Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Моделирование сложных поверхностей. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Г.В. ТРОШИНА
МОДЕЛИРОВАНИЕ
СЛОЖНЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2015
1
УДК 004.925.8(075.8)
Т 766
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор А.А. Воевода
ст. преп. Ю.В. Новицкая
Работа подготовлена на кафедре вычислительной техники
для студентов I курса магистратуры АВТФ
Трошина Г.В.
Т 766 Моделирование сложных поверхностей: учеб. пособие /
Г.В. Трошина. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – 91 с., ил.
ISBN 978-5-7782-2584-8
Представлены основные приемы моделирования сложных поверхностей трехмерных объектов в среде Autodesk 3D Studio Max. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 230100 – «Информатика и вычислительная техника», 231000 –
«Программная инженерия».
ISBN 978-5-7782-2584-8 © Трошина Г.В., 2015
© Hовосибиpский государственный
технический университет, 2015
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............................................................................................................. 4
1. Создание трехмерных объектов методом лофтинга .................................... 5
1.1. Основные параметры объекта Loft ............................................................... 5
1.2. Построение лофтингового объекта ............................................................ 10
1.3. Редактирование лофтинговых объектов .................................................... 13
1.4. Деформация тела лофтинга ......................................................................... 15
1.5. Упражнения .................................................................................................. 20
1.6. Тест для самопроверки ................................................................................ 25
Контрольные вопросы ........................................................................................ 30
2. Каркасное моделирование ............................................................................. 32
2.1. Основы работы с редактируемой сеткой ................................................... 32
2.2. Режимы выделения подобъектов сетчатой поверхности ......................... 34
2.3. Методы редактирования подобъектов сетчатой поверхности ................. 37
2.4. Применение модификаторов
2.5. Редактирование полигональных сеток ....................................................... 47
2.6 Режимы выделения подобъектов полигональной поверхности ................ 49
2.7. Методы редактирования подобъектов сетчатой поверхности ................. 51
2.8. Инструменты для редактирования вершин ............................................... 55
2.9. Инструменты для редактирования ребер ................................................... 57
2.10. Инструменты для редактирования полигонов .......................................... 59
2.11. Упражнения .................................................................................................. 65
2.12. Тест для самопроверки ................................................................................ 68
Контрольные вопросы .......................................................................................... 73
3. Лоскутное моделирование .............................................................................. 75
3.1. Основы работы с лоскутами ....................................................................... 75
3.2. Настройки режимов редактирования лоскутов ......................................... 79
3.3.
Упражнения .................................................................................................. 84
3.4. Тест для самопроверки ................................................................................ 84
Контрольные вопросы ........................................................................................ 88
Библиографический список .................................................................................. 90
для подобъектов сетки ............................... 40
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
3D Studio Max – наиболее распространенное в мире программное
обеспечение для 3D моделирования, анимации и визуализации,
включающее в себя многочисленные инструменты для моделирования трехмерных сцен. Широкие возможности, заложенные в 3D Studio Max, позволяют успешно работать пользователям с разным уровнем подготовки. Материал, изложенный в учебном пособии, поможет
быстро освоить основные методики моделирования сложных поверхностей.
В
пособии подробно рассмотрены методы построения лофтинговых объектов и способы их редактирования, изложены стандартные
свойства, функции и инструменты моделирования сетчатых поверхностей и полигональных поверхностей, продемонстрирован пример формирования объекта в соответствии с формой поверхности другого объекта, приведены основы моделирования на основе лоскутов и т. д. Представлено описание различных
пользуемых при обработке тела лофтинга с помощью кривых деформации. Излагаемый материал дополнен иллюстрациями и упражнениями.
В конце каждого раздела приведены тесты и контрольные вопросы для
самопроверки. Библиографический список включает в себя учебники и
руководства по пакету Autodesk 3D Studio Max.
