنصر یک شبکه چند ضلعی، می تواند یک مثلث، چهار ضلعی یا چند ضلعی محدب ساده دیگر باشد.

اسپلاین- یک شی هندسی دو بعدی که می تواند به عنوان پایه ای برای ساخت اجسام سه بعدی باشد.

موتور گرافیکی ("ویژوالایزر"؛ گاهی اوقات "رندر")- نرم افزار فرعی که وظیفه اصلی آن تجسم (رندر) گرافیک کامپیوتری دو بعدی یا سه بعدی است.

روش های ایجاد اشیاء سه بعدی

اشیاء دنیای واقعی با توجه به شکل آنها به ساده و پیچیده تقسیم می شوند. آجر نمونه ای از یک شی ساده است و ماشین نمونه ای از شی پیچیده است. برای هر شی در دنیای واقعی، صرف نظر از پیچیدگی و ماهیت آن، می توانید یک مدل سه بعدی ایجاد کنید. روش های مختلفی برای مدل سازی سه بعدی وجود دارد:

مدل سازی بر اساس اولیه؛

· مدل سازی اسپلاین.

استفاده از اصلاح کننده ها

مدلسازی با سطوح قابل ویرایش: مش قابل ویرایش(سطح قابل ویرایش)، پلی قابل ویرایش(سطح چند ضلعی قابل ویرایش)، پچ قابل ویرایش

ایجاد اشیاء با استفاده از عملیات بولی.

ایجاد صحنه های سه بعدی با استفاده از ذرات.

· NURBS-مدل سازی (مدل سازی بر اساس B-splines غیرمنطقی ناهمگن).

هنگام ایجاد یک شی در صحنه، باید ویژگی های هندسه آن را در نظر گرفت. به عنوان یک قاعده، یک شیء مشابه را می توان به چندین روش مدل سازی کرد، اما همیشه راهی وجود دارد که راحت ترین باشد و زمان کمتری را صرف کند.

در این پایان نامه، اشیا برای یک سیستم تعاملی ایجاد می شوند که محدودیت هایی را بر پیچیدگی آنها اعمال می کند. ایجاد اشیاء فوتورئالیستی (اشیاء با پلی بالا) غیرممکن است، زیرا آنها به منابع رایانه ای زیادی نیاز دارند که برنامه نهایی بر روی آنها راه اندازی می شود، و همچنین، هر چه تعداد اشیاء در صحنه بیشتر باشد، بار روی موتور گرافیکی بیشتر می شود. هنگام کار بر روی اشیاء سه بعدی برای سیستم های تعاملی، این محدودیت ها باید در نظر گرفته شوند و لازم است تا اشیایی ایجاد شود که تا حد امکان بهینه شده باشند، اما نه به قیمت کیفیت ظاهر. تعادل بین کیفیت و پیچیدگی بهینه یکی از چالش های اصلی هنگام ایجاد اشیاء برای سیستم های تعاملی است.

مدل سازی بر اساس اصول اولیه

این روش در مواردی استفاده می شود که شما می توانید یک شی را به صورت ذهنی به چندین نمونه اولیه ساده که به یکدیگر متصل هستند تقسیم کنید. لازم است تفکر فضایی خوبی داشته باشید، مدام جسم، تمام جزئیات اصلی آن و مکان آنها را نسبت به یکدیگر تصور کنید. با استفاده از ابتدایی‌ها، می‌توانید تقریباً هر شی را به تصویر بکشید، اما هنگام مدل‌سازی اشیاء پیچیده، پس از تعداد معینی از موارد اولیه، استفاده از این روش نامناسب است.

برنج. یکی

فرآیند ایجاد اشیاء بر اساس اولیه را می توان به مراحل زیر تقسیم کرد:

تقسیم ذهنی شی اصلی به بدوی؛

ایجاد بدوی؛

چیدمان اولیه ها نسبت به یکدیگر با توجه به شکل شی ایجاد شده؛

تنظیم اندازه های اولیه؛

بافت، یعنی تحمیل مواد.

زمانی که اجسام نسبتاً ساده را به تصویر می‌کشند بهتر است از نمونه‌های اولیه استفاده شود. استفاده از آنها برای نمایش اشیاء پیچیده نامطلوب است.

مدل سازی اسپلاین

یکی از روش های موثر برای ایجاد مدل های سه بعدی. ایجاد مدل با استفاده از اسپلاین به ساخت یک قاب اسپلاین خلاصه می شود که بر اساس آن یک سطح هندسی سه بعدی ایجاد می شود.

