Технологии трёхмерного моделирования (часть 2 – визуализация). Учебно-методическое пособие

Лабораторная работа №6 «Создание простых материалов (Arnold)»

Данная работа может быть выполнена полностью только в версии 3ds Max 2021 или 2022 с обновленной версией Арнольда до 4.3.3.21 и старше.

Простым называется материал, который можно создать на основе его физических свойств, используя базовые настройки стандартного материала (без использования текстурных и процедурных карт). Преимущество простых материалов в том, что некоторые из них можно использовать для моделей с неправильной топологией, но не все.

ЦЕЛЬ РАБОЫ

Изучить основные физические свойства материалов для стандартного материала Арнольда. Создавать заданные простые материалы для визуализатора Арнольд на основе симуляции их физических свойств.

ЗАДАНИЕ

1.Изучить физические свойства материалов: базовый цвет поверхности, шероховатость поверхности, отражение от поверхности (в т.ч. блики), шероховатость в отражениях, коэффициент преломления, присущие металлам свойства, преломление света, рассеяние света, интерференция, анизотропия рассеивания, дисперсия.

2.Скачать модель сложной геометрической формы (только из предложенных преподавателем). На выбранной модели (и только на ней одной) должны быть показаны все созданные

врамках данной работы материалы. Используя описание в лекции, нужно создать следующие материалы на основании референсов, предложенных преподавателем (кроме керамики):

•металл бронза;

•металл серебро;

•пластик;

•стекло цветное глянцевое;

•стекло прозрачное глянцевое;

•гипс.

Примечание 1. Для каждого материала обязательно нужно самостоятельно настроить освещение и задний фон, чтобы результат визуализации был как на референсе.

3.Используя полученные знания, самостоятельно подобрать референс и создать следующий материал:

•керамика.

4.Итого в рамках лабораторной работы необходимо настроить 7 материалов. Для каждого материала должно быть одно сборное изображение (по примеру в лекции), которое содержит:

•референс;

•результат визуализации настроенного материала на объекте с простой геометрией (только куб с крупной фаской) и на выбранной модели;

•время визуализации;

•скриншоты всех настроек, которые задействованы для создания материала и которые

влияют на конечный результат визуализации материала, нужно выделить полупрозрачным цветом или рамкой (если при создании материала подошло значение по умолчанию для какого-либо влияющего параметра, он тоже должен быть выделен).

Примечание 2. В сцене куб с крупной фаской можно расположить поближе к модели, чем это продемонстрировано на сборной картинке (чтобы сборная картинка была компактнее). Но он не должен перекрывать саму модель.

5.В отчёте в ходе работы после описания создания материала и вставки сборного изображения нужно написать краткий вывод по каждому созданному материалу. В последнем пункте отчёта (Выводы) нужно написать только общий и короткий вывод по всей работе.

11

6. Ниже приведён пример описания настройки материала в отчёте.

Настройка материала цветного глянцевого стекла

Настройка материала цветного стекла в основном сводится к тому, что необходимо подобрать цвет рассеяния (transmission_color) и настроить величину глубины рассеяния (transmission_depth). После этого нужно подобрать степень отражения (specular) на поверхности стекла. Так как стекло гладкое, шероховатость на стеклянной поверхности (specular_roughness) не требуется. Цвет в преломлениях при рассеянии

(transmission_scatter_color) взят точно такой же, как цвет рассеяния (transmission_color). Это сделано для того, чтобы повысить плотность цвета, не изменяя его глубины рассеяния (transmission_depth). Для того, чтобы вернуть испускаемый свет к наблюдателю, нужно настроить анизотропию рассеяния (scatter_anisotropy). Это позволяет максимально избавиться от тёмных участков, в которых не хватало количества отражений внутри объекта, так как геометрически один объект заходит в другой объект. Т.е. у модели балерины верхняя юбка геометрически пересекается со средней, а средняя – с нижней (часто так легче моделировать сложные объекты), хотя в реальном мире для предметов такое пересечение невозможно. Поэтому пришлось перенастроить материал, чтобы не исправлять геометрию модели. Результат визуализации и настройки указаны на рисунке 2.