пиктограмм элементов управления, ис-
4
1. СОЗДАНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
МЕТОДОМ ЛОФТИНГА
1.1. Основные параметры объекта Loft
Одним из наиболее распространенных методов моделирования
сложных поверхностей является метод лофтинга (Lofting). Под мето-
дом лофтинга понимают создание поверхности объекта по поперечным
сечениям (Loft Shapes), которые расположены вдоль некоторого пути
(Path). Термин «лофтинг» впервые появился в кораблестроении, когда
для формирования корпуса корабля использовались продольные и поперечные сечения (шпангоуты) в виде
названием «лофт» поддерживала корпус корабля во время установки
шпангоутов. Для того чтобы создать трехмерный объект, необходимо
определить, из каких поперечных сечений он будет состоять и вдоль
какого пути будут расположены эти сечения. В качестве сечений и путей лофтинга используются сплайны. Для построения лофтингового
объекта необходимо,
чений, были одного типа: либо замкнутые, либо разомкнутые. Лофтинговый путь может быть любым, но это обязательно должен быть один
непрерывный сплайн.
Для того чтобы перейти в свиток Loft (Лофт), необходимо в панели
Create (Создать) выбрать команду Geometry (Геометрия), далее в раскрывающемся списке
и затем нажать кнопку Loft (Лофт) в свитке Object Type (Тип объекта)
(рис. 1.1). Если вначале создается путь, а затем к нему добавляются
опорные сечения, то они располагаются перпендикулярно линии пути.
В результате получают тело лофтинга – поверхность, полученную путем «натягивания» оболочки на систему опорных сечений. Создание
лофтингового
формирования сечений. Все формы поперечного сечения должны содержать одинаковое количество сплайнов и иметь одинаковый порядок
объекта можно начинать как с построения пути, так и с
чтобы все сплайны, используемые в качестве се-
указать Compound Objects (Составные объекты)
изогнутых балок. Структура под
5
вложения. Принято считать, что лофтинговый объект, полученный на
основе пути, проще в управлении, чем объект, полученный на основе
сечения. Для перехода в свиток Loft (Лофт) можно использовать команды главного меню (рис. 1.2).
Рис. 1.1. Модуль Loft
Рис. 1.2. Выбор категории Loft из главного меню
6
Исходные сплайны, на основе которых осуществляется построение
лофтингового объекта, можно редактировать. Любые изменения исходных сплайнов автоматически будут перенесены на связанный с ними объект. Для выделения исходных сплайнов можно воспользоваться
кнопкой – Select by Name (Выделить по имени). Отметим, что
изменить сплайн можно либо путем изменения его параметров, либо
преобразованием его в
редактируемый сплайн. Большое влияние на
результат моделирования оказывает положение опорной точки и первой вершины. Необходимо помнить, что опорная точка образующего
сечения присоединяется к первой вершине пути.
На рис. 1.3 показаны основные инструменты модуля Loft (Лофт).
Рис. 1.3. Параметры объекта Loft
7
В табл. 1.1 представлены основные команды модуля Loft (Лофт).
Таблица 1.1
Параметры модуля Loft (Лофт)
Опция Назначение
Get Shape (Взять форму) Осуществляется выбор сечения для построения
лофтингового объекта
Get Path (Взять путь) Указывается путь для построения лофтингового
объекта
Path (Путь) Указывается текущий уровень пути
Опция Назначение
Surface Parameters (Па-
раметры поверхности)
Smooth Length (Сгла-
дить вдоль)
Smooth Width (Сгладить
поперек)
Percentage (Проценты) По умолчанию текущий уровень пути задается в
Skin Parameters (Параметры оболочки)
Capping (Крышка) Указывается, когда объект имеет покрышку –
Adaptive Path Steps
(Адаптивное число шагов)
Optimize Shapes (Оптимальные формы)
Optimize Path (Оптимальный путь)
Shape Steps (Шаги фор-
мы)
Задает наиболее важные настройки поверхности
Осуществляет сглаживание изломов вдоль пути.
По умолчанию данная опция всегда включена.
