Текст книги "3ds Max 2008 на 100 %"

Источники света играют огромную роль в визуализации сцен 3ds Max. Правильное освещение может значительно улучшить сцену, создав соответствующую атмосферу. В большинстве сцен 3ds Max используется два типа освещения: естественное и искусственное. Естественное освещение применяется при создании экстерьеров на основе имитации солнечного или лунного света. Искусственное освещение предпочтительно для интерьеров, где светильники создают ощущение света от бытовых осветительных приборов.

В программе 3ds Max 2008 присутствует восемь типов стандартных источников света, включая два, поставляемых вместе с визуализатором mental ray, и одиннадцать фотометрических.

Рассмотрим шесть основных стандартных источников света.

□ Omni (Всенаправленный) – точечный источник света, располагающийся в какой-то точке трехмерного пространства и равномерно излучающий свет во всех направлениях. Его можно сравнить с лампочкой без абажура, подвешенной к потолку.

□ Target Direct (Нацеленный направленный) – направленный источник света, лучи которого располагаются в пространстве параллельно друг другу. Такой источник света можно представить как плоскость, излучающую свет в виде цилиндра или параллелепипеда. Источник света имеет Target (Цель), на которую направлен пучок лучей. Примером его использования может служить имитация солнечного света, проходящего через окно в помещение.

□ Free Direct (Свободный направленный) – в отличие от предыдущего источника света не имеет цели. Его положение в пространстве настраивается путем вращения.

□ Target Spot (Направленный с целью) – аналогичный источнику света Target Direct (Нацеленный направленный), с той лишь разницей, что лучи распространяются от излучателя не параллельно, а исходя из одной точки, наподобие света от театральных софитов или автомобильных фар. Такой источник света можно представить в виде конуса или пирамиды с вершиной в точке излучения. Как и предыдущие источники света, может создавать тени и служить проектором изображений на поверхность объектов сцены.

□ Free Spot (Направленный без цели) – вариант источника света Target Spot (Направленный с целью), не имеющий цели. Как и у Free Direct (Свободный направленный), направление светового луча изменяется вращением источника света.

□ Skylight (Свет неба) – источник света, имитирующий свет неба. В отличие от источников света, рассмотренных ранее, Skylight (Свет неба) накрывает сцену полусферой, все внутренние стороны которой излучают световые лучи. Таким образом достигается мягкое равномерное освещение сцены, характерное для природного освещения. Особенностью этого источника света является то, что для его просчетов необходимо включать Light Tracer (Трассировщик света) (задается на вкладке Advanced Lightning (Улучшенное освещение) окна Render Scene (Визуализация сцены)).

Фотометрические источники света (группа Photometric (Фотометрический) категории Lights (Источники света) вкладки Create (Создание) командной панели) аналогичны стандартным, но позволяют более точно с физической точки зрения воспроизводить освещенность, цвет, затухание и распределение света в пространстве. В отличие от стандартных, фотометрические источники используют в качестве единиц освещенности канделы, люмены или люксы.

В число фотометрических входят следующие восемь основных источников света.

□ Target Point (Точечный направленный) – аналогично стандартному всенаправленному источнику света излучает свет во всех направлениях с одинаковой силой. Для этого источника света можно задавать пространственное распределение светового потока.

□ Free Point (Точечный свободный) – всенаправленный точечный источник света.

□ Target Linear (Линейный направленный) – источник света, позволяющий имитировать линейные источники света наподобие ламп дневного света. Имеет цель для установки направления светового потока и положения в пространстве.

□ Free Linear (Линейный свободный) – аналогичен Target Linear (Линейный направленный), но не имеет цели. Положение в пространстве и направление светового луча изменяется вращением осветителя.

□ Target Area (Площадной направленный) – источник света, по форме напоминающий прямоугольник, с возможностью изменения параметров длины и ширины. Наличие цели позволяет более точно настраивать положение источника света и направление светового потока. Может использоваться для имитации освещения из окна или в качестве световой панели.

