1.2 Объекты мах 3.0

 

Термин объект (object) в МАХ 3.0 относится к любым элементам виртуального трехмерного мира, которые могут включаться в состав сцен и к которым могут применяться преобразования и модификаторы. Объекты МАХ 3.0 делятся на ка­тегории, разновидности и типы. Всего имеется семь категорий объектов: Geometry(Геометрия), Shapes (Формы), Lights (Источники света), Cameras (Камеры), Helpers (Вспомогательные объекты), Space Warps (Объемные деформации) и Systems(Системы), а также три отдельных типа объектов, не относящихся к данным категориям — Editable Spline (Редактируемый сплайн), Editable Patch (Редактируемый кусок) и Editab­le Mesh (Редактируемая сетка). За исключением объектов этих трех типов, все остальные объекты МАХ 3.0 являются параметрическими, то есть при создании приобретают определенный набор характеристических параметров, таких как ко­ординаты положения объекта, его размеры по длине, ширине и высоте, число сегментов или сторон и т. п. Эти параметры в дальнейшем можно легко изме­нять, поэтому в процессе создания объектов необязательно стремиться к обеспе­чению высокой точности.

Ниже приводится классификация основных объектов МАХ 3.0. Число типов используемых объектов может увеличиваться за счет применения дополнитель­ных модулей.                                                

Объекты категории Geometry

В данную категорию входят объекты, предназначенные для построения геометриче­ской модели трехмерной сцены и подразделяемые на следующие разновидности:

- Standard Primitives (Стандартные примитивы) — это трехмерные тела правиль­ной геометрической формы, такие как параллелепипед, сфера или тор. В число стандартных примитивов исторически входит также объект, пред­ставляющий собой чайник с носиком, ручкой и крышкой (рис. 1);

- Extended Primitives (Улучшенные примитивы) — это также трехмерные тела, но обладающие несколько более сложной формой и характеризуемые боль­шим числом параметров, чем стандартные примитивы. К их числу отно­сятся такие объекты, как параллелепипед, цилиндр с фаской, многогран­ник и тороидальный узел;

-      

Compound Objects (Составные объекты) — это трехмерные тела, составлен­ные из нескольких простых объектов, как правило, объектов-примитивов (рис. 2). В данную разновидность входят также объекты типа Loft (Лофтинговые) — трехмерные тела, которые строятся методом лофтинга, то есть путем формирования оболочки по опорным сечениям, расставляемым вдоль заданной траектории (рис.3);

Рис. 1. Стандартные примитивы

Рис. 2. Составные объекты

- Particle Systems (Системы частиц) — это источники множества мелких дву­мерных или трехмерных частиц, призванных имитировать такие природ­ные объекты, как пыль, дым, снег, брызги воды, воздушные пузырьки или искры огня;

- Patch Grids (Сетки кусков) — это поверхности, состоящие из кусков Безье и создаваемые изначально как фрагменты плоскости прямоугольной формы. В дальнейшем форма и кривизна таких поверхностей может регулировать­ся за счет манипулирования управляющими точками. С помощью сеток кусков Безье удобно моделировать поверхности с плавно меняющейся кривизной;

 

Рис. 3. Объекты, построенные методом лофтинга         Рис. 4. Динамические объекты

- NURBS Surfaces (NURBS-поверхчости) - это поверхности, форма которых описывается неоднородными рациональными В-сплайнами (Non-Uniform RationalB-Splines - NURBS). В зависимости от типа NURBS-поверхностей они или проходят через все точки, заданные в пространстве сцены, или плавно огибают их. Такие поверхности наилучшим образом подходят для моделирования объектов сложной формы, свойственных живой и не­живой природе;

- Dynamics Objects (Динамические объекты) — это специфическая разновид­ность стандартных объектов, позволяющая с легкостью моделировать два типа механических устройств: пружины и амортизаторы (рис. 4). Эти объекты не просто похожи на свои реальные прототипы по виду, при ани­мации они физически правдоподобно реагируют на действующие на них воображаемые силы;

- Doors (Двери) и Windows (Окна) — разновидности стандартных объектов, по­зволяющие с легкостью моделировать такие довольно сложные архитек­турные элементы, как двери и окна различных типов, которые к тому же могут открываться и закрываться в процессе анимации.

