Текст книги "3ds Max 2008. Секреты мастерства"

Моделирование лофт-объектов

Допустим, необходимо создать объект, напоминающий машиностроительную деталь. Можно моделировать при помощи разбиений, но, как мне кажется, намного легче и проще будет сделать это при помощи лофтинга.

Что же такое лофт-объекты? Представьте корпус корабля, разделенный шпангоутами (поперечными ребрами). Это и есть классический пример лофтинга, где в качестве формы пути выступает киль, а поперечных сечений – шпангоуты. Создание лофт-объектов происходит аналогичным способом. Сначала создается сплайн, являющийся путем, на который нанизывается любое количество поперечных сечений (форм).

При построении лофт-объектов можно использовать практически любую форму для поперечного сечения или пути. Если соблюдать некоторые несложные ограничения, можно добиться впечатляющих результатов. Рассмотрим эти ограничения.

Что касается формы пути, есть лишь одно ограничение – она может состоять только из одного сплайна. Если при попытке использовать сплайн в качестве формы пути 3ds Max отказывается его воспринимать, это первый признак того, что форма содержит более одного сплайна.

Ко всем формам поперечного сечения применяется два ограничения:

■ они должны содержать одинаковое количество сплайнов;

■ должны иметь одинаковый порядок вложения. Если первая форма на пути содержит три сплайна внутри другого сплайна (рис. 9.19), то все последующие формы также должны содержать три сплайна внутри другого сплайна. Впрочем, это ограничение можно обойти, используя разомкнутый внешний сплайн.

Рис. 9.19. Вложенные сплайны

Основной недостаток разомкнутых сплайнов – они не могут иметь крышки на концах объектов. По этой причине, если возникает необходимость закрыть торцы такого объекта, приходится использовать модификатор Edit Mesh (Редактирование поверхности) с последующим редактированием вручную или назначать модификатор Cap Holes (Накрытие отверстий). Можно также применять деформацию масштабирования для лофт-объекта, изменяя параметр деформации до 0 % на концах объекта или любым доступным способом.

Часто форма ведет себя необъяснимо из-за эффектов трансформаций, применяемых к исходным объектам. Они игнорируются впоследствии при создании лофт-объекта. Такие трансформации, как Move (Перемещение), Rotate (Вращение) и Scale (Масштабирование), не передаются с формой в лофт-объект (это концептуально заложено в потоковой схеме объекта). Если вам все-таки необходимо (в чем я очень сомневаюсь) произвести какие-либо трансформации, то выполняйте их после применения модификатора XForm (Преобразование). Кроме того, можно изменять форму лофтинга на уровне подобъектов внутри самого лофт-объекта.

Формы можно строить в любом окне проекции, однако полезно придерживаться следующих правил:

■ форма пути для горизонтальных объектов строится от основания объекта до его верха или от задней части к передней;

■ формы поперечных сечений строятся в тех окнах проекций, которые наиболее согласуются с видом объекта сверху или спереди.

Таким образом, лучше всего строить формы пути и поперечного сечения в разных окнах проекций.

Рассмотрим пример создания простого лофт-объекта – карандаша. Для этого в окне проекции Front (Спереди) создайте четыре сплайна (хотя можно обойтись и тремя) (рис. 9.20).

Четвертый сплайн – копия шестиугольника со сдвинутыми вверх манипуляторами Безье во всех шести точках сплайна. На рис. 9.21 в окне проекции To p (Сверху) изображена форма, которая получилась у меня. В окне проекции To p (Сверху) также следует построить сплайн, который будет формой пути для карандаша.

Рис. 9.20. Сплайны, определяющие профиль модели карандаша

Рис. 9.21. Форма сплайнов в окне проекции Top (Сверху)

После построения всех сплайнов можно приступать к созданию лофт-объекта. Для этого выполните следующие действия.

1. В окне проекции Top (Сверху) выделите сплайн пути (прямую).

2. На вкладке Geometry (Геометрия) командной панели выберите из раскрывающегося списка Compound Objects (Составные объекты).

3. Щелкните на кнопке Loft (Лофтинговые), чтобы активизировать режим построения лофтинговых объектов.

4. В свитке Creation Method (Метод создания) щелкните на кнопке Get Shape (Взять форму), после чего указатель мыши перейдет в режим выбора.

