Тема 4. 2. Особенности программы

 

Autodesk 3ds Max, ранее 3D StudioMax, является программным обеспечением 3D компьютерной графики для создания 3D-анимации, моделей и изображений. Оно было разработано и произведено компанией AutodeskMediaandEntertainment. Софт имеет возможности моделирования, гибкие плагины архитектуры и может быть использован на платформе MicrosoftWindows. Он часто используется разработчиками компьютерных игр, на телевидении в коммерческих студиях и в архитектурных мастерских визуализации, включая проектирование шкафов купе на заказ. Он также используется для создания видеоэффектов и в предварительнойкиновизуализации.

В дополнение к своим функциям моделирования и анимации, последняя версия 3ds Max также включает шейдеры (например, окружающую окклюзию и подповерхностное рассеивание), динамическое моделирование, систему частиц, излучательные рефлексы, карты создания нормалей и рендеринга, настраиваемый пользовательский интерфейс, глобальное освещение и собственный скриптовый язык.

MAXScript

MAXScript — встроенный скриптовый язык, используемый с целью автоматизации повторяющихся задач. Данный язык может объединить имеющиеся функциональные возможности по-новому, разработать новые инструментальные средства и интерфейсы пользователей и многое другое. Модули создаются исключительно в MAXScript.

CharacterStudio

CharacterStudio является плагином, который, начиная с версии 4 Макс, интегрируется в 3D StudioMax, помогая пользователям анимировать виртуальные персонажи. Система работает, используя символ снаряда или «Двуногого» скелета-шаблона, имеющий ряд настроек, которые можно изменять и настраивать в соответствии с характером сеток и анимационных потребностей. Данный софт также имеет надежные инструменты редактирования для IK/FK коммутации, позволяет осуществлять манипуляции со слоями и Keyframing рабочих процессов, а также позволяет совместное использование анимационных данных в разных «Двуногих» шаблонах. Эти «Двуногие» шаблоны имеют и другие нужные функции, которые помогут ускорить производство циклов ходьбы и маршрутов движения, а также вторичные движения.

 

ТЕМА 4.3.ОБЪЕКТЫ В 3DSTUDIOMAX.

 

Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:

Моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней;

Текстурирование — назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов — прозрачность, отражения, шероховатость и пр.);

Освещение — установка и настройка источников света;

Анимация (в некоторых случаях) — придание движения объектам;

Динамическая симуляция (в некоторых случаях) — автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом;

Рендеринг (визуализация) — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью;

Композитинг (компоновка) — доработка изображения;

вывод полученного изображения на устройство вывода — дисплей или принтер.

 

ТЕМА 4.4.МОДЕЛИРОВАНИЕ

 

3ds Max располагает обширными средствами для создания разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей, реальных или фантастических объектов окружающего мира, с использованием разнообразных техник и механизмов, включающих следующие:

полигональное моделирование, в которое входят Editablemesh (редактируемая поверхность) и Editablepoly (редактируемый полигон) — это самый распространённый метод моделирования, используется для создания сложных моделей и низкополигональных моделей для игр.

Как правило, моделирование сложных объектов с последующим преобразованием в Editablepoly начинается с построения параметрического объекта «Box», и поэтому способ моделирования общепринято называется «Boxmodeling»;

моделирование на основе неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS) (следует отметить, что NURBS-моделирование в 3ds Max-е настолько примитивное что никто этим методом практически не пользуется);

моделирование на основе т. н. «сеток кусков» или поверхностей Безье (Editablepatch) — подходит для моделирования тел вращения;

моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов.

моделирование на основе сплайнов (Spline) с последующим применением модификатора Surface — примитивный аналог NURBS, удобный, однако, для создания объектов со сложными перетекающими формами, которые трудно создать методами полигонального моделирования.

моделирование на основе сплайнов с последующим применением модификаторов Extrude, Lathe, BevelProfile или создания на основе сплайнов объектов Loft. Этот метод широко применяется для архитектурного моделирования.

Методы моделирования могут сочетаться друг с другом.

Моделирование на основе стандартных объектов, как правило, является основным методом моделирования и служит отправной точкой для создания объектов сложной структуры, что связано с использованием примитивов в сочетании друг с другом как элементарных частей составных объектов.

 

Стандартный объект «Чайник» (Teapot) входит в этот набор в силу исторических причин: он используется для тестов материалов и освещения в сцене, и, кроме того, давно стал своеобразным символом трёхмерной графики.

