Geometrijski objekti CG uključuju:

• a) točka, segment, pravac, ravnina;
• b) krive linije (ravne i prostorne);
• c) poliedri;
• d) plohe: ravne i krivocrtne;
• e) elementarna geometrijska tijela (3D primitivi): paralelepiped, stožac, cilindar itd.;
• f) složeni geometrijski objekti dobiveni iz trodimenzionalnih primitiva korištenjem operacija geometrijske sinteze: veza, presjek, razlika, zbrajanje;
• g) trodimenzionalni likovi proizvoljnog oblika.

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

Analitički modeli geometrijskih objekata trodimenzionalnog CG

U CG se pretpostavlja da je os Z usmjerena okomito na ravninu zaslona, ​​a osi x i y leže u ravnini zaslona.

Prilikom opisivanja geometrijskih objekata moguća su dva pristupa:

točan analitički opis objekata;

opis objekata aproksimativnim metodama: interpolacija i aproksimacija.

Oblici postavljanja ravne linije u prostoru. U analitičkoj geometriji, ravna crta koja prolazi kroz točku u danom smjeru određena je jednadžbom (slika 11, a).

gdje je r1 - polumjer - vektor zadane točke na pravoj liniji; a je jedinični vektor koji određuje smjer; t - parametar.

Primjer 4. Ravna crta koja prolazi kroz točku (1, 2, 3) iu smjeru (1/, -1/, 1/) definirana je relacijom

Određuju se koordinate točaka ovog pravca

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

Ako pravac prolazi kroz dvije točke P1 P2, tada za proizvoljnu točku u prostoru P (slika 11, b) zapisujemo jednadžbu

Stoga je r = r1+t(r2 - r1),

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

Riža. jedanaest. Različiti načini definiranja ravne linije

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

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

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

Oblici za definiciju ravnine. Jednadžba tipa

Ax + By + Cz + 0 = 0,

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

Ravnina koja prolazi kroz točke A, B, C, zadane vektorima radijusa a, b, c, (slika 12) određena je jednadžbom

r \u003d a + u (b-a) + x (c-a),

gdje su u, x parametri.

Riža. 12.

Obrasci za određivanje krivulja. U volumetrijskom CG koriste se ravne i prostorne krivulje. Ravne krivulje tretiraju se kao granične krivulje površinskog odjeljka. Obrasci za specificiranje ravninskih krivulja razmatrani su u 2.1.3 i 2.1.4. Prostorna krivulja u trodimenzionalnom prostoru može se dobiti kao linija presjeka dviju ploha ili kao putanja pokretne točke. U CG, druga opcija je poželjnija.

Parametarska definicija prostorne krivulje ima oblik

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

Obrasci za određivanje poliedra. Poliedar je geometrijski lik u trodimenzionalnom prostoru čija se površina sastoji od konačnog broja ravnih poligona. Poligoni se nazivaju lica poliedra. Primjeri poliedara: kocka, piramida, kocka, prizma.

Poliedri se mogu opisati na dva različita načina, od kojih svaki ima svoje prednosti i nedostatke pri izgradnji slike na zaslonu.

Prva opcija je opis žice, u kojem je poliedar zadan popisom bridova: svaki brid je ravna linija, zadana s dvije točke u lokalnom koordinatnom sustavu (slika 13, a). Nedostatak žičanog modela je što ne sadrži dovoljno informacija za izgradnju slike s uklanjanjem nevidljivih konturnih linija.

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

Riža. trinaest. Reprezentacija poliedra

Prikaz površina. Kao i kod opisa krivulja, u procesu strojnog predstavljanja površina javljaju se problemi interpolacije, aproksimacije i izglađivanja početnih podataka. Kada se površine reproduciraju pomoću CG, količina potrebnih računalnih resursa naglo raste u usporedbi sa sličnim operacijama na linijama, pa su lokalne metode kontinuiranog predstavljanja po komadima najčešće jedine moguće.

Jedno od rješenja za predstavljanje ploha po komadima je konstruirati presjek površine omeđen ravnim krivuljama. Drugi način je definiranje oblika površine referentnih točaka na isti način kao što je to učinjeno na ravnini za Bezierove krivulje.

Najjednostavniji način interpolacije u trodimenzionalnom slučaju je trokut definiran s tri točke: P1, P2, P3. Površina trokuta čiji su vrhovi u naznačenim točkama dana je jednadžbom

Jednadžba (21) implicira da je T(1,0) = P1; T(0,1)=P2; T(0,0) = P3.

Osim toga, T(u,0) je pravac koji spaja točke: P1 i P2, T(0,) je pravac koji spaja točke P2 i P3; T(u,1-u) - ravna crta koja povezuje točke P1 i P2 (slika 14). Stoga jednadžba (19) definira ravninu koja prolazi kroz točke P1, P2, P3.

Riža. 14.

Ova metoda interpolacije površine trokutima naziva se triangulacija.

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

z (u,) = 1-u- ili

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

sl.15.

Površina T(u,) definirana je jednadžbom

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

Ako su četiri točke koplanarne, tada je T(u,) ravan četverokut, inače je površina drugog reda.

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

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

Zamijenimo li u jednadžbi ravne (20) vektore r1 i r2 s P(0,) i P(1,) - jednadžbama prostornih krivulja, onda ćemo dobiti jednadžbu ravnane plohe. Takvu površinu tvori ravna linija koja klizi duž dvije krivulje koje se nazivaju vodilice. Određuje se jednadžba ravnane površine (slika 16.).

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

Riža. šesnaest.

Kao generalizaciju površinske interpolacije za četiri točke može se uzeti u obzir površinska interpolacija po metodi S. Inabe, u kojoj su dane četiri točke i vrijednosti parcijalnih derivacija i na tim točkama (Sl. 17).

Riža. 17.

Jednadžba (24) ima 16 koeficijenata. Za njihovo određivanje daju se koordinate četiri točke i vrijednosti parcijalnih derivacija i u svakoj točki. Svaki kut tako daje tri parametra. Četiri parametra koja nedostaju data su specificiranjem koordinata četiriju točaka koje leže unutar površine.

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

Riža. osamnaest.

Uzimajući krivulje P(0,) i P(1,) kao vodilice, možemo u skladu s (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 zbroj T1+T2 definira dio površine, čija je svaka granica zbroj granične krivulje i segmenta koji povezuje krajnje točke ove krivulje. To je lako provjeriti: ako zamijenimo =0, tada granica nije određena P(u,0), već izrazom

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

Stoga je za dobivanje interpolacijske površine potrebno od zbroja površina T1 i T2 oduzeti jednadžbu četiri ravne linije koje spajaju krajnje točke, 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)

Sukcesivne zamjene u=0, u=1, =0, =1 potvrđuju da dio površine (27) ima četiri zadane krivulje kao svoje granice.

Pomoćne funkcije u; (1-u); ; (-1) nazivaju se funkcije pomaka, jer povezuju zajedno četiri zasebne granične krivulje. Formula (27) se može generalizirati ako se umjesto u(1-u), v(1-v) koriste funkcije fuzije (slika 19).

Riža. devetnaest.