□ Free Area (Площадной свободный) – в отличие от Target Area (Площадной направленный) не имеет цели. Его положение в пространстве настраивается путем вращения.

□ IES Sun (Свет солнца) и IES Sky (Свет неба) – источники света, способные имитировать физически правильный солнечный свет и свет неба с облаками и без. Могут использоваться как самостоятельно, так и в составе объектов дневного света.

Пока в сцену не будет введен хотя бы один источник света, в сцене используется базовое освещение за счет встроенных источников света, не имеющих настроек. Эта особенность программы 3ds Max позволяет начинать моделирование объектов сцены без предварительной установки источников света, создание и настройку которых можно выполнить позднее.

Рассмотрим создание и основные настройки источника света Target Spot (Направленный с целью).

1. На вкладке Create (Создание) командной панели щелкните на кнопке Lights (Источники света) и выберите из раскрывающегося списка строку Standard (Стандартный).

2. Нажмите кнопку Target Spot (Направленный с целью) в свитке Object Type (Тип объекта).

3. В одном из окон проекций щелкните в месте предполагаемого размещения источника света и, не отпуская кнопку мыши, переместите указатель в сторону, где должна располагаться цель источника света (рис. 2.27).

Рис. 2.27. Источник света Target Spot (Направленный с целью)

4. В свитке General Parameters (Общие параметры) установите флажок On (Включить) в области Shadows (Тени), если объекты сцены должны отбрасывать тень.

5. В свитке Intensity/Color/Attenuation (Интенсивность/цвет/затухание) при помощи параметра Multiplier (Яркость) укажите значение уровня интенсивности света. Здесь также можно настроить цвет освещения, а в области Decay (Затухание) установить способ и начало ослабления светового потока по мере удаления от источника света.

6. При необходимости укажите в областях Near Attenuation (Затухание вблизи) и Far Attenuation (Затухание вдали) начальную и конечную границы затухания света.

7. В свитке Spotlight Parameters (Параметры прожектора) при помощи параметров Hotspot/Beam (Яркое пятно/луч) и Falloff/Field (Край пятна/область) задайте степень размытия края светового пятна.

8. В свитке Shadow Parameters (Параметры тени) установите значение параметров тени: Color (Цвет) и Dens (Плотность).

В среде 3ds Max используется два вида камер.

□ Target (Направленная) – представляет собой камеру с точкой нацеливания (Target Point), на которую направлен объектив. Камеру и ее цель можно трансформировать независимо, но считается, что камера всегда направлена на цель.

□ Free (Свободная) – аналогична направленной, но не имеет точки нацеливания и представляет собой единичный объект (саму камеру). Она определяет свою цель как находящуюся на произвольном расстоянии вдоль негативной[3]3
  Обычно координата X имеет позитивное направление вправо,Y – вверх, а Z – от наблюдателя. Негативная локальная ось – это ось с противоположным направлением вектора.


[Закрыть] локальной оси Z. Ее положение в пространстве настраивается путем вращения.

По конструкции направленные камеры стараются сохранять свой вектор (локальную ось Y камеры), выровненным с осью Z мировой[4]4
  Мировая система координат – это универсальная система для всех объектов сцены, которая является постоянной вне зависимости от того, какое окно проекции активно.


[Закрыть] системы координат. Создание направленных камер в окне проекции Top (Сверху) устанавливает камеру с правильным начальным выравниванием и обеспечивает наиболее предсказуемые результаты. Создание камеры в других окнах проекций, где легко устанавливать камеру, смотрящую вниз или вверх, может привести к непредсказуемым поворотам камеры вокруг своей оси.

Свободная камера имеет локальную систему координат, выровненную с системой координат текущей плоскости конструкции. Линия взгляда свободной камеры направлена вдоль своей отрицательной оси Z, потому камера по умолчанию всегда направлена в плоскость конструкции. Например, свободная камера, созданная в окне проекции Top (Сверху), направлена вниз, а свободная камера, созданная в окне проекции Left (Слева), – вправо.