Рисунок 2 – Сборная картинка для материала цветного глянцевого стекла: референс, результат визуализации и настраиваемые параметры для базового материала поверхности (Standard Surface)

7.Вывод. Материал синего глянцевого стекла на балерине выглядит схожим с этим материалом на референсе. Используя базовые настройки материала, удалось получить схожий цвет стекла в прозрачных зонах и в зонах с уплотнением, а также схожесть бликов.

8.Однако для прозрачного материала важно использовать такой же фон, как на референсе. Следует учесть важный момент: в настройках пропускательной способности материла (transmission) нет настройки коэффициента преломления (IOR). На самом деле коэффициент преломления будет рассчитываться такой же, который установлен в настройках отражения (specular_IOR). Для стекла он составляет 1,53.

9.Письменно в отчёте ответить на вопросы, которые приведены ниже.

10.Работа не будет принята, если:

1)Какие-либо из моделей или референсов материалов взяты с прошлого года.

2)Вместо куба с крупной фаской использован какой-либо другой объект.

3)Работа (или эти настройки материалов) была сдана ранее другим студентом.

12

4)Скриншоты настроек нечитабельные или слишком мелкие (все значения должны быть чётко видны при масштабе документа 100%). Либо влияющие настройки не выделены.

5)Содержание отчёта и/или текст подписей рисунков не соответствует изображениям.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1)Какие параметры являются основообразующими для создания металлов? При описании свойств подберите параметры для материала базового материала поверхности

(Standard Surface).

2)Какие параметры являются основообразующими для создания диэлектриков? При описании свойств подберите параметры для материала базового материала поверх-

ности (Standard Surface).

3)На собственном примере поясните анизотропные свойства какого-либо параметра, у которого они присутствуют (например, анизотропия для отражения, либо анизотропия для поверхностного слоя и т.п.).

4)Какую роль играет коэффициент преломления (IOR) для параметра отражения

(Specular)?

13

Лабораторная работа №7 «Процедурные карты (Arnold)»

Данная работа может быть выполнена полностью только в версиях 3ds Max не меньше 2021 с обновленной версией Арнольда от 5.0. и выше.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить методы работы с текстурными и процедурными картами.

ЗАДАНИЕ

1.Создать сцену и повторить в ней примеры, продемонстрированные в видео-лекции по данной теме.

2.Создать серию отчётных картинок (по одной картинке для каждого материала) с нодовой системой созданного материала и визуализацией (render) применения каждого узла (пример выложен вместе с заданием на ЛР7-8).

3.В отчёте нужно написать только ответы на письменные вопросы.

4.Для защиты ЛР необходимо:

•показать преподавателю отчёт с ответами на вопросы;

•показать преподавателю серию отчётных картинок;

•ответить на любой заданный устный вопрос. На защите ответ должен быть незамедлительным (т.е. без времени на подготовку) и полным.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Письменные:

1)Что такое канал? Как подключить в канал текстурную или процедурную карту? Что такое вход, выход и линия связи?

2)Что такое процедурная карта? Чем она отличается от текстурной карты?

3)Что такое маска? Можно ли в качестве маски использовать процедурную карту или можно использовать только текстурную карту?

Устные:

1)Приведите примеры (2-3 примера), как можно использовать процедурные карты, чтобы получить материал таким, каким он выглядит в жизни.

2)Можно ли применять в один канал несколько процедурных карт для одного материала? Если это возможно, поясните, каким образом. Если невозможно, поясните почему.

3)Продемонстрируйте на примере, как создать процедурную карту, и поясните, какие параметры будут влиять на отображение этой карты на объекте.

4)Когда актуально применять процедурную карту, а когда – текстурную карту? Поясните на примерах.