Često u CG, ne granične krivulje, već orijentirne točke djeluju kao početni podaci za konstruiranje površine. Generalizirajući oblike zapisivanja Fergusonove krivulje (13) i Bezierove krivulje (15) za n=3, dobivamo, redom, jednadžbe površina, dopuštajući ovisnost a0, a1, a2, a3 o drugom parametru:

gdje su vrhovi karakterističnog poligona (slika 20).

Riža. dvadeset.

Oblik poliedra daje dobru ideju o obliku površine, a promjena jedne ili više orijentirnih točaka ga modificira na predvidljiv način. Imajte na umu da Bezierova površina prolazi samo kroz točke

Osim ploha dobivenih interpolacijskim metodama i uz pomoć karakterističnih poliedara, u CG se široko koriste objekti koji su plohe okretanja. Površina okretanja dobiva se okretanjem ravne krivulje, koja se naziva generatrisa, oko određene ravne linije, koja se zove os okretanja. Svaka točka generatrike tijekom njezine rotacije oko osi opisuje kružnicu. Konusna ploha se dobiva rotacijom ravne crte l oko i-ose. U ovom slučaju, generatrisa i os imaju točku presjeka (slika 21, a). Cilindrična površina dobiva se ako je generatrika l paralelna s osi i (slika 21, b).

Riža. 21. Primjeri okretnih površina

Ako za os rotacije uzmemo y-os, koja je označena s 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 osi; a0 je jedinični vektor u smjeru osi rotacije.

Ako je generatrisa dana jednadžbom

tada iz jednadžbe (30) s a0=1 dobivamo jednadžbu konusne površine okretanja (vidi sliku 21, a) u parametarskom obliku:

r(u,) = u.

Riža. 22.

Reprezentacija masovnih primitiva. U CG, volumetrijski primitivi (elementarna geometrijska tijela) su tijela: stožac, cilindar, kugla, paralelepiped, torus, piramida, prizma. Da bi se napisala jednadžba volumetrijskog primitiva, potrebno je prijeći na nejednakost umjesto na jednakost u jednadžbi površine. Na primjer, jednadžba

x2 + y2 +z2 = R2

je jednadžba sfere, a nejednakost

definira volumetrijski primitiv, koji se također naziva sfera.

Sinteza složenih geometrijskih objekata (CGO) iz volumetrijskih primitiva izvodi se pomoću geometrijskih operacija sličnih operacijama na skupovima. Svrha geometrijske sinteze je dobiti opis složenog objekta. Operacije geometrijske sinteze uključuju: sjedinjenje, presjek, razliku, zbrajanje. Slika 23 prikazuje primjere operacija geometrijske sinteze.

Za provedbu ovih operacija koriste se metode kontaktnog povezivanja i spajanja s prodorom.

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

Metoda penetracijske veze uključuje sljedeći slijed koraka:

• a) definicija volumetrijskih primitiva V1 i V2;
• b) određivanje parova ploha koje se potencijalno sijeku;
• c) analitičko određivanje presječne krivulje za bilo koji par površina koje se sijeku i uklanjanje onih segmenata krivulje koji ne leže unutar presječnih površina;
• d) segmentacija površina u skladu s dobivenom linijom presjeka;
• e) uklanjanje površinskih segmenata.

Riža. 23.

Prikaz trodimenzionalnih figura proizvoljnog oblika. Za njihov prikaz koristi se kinematičko načelo. Čvrsti 3D oblici mogu se definirati na nekoliko načina.

Specifikacija debljine: S = F1(C, P, D, L). Referentna kontura C pomiče se u ravnini P (prema zadanim postavkama to je ravnina z = 0); druga kontura je određena translacijom konture C u smjeru vektora D za udaljenost L.

Specifikacija rotacije: S = F2(C, A). Uz pomoć konture C (otvorene ili zatvorene) rotacijom oko osi A nastaje čvrsto tijelo.

Specificirano popisom kontura: S = F3(LC, LP, LR, LS), gdje je LP(i) ravnina u kojoj je LC(i) kontura, LR(i) je prvi od povezanih objekata, LS(i) - smjer prelaska konture.

Kinematički zadatak općenito. Generalizacija ove metode je da se površina definirana krutim konturama kreće duž složenije putanje. Nakon toga, ova metoda je dodatno razvijena, koja se sastojala u činjenici da se objekti, koji se kreću duž složene putanje, mogu deformirati.

Geometrijski modeli opisuju objekte i pojave koji imaju geometrijska svojstva. Potreba za opisivanjem prostornih objekata javlja se u rješavanju mnogih problema računalne grafike.

U općem slučaju, predmet iz stvarnog života, naravno, ne može točno odgovarati svom opisu. To bi zahtijevalo beskonačan broj trostrukih koordinata ( x, y, z) – po jedan za svaku točku na površini objekta.

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

Za opis okvir (žice) modeli koriste se geometrijski objekti prvog reda – linije ili rubovi. Žičani modeli se u pravilu koriste za specificiranje objekata koji su poliedri, t.j. zatvoreni poliedri proizvoljnog oblika, omeđeni ravnim plohama. U ovom slučaju, žičani model sadrži popis koordinata vrhova poliedra, koji označava veze između njih (tj. označava rubove omeđene odgovarajućim vrhovima).

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

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

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

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

Razvoj žičanog modela je komadički analitički model lica, što je dato navođenjem svih pojedinačnih lica. Objekt je definiran skupom graničnih lica i normale usmjerene izvan objekta; svako lice definirano je ciklusom njegovih graničnih bridova; svaki rub - par točaka (vrhova) koji ga ograničavaju; svaka točka je trostruka koordinata u trodimenzionalnom prostoru. Oni. model lica predstavlja trodimenzionalni objekt u obliku zatvorene plohe.

Skup lica predstavljenih ravnim poligonima i omeđenih ravnim rubovima formira se poligona mreža. Lica mogu biti bilo kojeg oblika, ali u velikoj većini slučajeva koriste se konveksni poligoni s minimalnim brojem vrhova (trokuti i četverokuti). njihov proračun je lakši.

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

U okviru modela lica lica mogu biti i zakrivljene plohe omeđene zakrivljenim rebrima. Najčešće se koristi kao rubovi parametarski bikubni komadi, omeđen parametarskim kubičnim krivuljama.

Kada koristite bikubične komade za predstavljanje objekta sa zadanom točnošću, potreban je znatno manji broj lica nego kod aproksimacije poligonalnom mrežom. Međutim, izračuni pri radu s bikubičnim površinama mnogo su kompliciraniji nego kod rada s ravnim površinama.

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

Dimenzionalni parametri - definirati geometrijske dimenzije primitiva;

parametri položaja – postavite položaj i orijentaciju primitivca u odnosu na svjetski koordinatni sustav.

Kao primitivi koriste se jednostavna geometrijska tijela: cilindar, stožac, krnji stožac, paralelepiped, lopta, torus.

Kao parametri položaja obično se koriste koordinate središnje točke primitiva i koordinate jediničnog vektora usmjerene duž visine primitiva.

