Текст книги "3ds Max 2008"

Параметрические объекты

С помощью геометрических примитивов 3ds Max 2008 можно создать большое количество других форм. Примитивы используются в качестве начальной точки для моделирования каркаса и вершины.

В общем случае примитивы служат инструментами построения и моделирования при создании составных объектов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• Capsule (Капсула) – цилиндры с основаниями в виде полусфер, а также цилиндрических секторов на базе этих объектов.

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

• C-Extrusion (C-тело экструзии) – объект, аналогичный L-Extrusion (L-тело экструзии), отличающийся базовой формой, представленной в виде буквы «П». Оба тела экструзии являются базовым материалом для моделирования архитектурных конструкций.

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

Все примитивы имеют настройки для управления их размерами – количеством сегментов, сглаженностью и генерацией координат проецирования. Пока параметрический объект не преобразован в другой тип, можно свободно изменять все параметры. Их всегда легко модифицировать, изменяя их значения на вкладке Modify (Изменение) командной панели.

Рассмотрим два примера создания простого и сложного геометрических примитивов на основе построения GeoSphere (Геосфера) и ChamferBox (Параллелепипед с фаской).

Для построения GeoSphere (Геосфера) выполните следующие действия.

1. В раскрывающемся списке категории Geometry (Геометрия) вкладки Create (Создание) командной панели выберите строку Standard Primitives (Простые примитивы).

2. Щелкните на кнопке GeoSphere (Геосфера) в свитке Object Type (Тип объекта). В результате в области свитков командной панели появятся свитки параметров геосферы (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Настройки объекта GeoSphere (Геосфера) на командной панели

3. Установите переключатель Creation Method (Метод создания) в положение Diameter (Диаметр) или Center (Центр) в зависимости от того, хотите вы создавать геосферу, перемещая указатель мыши в окне проекции по диаметру (от края к краю) или от центра, указывая радиус.

4. Щелкните в окне проекции и переместите указатель мыши в сторону для создания параметрического объекта GeoSphere (Геосфера).

5. При необходимости уточните радиус объекта в поле Radius (Радиус).

6. Укажите количество сегментов в поле Segment (Количество сегментов), чтобы задать плотность сетки поверхности объекта.

7. Переключатель Geodesic Base Type (Базовый тип оболочки) установите в положение, соответствующее создаваемому объекту:

· Tetra (Тетраэдр) – четырехгранник (рис. 2.14, слева);

· Octa (Октаэдр) – восьмигранник (рис. 2.14, посередине);

· Icosa (Икосаэдр) – двадцатигранник (рис. 2.14, справа).

Рис. 2.14. Три объекта GeoSphere (Геосфера), различающиеся типом оболочки: Tetra (Тетраэдр) (слева), Octa (Октаэдр) (посередине), Icosa (Икосаэдр) (справа)

8. Установите флажок Hemisphere (Полусфера) для получения половины объекта – полусферы.

9. Установите флажок Base to Pivot (Точка опоры внизу), чтобы переместить точку опоры из центра объекта к его основанию.

Построим ChamferBox (Параллелепипед с фаской) с помощью главного меню и ввода значений параметров с клавиатуры.

1. Выполните команду Create → Extended Primitives → ChamferBox (Создание → Улучшенные примитивы → Па раллелепипед с фаской). В результате на командной панели появятся свитки параметров параллелепипеда с фаской (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Настройки примитива ChamferBox (Параллелепипед с фаской) на командной панели

2. В полях X, Y и Z введите значения смещения относительно начала координат по соответствующим осям.

3. Введите значения параметров Length (Длина), Width (Ширина), Height (Высота) и Fillet (Закругление).

4. Щелкните на кнопке Create (Создать) для создания объекта в окнах проекций.

5. При необходимости, используя свиток Parameters (Параметры), задайте количество сегментов для сторон параллелепипеда с фаской и количество сегментов для закругления.