 

Объекты категории Shapes

К данной категории относятся различные типы линяй, образующих разомкну­тые или замкнутые двумерные фигуры. Некоторые типы линий (например, спи­раль) могут размещаться не на плоскости, а в трехмерном пространстве. Формы используются в качестве заготовок, которые могут различными способами пре­образовываться в трехмерные тела, и подразделяются на следующие разновид­ности:

- Splines (Сплайны) - это стандартные двумерные геометрические фигуры, такие как прямоугольник, эллипс или звезда, а также линии произвольной кривизны и контуры текстовых символов (рис. 5);

Рис. 5. Примеры двумерных сплайнов

- NURBS Curves (NURBS-кривые) - это разновидность линий, позволяющих строить плавные, не имеющие изломов кривые. NURBS-кривые или прохо­дят через точки, обозначенные в пространстве сцены, или плавно огибают их.

Объекты категорий Lights и Cameras

В данные категории входят объекты, предназначенные для имитации различных источников освещения сцены и для наблюдения сцены через объективы вообра­жаемых съемочных камер. На показано, как выглядят подобные объек­ты на экране МАХ 3.0.

Источники света и камеры могут быть нацеленными и свободными. Нацелен­ные источники света и камеры характеризуются наличием мишени (target) - то­чечного объекта, на который нацелена ось пучка световых лучей или линия ви­зирования камеры. Свободные источники света и камеры не имеют мишеней.

Объекты категории Helpers

В данную категорию входят объекты, которые не включаются в итоговое изобра­жение сцены и предназначены для упрощения ее моделирования или анимации. Вспомогательные объекты делятся на следующие разновидности:

и Standard (Стандартные) — это объекты, используемые как вспомогательные при разработке и анимации геометрических моделей;

- Atmospheric Apparatus (Атмосферная оснастка) — объекты, предназначенные для локализации областей проявления эффектов окружающей среды;

- CameraMatch (Горизонт камеры) — это набор объектов, облегчающих согласо­вание линии горизонта воображаемой съемочной камеры с линией гори­зонта фона сцены при визуализации моделей на фоне фотографии или кадров видеоклипа;

- VRML 1.0/VRBL и VRML97 — объекты, используемые при моделировании трехмерных сцен, предназначенных для экспорта в форматах языков опи­сания виртуальной реальности.

Объекты категории Space Warps

В данную категорию входят объекты, предназначенные для имитации действия различных сил на геометрические модели или частицы, попадающие под влия­ние «силового поля». Это позволяет имитировать действие сил тяжести или вет­ра на системы частиц или, скажем, деформировать поверхность плоского объек­та, изображающего воду, для моделирования ветровых волн или кругов от брошенного камня. Источники объемных деформаций изображаются в окнах

проекций в виде условных значков, но не включаются в итоговое изображение сцены. В МАХ 3.0 имеется пять разновидностей объемных деформаций:

- Geometric/Deformable (Деформируемая геометрия) и Modifier-Based (На базе модификаторов) — различным образом деформируют геометрические модели объектов:

- Particles & Dynamics (Частицы и динамика) и Particles Only (Только частицы) — оказывают силовые воздействия на отдельные частицы в системах частиц, а также используются для имитации действия на объекты сил тяжести или ветра;

- Dynamics Interface (Динамическое окружение) — служат для оказания воздей­ствий на динамические системы (так называются в МАХ 3.0 наборы объек­тов, для которых программ:) может, например, достоверно воспроизводить результаты столкновений с учетом сил упругости).