Osim ovih parametara, specificiraju se i operacije nad primitivima, a to su tri glavne operacije teorije skupova - unija, presjek i oduzimanje. Unija dva primitiva je objekt koji uključuje sve točke izvornih primitiva. Sjecište dva primitiva je objekt čije sve točke pripadaju istovremeno i prvom i drugom primitivu. Rezultat oduzimanja dva primitiva je objekt koji se sastoji od onih točaka prvog primitiva koje ne pripadaju drugom primitivu.

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

Kao dio kinematičke U modelu, objekt se može definirati skupom trodimenzionalnih elemenata, od kojih je svaki volumen „izrezan“ u prostoru kada se kreće duž određene putanje zatvorene ravne konture. Putanja kretanja konture može biti ravna ili zakrivljena.

Vrsta elementa određena je 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 njezinog položaja u odnosu na putanju tijekom kretanja.

Prednost modela je praktična odsutnost ograničenja na složenost objekta koji se formira. Nedostaci uključuju složenost specificiranja elemenata.

Trodimenzionalna grafika ne uključuje nužno projekciju na ravninu.....

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ Teorija 3D grafike, lekcija 01 - Uvod u 3D grafiku

✪ Računalna grafika u kinu

✪ Predavanje 1 | Računalna grafika | Vitalij Galinski | Lectorium

✪ 12 - Računalna grafika. Osnovni pojmovi računalne grafike

✪ Predavanje 4 | Računalna grafika | Vitalij Galinski | Lectorium

titlovi

Primjena

Trodimenzionalna grafika se aktivno koristi za stvaranje slika na ravnini zaslona ili na listu tiskanog materijala u znanosti i industriji, na primjer, u sustavima automatizacije za rad na dizajnu (CAD; za stvaranje čvrstih elemenata: zgrada, dijelova strojeva, mehanizama ), arhitektonska vizualizacija (ovo uključuje tzv. "virtualnu arheologiju"), u modernim medicinskim slikovnim sustavima.

Najšira primjena je u mnogim modernim računalnim igrama, kao i element kinematografije, televizije i tiskanih proizvoda.

3D grafika obično se bavi virtualnim, imaginarnim trodimenzionalnim prostorom koji se prikazuje na ravnoj, dvodimenzionalnoj površini zaslona ili lista papira. Trenutno postoji nekoliko načina za prikaz trodimenzionalnih informacija u trodimenzionalnom obliku, iako većina njih trodimenzionalne karakteristike predstavljaju prilično uvjetno, budući da rade sa stereo slikom. S ovog područja mogu se uočiti stereo naočale, virtualne kacige, 3D zasloni koji mogu prikazati trodimenzionalnu sliku. Nekoliko proizvođača demonstriralo je 3D zaslone spremne za masovnu proizvodnju. Međutim, 3D zasloni još uvijek ne dopuštaju stvaranje potpune fizičke, opipljive kopije matematičkog modela stvorenog metodama 3D grafike. Tehnologije brze izrade prototipa, koje se razvijaju od 1990-ih, popunjavaju ovu prazninu. Valja napomenuti da tehnologije brze izrade prototipova koriste prikaz matematičkog modela objekta u obliku čvrstog tijela (voxel model).

Stvaranje

Za dobivanje trodimenzionalne slike na ravnini, potrebni su sljedeći koraci:

• modeliranje- izrada trodimenzionalnog matematičkog modela scene i objekata u njoj;
• teksturiranje- dodjeljivanje rasterskih ili proceduralnih tekstura površinama modela (podrazumijeva i postavljanje svojstava materijala - prozirnost, refleksije, hrapavost itd.);
• rasvjeta- instalacija i konfiguracija;
• animacija(u nekim slučajevima) - davanje kretanja objektima;
• dinamička simulacija(u nekim slučajevima) - automatski proračun interakcije čestica, tvrdih/mekih tijela itd. sa simuliranim silama gravitacije, vjetra, uzgona itd., kao i međusobno;
• renderiranje(vizualizacija) - izrada projekcije u skladu s odabranim fizičkim modelom;
• sastavljanje(izgled) - finalizacija slike;
• izlaz dobivene slike na izlazni uređaj - zaslon ili poseban pisač.

Modeliranje

Najpopularniji paketi za čisto modeliranje su:

• Robert McNeel i izv. prof. Nosorog 3D ;

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

Teksturiranje

skicirati

Vizualizacija trodimenzionalne grafike u igrama i aplikacijama

Postoji niz softverskih knjižnica za renderiranje 3D grafike u aplikacijskim programima - DirectX, OpenGL i tako dalje.

Postoji niz pristupa predstavljanju 3D grafike u igrama – puni 3D, pseudo-3D.

Takvi paketi niti ne dopuštaju uvijek korisniku da izravno upravlja 3D modelom, na primjer, postoji paket OpenSCAD, u kojem se model formira izvršavanjem skripte koju generira korisnik napisan na specijaliziranom jeziku.

3D zasloni

Trodimenzionalni ili stereoskopski zasloni, (3D zasloni, 3D zasloni) - prikazuje, putem stereoskopskog ili bilo kojeg drugog efekta, stvarajući iluziju stvarnog volumena na prikazanim slikama.

Trenutno se velika većina 3D slika prikazuje pomoću stereoskopskog efekta, koji je najlakši za implementaciju, iako se samo stereoskopija ne može nazvati dovoljnom za trodimenzionalnu percepciju. Ljudsko oko, kako u paru tako i samo, jednako dobro razlikuje trodimenzionalne 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
Moskovsko financijsko-industrijsko sveučilište "Synergy", 2011

Dio 2. Osnove modeliranja trodimenzionalnih scena u 3D Studio Max

KAD PROUČATE TEMU, HOĆETE

Znati:

· 3D Studio MAX programsko sučelje;

· faze izrade cjelovitog 3D projekta;

· dodjela gumba za upravljanje prozorima;

· metode geometrijskog modeliranja trodimenzionalnih slika;

· faze stvaranja slike u trodimenzionalnoj grafici;

· pojam i svrha modifikatora;

· dodjela osnovnih materijala.

Biti u mogućnosti:

· upravljati projekcijama;

· upravljati prozorima programa 3D Studio MAX;

· simulirati trodimenzionalne slike;

· uređivati ​​cijele obrasce;

· izvoditi Booleove operacije s grafičkim objektima;

· raditi s uređivačem sadržaja.

Posjedovati vještine:

· izrada statičnih i animiranih scena pomoću programa 3D Studio MAX;

· kloniranje, poravnavanje i stvaranje nizova;

· uređivanje pojedinačnih splineova;

· deformacije crteža;

· rad sa skupinama objekata;

· stvaranje posebnih efekata;

· renderiranje scene.

OSNOVNI POJMOVI I POJMOVI

modeliranje

· stvaranje materijala

· NURBS modeliranje

glavni objekt

modifikacija

· parametarski objekt

· kompozitni objekt

objekt scene

· žičani objekti

· patchwork predmeti

podobjekat

primitivni

· aksonometrijska projekcija

· središnja projekcija

renderiranje

vizualizacija

· globalni koordinatni sustav

· lokalni koordinatni sustav

spline

· spline oblici

· stog modifikatora

transformacija

sjenčanje

TEORIJA

2.1. Faze izrade cjelovitog 3D projekta

Jedan od najpopularnijih uređivača 3D grafike, kako među amaterima tako i među profesionalcima u dizajnu i kreiranju igara, je 3D Studio Max. Postoji dosta softverskih proizvoda koji mu mogu konkurirati, a ponekad ga i nadmašiti na neki način, ali intuitivna lakoća razvoja čini 3D Studio Max nezamjenjivim alatom. 3D Max je idealan za prve korake u radu s trodimenzionalnom grafikom, a mnogima postaje glavni alat.

