Гибридное моделирование.

В виду относительного характера преимуществ и недостатков методов c-rep и b-rep были разработаны гибридные системы, которые сочетают в себе оба метода. Гибридное моделирование, реализованное в системах CADDS5, UG/Solid Modeling, Euclid, CATIA позволяет сочетать каркасную, поверхностную и твердотельную геометрию и использовать комбинации жестко размерного моделирования (с явным заданием геометрии) и параметрического моделирования.

Конечно, лучше бы использовать единственную стратегию моделирования для всех продуктов, но, во-первых, часто приходится использовать ранее наработанные данные, либо данные, импортируемые из других систем, а они могут иметь разные представления. Во-вторых, в какие - то моменты эффективнее работать с проволочными моделями или 3 D геометрией, описанной поверхностью. И наконец, часто бывает проще иметь различные представления для разных компонентов. Например, листовое покрытие выгоднее моделировать поверхностью, а для трубопроводов использовать осесимметричное представление.

По лекциям.

4 вида поверхностей, отличающихся подходом к моделированию формы и их математического описания:

1. полигональные поверхности

2. параметрические поверхности(NURBS)

3. иерархические поверхности(Subdiv Surface)

4. процедурные обьекты.

----------------------------------------------------------9-------------------------------------------------------------

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ 3D ОБЪЕКТОВ

По своей форме все объекты делятся на сложные и простые. Примером простого объекта может являться, например, лампочка. Сложным объектом можно считать, например, дерево. Как известно, существует два подхода к созданию объектов - первый: создание объектов из примитивов - наиболее простой и понятный метод, не требующий особых навыков, второй - рисование объектов, не прибегая к примитивам, а выполняя моделлинг при помощи лофтинга и других приемов. Давайте разберемся, когда же нужно использовать первый подход, а когда второй. Рисование объектов при помощи примитивов. Данный метод применяется, когда вы можете мысленно разбить объект на несколько примитивов, которые могут накладываться друг на друга, пересекаться и тому подобное. Для того чтобы проделывать подобные операции над объектом необходимо иметь хорошее пространственное мышление, постоянно представлять себе объект во всех его основных деталях. Зато процесс моделирования значительно упрощается. На основе примитивов можно изобразить практически любой объект, единственное ограничение в том, что после определенного предела изображение примитивами теряет смысл. При желании можно изобразить при помощи примитивов и такой объект (например, при помощи маленьких кубов или сфер, которые, по сути, будут являть собой что-то подобное точкам). Сам процесс создания объектов на основе примитивов можно разбить на следующие этапы: мысленное разбиение исходного объекта на примитивы  рисование этих примитивов  расположение их по форме объекта (на основе мысленного разбиения, сделанного ранее)  подгонка размеров и расположения объектов  наложение материала  Таким образом, мы выяснили, что примитивами лучше всего пользоваться при изображении относительно простых, регулярных объектов. Применение их для отображения сложных нерегулярных объектов нежелательно. Создание сложных объектов нерегулярной формы Основная проблема при создании подобных объектов - постоянное "видение" объекта. Можно использовать некие начальные наброски объекта, еще лучше иметь перед глазами его модель. После выбора предмета моделирования и детального изучения его формы можно приступать к моделированию. Писать исходный текст для подобных объектов вручную крайне не рекомендую, так как ничего хорошего из этого не выйдет. Для создания данных объектов лучше воспользоваться средствами визуального проектирования: системами моделирования: 3D Studio MAX, Maya, LightWave, RayDream Studio и им подобными. При создании нужно уделять большое внимание равновесию между детализацией объекта и количеством вершин и граней (вышеперечисленные системы моделирования позволяют проверять количество использованных вершин). В идеале количество вершин и граней должно быть минимально, тогда размер выходного файла будет меньше, и скорость скачивания и отображения возрастет. Кроме того, по мере возможности старайтесь использовать и примитивы.  Еще одной сложной проблемой является расположение, и связь частей сложного объекта, по этому есть несколько систем, которые упрощают создание подобных объектов. Примерами могут служить системы автоматической генерации внешнего вида таких объектов как: человеческое тело, дерево, различные ландшафты. При генерации чаще всего требуется ввести несколько характерных параметров (например, рост, вес, пол). Чаще всего в данных программах используются различные алгоритмы, позволяющие создавать относительно различные объекты. Так при создании ландшафтов и деревьев используются фракталы, с их помощью наиболее просто и быстро достигается нужный результат. Недостатком подобных систем является усредненность получаемых результатов. Но зато огромен выигрыш в скорости моделирования. Итак, для создания объектов сложной формы необходимо иметь развитое трехмерное воображение или модель объекта, который мы собираемся моделировать. Кроме того, желательно иметь систему визуального моделирования, которая обладает возможностями по созданию подобных объектов.