Область, просматриваемая камерой, устанавливается двумя независимыми параметрами камеры: FOV (Field of View) (Поле зрения) и Target Distance (Фокусное расстояние). Они описывают одно и то же свойство камеры, поэтому изменение параметра Field of View (Поле зрения) изменяет параметр Target Distance (Фокусное расстояние) и наоборот. Используйте Field of View (Поле зрения) для кадрирования вида камеры и для обеспечения кинематографических эффектов (например, наезда на объект).

Камеры можно создать двумя способами: преобразованием окна перспективного вида в окно вида из камеры и построением камеры в окне проекции.

В первом случае при активном окне проекции Perspective (Перспектива) выполните команду Views ► Create Camera From View (Вид ► Создать камеру из окна проекции) или нажмите Ctrl+C.

Во втором случае для создания камеры в окне проекции сделайте следующее.

1. На вкладке Create (Создание) командной панели щелкните на кнопке Cameras (Камеры).

2. В свитке Object Type (Тип объекта) нажмите кнопку Target (Направленная). В результате на командной панели появится свиток Parameters (Параметры).

3. Щелкните в точке любого окна проекции для размещения камеры и переместите указатель в направлении предполагаемого размещения точки нацеливания (рис. 2.28).

Рис. 2.28. Направленная камера

4. При необходимости настройте параметры камеры в свитке Parameters (Параметры).

Для изменения параметров объектов сцены в среде 3ds Max служит панель Modify (Изменение). Она содержит список модификаторов, позволяет управлять стеком модификаторов и редактировать подобъекты.

Каждый модификатор привносит в моделирование большое количество возможностей. Некоторые модификаторы сложны, другие просты и служат узкой цели. Успешное использование любого модификатора зависит от знания их возможностей и правильного порядка их применения, который виден в стеке на командной панели. Для достижения максимальной гибкости модификаторы можно применять в сочетании с другими модификаторами. При модификации объекта часто следует определить выборки, оптимизировать результат, улучшить сглаживание и присвоить отображение.

При описании в книге модификаторы организованы в соответствии с тем, каким способом они воздействуют на объект. Это важная особенность, поскольку, например, некоторые модификаторы преобразуют сплайны и фрагменты в каркасы, когда этого не требуется.

Модификаторы делятся на WORLD-SPACE MODIFIERS (Модификаторы глобального пространства) и OBJECT-SPACE MODIFIERS (Модификаторы пространства объекта).

Модификаторы первой группы в отличие от второй при обработке объектов всегда используют пространственную привязку к глобальной системе координат, о чем свидетельствует аббревиатура WSM (World Space Modifiers), включенная в их название.

Все модификаторы программы 3ds Max 2008 сгруппированы по назначению. Существует 16 групп модификаторов, о которых подробно рассказывалось в предыдущей главе.

Многие модификаторы используют Gizmo (Габаритный контейнер) для управления воздействием на объект. Габаритный контейнер появляется при переходе в режим редактирования подобъектов модификатора и отображается в виде специального значка, охватывающего поверхность объекта. Применение габаритного контейнера позволяет дополнительно контролировать модифицируемый объект. Например, смещение габаритного контейнера модификатора UVW Map (UVW-проекция) вызовет смещение текстурных координат объекта, что полезно при наложении текстурных карт.

Очень большое количество встроенных и подключаемых модификаторов не позволяет рассмотреть их все в рамках данной книги, поэтому остановимся на описании принципов работы наиболее используемых из них.

Модификатор Lathe (Вращение вокруг оси) является одним из наиболее применяемых. Он используется для создания тел методом поворота вокруг своей оси половины профиля сечения объекта. Примерами объектов такого рода могут служить большая часть традиционной посуды, кувшины и вазы, песочные часы, автомобильные фары, гантели и т. д.