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

Razmotrimo detaljnije glavne faze:

1. Modeliranje– u ovoj fazi se stvaraju objekti u projekcijskim prozorima. Također se mogu uvesti iz drugog grafičkog paketa. Upravljajući parametrima objekta, transformirajući ga i modificirajući, na kraju biste trebali dobiti potreban 3D model. Postoji nekoliko tehnika modeliranja, u rasponu od jednostavne izrade objekata od poligona (trokutastih lica na koje se dijeli površina objekta) do modernog NURBS modeliranja (izrada preciznih površina koje se opisuju 3D krivuljama).

2. Izrada materijala (sjenčanje)- faza u kojoj se postavlja izgled predmeta, postavljaju se svojstva njihove površine. Uređivanje materijala uključuje definiranje njegove teksture, kao i promjenu njegovih svojstava, kao što su sjaj, hrapavost, refleksija i tako dalje. Zatim se željeni materijal nanosi na objekt u sceni. U ovoj fazi mogu se dodati i specijalni efekti, kao što su "Izgaranje" (Combustion), "Atmosfera" (Atmosfera), "Magla" (Foq).

3. Rasvjeta. Svjetlosni objekti se mogu dodati u scenu kako bi stvorili 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 pretvoriti u animirani film. Da biste to učinili, koristite alat Animacija(Animirati), trebate odabrati objekt u sceni, nakon čega se može pomicati, rotirati ili postaviti složenije staze, naznačujući njegovu lokaciju u različitim okvirima. Također možete promijeniti parametre objekta nakon nekog vremena, što će djelovati kao učinak oživljavanja. Većina efekata animacije može se vidjeti u okvirima za prikaz. Postoji nekoliko tehnika za animiranje objekata. Najjednostavniji od njih je "animacija po tipkama" - kreiraju se ključni okviri, a kretanje objekata između njih se izračunava automatski, tipke okvira animacije mogu se podešavati automatski i ručno. Za složeniju animaciju u 3D Maxu moguće je koristiti matematičke izraze ili veze s drugim objektima. Mogu se dodati kontroleri pokreta i ograničenja kako bi animacije bile realističnije.

5.Vizualizacija (renderiranje). Nakon što je animacija spremna, možete je sve renderirati, tj. obaviti renderiranje. Ovo je obično zadnja, često najduža faza u stvaranju 3D slike ili 3D filma. Tijekom renderiranja slika se izračunava korištenjem svih navedenih svojstava materijala objekata i izračunavaju se izvori svjetlosti, sjene, refleksije, lomovi itd. Vrijeme renderiranja ovisi o mnogim parametrima, kao što su razlučivost, prisutnost i količina sjenki, zamućenost kretanja, renderiranje sekundarnih refleksija. Datoteka se snima u video formatu ili se pohranjuje uzastopno slike kao zasebne prikazane slike. 3D Max podržava većinu formata datoteka.

6.Naknadna obrada. Nakon što je scena renderirana, okviri za renderiranje će se možda morati podesiti - dodavanjem efekata kao što su odsjaj, zamućenje, sjaj, dubina polja ili promjena raspona boja.

2.2 Geometrijsko modeliranje u 3D Studio Max

3D MAX je objektno orijentiran program, pa je pojam "objekt" temeljni za njega. Strogo govoreći, sve što je stvoreno je objekt. To su geometrijski oblici, izvori svjetlosti, krivulje i ravnine, kao i modifikatori, kontroleri itd. Takva raznolikost objekata često dovodi do neke zabune, pa se za objekte kreirane pomoću panela Create često koristi kvalifikator “scene object”.

Kada su stvoreni, objekti 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 su jednostavno skrivene.

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

Primjeri takvih operacija su:

1. Kombiniranje objekata s jednim od modifikatora Edit.

2. Uništavanje hrpe modifikatora.

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

Općenito, potrebno je zadržati parametarsku definiciju objekata što je dulje moguće za njihovu moguću promjenu.

Da biste stvorili novi parametarski objekt, možete kombinirati dva ili više objekata, a rezultirajući objekt će biti pozvan kompozitni. Kompozitni objekti su parametarski i također se mogu mijenjati postavljanjem parametara objekata od kojih se sastoje.

U 3D MAX-u možete manipulirati ne samo cijelim objektima, već i dijelovima objekata, koji se označavaju pojmom "podobjekt". Najlakše je razumjeti pod-objekte geometrijskih oblika, kao što su vrhovi ili bridovi, ali ovaj koncept se proteže i na objekte izvan scene.

Primjeri podobjekata su:

1. vrhovi, segmenti i splinovi oblika objekata;

2. vrhovi, rubovi i lica žičanih objekata;

3. vrhovi, rubovi i površinski elementi patchwork predmeta;

4.gizmo i modifikatorski centri;

5.tipke putanja kretanja;

6. operandi booleovih objekata;

7.oblici i staze potkrovnih objekata;

8.ciljevi morph-objekata;

Zauzvrat, navedeni pod-objekti imaju svoje pod-objekte, tvoreći tako hijerarhiju pod-objekata na više razina, čija je dubina praktički neograničena.

Kao što je gore spomenuto, prvi korak u stvaranju punopravnog 3D projekta je izrada objekata scene, koji će se naknadno renderirati. Prilikom konstruiranja objekta scene kreira se proces koji određuje metodu za dodjelu svojstava objektu, modificiranje i transformaciju njegovih parametara, izobličenje objekta u prostoru i prikaz gotovog objekta u sceni. Ovaj proces se zove shema toka.

Shema navoja može se smatrati skupom uputa za sastavljanje objekta. Glavni koraci sheme toka objekta su:

1.izrada glavnog objekta;

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

3.transformacija;

4.narušenost prostora;

5.određivanje svojstava;

6. uključivanje objekta u scenu.

Pojam "glavni objekt" uključuje parametre izvornog objekta, koji je kreiran pomoću ploče Create, a apstraktna je definicija nepostojećeg objekta. Glavni objekt sadrži informacije o objektu kao što su:

1.vrsta objekta;

2.parametri objekta;

3. ishodište koordinata;

4.orijentacija lokalnog koordinatnog sustava objekta;

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

2 . 3 . Pretvorba objekata

Objekti scene mogu se transformirati pomoću dvije grupe alata: "Transformacije" i "Modifikacije". Često se slične transformacije objekata mogu postići i primjenom modifikatora i transformacijom objekta. Odabir potrebne metode za transformaciju objekta ovisi o tome kako je objekt izgrađen i što s njim planirate učiniti kasnije. Razmotrimo obje mogućnosti transformacije objekata detaljnije.

Uz pomoć transformacija u scenu se postavljaju objekti, t.j. mijenjaju se njihov položaj, orijentacija i veličina. Transformacije uključuju tri vrste transformacija objekata:

1.Pozicioniranje - određuje udaljenost ishodišta lokalnih koordinata objekta od ishodišta svjetskih svemirskih koordinata.