Объекты категории Systems

Каждый тип систем представляет собой совокупность связанных между собой объектов, снабженных набором параметров, обеспечивающих анимацию систе­мы. Данная категория изначально предназначена для включения в нее объектов, создаваемых дополнительными программными модулями. В комплект поставки МАХ 3.0 входят три типа систем:

- Bones (Кости) — позволяет создавать иерархически связанные цепочки рычагов, напоминающих кости скелета и используемых при анимации моде­лей живых существ или механических устройств. Эти объекты не могут визуализироваться и видны только в окнах проекций;

- Ring Array (Хоровод) — позволяет создавать набор из заданного числа объек­тов, упорядочение расположенных по окружности указанного радиуса, и выполнять анимацию движений этих объектов (рис. 6);

Рис. 6. «Хоровод» из 20 объектов

- Sunlight (Солнечный свет) — позволяет создать источник параллельных све­товых лучей, имитирующий солнечное освещение, а также воспроизводя­щий движение солнца с учетом географического положения, времени года и суток моделируемой сцены.

Объекты типа Editable Spline

К объектам типа Editable Spline (Редактируемый сплайн) относятся сплайновые кривые, не имеющие характеристических параметров, допускающих модифика­цию. В редактируемые сплайны могут быть преобразованы параметрические сплайновые формы, такие как Circle (Окружность), Ellips (Эллипс) или Rectangle(Прямоугольник). После такого преобразования параметрические объекты утра­чивают свои характеристические параметры и могут модифицироваться только как сплайновые кривые на уровне вершин или сегментов. Кроме того, тип Editab­le Spline (Редактируемый сплайн) автоматически приобретают импортируемые сплайновые объекты, такие как формы DOS-версии программы 3D Studio, со­храняемые в файлах типа shp.

Объекты типа Editable Mesh

К объектам типа Editable Mesh (Редактируемая сетка) относятся геометрические модели трехмерных тел, представленных оболочками в виде сеток с треуголь­ными или четырехугольными ячейками и не имеющих характеристических па­раметров, допускающих модификацию. Модификация формы таких объектов возможна только путем редактирования самой сетки на уровне вершин, ребер или граней. Любой параметрический трехмерный объект МАХ 3.0 из категорииGeometry (Геометрия), кроме объектов разновидности Particle Systems (Системы ча­стиц), может быть преобразован в объект типа Editable Mesh,(Редактируемая сет­ка). При этом такой объект перестает быть параметрическим и в дальнейшем должен модифицироваться как сетка. Кроме того, при импорте любых геомет­рических моделей трехмерных объектов, имеющих формат, отличный от фор­мата МАХ 3.0, эти модели также преобразуются к типу Editable Mesh (Редактиру­емая сетка).

 

Объекты типа Editable Patch

Объекты типа Editable Patch (Редактируемый кусок) могут создаваться на базе лю­бых параметрических объектов категории Geometry (Геометрия), кроме объектов разновидностей Particle Systems (Системы частиц) и NURBS Surfaces (NURBS-поверхности). Кроме того, к типу Editable Patch (Редактируемый кусок) можно преобразо­вать объекты типа Editable Mesh (Редактируемая сетка). После преобразования в редактируемый кусок Безье любого параметрического объекта, например одно­го из стандартных или улучшенных примитивов, этот объект перестает быть параметрическим и должен модифицироваться как совокупность кусков Безье на уровнях соответствующих подобъектов — вершин, ребер или отдельных кус­ков.

 

Вопросы к самопроверке по теме 1:

 

1.     Назначение и возможности MAX 3.0.

2.     Объекты MAX 3.0

 

Список рекомендуемой литературы

 

1.       Маров М. «Энциклопедия 3D Studio MAX 3», издательство «Питер», 2000г.

2.       Д. Роджерс «Алгоритмические основы машинной графики» Москва «Мир» 1989.