5. Щелкните кнопкой мыши на первой форме поперечного сечения (окружности большего диаметра). В результате лофт-объект примет форму цилиндра.

6. В свитке Path Parameters (Параметры пути) введите значение Path (Путь), равное 5. Так мы определили местоположение второго сечения.

7. Снова нажмите кнопку Get Shape (Взять форму) и выберите вторую форму (плоский шестиугольник, расположенный слева). После этого лофт-объект станет шестигранной формы.

8. Задайте параметру Path (Путь) значение, равное 85 (расстояния по умолчанию вводятся в процентах от всего пути).

9. Щелкните на кнопке Get Shape (Взять форму) и выберите в окне проекции Front (Спереди) правый шестигранник.

1 0. Задайте параметру Path (Путь) значение, равное 100, и выберите последнюю форму – маленькую окружность.

Теперь лофт-объект похож на карандаш (рис. 9.22).

ПРИМЕЧАНИЕ

При необходимости обратитесь к файлу упражнения pencil.max, расположенному в папке ExamplesГлава 09Lofts прилагаемого к книге DVD.

Прежде чем приступить к моделированию следующего объекта более сложной формы, необходимо рассмотреть, как согласовать первые вершины каждой формы поперечного сечения.

Любой сплайн имеет первую вершину, которая обозначается квадратиком в точке ее расположения. Чтобы не происходило скручивание лофт-объекта от формы к форме, необходимо выровнять первые вершины. Делается это одним из двух способов:

■ назначением первой вершины в необходимом месте;

■ вращением сплайна вокруг своей оси в режиме SubObject (Подобъект) модификатора Loft (Лофтинговые), то есть когда он уже принадлежит лофт-объекту (помните, трансформации в лофт-объект не передаются, поэтому нет смысла вращать сам сплайн).

Возьмем для примера два сплайна (допустим, окружность и квадрат) и посмотрим, как выглядят несогласованные и согласованные первые вершины у лофт-объекта. На рис. 9.23, слева изображено расположение первых вершин по умолчанию, а на рис. 9.23, справа – результат такого расположения вершин.

Рис. 9.22. Карандаш, построенный при помощи объекта Loft (Лофтинговые)

Рис. 9.23. Сплайн с несогласованными вершинами (слева) и объект, построенный на основе такого сплайна (справа)

Если согласовать расположение первых вершин, то получится правильная форма (рис. 9.24).

Иначе говоря, если соединить первые вершины, начиная от основания к верху объекта, воображаемыми отрезками, то должна получиться прямая линия.

Перейдем к созданию более сложных форм лофт-объектов. Одним из классических примеров сложного объекта является вилка. В данном случае, кроме того, что сплайн имеет более сложную форму, присутствует большее количество сплайнов внутри формы поперечного сечения. Особенность построения такого лофт-объекта заключается в том, что нужно подогнать количество сплайнов внутри каждого поперечного сечения по максимальному количеству сплайнов в форме. Например, в вилке максимальное количество сплайнов поперечного сечения – три (в зубцах вилки – по одному на каждый зубец). Чтобы получить более сглаженную форму, я использовал четыре сплайна (средний овал разделен на два сплайна). Исходя из этого все остальные формы также должны иметь по четыре сплайна.

ВНИМАНИЕ

Если в процессе построения сложного сплайна появляется перекрученная поверхность, это первый признак того, что расположенные рядом формы имеют различный порядок следования подобъектов. Для лофт-объектов с количеством сплайнов внутри формы больше одного сплайны всех форм должны иметь одинаковый порядок следования сплайнов и вершин. Иначе говоря, лофт-объект строится от первого сплайна: от первой вершины формы к первому сплайну, к первой вершине второй формы и т. д.

На рис. 9.25 показаны формы поперечных сечений в окне проекции Front (Спереди).

Рис. 9.24. Сплайн с согласованными вершинами (слева) и лофт-объект, построенный на основе такого сплайна (справа)

Рис. 9.25. Формы поперечных сечений, подготовленные для моделирования вилки

На окружностях, образующих ручку, в режиме редактирования Vertex (Вершина) необходимо добавить дополнительные точки, а затем разделить сплайн на четыре части (выделить нужные точки и применить к ним команду Break (Разбить)). То же самое необходимо сделать и с прямоугольником. В процессе создания лофтобъекта можно редактировать как расположение поперечных сечений вдоль пути, так и их форму. Вместе с тем вы можете уточнять форму сплайна пути, поэтому совсем не обязательно все тщательно подгонять с самого начала.