2. Rotacija - definira kut između lokalnih koordinatnih osi objekta i svjetskih koordinatnih osi.

3. Scale – određuje veličinu vrijednosti podjele lokalnih koordinatnih osi objekta u odnosu na vrijednost podjele svjetskih koordinatnih osi.

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

1.odrediti mjesto i orijentaciju objekata na pozornici;

2.utjecati na cijeli objekt;

3.izračunati nakon svih modifikatora.

Treća točka zahtijeva pojašnjenje, naime: bez obzira na to da li se prvo primjenjuju modifikatori, a zatim transformacija ili obrnuto, uvijek se prvo izračunavaju modifikatori, a tek onda se izračunavaju transformacije.

Tijekom bilo koje transformacije objekta, projekcijski prozori će prikazati osi transformacije. Koristeći ih, možete ograničiti radnje na os ili ravninu, kao i učiniti točnijom interaktivnu transformaciju objekta. Za svaku od tri transformacijske skupine, transformacijske osi imaju svoj oblik:

- “Move” – pozicioniranje (slika 4.1).

1.Kutija(Kutija) - kubična ili pravokutna.

2.Sfera(Sfera) - je poligonalni objekt, t.j. izgrađena na temelju četverokuta.

3.Cilindar(Cilindar).

4.Thor(Torus).

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

6.Konus(Konus).

7.Geosfera(GeoSphere) - za razliku od sfere, izgrađena je na temelju trokuta.

8.Cijev(Cijev) - šuplji cilindar.

9.Piramida(Piramide).

10.Avion(Avion).

Svi primitivi imaju parametre koji se mogu uređivati ​​za kontrolu njihovih definirajućih karakteristika. To vam omogućuje da interaktivno i eksplicitno kreirate primitive navođenjem točnih vrijednosti parametara.

Ako se modifikator EditPatch primijeni odmah nakon kreiranja primitiva, tada će se tretirati kao skup zakrpa. Kada se primjenjuju na primitive bilo kojeg drugog modifikatora, oni se pretvaraju u žičane okvire. Rezultat modifikacije patchwork i wireframe objekata može izgledati drugačije, jer vrhovi mreže su eksplicitni, a zakrpa je rezultat izračuna.

U prethodnom odlomku razmatrana je upotreba modifikatora za dobivanje renderiranih objekata na temelju spline oblika, koristeći model čašice kao primjer. Uređivanjem žičanih objekata za ovu šalicu, možete stvoriti ručku:

1. Na naredbenoj traci odaberite Create – > Geometry – > Box (slika 4.27).

Riža. 4.28. Izrada ručke čaše pomoću uređivanja žičanog okvira (2. korak)

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

Riža. 4.30. Izrada ručke čaše pomoću uređivanja žičanog okvira (4. korak)

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

Riža. 4.32 Izrada ručke čaše uređivanjem objekata žičanog okvira (korak 6)

7. Na glavnoj alatnoj traci odaberite "Premjesti" (slika 4.33).

Riža. 4.33. Izrada ručke čaše pomoću uređivanja žičanog okvira (7. korak)

4. Pomaknite odabrane vrhove kao što je prikazano u nastavku (sl. 4.34, sl. 4.35).

Riža. 4.35. Izrada ručke čaše pomoću uređivanja žičanog okvira (korak 9)

9. Zatim zagladite površinu modifikatorom Mesh Smooth.Kao što možete vidjeti na slici, zadnji primijenjeni modifikator je na vrhu hrpe (slika 4.36).

Riža. 4.38. Spoj čašice i ručke

Riža. 4.39. Pogledajte rezultat

2.12. Postavljanje i renderiranje u 3D Studio MAX

U 3DS MAX-u dijaloški okvir Render Scene pruža korisniku alate potrebne za renderiranje fotografija i stvaranje animiranih video datoteka. Padajući popis Render Type (Vrste vizualizacije) na glavnoj alatnoj traci omogućuje vam odabir jednog od osam načina za renderiranje scene (Sl. 4.120).

"Projekcioni prozor" (Pogled) - renderira se cijeli projekcijski prozor.

"Odabir" (Odabrano) - prikazuju se samo odabrani objekti. Ako postoji slika u renderiranom prozoru okvira, odabrani objekti se prikazuju na vrhu nje. Naredba Clear resetira prozor okvira za renderiranje.

"Regija" (Region) - renderira se pravokutna površina koju odabere korisnik.

"Crop" (Crop) - renderira se pravokutna površina, a svi ostali podaci se postavljaju u prozor renderiranog okvira.

"Povećanje" (Blowup) - prvo se renderira pravokutna površina, a zatim se povećava na veličinu trenutne slike.

“Dimenzionalni spremnik” (Odabrani okvir) – prikazuju se samo objekti koji su u volumenu ukupnog okvira trenutnog odabira. Ovom opcijom renderiranja postavlja se razlučivost rezultirajuće slike.

"Odabrana regija" - prikazuje područje određeno graničnim okvirom odabira. Rezanje je preuzeto iz općih postavki vizualizacije.

"Izreži odabrano" - prikazuje se područje određeno graničnim okvirom trenutnog odabira, a sve ostalo je izrezano.

Riža. 4.68. Odabir metode prikazivanja scene

Dok se 3D scena renderira, prozor Rendering prikazuje okvir po kadar i trake napretka u vremenu i vrijeme renderiranja posljednjeg kadra. Dijaloški okvir Rendering prikazuje postavke ponuditelja skenirane linije visoke razlučivosti prilikom izrade konačnih slika (slika 4.69).

Riža. 4.69. Dijaloški okvir za renderiranje

Parametre procesa možete postaviti u dijaloškom okviru Render Scene (slika 4.69). Da biste otvorili ovaj prozor, kliknite na gumb Render Scene na glavnoj alatnoj traci ili odaberite naredbu Rendering – Render (možete koristiti i tipku F10 na tipkovnici).

Prozor se sastoji od nekoliko kartica, u kartici "Općenito" (Zajedničko) nalaze se parametri i opcije koje koriste svi vizualizatori. U odjeljku Opcije postavljene su različite opcije vizualizacije:

· "Kontrola boje" (Video Color Check) - provjerava jesu li vrijednosti intenziteta piksela unutar granica PAL ili NTSC video standarda;

· "Prikaži obje strane" (Force 2-Sided) - prikazuje površine s obje strane objekata, bez obzira na postavke materijala;

· "Atmosferski efekti" (Atmosferika) - vizualizira atmosferske efekte;

· "Efekti" (Efekti) - uključuje efekte vizualizacije, konfigurirane na kartici Efekti;

· "Super Black" - ograničava crninu piksela u video načinu rada;

· "Pomak" - uključuje vizualizaciju karata pomaka;

· "Render Hidden Geometry" - prikazuje skrivene objekte;

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

Riža. 4.70. Dijaloški okvir Render Scene
kartica "Općenito" (Zajedničko)

Odjeljak Advanced Lightning sadrži opcije za neizravno osvjetljenje.

Kartica Render Output sadrži postavke koje su odgovorne za datoteke i dijaloške okvire u kojima će se izvršiti renderiranje.