6. Для сглаживания поверхности в пределах закругления установите флажок Smooth (Сглаживание) (рис. 2.16).

Рис. 2.16. Параллелепипед с фаской

Объекты форм

Для создания сложных объектов сцены не всегда хватает простых и сложных параметрических объектов. В этом случае на помощь приходят объекты форм. В 3ds Max объекты форм создаются в качестве исходной геометрии для построения других более сложных объектов методом лофтинга (то есть размещением набора характерных сечений объекта вдоль траектории пути), выдавливания, вращения и т. д. Можно также создать формы, управляющие движением во время анимации.

Категория Shapes (Формы) состоит из трех групп объектов – это Splines (Сплайны), NURBS Curves (NURBS-кривые) и Extended Splines (Улучшенные сплайны).

Рассмотрим первую группу как наиболее распространенную и часто используемую.

Что такое сплайны? Это кривые, представляющие собой набор вершин, соединенных прямолинейными или криволинейными отрезками – сегментами. Вершины (Vertices), сегменты (Segments) и сплайны (Splines) составляют уровень подобъектов кривых этого типа.

Вершины – это точки, находящиеся на концах сегментов и определяющие кривизну сплайна. Различают четыре типа вершин.

• Smooth (Сглаженная) – плавно соединяющая два смежных сегмента, которые имеют равную степень кривизны.

• Corner (Угловая) – соединяющая два сегмента, которые образуют излом кривой в месте соединения.

• Bezier (Безье) – подобна сглаженной вершине, но с возможностью управления кривизной в точке соединения сегментов при помощи манипуляторов Безье. Манипуляторы находятся на одной прямой, позволяя управлять только их наклоном и длиной, что вызывает изменение кривизны сегментов и их ориентацию.

• Bezier Corner (Угол Безье) – как и вершина типа Bezier (Безье), имеет манипуляторы, но в отличие от Bezier (Безье) манипуляторы можно настраивать независимо друг от друга.

На рис. 2.17 показана кривая со всеми типами вершин.

Рис. 2.17. Подобъекты сплайна

Сегменты – прямолинейные или криволинейные участки сплайна, ограниченные двумя вершинами. Криволинейные сегменты образуются из прямолинейных участков, количество которых определяется значением параметра Steps (Количество шагов) или установкой флажка Adaptive (Адаптивный) для автоматического задания кривизны сплайна. В зависимости от типа сегменты бывают:

• Line (Линейный) – прямая между двумя вершинами;

• Curve (Кривая) – кривая, определяемая типом вершин и настройкой манипуляторов.

Сплайны – это группа смежных сегментов, образующих непрерывную линию. Сплайны бывают открытые и закрытые (у закрытых первая и последняя вершины совпадают). В зависимости от типа сплайны бывают:

• Line (Линия) – все сегменты сплайна являются прямыми;

• Curve (Кривая) – все сегменты сплайна имеют некоторую кривизну;

• смешанный – сплайн, содержащий как первый, так и второй типы сегментов, то есть имеющий как прямолинейные, так и криволинейные участки.

Программа 3ds Max 2008 содержит 11 типов сплайнов:

• Line (Линия) – основной объект формы, позволяющий строить как замкнутые, так и разомкнутые кривые любой нерегулярной формы;

• Circle (Окружность) – дает возможность создавать окружности произвольного радиуса;

• Arc (Дуга) – позволяет строить сегменты криволинейной формы по заданным начальной и конечной точкам, а также кривизны или центра;

• NGon (Многоугольник) – правильный многоугольник с настраиваемым количеством сторон и возможностью задания скругления углов;

• Text (Сплайновый текст) – объект формы на основе строк текста с элементами форматирования: выбор гарнитуры, выравнивания, межстрочного и межбуквенного пространства и т. п.;

• Section (Сечение) – инструмент, используемый для создания формы на основе сечения трехмерных объектов плоскостью;