در اکثر ویرایشگرهای گرافیک سه بعدی امکان مدل سازی اسپلاین وجود دارد و جعبه ابزار این برنامه ها شامل شکل های زیر می باشد:

برنج. 2.

· خط (خط)؛

· دایره (دایره);

· قوس (قوس)؛

· Ngon (چند ضلعی)؛

· متن (Teks)؛

· بخش (بخش)؛

· مستطیل (مستطیل);

· بیضی (بیضی);

· دونات (حلقه)؛

· ستاره (چند ضلعی به شکل ستاره)؛

· مارپیچ (مارپیچ)

· تخم مرغ (تخم مرغ).

به طور پیش فرض، spline primitives در مرحله رندر نمایش داده نمی شوند و به عنوان اشیاء کمکی استفاده می شوند، اما در صورت لزوم می توان آنها را رندر کرد.

بر اساس شکل های spline، می توانید اجسام سه بعدی هندسی پیچیده ایجاد کنید. این روش اغلب هنگام مدل‌سازی اجسام متقارن، با چرخاندن نیمرخ اسپلاین حول برخی از محورها، و همچنین اجسام غیر متقارن، با افزودن حجم به بخش شکل اسپلاین انتخاب شده، استفاده می‌شود.

استفاده از اصلاح کننده ها

اصلاح کننده یک عملیات ویژه است که می تواند روی یک شی اعمال شود که ویژگی های شی را تغییر می دهد. همه ویرایشگرهای گرافیک سه بعدی دارای تعداد زیادی اصلاح کننده هستند که به روش های مختلف روی شی تأثیر می گذارند، به عنوان مثال، خم کردن، کشش، صاف کردن یا پیچاندن آن. اصلاح کننده ها همچنین می توانند برای کنترل موقعیت یک بافت روی یک شی یا تغییر ویژگی های فیزیکی آن استفاده کنند.

برنج. 3.

در محصولات حرفه ای با امکانات کامل برای سه بعدیمثلا مدلسازی Autodesk 3ds Maxمی‌توان به سرعت به تنظیمات شی و اصلاح‌کننده‌های اعمال‌شده روی آن رفت، اقدامات اصلاح‌کننده‌ها را غیرفعال یا فعال کرد و همچنین ترتیب تأثیر آن‌ها بر شی را تغییر داد.

مدلسازی با سطوح قابل ویرایش

روش متداول برای ایجاد سه بعدیمدل ها. اکثر ویرایشگرهای گرافیک سه بعدی مدرن به شما امکان می دهند با انواع سطوح قابل ویرایش زیر کار کنید:

· مش قابل ویرایش(سطح قابل ویرایش)؛

· پلی قابل ویرایش(سطح چند ضلعی قابل ویرایش);

· پچ قابل ویرایش(سطح پچ قابل ویرایش)؛

تمام روش های فوق برای ساخت سطوح مشابه یکدیگر هستند و تفاوت ها در تنظیمات مدل سازی در سطح زیربنایی نهفته است. در اشیاء از نوع پلی قابل ویرایشمدل متشکل از چند ضلعی ها، در مش قابل ویرایش- از صورت های مثلثی، و در پچ قابل ویرایش- از تکه هایی به شکل مثلث یا چهار گوش که توسط خطوط Bezier ایجاد می شود.

برنج. 4.

نمونه ای از بسته نرم افزاری که قابلیت مدل سازی با استفاده از سطوح قابل ویرایش را دارد می باشد Autodesk 3ds Max.هنگام کار با اشیاء از نوع پلی قابل ویرایش، کاربر می تواند رئوس را ویرایش کند ( راس)، لبه ها ( حاشیه، غیرمتمرکز)، مرزها ( مرز، چند ضلعی ها ( چند ضلعی) و عناصر ( عنصر) از شیء در حال ویرایش. قابلیت های ویرایش اشیاء مش قابل ویرایش در توانایی تغییر چهره متفاوت است ( صورت) و عدم وجود حالت ویرایش حاشیه. برای کار با پچ قابل ویرایشمی توانید از حالت های ویرایش برای رئوس، لبه ها، وصله ها استفاده کنید ( پچعناصر و بردارها ( رسیدگی).