----------------------------------------------------10------------------------------------------------------------------Методы и принципы полигонального моделирования

Теоретически можно выделить три метода построения  полигональных моделей, которые могут применяться как в чистом виде, так и в разнообразных комбинациях. Модель может строиться:

• вытягиванием из одного-единственного исходного полигона,  при этом каждый новый полигон вытягивается из предыдущего и, в ряде случаев, сваривается с каким-то соседним полигоном через вершины;

• на основе полигональных примитивов, когда берется примитив (куб, сфера и т.п.), а затем из него вытягиваются те или иные подобъекты и при необходимости делятся отдельные грани. Данный метод пользуется наибольшей популярностью;

• модель создается с нуля, а входящие в нее полигоны не вытягиваются, а рисуются вручную.

Для создания и редактирования полигональных моделей предназначены командные меню Polygons и Edit Polygons, содержащие очень большое количество команд. Однако самыми важными в полигональном моделировании являются команды:

• Split Polygon Tool (Разбить полигон) из меню Edit Polygons — приводит к разбиению каждой грани на несколько новых граней, что реализуется путем создания новых ребер;

• Extrude Face/Extrude Edge/Extrude Vertex (Выдавить грань/Выдавить ребро/Выдавить вершину) из меню Edit Polygons — обеспечивает перемещение выделенных  граней, ребер и вершин и изменение в итоге формы модели;

• Smooth (Сгладить) из меню Polygons — увеличивает детализацию объекта благодаря переразбиению на большее число граней; может выполняться как для всего объекта в целом, так и для его отдельных подобъектов.

Чтобы результат моделирования оказался удачным, стоит придерживаться следующих правил:

• многие модели симметричны, поэтому, как правило, создается лишь одна их половина, а затем генерируется ее зеркальная копия (команда Polygons=>Mirror Geometry — Полигоны=>Зеркальная геометрия), по окончании обе половинки модели сшиваются, например путем булева объединения, а затем полученная модель сглаживается;

• модели не должны иметь в своем составе лишних подобъектов, которые не нужны для формирования задуманной поверхности, — это лишь усложняет модель и может стать причиной неправильного выполнения тех или иных операций. Поэтому от лишних подобъектов нужно сразу же избавляться — например для уничтожения лишних вершин достаточно переключиться в режим редактирования вершин и удалить ненужные;

• нередко воспользоваться нужным инструментом не получается, например при попытке создания новой грани не удается провести новое ребро от ребра A к ребру B. Причиной возникновения таких ситуаций является невозможность выполнения операции в данном конкретном случае, так как происходит нарушение существующей полигональной системы плоскостей. Можно попытаться провести ту же операцию, но в обратном порядке, то есть соединить ребро B с ребром A, иначе придется придумывать какое-то иное решение;

• операция сглаживания (Smooth) существенно увеличивает количество полигонов модели,  поэтому не стоит злоупотреблять ею — в противном случае модель может стать слишком сложной: из-за большого числа полигонов с ней трудно будет работать, время визуализации сильно вырастет, а недостаточно мощный компьютер может при ее обработке зависать.

По лекциям.

1. Множеством примитивов, путем масштабирования, перемещения, сложения, вращения, вытягивания.

2. Модифицирования исходной формы примитива, добавлением или удалением плоскостей( новые грани, поверхности)

3. Построением формы объекта поверхность за поверхностью, с помощью инструментов.

4. Комбинированным способом.

--------------------------------------------------------------11--------------------------------------------------------

При работе с выделением под логическими операциями понимается следующее: при существующем выделении мы можем создать новое выделение, и вместо того, чтобы заменить собой старое, оно объединится с ним, создав выделение новой, более сложной формы. используется три вида логических операций: • добавление (или сложение) – новое выделение добавляется к существующему; • вычитание – новое выделение вычитается из существующего; • пересечение – от старого выделения остается только та часть, которая пересекается с новым выделением.

На 1 показан результат логической операции сложения между существующим эллиптическим выделением и новым, прямоугольной формы. Как можно видеть, в результате получается выделение более сложной формы, представляющее собой сумму двух выделений.

1. Логическая операция сложения

С помощью этой логической операции можно добавить к существующему выделению какой-то новый фрагмент, «доработав» таким образом выделение.

Результат операции вычитания между двумя знакомыми нам выделениями показан на 3. После выполнения логической операции получено новое выделение, также более сложной формы, однако представляющее собой разницу между двумя выделениями.

3. Логическая операция вычитания

С помощью логической операции вычитания можно удалить из выделения ненужные фрагменты.

Наконец, на 5 показан результат логической операции пересечения.

5. Логическая операция пересечения

Операция пересечения сравнительно редко применяется при создании выделений объектов; однако она незаменима, когда выделение выступает как форма для рисования – например, чтобы нарисовать какую-нибудь геометрическую фигуру, скажем, сектор круга. Операция пересечения также может использоваться при создании специальных эффектов; на 6 показан подобный пример. Для создания спецэффекта используется операция инвертирования, но она была бы бессмысленна без операций выделения. Вначале создается выделение контура раковины, а затем выполняется пересечение этого выделения и прямоугольного выделения с растушеванной границей, что позволяет создать выделение, которое в некоторых местах четкое, а в некоторых – размытое.