ПРИМЕЧАНИЕ

Для более детального ознакомления с формами объекта и расположением сплайнов на форме пути обратитесь к файлу упражнения fork.max, расположенному в папке ExamplesГлава 09Lofts прилагаемого к книге DVD.

На рис. 9.26 показана схема расположения поперечных сечений на сплайне.

Еще одной замечательной особенностью лофт-объектов является то, что при помощи комбинации разомкнутых и замкнутых сплайнов можно строить поверхности с разрезами и разрывами. Если необходимо построить поверхность с множеством отверстий, нужно разделить замкнутые формы на равное количество сплайнов (не забывая о согласовании первых вершин и порядке следования сплайнов внутри формы). На рис. 9.27 показаны сплайны, из которых я смоделировал лофт-объект с разрывом посередине.

Рис. 9.26. Вилка, построенная при помощи лофт-объекта

Рис. 9.27. Сплайны формы, подготовленные для моделирования детали с дырой

Рисунок 9.28 дает представление о взаимном расположении сплайнов формы, нанизанных на сплайн пути, и визуализированном изображении лофт-объекта с дырой.

ПРИМЕЧАНИЕ

В папке ExamplesГлава 09Lofts прилагаемого к книге DVD находится файл сцены hole.max.

Еще одним классическим примером лофт-объекта является ложка. Несмотря на то что на первый взгляд она мало напоминает лофт-объект, ее достаточно просто строить при помощи команды Fit (Подогнать).

Рис. 9.28. Схема расположения сплайнов вдоль пути (слева) и результат визуализации объекта с дырой (справа)

Деформация подгонки имеет несколько ограничений (однако это не мешает ей оставаться быстрым и мощным средством для построения объектов сложной формы):

■ формы подгонки должны быть одиночными замкнутыми сплайнами;

■ искривленные сегменты не должны расширяться за пределы первой и последней вершины формы на оси X;

■ формы подгонки не должны иметь подрезаний, то есть если зрительно провести вертикальную линию, проходящую через сплайн, то она не должна разрезать форму более чем в двух местах;

■ формы вида сверху и вида сбоку должны иметь одинаковую длину.

Последнее требование не является обязательным, так как 3ds Max может автоматически масштабировать вторую форму, подогнав ее под длину первой, однако в результате могут возникнуть непредвиденные искажения.

Для построения модели ложки выполните следующие действия.

1. В окне проекции Тор (Сверху) постройте две формы подгонки – контуры будущей ложки вида сверху и сбоку.

2. В этом же окне проекции постройте прямую – форму пути (рис. 9.29).

3. В окне проекции Left (Слева) постройте три формы поперечного сечения (на самом деле при построении таких объектов их может быть сколько угодно) (рис. 9.30).

Рис. 9.29. Формы подгонки для построения модели ложки

Рис. 9.30. Формы поперечного сечения модели ложки

4. Постройте лофт-объект по классической схеме (как строили карандаш): выделив сплайн пути, нажмите кнопку Get Shape (Взять форму), после чего щелкайте кнопкой мыши на сплайнах поперечных сечений, не забывая при этом смещать положение точки пути.

В результате должна получиться форма, показанная на рис. 9.31.

Рис. 9.31. Начальная форма ложки после применения сплайнов поперечного сечения

Для дальнейшего моделирования ложки сделайте следующее.

1. В свитке Deformations (Деформации) щелкните на кнопке Fit (Подогнать), в результате чего появится окно деформации подгонки.

2. В окне деформации подгонки нажмите кнопку Make Symmetrical (Сделать симметричным)

чтобы запретить симметричное построение для обеих осей.

3. Щелкните на кнопке Display X Axis (Отобразить ось Х)

чтобы загрузить форму подгонки по оси Õ.

4. Нажмите Get Shape (Взять форму)

и в окне проекции Top (Сверху) выберите форму ложки (рис. 9.32).