• Rectangle (Прямоугольник) – дает возможность создания прямоугольника или квадрата с возможностью скругления углов прямыми или кривыми фасками;

• Ellipse (Эллипс) – позволяет создавать эллипсы и круги по двум осям;

• Donut (Кольцо) – состоит из двух концентрических окружностей, с возможностью раздельной настройки большего и меньшего радиусов;

• Star (Звезда) – применяется для создания звезд с произвольным количеством лучей и возможностью их закручивания и скругления;

• Helix (Спираль) – трехмерный объект формы, применяемый для создания спиралей с возможностью контролирования количества витков, высоты, а также внутреннего и наружного радиусов.

Все типы сплайнов представлены в группе Splines (Сплайны) вкладки Create (Создание) командной панели (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Группа Splines (Сплайны) категории Shapes (Формы) командной панели

В качестве примера построим два объекта форм: Star (Звезда) и Text (Сплайновый текст). Для создания многоугольника в виде звезды выполните следующие действия.

1. На вкладке Create (Создание) командной панели щелкните на кнопке Shapes (Формы) и выберите из раскрывающегося списка строку Splines (Сплайны).

2. В свитке Object Type (Тип объекта) нажмите кнопку Star (Звезда). В результате на командной панели появятся свитки параметров звезды.

3. Звезда строится от центра, поэтому в окне проекции щелкните в том месте, где должен быть центр объекта и, удерживая нажатой кнопку мыши, переместите указатель в сторону на величину первого радиуса. Достигнув нужного размера, отпустите кнопку мыши.

4. Переместите указатель внутрь или наружу построенного сплайна для указания второго радиуса. Щелкните кнопкой мыши для завершения построения (рис. 2.19).

Рис. 2.19. Объект Star (Звезда) в окне проекции

5. В поле Points (Количество лучей) свитка Parameters (Параметры) укажите требуемое количество лучей звезды.

6. При необходимости задайте при помощи параметра Distortion (Искажение) угол смещения вершин первого радиуса относительно второго.

7. В полях Fillet Radius 1 (Радиус закругления 1) и Fillet Radius 2 (Радиус закругления 2) укажите значения радиусов для внешних и внутренних углов звезды.

Сплайновый текст представляет собой объект, основанный на последовательности сплайнов с текстовыми атрибутами. К атрибутам такого рода относится возможность задавать размер символов, межсимвольный и межстрочный интервалы, а также выравнивание строк.

Для создания сплайнового текста выполните следующие действия.

1. На вкладке Create (Создание) командной панели щелкните на кнопке Shapes (Формы) и выберите из раскрывающегося списка строку Splines (Сплайны).

2. В свитке Object Type (Тип объекта) нажмите кнопку Text (Сплайновый текст). В результате в области свитков командной панели появятся параметры сплайнового текста (рис. 2.20).

Рис. 2.20. Свиток настроек Parameters (Параметры) объекта Text (Сплайновый текст)

3. В раскрывающемся списке в верхней части свитка Pa rameters (Параметры) выберите гарнитуру шрифта.

4. Задайте начертание шрифта, выбрав наклонный или подчеркнутый.

5. Установите режим выравнивания строк: Align Left (По левому краю), Align Center (По центру), Align Right (По правому краю) или Justify (По ширине).

6. При помощи параметров Size (Размер), Kerning (Кернинг) и Leading (Интерлиньяж) определите значения размера, межсимвольного и межстрочного интервалов соответственно.

7. В текстовое поле введите нужный текст, набрав его с клавиатуры или вставив из буфера обмена.

8. Разместите набранный текст в любом из окон проекций, щелкнув в поле окна кнопкой мыши.

9. При необходимости измените параметры созданного текста.

На рис. 2.21 представлен сплайновый текст с параметрами, заданными по умолчанию.