 

ТЕМА 4.5. МОДИФИКАТОРЫ

 

Spherify (Шарообразность) Придает шарообразную форму любым объектам. Модификатор имеет одну настройку — Percent (Процент), которая определяет степень воздействия модификатора на объект. Значение этого параметра, равное 100, соответствует идеальной шарообразной форме объекта.

Squeeze (Сдавливание)

Изменяет форму объекта таким образом, что каждая последующая точка, удаленная от центра эффекта, смещается относительно оси эффекта. Управлять кривизной эффекта можно при помощи области EffectBalance (Баланс эффекта), которая включает в себя параметры смещения Bias (Наклон) и масштаб воздействия Volume (Объем). Амплитуда эффекта задается величиной Amount (Величина), а кривизна — величиной Curve.

Stretch (Растягивание)

Растягивает объект вдоль одной из осей, одновременно сжимая его по двум другим осям в обратном направлении. Величина сжатия в обратном направлении определяется параметром Amplify (Усиление). Направление растягивания выбирается при помощи переключателя StretchAxis (Ось растягивания), а величина, характеризующая силу деформации, определяется параметром Stretch (Растягивание).

Taper (Сжатие)

Действие данного модификатора приводит к тому, что объект сужается в одном из направлений воздействия модификатора. Кривизна искажения определяется параметром Curve (Кривая), сила воздействия модификатора — Amount (Величина). Направление воздействия модификатора задается в области TaperAxis (Ось сжатия), при установке флажка Symmetry (Симметричное искажение) объект будет сжиматься симметрично.

Twist (Скручивание)

В качестве примеров деформации кручения из реальной жизни можно привести сверло, серпантин, телефонный провод и т.д. Аналогичный вид можно придать трехмерным объектам 3ds Max 8, применив модификатор Twist (Скручивание). Модификатор имеет три основных параметра: Angle (Угол) — угол кручения, Bias (Наклон) — смещение эффекта и TwistAxis (Ось скручивания) — ось, определяющая направление действия модификатора.

Wave (Волна)

Действие этого модификатора напоминает результат деформации модификатором Ripple (Рябь) с той лишь разницей, что волны распространяются не во все стороны, а вдоль некоторой оси. Параметры модификатора Wave (Волны) совпадают с настройками Ripple (Рябь).

Модификаторы свободных деформаций

Модификаторы свободных деформации (содержат в своем названии аббревиатуру FFD) воздействуют на объект по одному и тому же принципу. После назначения любого из них вокруг объекта возникает решетка с ключевыми точками. Эти точки привязываются к геометрическим характеристикам объекта, и при изменении положения любой из них объект деформируется.

Чтобы отредактировать объект при помощи модификаторов свободной деформации, необходимо развернуть список в стеке модификаторов (щелкнув на плюсике рядом с названием модификатора) и переключиться в режим редактирования ControlPoints (Ключевые точки). Находясь в этом режиме, можно изменять положение ключевых точек, деформируя поверхность объекта.

Основное отличие модификаторов свободной деформации друг от друга заключается в количестве ключевых точек, а также способе построения решетки (она может быть кубическая пли цилиндрическая).

CapHoles (Закрытие отверстий)

С помощью этого модификатора можно закрыть отверстия, имеющиеся в редактируемой оболочке объекта. CapHoles (Закрытие отверстий) удобно использовать, когда в результате правки редактируемых поверхностей (вручную или с использованием других модификаторов) возникают дефекты в виде отверстии. Модификатор можно применять как к оболочке в целом, так и к выделенным полигонам. В этом случае модификатор будет воздействовать только на часть объекта.

ПРИМЕЧАНИЕ

Для закрытия отверстия можно не выделять все полигоны по его периметру, достаточно выделить лишь часть.

Модификатор CapHoles (Закрытие отверстий) имеет три параметра: SmoothNewFaces (Сгладить новые грани) — формирует новую группу сглаживания из созданных граней; SmoothWithOldFaces (Сгладить со старыми гранями) — добавляет созданные грани к уже имеющейся группе сглаживания; TriangulateCap (Треугольное закрытие) — закрывает отверстие треугольными гранями.