Рис. 9.32. Форма ложки в окне подгонки деформации по оси X

5. Проделайте вышеописанные действия для формы подгонки по оси Y, выбрав при этом сплайн вида сбоку.

6. При необходимости уточните положение точек на профилях (их также можно добавить или удалить).

На рис. 9.33 показано окончательное изображение визуализированной модели ложки.

ПРИМЕЧАНИЕ

В папке ExamplesГлава 09Lofts прилагаемого к книге DVD находится файл сцены spoon.max.

Вернемся к построению лофт-объектов, имеющих разомкнутый внешний сплайн. На рис. 9.34 представлены две формы поперечного сечения, каждая из которых состоит из трех сплайнов.

Рис. 9.33. Готовая модель ложки

Рис. 9.34. Две формы с разомкнутым сплайном

При построении этих форм использовались скругленные прямоугольники и сплайны окружностей. Прямоугольники имеют разрывы в точках, расположенных на сплайне справа (могут быть в любом месте, но обязательно согласованы). Чтобы выполнить разрыв сплайна, выделите точку на сплайне, затем в свитке Geometry (Геометрия) щелкните на кнопке Break (Разбить). Сам лофт-объект строится обычным способом – при помощи сплайна пути и сплайна формы (рис. 9.35).

Остановимся подробнее на моделировании лофт-объектов с возвратными путями. Данный способ позволяет во многих случаях избежать применения булевых операций и получить предсказуемую и легко настраиваемую модель.

В качестве объекта для моделирования возьмем головку для накидного гаечного ключа. Начнем моделирование с создания сплайнов. Для этого выполните следующие действия.

1. В окне проекции To p (Сверху) постройте две окружности диаметром 70 и 50. Для этого выполните команду Create ► Shapes ► Circle (Создание ► Формы ► Окружность), после чего щелкните в окне проекции Top (Сверху) и переместите указатель в сторону для построения окружности.

2. Для моделирования прямоугольника выполните команду Create ► Shapes ► Rectangle (Создание ► Формы ► Прямоугольник) и постройте в окне проекции To p (Сверху) прямоугольник размером 50 х 50.

3. Чтобы создать внутреннее отверстие, понадобится сплайн Star (Звезда) с параметрами, показанными на рис. 9.36. Он строится аналогично предыдущим объектам.

Рис. 9.35. Деталь, построенная с использованием разомкнутых сплайнов

Рис. 9.36. Настройки сплайна Star (Звезда)

4. Постройте сплайн возвратного пути. Для этого в окне проекции Front (Спереди) поставьте точку, которая будет служить основанием сплайна, затем точку вверху и опять у основания. В итоге внизу получатся две точки (первая и последняя), а вверху – одна (там сплайн меняет направление на противоположное). На предложение объединить вершины ответьте отрицательно.

СОВЕТ

Чтобы легче было строить точки, воспользуйтесь привязкой к сетке. Для этого щелкните на кнопке Snaps Toggle (Переключение привязок)

правой кнопкой мыши и установите в открывшемся окне флажок Grid Points (Точки сетки).

На рис. 9.37 показаны сплайны, построенные для моделирования детали.

Помните, что обязательно нужно согласовывать первые вершины. Желательно, чтобы количество сегментов (вершин) у всех сплайнов формы сечения также совпадало (для получения сглаженной формы). Чтобы количество сегментов было одинаковым во всех сплайнах, выполните следующие действия.

1. Конвертируйте все формы в Editable Spline (Редактируемый сплайн) командой Convert To ► Convert to Editable Spline (Преобразовать ► Преобразовать в редактируемый сплайн) контекстного меню.

2. Выделите сегменты объекта Star (Звезда) (потому что этот сплайн содержит наибольшее количество сегментов) и в свитке Selection (Выделение) посмотрите статистику выделенных сегментов. Их количество – 32. Именно к такому количеству сегментов нужно привести остальные сплайны.

3. Выделите прямоугольник и затем в режиме редактирования подобъектов Segment (Сегмент) – все его сегменты (четыре). После этого в поле рядом с кнопкой Divide (Разделить) свитка Geometry (Геометрия) наберите цифру 7 и щелкните на кнопке Divide (Разделить). В результате в квадрате получится 32 сегмента.

4. Проведите те же операции для двух оставшихся окружностей.

5. Согласуйте все первые вершины, для чего выставьте их у всех сплайнов, например, справа.