Наиболее важными настройками модификатора Lathe (Вращение вокруг оси) являются задание оси вращения и установка поверхности кругового вращения. По умолчанию расположение оси начинается с центра создания формы и выравнивается с локальной осью Y формы. Центр создания – расположение по умолчанию точки вращения после создания формы. Изменить положение сплайна по отношению к точке вращения формы можно двумя способами:

□ используя редактирование формы на уровне подобъектов Spline (Сплайн) для изменения положения этих сплайнов относительно точки вращения;

□ настроив точку опоры (Pivot Point) при помощи свитка Adjust Pivot (Настройка опоры), находящегося на вкладке Hierarchy (Иерархия) командной панели.

Рассмотрим пример построения вазы методом вращения профиля.

1. В окне проекции Front (Спереди) постройте сплайн, который будет профилем для будущего объекта (рис. 2.29).

Рис. 2.29. Сплайновый профиль будущей вазы

СОВЕТ

Во время построения сплайнового профиля используйте начало координат для расположения оси вращения и привязки к сетке для упрощения процесса моделирования. Сплайн должен представлять собой одну непрерывную кривую, начальная и конечная точки которой лежат на оси вращения.

2. На вкладке Modify (Изменение) командной панели выберите из раскрывающегося списка модификаторов строку Lathe (Вращение вокруг оси). Будет создано тело вращения с установками по умолчанию, и появится свиток Parameters (Параметры) настроек модификатора вращения (рис. 2.30).

Рис. 2.30. Свиток Parameters (Параметры) модификатора Lathe (Вращение вокруг оси)

3. Скорее всего, объект, полученный после применения модификатора, будет мало похож на ожидаемый. Это связано с тем, что по умолчанию геометрический центр кривой является осью вращения объекта, а мы строили симметричную половину профиля. Следовательно, необходимо переместить ось вращения в крайнее левое положение сплайна, для чего щелкните на кнопке Min (Минимум), находящейся в области Align (Выравнивание) свитка Parameters (Параметры). В результате объект должен принять форму, показанную на рис. 2.31.

4. Очень часто в области оси вращения возникают артефакты, которые портят внешний вид модели (см. рис. 2.31). Чтобы избавиться от этого недостатка, установите флажок Weld Core (Слияние на оси).

5. При помощи параметра Segments (Количество сегментов) укажите количество сегментов, которое будет размещено по периметру формы вращения, чтобы получить сглаженную поверхность.

6. При необходимости установите флажок Flip Normals (Обратить нормали).

7. Укажите тип выходной поверхности, установив переключатель Output (Результат) в соответствующее положение: Patch (Патч-поверхность), Mesh (Поверхность) или NURBS (NURBS-поверхность).

При создании объекта в виде сектора тела вращения с помощью параметра Degrees (Сектор) задайте величину угла поворота, а если тело вращения имеет стенки с некоторой толщиной, то в области Capping (Настройки замкнутой поверхности) установите флажки Cap Start (Замкнутая поверхность в начале) и Cap End (Замкнутая поверхность в конце) (рис. 2.32).

Рис. 2.31. Объект после применения модификатора Lathe (Вращение вокруг оси) и выполнения некоторых настроек

Рис. 2.32. Кувшин, выполненный с сектором вращения, равным 360° (слева), и его копия с сектором вращения в 270° (справа)

Модификатор Extrude (Выдавливание) применяется для построения объектов с постоянным сечением по высоте. Использование модификатора выдавливания похоже на работу рассмотренного ранее составного объекта Loft (Лофтинговые), когда формой пути служит прямая линия, а поперечное сечение состоит из одного сплайна кривой. Примерами использования модификатора Extrude (Выдавливание) могут служить шестеренки и звездочки, текст, машиностроительные детали и заготовки для стен домов.

Как и в случае с телами вращения, для построения выдавливания необходимо создать объект формы – профиль сечения, по которому будет строиться выдавливание. Этим профилем может быть как разомкнутая, так и замкнутая кривая, состоящая из одного или более сплайнов. Для построения профиля могут использоваться NURBS-кривые.

ПРИМЕЧАНИЕ

Аналогичным модификатору Extrude (Выдавливание) по способу построения объектов, но с большими возможностями редактирования профиля выдавливания является модификатор Bevel (Выдавливание со скосом). Его следует использовать при создании объектов с постоянным сечением и фаской на краях (например, текста).