برنج. 5. گزینه های ویرایش سطح پلی قابل ویرایشمثلا Autodesk 3ds Max

شایان ذکر است که "پلی قابل ویرایش"- رایج ترین روش مدل سازی که برای ایجاد مدل های پیچیده و مدل های کم پلی برای سیستم های تعاملی استفاده می شود.

ایجاد اشیا با عملیات بولی

یکی از راحت‌ترین و سریع‌ترین روش‌های مدل‌سازی، ایجاد است سه بعدیاشیاء با استفاده از عملیات بولی ماهیت این روش این است که وقتی دو شیء تلاقی می کنند، می توانید سومی را بدست آورید که نتیجه جمع خواهد بود ( اتحاد. اتصال)، منها کردن ( منها کردن) یا تقاطع ها ( تقاطع) از اشیاء اصلی.

برنج. 6. اعمال یک عملیات بولی منها کردن

این روش برای کار با عناصر معماری و فنی بسیار مناسب است، اما برای کار با اشیاء ارگانیک مانند افراد، حیوانات و گیاهان مطلوب نیست.

علیرغم رواج عملیات بولی، آنها دارای اشکالاتی هستند که منجر به ایجاد خطا در ساخت مدل حاصل می شود (تحریف نسبت ها و شکل اشیاء اصلی). به همین دلیل، بسیاری از کاربران از ماژول های اضافی برای جلوگیری از خطا در هندسه اشیاء نهایی استفاده می کنند.

ایجاد صحنه های سه بعدی با ذرات

سیستم ذرات - روش نمایش سه بعدیاجسامی که مرزهای هندسی مشخصی ندارند. برای ایجاد پدیده های طبیعی مانند ابر، مه، باران، برف استفاده می شود. ابزارهای متحرک سازی ویژگی‌های سیستم‌های ذرات موجود در محصولات نرم‌افزاری قدرتمند، ایجاد پدیده‌های جوی مختلف، جلوه‌های ویژه را که دستیابی به آنها با روش‌های غیر رویه‌ای غیرعملی و ناکارآمد است، به میزان قابل توجهی ساده‌سازی می‌کند. یک سیستم ذرات از تعداد ثابت یا دلخواه ذرات تشکیل شده است. هر ذره به عنوان یک نقطه مادی با ویژگی هایی مانند سرعت، رنگ، جهت گیری در فضا، سرعت زاویه ای و موارد دیگر نشان داده می شود. در حین کار برنامه ذره مدل سازی، هر ذره طبق قانون خاصی که برای همه ذرات سیستم مشترک است، حالت خود را تغییر می دهد. شایان ذکر است که یک ذره می تواند تحت تأثیر گرانش، تغییر اندازه، رنگ، سرعت باشد. پس از انجام محاسبات لازم، ذره تجسم می شود. یک ذره را می توان به صورت نقطه، مثلث، اسپرایت یا حتی یک مدل کامل سه بعدی ارائه کرد. ذرات اغلب حداکثر طول عمر دارند و پس از آن ذره ناپدید می شود.

برنج. 7.

مدل‌سازی سیستم‌های ذرات به کارایی کامپیوتری بالایی نیاز دارد. AT سه بعدیمعمولاً فرض بر این است که ذرات بر روی یکدیگر و بر روی هندسه اطراف سایه نمی‌اندازند و نور را جذب نمی‌کنند، اما از خود ساطع می‌کنند، در غیر این صورت سیستم‌های ذرات به دلیل تعداد زیادی محاسبات اضافی به منابع بیشتری نیاز خواهند داشت: در صورت جذب نور، باید ذرات را بر اساس فاصله از دوربین مرتب کرد و در مورد سایه ها، هر ذره باید چندین بار ترسیم شود.

مدل سازی NURBS

NURBS (نسبت غیر یکنواخت B-spline) - فرم ریاضی مورد استفاده در گرافیک کامپیوتری برای تولید و نمایش منحنی ها و سطوح. NURBSمنحنی ها همیشه صاف هستند. اغلب از این روش برای مدل سازی اشیاء ارگانیک، انیمیشن چهره شخصیت ها استفاده می شود. این سخت ترین روش برای تسلط، اما در عین حال قابل تنظیم ترین است. ارائه در بسته های حرفه ای سه بعدیمدل سازی، اغلب این با گنجاندن در این برنامه ها اجرا می شود NURB- موتور گرافیکی توسعه یافته توسط یک شرکت تخصصی.

برنج. هشت NURB- منحنی