Kartica Render Elements sadrži alate koji vam omogućuju da zasebno renderirate različite elemente (slika 4.71).

"Elements Active" - ​​omogućuje prikazivanje odabranih elemenata u različitim datotekama. Elementi se odabiru gumbima Dodaj i Spoji i prikazuju se u donjem okviru.

"Prikaži elemente" - omogućuje prikaz odabranih elemenata u različitim prozorima renderiranog okvira.

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

Kartica Renderer sadrži kontrole za aktivni renderer (slika 4.71). Promjena renderera vrši se u odjeljku "Dodijeli renderer" na kartici Zajedničko. Prema zadanim postavkama, Scanline Renderer je omogućen, kao što je opisano u naslovu prozora. Dostupne su sljedeće postavke renderera.

Uvođenje zadanog Scanline Renderera namijenjeno je postavljanju parametara koji su jedinstveni za renderer redak po red.

Za druge renderere ovaj odjeljak ima drugačiji izgled:

· "Mapiranje" - uključuje vizualizaciju karata;

· "Sjene" (Sjene) - uključuje vizualizaciju sjena;

· "Auto-Reflection / Refraction and Mirrors" (Auto-Reflect / Refract and Mirrors) - uključuje vizualizaciju karata "Reflection / Refraction" (Reflect / Refract);

· “Display wireframe” (Force Wireframes) - prikazuju se samo žičani okviri objekata, bez obzira na postavke materijala;

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

Izglađivanje neravnih površinskih kontura tijekom renderiranja ključno je za konačne, visokokvalitetne slike. Za probne slike može se isključiti. Anti-aliasing je konfiguriran u odjeljku Anti-aliasing.

AntiAliasing – izglađuje hrapavost obrisa rastera.

“Filter Maps” – uključuje piramidalno filtriranje slike i filtriranje prema ukupnoj površini.

U odjeljcima Zamućenje u pokretu objekta i Zamućenje u pokretu slike, opcije Primijeni uključuju renderiranje odgovarajućih zamućenja.

"Očuvaj memoriju" - kada je ova opcija omogućena, smještena u odjeljku Upravljanje memorijom, potrošnja memorije se smanjuje za 15-25% povećanjem vremena renderiranja za približno 4%.

Riža. 4.72. Dijaloški okvir Render Scene,
Kartica Renderer

Za početak renderiranja kliknite na gumb Render Scene. U grupi Render Output kliknite na gumb "..." pored "Spremi datoteku". Pojavit će se dijaloški okvir Render Output File.

Odaberite format datoteke s padajućeg popisa Save as Type i odredite naziv slike (slika 4.73).

Riža. 4.73. Dijaloški okvir Render Output File, Spremi kao vrsta padajući popis

Za spremanje rezultata sljedećeg renderiranja u datoteku, označite potvrdni okvir Save File u prozoru Render Scene (Slika 4.74).

Riža. 4.74. Spremanje vizualizacije rezultira u datoteci

U dijaloškom okviru Render Scene odjeljak Output Size određuje razlučivost širine i visine prikazane slike u pikselima. Zadana rezolucija je 640x440. Kliknite gumb za primjenu naredbe Render Scene (Slika 6.74).

U odjeljku Output Size na kartici Common odaberite veličinu izlazne slike klikom na odgovarajući gumb ili unosom vrijednosti u polja Width i Height.

Sada je veličina slike postavljena i renderiranje će se izvesti u slici određene rezolucije.

Riža. 4.75. Određivanje rezolucije prikazane slike

Niska rezolucija, kao što je 320x240, bit će dovoljna za trening. Klikom na ikonu katanca pored opcije "Omjer slike" (Image Aspect), možete onemogućiti promjenu proporcija slike.

Desnom tipkom miša na jedan od gumba za unaprijed postavljenu razlučivost otvara se dijaloški okvir Konfiguracija unaprijed postavljenih postavki. Padajući popis u ovoj grupi sadrži standarde rezolucije i omjera slike koji se koriste u različitim aplikacijama. S popisa izlazna veličina korisnik može odabrati parametre raznih foto, filmskih i video standarda (slika 4.76).

Riža. 4.76. Postavke

Dakle, pokušajmo vizualizirati našu sliku s vazom. Otvorite datoteku s ovom scenom u 3DS MAX-u i pritisnite gumb Render Scene. U dijaloškom okviru Render Scene postavite opcije procesa renderiranja. Kliknite gumb Renderirati , počinje renderiranje, vrijeme renderiranja izravno ovisi o složenosti scene, veličini konačne slike i obrnuto je proporcionalno računskoj snazi ​​računala (slika 4.77).

Riža. 4.77. Vizualizacija slike s vazom (korak 1)

Slika će se otvoriti u zasebnom prozoru. U našem slučaju vidimo samo vazu i crni prostor, budući da drugih objekata na sceni nema i ne može biti (mi ih nismo stvorili). Da biste dobivenu sliku spremili u datoteku, trebate kliknuti na gumb "Spremi" (slika 4.78).

Riža. 4.78. Vizualizacija slike s vazom (korak 2)

U dijaloški okvir koji se otvori unesite naziv datoteke (bitmap) i njezin format (npr. jpg ). Klikom na gumb "Spremi" spremit ćete rezultat renderiranja u željeni direktorij.

Inače, realističniji prijenos informacija o boji i intenzitetu osvjetljenja može se postići spremanjem rezultata u HDR format. HDRI (High Dynamic Range Image) ima širi dinamički raspon od ostalih grafičkih formata. U 3D grafici HDRI se često koriste kao mapa okoliša za stvaranje realističnih refleksija. Da biste dodali mapu okoline u 3DS Max, trebate izvršiti naredbu Rendering > Environment, kliknite gumb parametara Environment Map u rollout Common Parameters, odaberite Bitmap mapu u otvorenom prozoru Material/Map Browser i navedite put do datoteke u HDR formatu (slika 4.79).

Riža. 4.79. Vizualizacija slike s vazom (korak 3)

2.13. Stvorite specijalne efekte

Naknadna obrada prikazane slike koristi se za stvaranje različitih efekata koji nadilaze 3D grafiku. Efekti u 3DS MAX-u omogućuju vam da kontrolirate reprodukciju boja, izobličite sliku, dodate zrnatost, dodate naglaske itd.

Da biste dodali efekte trodimenzionalnoj sceni, trebate izvršiti naredbu "Rendering" ( Rendering) - " Efekti" ( Efekti), a zatim idite na karticu "Efekti" ( Efekti). U prozoru Environment and Effects kliknite gumb Dodaj i odaberite željeni efekt. Nakon dodavanja efekta ispod u prozoru "Okoliš i učinci" pojavljuju se postavke efekta.

Za uklanjanje efekta kliknite gumb Izbriši. Pomoću područja postavki "Pregled" (Pregled) ispod popisa "Efekti" (Efekti), možete kontrolirati vizualizaciju efekata.

S označenim potvrdnim okvirom Interactive, scena će se renderirati svaki put kada se promijene parametri efekta. Ova funkcija je prikladna za korištenje kada trebate postaviti određenu vrstu efekta (slika 4.80).