Рассмотрим применение модификатора Extrude (Выдавливание) на примере создания шестеренки часового механизма.

1. В окне проекции Top (Сверху) постройте сплайн Star (Звезда) и несколько окружностей внутри.

2. Щелкните на объекте Star (Звезда) правой кнопкой мыши, в результате чего появится контекстное меню. Выполните команду Convert To ► Convert to Editable Spline (Преобразовать ► Преобразовать в редактируемый сплайн).

3. В свитке Geometry (Геометрия) настроек объекта Star (Звезда) нажмите кнопку Attach (Присоединить) и в окне проекции Top (Сверху) щелкните последовательно на всех созданных окружностях для присоединения их к объекту Star (Звезда). В результате получится объект формы профиля будущей шестеренки, состоящий из нескольких сплайнов (рис. 2.33).

Рис. 2.33. Форма поперечного сечения будущей шестеренки

4. На вкладке Modify (Изменение) командной панели выберите из раскрывающегося списка модификаторов строку Extrude (Выдавливание). Будет создан объект выдавливания с установками по умолчанию, а на командной панели появится свиток Parameters (Параметры) настроек модификатора выдавливания (рис. 2.34).

5. При помощи параметра Amount (Величина) укажите высоту объекта выдавливания (рис. 2.35).

6. Используя параметр Segments (Количество сегментов), увеличьте количество сегментов по высоте, если собираетесь редактировать построенный объект с помощью модификаторов поверхности или на уровне подобъектов, преобразовав тело выдавливания в Editable Mesh (Редактируемая поверхность).

7. При необходимости укажите, должен ли объект выдавливания иметь закрытые верхнее и нижнее основания, установив флажки Cap Start (Замкнутая поверхность в начале) и Cap End (Замкнутая поверхность в конце).

Рис. 2.34. Свиток Parameters (Параметры) модификатора Extrude (Выдавливание)

Рис. 2.35. Результат применения модификатора выдавливания

8. Укажите тип выходной поверхности, установив переключатель Output (Результат) в соответствующее положение.

Модификатор Bend (Изгиб) используется для создания деформации изгиба трехмерных объектов. Для корректного применения модификатора объект должен иметь достаточное количество разбиений в направлении оси изгиба.

Рассмотрим простой пример применения модификатора Bend (Изгиб) к объекту Cylinder (Цилиндр).

1. В окне проекции Top (Сверху) постройте цилиндр произвольного размера.

2. Параметру Height Segments (Количество сегментов по высоте) задайте значение от 10 до 20 в зависимости от высоты цилиндра.

3. Из раскрывающегося списка модификаторов вкладки Modify (Изменение) командной панели выберите строку Bend (Изгиб). Раскроется свиток Parameters (Параметры) настроек модификатора изгиба (рис. 2.36).

4. При помощи параметра Angle (Угол) задайте значение угла изгиба в градусах.

5. При необходимости измените направление изгиба, задав угол поворота в поле Direction (Направление).

6. Для управления ориентацией деформации изгиба установите переключатель Bend Axis (Ось изгиба) в соответствующее положение: X, Y или Z.

7. В области Limits (Пределы) задайте при необходимости ограничения на действие модификатора в пределах выбранной оси деформации.

8. Для получения дополнительного контроля над деформацией изгиба щелкните на плюсике возле названия модификатора в стеке. В результате появится доступ к габаритному контейнеру Гизмо (строка Gizmo (Габаритный контейнер)) модификатора и его центру (Center (Центр)).

На рис. 2.37 показаны два варианта применения модификатора Bend (Изгиб).

Рис. 2.36. Свиток Parameters (Параметры) модификатора Bend (Изгиб)

Рис. 2.37. Цилиндр после применения модификатора Bend (Изгиб) со значением угла изгиба 90° (слева) и его копия с ограничением области воздействия и центром модификатора, передвинутым вверх (справа)