Теперь можно приступать к построению лофт-объекта. Схема распределения путей такова:

■ 0 % – большая окружность;

■ 27 % – большая окружность;

■ 27,1 % – меньшая окружность (уменьшается диаметр поверхности детали);

■ 50 % – меньшая окружность;

■ 50,1 % – квадрат (в этом месте путь меняет направление на противоположное и получается внутреннее отверстие);

■ 75 % – квадрат;

■ 75,1 % – звезда (отверстие из квадратного превращается в многогранное);

■ 99,9 % – звезда;

■ 100% – большая окружность (закрываем пустоту между внешним и внутренним отверстиями).

Чтобы закончить построение объекта, внесите следующие изменения. В свитке Skin Parameters (Параметры поверхности) снимите флажки Cap Start (Закрыть начало) и Contour (Контур). Готовый лофт-объект показан на рис. 9.38.

Рис. 9.37. Сплайны для построения ключа

Рис. 9.38. Схема расположения сплайнов вдоль пути (слева) и сам объект (справа)

ПРИМЕЧАНИЕ

Файл упражнения detale.max находится в папке ExamplesГлава 09Lofts прилагаемого к книге DVD.

Подводя итоги, стоит сказать, что при помощи лофт-моделирования можно создавать не только простые, но и достаточно сложные геометрические формы. Кроме того, осталась нерассмотренной такая возможность, как анимация пути, но это тема для отдельного упражнения.

Моделирование штор

Моделирование любого объекта сцены должно начинаться с предварительного анализа. Такой подход позволяет экономить и время, и ресурсы компьютера.

Итак, что же такое шторы с точки зрения трехмерного объекта? Наверное, проще всего представить штору как прямоугольник с вертикальными складками. В связи с этим встает следующий вопрос: а как же проще всего получить такие складки? При ответе на этот вопрос вы должны определиться в том, насколько хорошо вы знаете возможности программы и какие способы моделирования предпочитаете. Например, я знаю как минимум четыре способа моделирования шторы.

■ Моделирование профиля при помощи сплайнов с последующим применением модификатора Extrude (Выдавливание) или объекта Loft (Лофтинговые) и редактирования поверхности при помощи модификатора FFD Box (Произвольно деформируемый контейнер (прямоугольный)) для придания шторе окончательного вида.

■ Создание объекта Plane (Плоскость) со значительным количеством вертикальных полигонов, затем редактирование положения вершин в пространстве и применение модификатора MeshSmooth (Сглаженная поверхность) для сглаживания граней. В данном случае вы можете максимально контролировать итоговую геометрию, но теряете значительное количество времени по сравнению с предыдущим вариантом.

■ Моделирование на основе NURBS-объекта с использованием верхнего и нижнего профиля и последующим применением команды Ruled Surface (Поверхность по краям). Именно использование двух профилей позволяет получить более естественный вид подвешенной к карнизу шторы.

■ Создание Surface-поверхности. В этом случае также используются два сплайна профиля – верхний и нижний – с последующим применением модификаторов CrossSection (Поперечное сечение) и Surface (Поверхность).

Рассмотрим два последних варианта.

Первый вариант

Как я уже говорил выше, для моделирования NURBS-поверхности понадобится создать два профиля. Построение необходимо проводить в окне проекции Top (Cверху), а в качестве кривой должна использоваться CV Curve (CV-кривая), для построения которой выполните команду главного меню Create ► NURBS ► CV Curve (Создать ► NURBS ► CV-кривая).

Я думаю, вы знаете, как выглядят шторы, поэтому не стану рассказывать вам о том, что они собой представляют и каким образом крепятся. Замечу лишь, что в верхней части складки обычно более плотные, что обусловлено способом крепления шторы к карнизу (кольца, зажимы и т. д.). В нижней части штора свободно свисает под воздействием силы гравитации, а те физические законы, которые заставляют ткань распрямляться, в некоторой степени сглаживают неровности, создаваемые в местах крепления. Таким образом, складки нижней части шторы должны в целом соответствовать верхним, но иметь более свободную форму (рис. 9.39).