Riža. 4.80. Prozor postavki prikaza efekta

Pogledajmo pobliže neke od efekata naknadne obrade. Vrlo često dodavanje realizma zahtijeva simulaciju refleksije svjetlosti koja se javlja pri snimanju stvarnih objekata i uzrokovana je oblikom leća.

U 3DS MAX-u postoji posebna skupina efekata koji vam omogućuju simulaciju takvih naglasaka, a to je grupa efekata Lens Effects.

Postoji nekoliko osnovnih oblika odsjaja.

· "Sjaj" ( Sjaj) - naglasak koji stvara sjaj oko svijetlih područja slike.

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

· "Ray"( Ray) - učinak u obliku izravnih zraka koje izlaze iz središta sjaja.

· "Sekundarni odsjaj s automatskim podešavanjem" (Auto Secondary) - stvara dodatni odsjaj u obliku kruga, čiji položaj ovisi o položaju kamere.

· "Sekundarni odsjaj s ručnim podešavanjem" (Manual Secondary) - koristi se kao dodatak efektu "Sekundarni odsjaj s automatskim podešavanjem" (Auto Secondary) i omogućuje dodavanje naglasaka drugih veličina i oblika. Prilikom korištenja ovog efekta, samo se jedan istaknuti dio dodaje na sliku. Efekat "Sekundarni odsjaj s ručnim podešavanjem" (Manual Secondary) može se koristiti zasebno.

· "Zvijezda" (Zvijezda) - dodaje vrhunac u obliku zvijezde. Ovaj efekt je sličan "Ray" (Ray), međutim, pri njegovom stvaranju koristi se manje zraka (od 0 do 30).

· "Bljesak svjetlosti" (Streak) - odsjaj u obliku dvostranog izravnog snopa koji izlazi iz središta sjaja i smanjuje se u veličini kako se udaljava.

Kada dodajete efekte objektiva, trebate odabrati efekt u izvitku Lens Effects Parameters, desni popis prikazuje efekte koji se koriste u sceni (slika 4.81). Kada ih odaberete, parametri svakog od njih pojavljuju se na ovom popisu.

Pomoću parametara izvitka Lens Effects Globals, možete odabrati izvor svjetlosti na koji će se efekti primijeniti. Izvor se može odrediti klikom na gumb "Specify light source" (Pick Light) i odabirom istog u sceni.

Skupovi efekata leća s određenim parametrima mogu se spremiti kao LZV datoteke za korištenje u različitim projektima.

Riža. 4.81. Reflekcijski prikaz

KONTROLNA PITANJA

1. Od čega je napravljena scena? 3DS MAX ?

2. Kako se 3D scena prikazuje na ekranu?

3. Što je mrežnica tijela i od kojih se standardnih elemenata sastoji?

4. Kako možete samo animirati scenu?

5. Koji je opći redoslijed razvoja scene?

6. Koliko je popisa naredbi uključeno u glavni izbornik3DS MAX A koja je svrha svakog od ovih popisa?

7. Koje su vrste kontekstnih izbornika i kako se otvaraju?

8. Što je četvrti izbornik?

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

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

11. Koliko se alatnih traka koristi u programu, koja je temeljna razlika između glavne alatne trake i dodatnih?

12. Gdje se nalaze alati za javnu animaciju i koje su tri skupine elemenata koje ih čine?

13. Po čemu se modalni dijaloški okviri razlikuju od nemodalnih?

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

15. Što su konturni objekti, koje su njihove vrste i po čemu se međusobno razlikuju?

16. U kojim se vrstama projekcija koriste 3DS MAX ?

17. Što je prikaz scene?

18. Koje se operacije mogu izvesti prilikom konfiguriranja okvira za prikaz?

19. Koja su dva najčešće korištena načina prikaza scene, kako se zovu i što su?

20. Kako je postavljena kvaliteta prikaza transparentnosti u okvirima za prikaz?

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

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

23. U kojim slučajevima ćete možda trebati prikazati unutarnju površinu tijela?

24. Koji se programski alat može koristiti za podešavanje parametara osvjetljenja scene u projekcijskim prozorima s ugrađenim iluminatorima?

25. Koliko se koordinatnih sustava koristi u programu i gdje se biraju?

26. Koja je svrha mjernih jedinica struje i sustava?

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

28. Koja je tehnologija obrade pomoću modifikatora?

29. Koja su dva alternativna načina za povezivanje modifikatora s objektom koji se obrađuje?

30. Što je stog modifikatora i gdje se nalazi?

31. Koje se operacije mogu izvoditi mišem u prozoru stog modifikatora?

32. Što se podrazumijeva pod operacijom preklapanja modifikatora?

33. U kojim slučajevima treba postaviti visoku razlučivost retine obrađenog objekta?

34. Kada se prikazuje traka s informacijama o upozorenju?

35. Što je sustav čestica i koji su njegovi glavni dijelovi?

Računalna grafika- znanost koja proučava metode i načine stvaranja, oblikovanja, pohrane i obrade slika pomoću softverskih i hardverskih računalnih sustava.

Trodimenzionalna grafika (3D grafika) - dio računalne grafike, skup softverskih i hardverskih tehnika i alata namijenjenih prostornom predstavljanju objekata u trodimenzionalnom koordinatnom sustavu.

Model - predmet koji odražava bitne značajke predmeta, pojave ili procesa koji se proučava.

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

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

Poligonska mreža - skup vrhova, bridova, lica koji određuju oblik poliedarskog objekta u trodimenzionalnoj grafici.

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

Spline- dvodimenzionalni geometrijski objekt koji može poslužiti kao osnova za konstrukciju trodimenzionalnih objekata.

Grafički mehanizam ("vizualizator"; ponekad "render")- podsoftver, čija je glavna zadaća vizualizacija (renderiranje) dvodimenzionalne ili trodimenzionalne računalne grafike.

Metode za stvaranje 3D objekata

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

modeliranje temeljeno na primitivima;

· spline modeliranje;

Korištenje modifikatora

modeliranje s površinama koje se mogu uređivati: Mreža koja se može uređivati(površina za uređivanje), Poli koji se može uređivati(poligonalna površina koja se može uređivati), Zakrpa koja se može uređivati

Kreiranje objekata korištenjem Booleovih operacija;

stvaranje trodimenzionalnih scena pomoću čestica;

· NURBS-modeliranje (modeliranje na temelju nehomogenih iracionalnih B-spline-a).

Prilikom izrade objekta na pozornici potrebno je uzeti u obzir značajke njegove geometrije. U pravilu se isti objekt može modelirati na više načina, ali uvijek postoji način koji je najprikladniji i koji troši manje vremena.

U ovom diplomskom radu objekti se kreiraju za interaktivni sustav, što nameće određena ograničenja na njihovu složenost. Nemoguće je izraditi fotorealistične objekte (high-poly objekte), jer zahtijevaju mnogo računalnih resursa na kojima će se pokrenuti konačni program, a također, što je više objekata na sceni, to je veće opterećenje grafičkog motora. Prilikom rada na 3D objektima za interaktivne sustave ova ograničenja se moraju uzeti u obzir i potrebno je kreirati objekte koji su maksimalno optimizirani, ali ne nauštrb kvalitete izgleda. Ravnoteža između kvalitete i optimalne složenosti jedan je od glavnih izazova pri izradi objekata za interaktivne sustave.