14

Лабораторная работа №8 «Сложные материалы (Arnold)»

Данная работа может быть выполнена полностью только в версии 3ds Max выше 2021 с обновленной версией Арнольда от 5.0 и выше.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить создание и настройки сложных материалов: смешанный материал, двусторонний материал, мульти-материал, многослойный материал.

ЗАДАНИЕ

1.Создать сцену и повторить в ней примеры, продемонстрированные в видеолекции по данной теме.

2.Создать серию отчётных картинок (по одной картинке для каждого материала) с нодовой системой созданного материала и визуализацией (render) применения каждого узла (пример выложен вместе с заданием на ЛР7-8).

3.В отчёте нужно написать только ответы на письменные вопросы.

4.Для защиты ЛР необходимо:

•показать преподавателю отчёт с ответами на вопросы;

•показать преподавателю серию отчётных картинок;

•ответить на любой заданный устный вопрос. На защите ответ должен быть незамедлительным (т.е. без времени на подготовку) и полным.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Письменные:

1)Что такое материал? Дайте полное определение.

2)Какие материалы называются простыми, а какие – сложными?

3)Что такое окружающая окклюзия?

4)Что такое мульти-материал? В каких случаях он используется и почему именно он?

5)Что такое многослойный материал? Чем он отличается от других сложных материалов?

Устные:

1)В каких случаях нужно сделать материал двусторонним (Double Sided)? Приведите примеры.

2)В каких случаях производится смешивание двух или нескольких материалов?

3)В каких случаях для смешанного материала стоит использовать коэффициент смешивания, а в каких – маску?

4)Продемонстрируйте на примере работу сложного материала (или процедурной карты), указанного преподавателем.

15

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ «Создание и визуализация изображения по фотографии (визуализатор

Arnold)»

Данная работа может быть выполнена полностью версии 3ds Max не ниже 2021 с обновленной версией Арнольда не ниже 4.3.3.21.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Закрепить навыки создания и настройки физических свойств различных материалов для визуализатора Арнольд. По самостоятельно выполненной фотографии создать сцену и настроить в ней камеры, освещение и материалы предметов таким образом, чтобы визуализированное изображение было максимально схожим с фотографией.

ЗАДАНИЕ

1.Фото. Заранее выберите, сколько предметов будут составлять композицию для собственной фотографии и из каких они будут материалов. От этого зависит количество объектов в сцене и трудозатраты на настройку материалов и освещения. Выбирайте предметы с несложной геометрией: моделирование приносит очень мало баллов, но его нужно будет сделать. Разрешение фотографии и будущей визуализации, а также формат (1:1/ 3:4/ 9:16) должны совпадать! Формат у фотокамеры можно настроить заранее, исходя из композиции. Кадрирование исходной фотографии не допускается.

2.Согласование. Подберите ракурс и сделайте фотографию композиции. До начала работы над РГЗ обязательно согласуйте свою фотографию с преподавателем! Работы, выполненные по несогласованным фотографиям, не будут приняты. В случае кадрирования обязательно сохраняйте исходную фотографию! Пропорции визуализированного изображения и откадрированной фотографии должны совпадать.

3.Подготовка. Детально изучите критерии оценки работы в баллах. Шаг оценки каждого пункта в баллах – 0,5 балла. Итоговый балл за РГЗ формируется как сумма баллов за каждый из выполненных пунктов. Баллы ставятся именно за количество настроенных материалов, а не за количество объектов, к которым они применены. Допустимо подобрать композицию из предметов для фотографии исходя из желаемой оценки за РГЗ. Обязательные пункты должны быть выполнены обязательно. При невыполнении этих пунктов РГЗ не будет принято. Совсем.

4.Выполнение. Создайте сцену и модели предметов как на референсе (согласованной фотографии). Создайте и настройте материалы, камеры и источники света. При настройке материалов необходимо указывать все параметры и приводить необходимые изображения (подобно сборным картинкам в ЛР6, развёрткам в ЛР2 и т.п.) Визуализированное изображение (его нельзя кадрировать) должно быть максимально похожим на фотографию.