DeleteMesh (Удаление поверхности)

С помощью этого модификатора можно удалить определенные элементы подобъек-тов редактируемой оболочки. Удалить определенные элементы подобъектов редактируемой оболочки можно также, используя инструменты редактирования оболочки, однако применение модификатора имеет свои преимущества: при назначении модификатора DeleteMesh (Удаление поверхности) всегда можно вернуться на предыдущий этап работы с объектом.

EditMesh (Редактирование поверхности)

Содержит инструменты, аналогичные тем, которые становятся доступными после преобразования объекта в EditableMesh (Редактируемая поверхность). Данный модификатор часто используют для редактирования объектов, полученных в результате сплайнового моделирования.

EditNormals (Редактирование нормалей)

Показывает, как расположены нормали, исходящие из каждой вершины объекта. Ориентация нормалей оказывает большое влияние на финальную визуализацию изображения. В реальном мире объекты подчиняются законам физики, поэтому угол падения луча на объект равен углу отражения луча от этого же объекта. Изменение положения одной из нормалей на трехмерной модели приведет к тому, что на участке, примыкающем к этой нормали, этот закон действовать не будет. После назначения объекту модификатора EditNormals (Редактирование нормалей) в окне проекции нормали на объекте будут отображаться в виде схематических линий. Нормали характеризуются параметром DisplayLength (Длина отображения) и могут иметь управляющий маркер на конце. Для этого нужно установить флажок ShowHandles (Отображать маркеры), С помощью маркеров легче манипулировать нормалями.БзЮ

Для управления положением нормален необходимо переключиться в режим редактирования подобъектов Normal (Нормаль) модификатора. Модификатор позволяет выделять нормали одним из четырех способов, которые задаются положением переключателя SelectBy (Выделить по). Доступны следующие варианты выделения: Normal (По нормалям), Edge (По ребрам), Vertex (По вершинам), Face (По граням).

Среди инструментов для управления нормалями можно выделить следующие:Unify (Объединить) — объединяет несколько нормалей одной вершиной; Break (Разбить) — разъединяет одну нормаль на несколько.

ПРИМЕЧАНИЕ

Если в одной вершине сходятся несколько поверхностей с разными группами сглаживания, то вершина будет содержать столько нормалей, сколько поверхностей (а значит, и групп сглаживания) примыкает к этой вершине. Например, в параллелепипеде каждая вершина содержит по три нормали, а в сфере — по одной.

Флажок Unify/BreaktoAverage (Объединить/Разбить к среднему) отвечает за направление ориентации нормали. Если этот флажок установлен, то просчитанная нормаль будет направлена под углом, который рассчитывается как среднее значение углов направления объединяемых или разбиваемых нормалей.

EditPoly (Редактирование полигональной поверхности)

Содержит инструменты, аналогичные тем, которые становятся доступными после преобразования объекта в EditablePoly (Редактируемая полигональная поверхность). Этот модификатор часто используют для редактирования объектов, полученных в результате сплайнового моделирования.

FaceExtrude (Выдавливание граней)

Похож по своему действию на инструмент Extrude (Выдавливание), который используется в редактируемых оболочках.

MultiRes (Разрешающая способность)

Позволяет уменьшить количество вершин объекта, сохраняя при этом геометрию поверхности трехмерной модели. Модификатор MultiRes (Разрешающая способность) удобно использовать, когда требуется оптимизировать оболочку модели, уменьшив количество граней объектов.Чтобы включить действие,этого модификатора, его мало просто назначить — нужно еще и нажать кнопку Generate (Сгенерировать) в его настройках. После этого модификатор выполнит просчет и станут доступны его другие параметры. Параметры VertPercent (Процент вершин) и VertCount (Количество вершин) области Resolution (Разрешение) являются одной и той же настройкой, выраженной и разных величинах — общим процентом вершин и их количеством. По этой причине при изменении одного параметра автоматически устанавливается соответствующее значение другого. Под этими настройками расположено три информационных поля; MaxVertex (Максимальное количество вершин), FaceCount (Количество граней) и MaxFace (Максимальное количество граней).

Normal (Нормаль)

Позволяет объединить и/или обратить нормали объекта без использования модификатора EditMesh (Редактирование поверхности). В настройках модификатора Normal (Нормаль) есть два параметра — UnifyNormals (Объединить нормали) и FlipNormals (Обратить нормали).