Рис. 2.21. Объект Text (Сплайновый текст) с параметрами, заданными по умолчанию

Создание составных объектов

Составные объекты (Compound Objects) в 3ds Max 2008 представлены отдельной группой категории Geometry (Геометрия) вкладки Create (Создание) командной панели. Как правило, это тела, состоящие из двух и более простых объектов, рассмотренных выше (трехмерных объектов или форм).

Составные объекты позволяют моделировать тела сложной формы (например, машиностроительные детали) и применять к ним анимацию (например, анимировать процесс создания формы сечением по пути).

К составным объектам относятся следующие.

• Morph (Морфинговые) – сложные объекты, позволяющие осуществлять анимированный переход исходного объекта в целевой с использованием промежуточных фазовых объектов.

• Conform (Согласованные) – вершины исходного объекта проецируются на поверхность целевого. Таким способом имитируются эффекты таяния свечи, плавления льда, растекания лужи воды и т. п.

• BlobMesh (Капля) – системы частиц или геометрические наборы сфер, которые позволяют имитировать жидкую субстанцию. Таким образом можно создавать струю воды, вытекающую из крана.

• Boolean (Булев) – составные объекты, полученные путем объединения, пересечения или вычитания двух других трехмерных объектов. Для выполнения булевых операций два исходных объекта должны пересекаться в некоторой области пространства.

• Loft (Лофтинговые) – трехмерные тела, построенные на основании объектов форм методом лофтинга, то есть размещением набора характерных сечений объекта вдоль траектории пути.

• Scatter (Распределенные) – совокупность копий одного объекта, распределенных на поверхности другого объекта. Чаще всего используются для имитации стеблей травы, стада животных, группы деревьев и т. п.

• Connect (Соединенные) – объект, создающий соединение в отверстиях на поверхности двух объектов.

• ShapeMerge (Слитые с формой) – объект, позволяющий создавать отверстия и проемы на поверхности трехмерного тела с использованием сплайновой формы. В этом случае контур сплайна используется в качестве секущих кромок и проецируется на поверхность каркасного объекта.

• Terrain (Рельеф) – объект, генерирующий трехмерный рельеф горного ландшафта на основе замкнутых сплайнов, представляющих собой изолинии высот, аналогично представленным на картах местности.

• Mesher (Сеточные) – составной объект, конвертирующий процедурные объекты (например, системы частиц) в объекты сетки, к которым в дальнейшем могут применяться модификаторы формы.

• ProBoolean (Pro Булев) – добавляет функциональности к традициннному объекту Boolean (Булев), например позволяет одновременно объединять несколько объектов, каждый из которых может использовать собственную булеву операцию.

• ProCutter (Pro Вычитание) – позволяет выполнять специализированные булевые операции в основном предназначенные для разделения или разбиения обектов.

На рис. 2.22 показан свиток Object Type (Тип объекта) с инструментами для создания составных объектов.

Рис. 2.22. Группа Compound Objects (Составные объекты) категории Geometry (Геометрия) вкладки Create (Создание)

Рассмотрим два простых примера построения составных объектов: методом лофтинга и булевой операции вычитания.

Примечание

В видеоуроке «Урок 5. Лофт-объекты и булевы операции», который находится на DVD, прилагаемом к книге, показан пример создания лофт-объекта и использования булевой операции.

Для построения заготовки болта методом лофтинга выполните следующие действия.

1. В окне проекции Top (Сверху) постройте три сплайна: два Circle (Окружность), один немного больше другого, и шестиугольный NGon (Многоугольник) с диаметром в полтора-два раза большим, чем окружности.

2. В окне проекции Front (Спереди) создайте сплайн Line (Линия), расположив его вертикально (рис. 2.23).

Рис. 2.23. Заготовки для создания лофт-объекта

3. В любом окне проекции выделите линию, если она не осталась выделенной после построения.

4. В раскрывающемся списке категории Geometry (Геометрия) вкладки Create (Создание) командной панели выберите строку Compound Objects (Составные объекты).