5.Оформление. Выполненное РГЗ необходимо оформить согласно требованиям к оформлению лабораторных работ. Структура РГЗ и оформление шапки указаны в файле шаблона. Каждый из пунктов таблицы критериев (из разделов «Материалы», «Настройки визуализатора» и «Освещение сцены») следует описать как подпункт хода работы. Следует описывать только те пункты РГЗ, которые выполнены по факту. Пример такого описания был рассмотрен в ЛР6. Описание пунктов 18 и 23 включить в пункт 16.

6.Антиплагиат. Отчёт нужно самостоятельно проверить на сайте https://www.antiplagiat.ru/ (загрузить оформленный файл отчёта в формате pdf, имя файла обязательно должно быть по шаблону). Процент оригинальности должен быть не менее 75% для оценки «отлично», не менее 65% для оценки «хорошо» и не менее 55% для оценки «удовлетворительно».

7.Защита. Выполненное и оформленное РГЗ нужно защитить преподавателю. Папка с проектом (название папки – строго по шаблону) должна содержать: 1) файл сцены; 2) файл отчёта по РГЗ в форматах .docx и .pdf; 3) папку со всеми текстурами; 4) референс (фотографию) и визуализированное изображение (render); 5) отчётную картинку 6) скриншоты

16

проверки на антиплагиат. Защита проходит только очно на занятии, в виде беседы с преподавателем по существу работы.

8.Отчётность. После защиты папку с РГЗ нужно упаковать в архив и отправить в личном сообщении преподавателю.

Отчёт в формате pdf нужно выложить в ЭИОС.

Отчётную картинку нужно выложить в альбоме «РИ-11,12,13 ТТМ визуализация 2022 (Arnold)» в группе САПР для ИТМ, а также подписать её следующим образом: «РИ10 Фамилия Имя. Фотография сделана с помощью фотоаппарата/телефона, визуализация выполнена с помощью Arnold Renderer».

Пример папки: ТТМ-РГЗ-2022-РИ-10-Фамилия Имя. Пример файла: ТТМ-РГЗ-2022-РИ-10-Фамилия Имя.max.

Или пример версии файла: ТТМ-РГЗ-2022-РИ-10-Фамилия Имя (v02).max. Пример файла отчёта: ТТМ-РГЗ-2022-РИ-10-Фамилия Имя (отчёт v00).doc/.pdf. Пример фотографии: ТТМ-РГЗ-2022-РИ-10-Фамилия Имя (референс).jpg. Пример визуализации: ТТМ-РГЗ-2022-РИ-10-Фамилия Имя (render v00).jpg,

где v00 - порядковый номер версии файла.

9.Формат отчётной картинки стоит выбрать исходя из размеров референса. Для создания отчётной картинки допускается кадрирование фотографии и визуализации, но размер обоих кадров должен быть одинаковым, пиксель-в-пиксель. Примеры отчётных картинок приведены ниже. Подпись «фотография» в случае вертикального расположения изобра-

жений должна быть расположена под верхним рисунком, а не посередине между верхним

и нижним. Белые поля вокруг изображений должны быть небольшими.

10.Вариации в оформлении отчётной картинки допустимы только в том случае, если они гармонично сочетаются с изображениями (например, белые поля отсутствуют, а подписи располагаются на изображениях, и шрифт подобран в сочетании с темой композиции).

11.Рекомендации по выбору предметов для фотографии. Предпочтительно, чтобы выбранные предметы составляли композицию. Также важно выбрать хороший ракурс и точно повторить его на визуализации. Следует воздержаться от изображения наркотиков нелегальных и легальных (алкоголь, табак, эл.сигареты), а также пищевых – кофе, чипсы, энергетики, фастфуд (за исключением случаев, если это социальная реклама или пропаганда здорового образа жизни). Также следует исключить тематику компьютерных игр.