Optimize (Оптимизировать)

Предназначен для оптимизации поверхности объекта путем уменьшения количества граней и вершин с сохранением исходной формы модели. В отличие от модификатора MultiRes (Разрешающая способность), Optimize (Оптимизировать) не позволяет задать процент вершин, которые будут содержаться в обработанном объекте. Модификатор Optimize (Оптимизировать) содержит такие параметры: FaceThresh (Удаление граней) — пороговое значение угла, при котором грани будут удалены; EdgeThresh (Удаление ребер) — пороговое значение угла, при котором ребра будут удалены; Bias (Смещение) — параметр, определяющий вероятность появления ошибочных треугольных проемов в структуре оптимизированного объекта. Чем выше значение параметра Bias (Смещение), тем точнее происходит оптимизация модели. Параметр MaxEdgeLen (Максимальная длина ребра) определяет максимальную длину ребер, образованных в результате оптимизации. Флажок AutoEdge (Авторебро) отвечает за автоматическую оптимизацию ребер.

Smooth (Сглаживание)

Обеспечивает автоматическое сглаживание граней поверхности объекта. После его воздействия граням, угол между которыми не превышает заданного значения, назначается одна группа сглаживания. Группы сглаживания, к которым будет применен модификатор, можно устанавливать вручную при помощи кнопок списка SmoothingGroups (Группы сглаживания) или же автоматически, если установлен флажок AutoSmooth (Автостлаживанне). Параметр Threshold (Порог) определяет пороговое значение угла, который может быть сглажен.

Symmetry (Симметрично)

Отражает геометрию объекта относительно плоскости. При этом отраженная копия составляет с исходным объектом единое целое. Определение направления симметрии устанавливается положением переключателя MirrorAxis (Ось отражения). Резкость перехода на стыке исходного и отраженного объектов определяется значением параметра Threshold (Порог). После установки флажка SliceAlongMirror (Срезать вдоль плоскости), часть объекта, оставшаяся по одной из сторон плоскости симметрии, исчезнет. Флажок WeldSeam (Сварной шов) отвечает за отображение шва симметрии, который проходит по периметру объекта в местах пересечения его с плоскостью симметрии. Если данный флажок снят, то шов будет заметен.

Tessellate (Разбиение)

Повышает плотность полигональной сетки объекта за счет увеличения количества граней. Разбиение можно производить по полигонам или граням. Выбор метода разбиения осуществляется с помощью переключателя OperateOn (Выполнять разбиение по). Модификатор Tessellate (Разбиение) чаще всего используется, когда необходима высокая детализация поверхности, например увеличение количества граней при моделировании лица персонажа. Один из параметров, характеризующих плотность полигональной структуры получаемого объекта, — Iterations (Количество итераций), которое может принимать значения от 1 до 4. Параметр Tension (Натяжение) определяет, будут ли образованные модификатором грани плоскими, вогнутыми или выпуклыми.

VertexPaint (Рисование по вершинам)

Модификатор VertexPaint (Рисование по вершинам) можно использовать для создания многочисленных слоев, которые могут накладываться друг на друга, образуя новую цветовую палитру. Модификатор VertexPaint (Рисование по вершинам) имеет большое количество настроек, позволяющих управлять такими параметрами кисти, как ширина мазка, чувствительность, размытость штриха и др.

В VertexPaint (Рисование по вершинам) используется технология, применяемая также в модификаторе Skin (Оболочка). Это означает, что кисть, предназначенная для рисования, реагирует на виртуальное надавливание и может иметь любую конфигурацию. Рисование кистью осуществляется на уровне подобъектов Vertex (Вершина), Face (Поверхность) и Element (Элемент). Модификатор VertexPaint (Рисование по вершинам) удобно использовать в режиме симметричной кисти, когда, например, требуется обозначить брови на лице трехмерного персонажа. Модификатор позволяет использовать до 99 каналов.

VertexWeld (Слияние вершин)

Предназначен для слияния вершин поверхности объекта. Его единственный параметр Threshold (Порог) определяет степень воздействия модификатора.

Subdivide (Разбиение)

Уплотняет полигональную структуру объекта. Параметр Size (Размер) определяет величину элемента разбиения. Чем меньше значение этого параметра, тем большее количество элементов разбиения будет использовано.