Рис. 9.39. Форма CV-кривых для верхнего и нижнего края шторы

На самом деле верхняя кривая (на рис. 9.39 она белая) может выглядеть иначе. Я в данном случае предположил, что в качестве шторы у меня используется гладкое полотно (не имеющее декоративной отделки), которое крепится к карнизу зажимами (без создания предварительных складок). В результате, если немного собрать такую штору, как раз получится волна.

СОВЕТ

После создания сплайнов их кривизну можно редактировать при помощи изменения положения вершин в пространстве, для чего на вкладке Modify (Изменить) командной панели необходимо перейти в режим редактирования Curve CV (Управляющие вершины кривой) (рис. 9.40).

При желании можно создать эффект подвешенной ткани. Обычно в области изгиба ткани, максимально удаленной от места крепления, возникает провисание. Такое провисание ткани легко получить путем выделения среднего ряда вершин (в местах крепления к карнизу) и небольшого смещения их вверх (рис. 9.41).

Кривые готовы. Не забывайте о том, что они должны быть расположены в одной плоскости относительно вертикали и расстояние между ними должно составлять высоту шторы.

Рис. 9.40. Уровень подобъектов Curve CV (Управляющие вершины кривой) для редактирования кривой

Рис. 9.41. Результат перемещения среднего ряда управляющих вершин верхнего сплайна

Осталось совсем немного – создать поверхность между двумя кривыми. Для этого как нельзя лучше подойдет инструмент Ruled Surface (Поверхность по краям), но прежде необходимо объединить построенные кривые в один объект. Сделать это можно путем присоединения одной кривой к другой. Для этого выделите одну кривую, нажмите кнопку Attach (Присоединить), расположенную в свитке General (Общие) настроек кривой, и щелкните в окне проекции на второй кривой.

Щелкните на кнопке Create Ruled Surface (Создать поверхность по краям)

расположенной на плавающей палитре инструментов NURBS1, и выберите в окне проекции одну кривую, а затем вторую. В результате вышеописанных операций вы получите готовую поверхность шторы (рис. 9.42).

ПРИМЕЧАНИЕ

После создания поверхности можно продолжить редактировать кривые, поэтому, если вас не удовлетворяет получившийся результат, вы можете изменить форму кривых, контролируя при этом общую форму поверхности шторы.

1 Плавающую палитру NURBS можно вызвать щелчком на кнопке NURBS Creation Toolbox (Панель инструментов создания NURBS-объекта), расположенной в свитке General (Общие) настроек NURBS-кривой на вкладке Modify (Изменение) командной панели.

Рис. 9.42. Штора, построенная по двум кривым

Этим можно было бы ограничиться, но я хотел бы еще в общих чертах описать, как изменить геометрию шторы, если она собрана у основания или в другой части.

Наверное, вы уже успели заметить, что NURBS-поверхность не имеет других контрольных точек, кроме тех, которые расположены на сплайнах в верхней и нижней частях шторы. Этого явно недостаточно для того, чтобы редактировать поверхность в горизонтальной плоскости. В связи с этим первое, что необходимо сделать, – это добавить управляющие вершины в среднюю часть. Для этого выполните следующие действия.

1. В стеке модификаторов перейдите на уровень редактирования подобъектов Surface (Поверхность).

2. Выделите поверхность и в свитке Surface Common (Общие свойства поверхности) щелкните на кнопке Make Point (Создать точку) (рис. 9.43), в результате чего откроется окно Make Point Surface (Создать точки поверхности).

Рис. 9.43. Свиток Surface Common (Общие свойства поверхности) настроек построенной шторы

3. Значение параметра Number In U (Количество по горизонтали) окна Make Point Surface (Создать точки поверхности), который определяет количество точек поверхности по горизонтали, оставьте заданным по умолчанию. Параметру Number in V (Количество по вертикали) задайте значение в пределах от 10 до 20, в зависимости от стоящей перед вами задачи. Я задал значение, равное 14. Этого вполне достаточно, чтобы собрать штору в нижней ее части.

После того как будут добавлены точки поверхности, их можно редактировать, для чего необходимо перейти на уровень подобъектов Point (Точка) и воспользоваться инструментами перемещения, масштабирования и поворота.

На рис. 9.44 представлена штора, которую я получил при помощи перемещения точек и использования параметра Soft Selection (Плавное выделение).

Рис. 9.44. Модель шторы после редактирования вершин