5. Щелкните на кнопке Loft (Лофтинговые) в свитке Object Type (Тип объекта). В результате на командной панели появятся свитки параметров, относящиеся к созданию лофт-объектов.

6. В свитке Creation Method (Метод создания) нажмите кнопку Get Shape (Взять форму) и в окне проекции Perspective (Перспектива) щелкните на шестиугольнике для построения начальной формы лофт-объекта.

7. Параметру Path (Путь) в свитке Path Parameters (Параметры пути) задайте значение 20.

8. Нажмите кнопку Get Shape (Взять форму) и в окне проекции Perspective (Перспектива) еще раз щелкните на шестиугольнике.

9. Параметру Path (Путь) в свитке Path Parameters (Параметры пути) укажите значение 20,01.

10. Щелкните на кнопке Get Shape (Взять форму) и в качестве формы выберите в окне проекции Perspective (Перспектива) большую окружность.

11. Параметру Path (Путь) в свитке Path Parameters (Параметры пути) задайте значение 95.

12. Нажмите кнопку Get Shape (Взять форму) и снова выберите в качестве формы большую окружность.

13. Параметру Path (Путь) в свитке Path Parameters (Параметры пути) укажите значение 100.

14. Щелкните на кнопке Get Shape (Взять форму) и в окне проекции Perspective (Перспектива) выберите последнюю форму – меньшую окружность.

В результате вышеописанных операций должна получиться заготовка для создания болта (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Модель заготовки болта, выполненная при помощи операций лофтинга

Продолжим знакомство с составными объектами и рассмотрим пример выполнения резьбы для созданной заготовки болта при помощи булевой операции вычитания. Для этого выполните следующее.

1. На вкладке Create (Создание) командной панели щелкните на кнопке Geometry (Геометрия) и выберите из раскрывающегося списка строку Dynamics Objects (Динамические объекты).

2. В свитке Object Type (Тип объекта) щелкните на кнопке Spring (Пружина). В результате на командной панели появятся свитки параметров пружины.

3. В окне проекции Top (Сверху) создайте объект Spring (Пружина) с таким расчетом, чтобы радиус пружины был немного больше (или равен) радиусу большей окружности, использованной при построении лофт-объекта.

4. В свитке Spring Parameters (Параметры пружины) укажите Turns (Количество витков) и Height (Высота) в соответствии с предположительным расположением резьбы. Направление вращения пружины задается соответствующим направлению резьбы (CCW (Против часовой стрелки)). Значение параметра Segs/Turn (Количество сегментов на один оборот) в области Common Spring Parameters (Общие параметры пружины) необходимо увеличить до 40–60, а переключатель Smoothing (Сглаживание) установить в положение Sides (Стороны).

5. В области Wire Shape (Каркас формы) установите переключатель в положение Rectangular Wire (Прямоугольный каркас) и задайте параметру Rotation (Вращение) значение, равное 45. В результате этих операций получится четырехсторонняя пружина, повернутая одной гранью в сторону осевой линии и надетая на болт (рис. 2.25).

Рис. 2.25. Два объекта, подготовленные для выполнения булевой операции вычитания

6. В раскрывающемся списке категории Geometry (Геометрия) вкладки Create (Создать) командной панели выберите строку Compound Objects (Составные объекты).

7. В свитке Object Type (Тип объекта) щелкните на кнопке Boolean (Булев), в результате чего в области свитков командной панели появятся свитки параметров, относящиеся к созданию булевых объектов.

8. В одном из окон проекций выделите заготовку болта и в свитке Pick Boolean (Указать булев) щелкните на кнопке Pick Operand B (Указать операнд Б).

9. Щелкните на пружине в окне проекции Perspective (Перспектива). В результате, согласно установкам по умолчанию для булевой операции, произойдет вычитание области пересечения из лофт-объекта, созданного ранее (рис. 2.26).

Рис. 2.26. Болт, созданный при помощи составных объектов и булевых операций