MeshSmooth (Сглаживание)

Позволяет устранить острые углы между ребрами объекта или, проще говоря, сгладить их. Этот модификатор часто используется на финальном этане работы с редактируемыми поверхностями разных типов для сглаживания полученных моделей. В свитке SubdivisionAmount (Количество разбиении) устанавливается значение параметра Iterations (Количество итерации) определяющее количество итераций просчета сглаживания объекта, а также Smoothness (Сглаженность), отвечающего за степень сглаживания. Если установить одноименные флажки в области RenderValues (Значения при визуализации), то можно управлять настройками модификатора отдельно для отображения объектов в окнах проекции и визуализации. Пели же эти флажки fir установлены, то для визуализации будет использоваться первая пара параметров. В процессе сглаживания модификатор MeshSmooth (Сглаживание) может использовать три модели уплотнения полигональной структуры поверхности — Classic (Классический), QuadOutput (Квадрат на выходе) и NURMS (NonUniformRationalMeshSmooth — неоднородная рациональная сглаженная сетка). Нужный вариант можно выбрать в списке SubdivisionMethod (Метод разбиения) одноименного свитка. Еще одна возможность модификатора MeshSmooth (Сглаживание) — управление формой сглаженного объекта с помощью управляющих ребер и вершин. Чтобы редактировать форму сглаживаемого объекта, необходимо переключиться в режим управляющих вершин или управляющих ребер, щелкнув на соответствующем значке в свитке LocalControl (Местное управление) или на плюсике в стеке модификаторов.

TurboSmooth (Турбосглаживание)

Модификатор TurboSmooth (Турбосглаживание) появился в седьмой версии 3ds Max. Он работает гораздо быстрее и позволяет добиться лучших результатов при сглаживании поверхностей, чем MeshSmooth (Сглаживание), который существовал и в более ранних версиях 3ds Max. Настройки модификатора TurboSmooth (Турбосглаживание) являются упрощенным вариантом настроек MeshSmooth (Сглаживание). В отличие от последнего, TurboSmooth (Турбосглаживание) не позволяет использовать управляющие вершины и ребра.

Melt (Таяние)

Позволяет создать эффект таяния объектов. Результат действия этого модификатора напоминает форму тающего мороженого. В настройках модификатора можно установить коэффициент таяния, причем это может быть значение, введенное вручную в поле Custom (Пользовательский), либо выбранное из четырех заготовок — Ice (Лед), Glass (Стекло), Jelly (Желе) и Plastic (Пластик). Кроме ЭТОГО, можно задать AxistoMelt (Ось таяния), величину воздействия модификатора на объект (MeltAmount (Величина таяния)) и значение площади, которую будет занимать лужа от растаявшего объекта (% OfMelt(Площадь таяния в процентах)).

Таким образом, при помощи модификаторов можно изменять свойства объектов.

 

ТЕМА 4.6. РЕНДЕРИНГ

 

Мощные возможности 3D рендеринга помогут вам получить изображения потрясающего качества за меньшее время:

Вы можете выполнять высококачественную предварительную визуализацию, анимацию и подготавливать маркетинговые материалы, используя инновационный высокопроизводительный рендер Quicksilver.

Модуль рендеринга mentalray® позволяет быстро настроить фотореалистичное освещение и пользовательские шейдеры.

Неограниченные возможности пакетного рендеринга в mentalray позволяют эффективно задействовать ресурсы сети и выполнить рендеринг быстрее.

Система Reveal™ позволяет визуализировать отдельные области как на видовом экране, так и в буфере кадра.

Одновременный вывод результатов нескольких проходов рендера, включая изображения с широким динамическим диапазоном (HDR) из архитектурных и дизайнерских материалов, в модуль 3ds Max® Composite.

 

ТЕМА 4.7. 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ

 

Autodesk 3ds Max и Autodesk 3ds MaxDesign представлены наиболее полные комплекты инструментов для 3D моделирования в отрасли:

Возможности моделирования с помощью полигонов, сплайнов и неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS) позволяют эффективно создавать параметрические и органические объекты.

Набор инструментов моделирования Graphite, включающий в себя более 100 инструментов для моделирования с помощью полигонов и создания 3D произвольных форм, открывает простор для развития творческой мысли.

Технология ProOptimizer обеспечивает высокую точность управления гранями и точками моделируемого объекта. Количество выделенных объектов можно сокращать до 75% без уменьшения детализации.

Инструменты сглаживания полигональных сеток и работы с сабдив-поверхностями позволяют тщательно прорабатывать мелкие детали и оптимизировать сети для интерактивной манипуляции и рендеринга.