ТАБЛИЦА КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ РГЗ

Ниже приведена таблица, в которой каждому пункту соответствует число баллов или диапазон баллов (в зависимости от качества выполнения), а также максимальное количество баллов за этот пункт в случае неоднократного его выполнения.

17

Если пункт выполнен дважды или трижды (или большее число раз), на оценку будет засчитано не более трех реализаций (выбор из реализаций – по наилучшему исполнению, ограничение количества баллов – по колонке «MAX баллов»). Если выполнение пункта не соответствует минимальным требованиям, он вообще не будет засчитан. Количество баллов за каждый настроенный материал зависит от его похожести на референс.

Например, сделаны 4 разных материала из одного пункта: матовый пластик, глянцевый пластик, покраска и зеркало. Все материалы сделаны хорошо, т.е. на максимальный балл: за каждый пластик – по 2 балла, покраска – 2 балла, зеркало – 1 балл (итого 7 баллов). Максимум за этот критерий можно набрать 4 балла, соответственно, сумма будет исходя из максимальной оценки за качественное выполнение, но не более 3-х раз (в данном пункте ограничение максимума баллов достигнуто уже за два материала, т.е. 2 балла + 2 балла = 4 балла за данный пункт).

Цветом выделены пункты: простые материалы и сложные материалы.

18

После проверки РГЗ преподавателем итоговую оценку можно увидеть в эл.журнале. При желании РГЗ можно доработать для повышения оценки. Ошибку, указанную преподавателем, нужно исправить во всём документе (а не только в том месте, где она указана). Также следует самостоятельно проверить документ на наличие прочих ошибок и только после этого отправлять на повторную проверку (при этом указав в сообщении, какие доработки выполнены).

19

ШАБЛОН ОФОРМЛЕНИЯ РГЗ

«Создание и визуализация изображения по фотографии (визуализатор Arnold)»

Выполнил: Фамилия Имя Отчество, РИ-10, вариант 00 01.12.2022 г.

1. Цель работы

Это пример структуры отчёта по РГЗ. Цель нужно переписать из Рекомендаций к РГЗ.

2. Задание на РГЗ

Задание нужно кратко написать своими словами (пример в Рекомендациях к РГЗ).

3. Ход работы

Подзаголовками хода работы является описание фактически выполненных пунктов из таблицы критериев. Референс (небольшого размера) нужно вставить в начало хода работы и подписать. Нумерация всех рисунков РГЗ должна быть сквозной, подписи – информативными. Точки в конце рисунков не ставятся. В тексте перед каждым рисунком должна быть ссылка на него. Скриншоты параметров материала с выделением нужных настроек должны быть читабельны наряду с остальным текстом (при 100% масштабе документа)!

3.1. Использование модификатора настройки UV-координат на поверхности объ-

екта (UVW Map, П.1)

Обратите внимание, что номер пункта из таблицы критериев должен быть указан в конце подзаголовка (нумерация самих подзаголовков последовательная). В ходе работы следует описывать только те пункты из таблицы, которые по факту выполнены в РГЗ.

Структурирование текста в подзаголовке можно сделать подчёркиванием.

3.2. Создание простых материалов: пластик и покраска (П.4)

Термины (названия свойств или параметров) нужно писать на русском языке и полностью (а не одно какое-то слово), на английском – в скобках. Разумно написанный текст говорит о знаниях автора.

4. Полученные результаты и сравнительные характеристики

Здесь нужно привести рядом два изображения: фотографию и финальное визуализированное изображение (render) и провести анализ и сравнение полученных результатов.

5. Вывод

Этот раздел соответствует всем критериям такого раздела для лабораторных работ.

6. Библиография

Ссылки на дополнительные источники информации, изученные самостоятельно. Данный раздел не является обязательным, его нужно оформить только в случае самостоятельного изучения информации сверх программы курса.

20