Modeliranje temeljeno na primitivima

Ova metoda se koristi u onim 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 njihov položaj jedan u odnosu na drugi. Koristeći primitive, možete prikazati gotovo svaki objekt, ali kada modelirate složene objekte, nakon određenog velikog broja primitiva, korištenje ove metode je neprikladno.

Riža. jedan.

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

mentalna podjela izvornog predmeta na primitivce;

stvaranje primitiva;

raspored primitiva jedan u odnosu na drugi prema obliku stvorenog objekta;

Prilagodba veličina primitiva;

teksturiranje, odnosno nametanje materijala.

Primitive se najbolje koriste kada se prikazuju relativno jednostavni objekti. Njihovo korištenje za prikaz složenih objekata je nepoželjno.

Spline modeliranje

Jedan od učinkovitih načina za stvaranje trodimenzionalnih modela. Izrada modela pomoću spline svodi se na izgradnju spline okvira na temelju kojeg se stvara trodimenzionalna geometrijska ploha.

U većini 3D grafičkih uređivača postoji mogućnost spline modeliranja, a alati ovih programa uključuju sljedeće figure:

Riža. 2.

· Linija (Linija);

· Krug (Krug);

· Luk (Luk);

· Ngon (Poligon);

· Tekst (Teks);

· Sekcija (Sekcija);

· Pravokutnik (Pravokutnik);

· Elipsa (Elipsa);

· Krafna (prsten);

· Zvijezda (Poligon u obliku zvijezde);

· Helix (spirala)

· Jaje (Jaje).

Prema zadanim postavkama, spline primitivi se ne prikazuju u fazi renderiranja i koriste se kao pomoćni objekti, ali se mogu učiniti renderable ako je potrebno.

Na temelju spline figura možete stvoriti složene geometrijske trodimenzionalne objekte. Ova metoda se najčešće koristi pri modeliranju simetričnih objekata, rotiranjem profila splajna oko neke osi, kao i nesimetričnih objekata, dodavanjem volumena presjeku odabrane splajn figure.

Korištenje modifikatora

Modifikator je posebna operacija koja se može primijeniti na objekt koji mijenja svojstva objekta. Svi uređivači 3D grafike imaju veliki broj modifikatora koji utječu na objekt na različite načine, na primjer, savijanjem, rastezanjem, zaglađivanjem ili uvijanjem. Modifikatori također mogu poslužiti za kontrolu položaja teksture na objektu ili promjenu njegovih fizičkih svojstava.

Riža. 3.

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

Modeliranje s površinama koje se mogu uređivati

Uobičajeni način stvaranja 3D modeli. Većina modernih uređivača 3D grafike omogućuje vam rad sa sljedećim vrstama površina za uređivanje:

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

· Poli koji se može uređivati(poligonalna površina koja se može uređivati);

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

Sve gore navedene metode za konstruiranje površina slične su jedna drugoj, a razlike leže u postavkama modeliranja na razini podobjekta. U objektima tipa Poli koji se može uređivati model se sastoji od poligona, u Mreža koja se može uređivati- od trokutastih lica i u Zakrpa koja se može uređivati- od mrlja trokutastog ili četverokutnog oblika, koje stvaraju Bezierovi splinovi.

Riža. 4.

Primjer programskog paketa koji ima mogućnost modeliranja pomoću površina koje se mogu uređivati ​​je Autodesk 3ds Max. Pri radu s objektima tipa Poli koji se može uređivati, korisnik može uređivati ​​vrhove ( Vertex), rubovi ( rub), granice ( Granica), poligoni ( Poligon) i elementi ( element) objekta koji se uređuje. Mogućnosti uređivanja Editable Mesh objekata razlikuju se po mogućnosti promjene lica ( lice) i nedostatak načina za uređivanje obruba. Za rad s Zakrpa koja se može uređivati možete koristiti načine uređivanja za vrhove, rubove, zakrpe ( Zakrpa), elementi i vektori ( Drška).

Riža. 5. Mogućnosti uređivanja površine Poli koji se može uređivati Na primjer Autodesk 3ds Max

Vrijedi napomenuti da "Poly za uređivanje"- najčešća metoda modeliranja, koja se koristi za stvaranje složenih modela i low-poly modela za interaktivne sustave.

Stvaranje objekata s Booleovim operacijama

Jedna od najprikladnijih i najbržih metoda modeliranja je stvaranje 3D objekti koji koriste Booleove operacije. Suština ove metode je da kada se dva objekta sijeku, možete dobiti treći, koji će biti rezultat zbrajanja ( Unija), oduzimanje ( Oduzimanje) ili raskrižja ( Križanje) izvornih objekata.

Riža. 6. Primjena booleove operacije Oduzimanje

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

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

Stvaranje 3D scena s česticama

Sustav čestica – način predstavljanja 3D objekti koji nemaju jasne geometrijske granice. Koristi se za stvaranje prirodnih pojava kao što su oblaci, magla, kiša, snijeg. Sredstva za animaciju svojstava sustava čestica dostupna u moćnim programskim proizvodima omogućuju značajno pojednostavljenje stvaranja raznih atmosferskih pojava, specijalnih efekata, što bi bilo nepraktično i neučinkovito postići neproceduralnim metodama. Sustav čestica sastoji se od fiksnog ili proizvoljnog broja čestica. Svaka je čestica predstavljena kao materijalna točka s atributima kao što su brzina, boja, orijentacija u prostoru, kutna brzina i drugi. Tijekom rada programa čestice modeliranja svaka čestica mijenja svoje stanje prema određenom zakonu zajedničkom za sve čestice sustava. Vrijedi napomenuti da na česticu može utjecati gravitacija, promijeniti veličinu, boju, brzinu. Nakon provedbe potrebnih proračuna, čestica se vizualizira. Čestica se može prikazati kao točka, trokut, sprite ili čak potpuni 3D model. Čestice često imaju maksimalan životni vijek, nakon čega čestica nestaje.

Riža. 7.

Modeliranje sustava čestica zahtijeva visoke performanse računala. V 3D aplikacijama, obično se pretpostavlja da čestice ne bacaju sjene jedna na drugu i na okolnu geometriju, te da ne apsorbiraju, već emitiraju svjetlost, inače će sustavi čestica zahtijevati više resursa zbog velikog broja dodatnih proračuna: u u slučaju apsorpcije svjetla, bit će potrebno razvrstati čestice po udaljenosti od kamere, a u slučaju sjene svaku će se česticu morati nacrtati nekoliko puta.

NURBS modeliranje

NURBS (B-spline neujednačenog omjera) - matematički oblik koji se koristi u računalnoj grafici za generiranje i predstavljanje krivulja i površina. NURBS krivulje su uvijek glatke. Najčešće se ova metoda koristi za modeliranje organskih objekata, animaciju lica likova. To je najteža metoda za savladavanje, ali ujedno i najprilagodljivija. Prisutno u profesionalnim paketima 3D modeliranje, najčešće se to provodi uključivanjem u ove aplikacije NURB- grafički motor razvijen od strane specijalizirane tvrtke.

Riža. osam. NURB-zavoj