Если углы должны быть четкими, то данную оп-
цию следует отключить
Выполняется сглаживание по периметру опорных
сечений
процентах
Дает возможность настроить различные парамет-
ры лофтингового объекта
в начале пути Cap Start (Начальное основание)
или в конце пути Cap End (Конечное основание)
Добавляются дополнительные шаги между верши-
нами пути, чтобы получить наиболее правильную
оболочку объекта
Выполняется оптимизация формы
Выполняется оптимизация пути
Счетчик управляет количеством сегментов между
соседними вершинами опорных сечений. Чем
больше это число, тем более гладкой будет выгля-
деть оболочка лофтингового объекта
8
Окончание табл. 1.1
Опция
Path Steps (Шаги пути)
Contour (Контур)
Constant Cross-Section
(Постоянное поперечное
сечение)
Linear Interpolation
(Линейная интерполя-
ция)
Flip Normals (Вывернуть
нормали)
Quad Sides (Четырех-
угольные грани)
Опция Назначение
Banking (Поворот)
Transform Degrade (Де-
градация при трансформации)
Счетчик определяет число шагов между вершина-
ми линии пути. Увеличение значения этого пара-
метра позволяет создать более гладкую оболочку
вдоль линии пути. Число шагов показывает коли-
чество сегментов, на которые разбивается форма и
путь
Задает перпендикулярное положение сечения от-
носительно линии пути. При выключенном пара-
метре сечение будет размещаться вдоль линии
пути параллельно своему начальному положению
Служит для того, чтобы толщина объекта везде
была постоянной
Включается режим линейной интерполяции, обес-
печивающий прямые переходы оболочки тела ло-
фтинга между сечениями. Применяется в случае,
если используется несколько разных сечений
на одном пути. По умолчанию этот параметр от-
ключен, т. е. используется сглаженная интерполя-
ция для формирования более реалистичного изоб-
ражения
Позволяет изменить направление нормалей обо-
лочки
Включается режим соединения опорных сечений
четырехугольными гранями
Осуществляется поворот сечения согласно пово-
ротам пути
Позволяет не отображать оболочку при трансфор-
мации
Назначение
При редактировании основы лофтинга рекомендуется отключать
отображение оболочки лофтинга с помощью флажков Skin in Shaded
(Оболочка в окнах с затенением) и Skin (Оболочка).
9
1.2. Построение лофтингового объекта
Рассмотрим общий порядок создания тела лофтинга с помощью
команды Get Shape (Взять форму).
1. Создайте несколько сплайнов, один из которых будет выполнять
функцию направляющей (пути) для построения объекта с помощью
модуля Loft (лофт), а остальные – функции поперечных сечений.
2. Расположите эти объекты таким образом, чтобы путь находился
в центре окна, в месте
образующие – внизу окна и в порядке их использования при построении объекта.
3. Выделите сплайн, вдоль которого необходимо построить тело
лофтинга.
4. В командной панели Create (Создать) выберите команду Geometry (Геометрия), далее в раскрывающемся списке укажите вариант
Compound Objects (Составные объекты) и затем нажмите кнопку Loft
(Лофт) в свитке Object Type (Тип объекта).
5. В свитке Creation Method (Метод создания) рекомендуется вы-
брать переключатель Instance (Образец) для подключения режима создания образцов указанных объектов в качестве образующих сечений
тела. Данный режим позволяет изменять форму сечений тела с помощью регулировки формы образующих объектов. Режим Move (Переместить) осуществляет
помощью указателя, в места расположения образующих сечений тела
лофтинга. Режим Copy (Копировать) создает независимые копии образующих объектов для их использования в качестве образующих сечений тела лофтинга.
6. В свитке Creation Method (Метод создания) нажмите на кнопку
Get Shape (Взять форму). Если выделенный объект не может быть
тем лофтинга, то кнопка Get Shape (Взять форму) окажется недоступной.
7. Укажите курсором на сплайн, который будет служить сечением.
8. Для добавления следующего сечения требуется указать позицию
пути Path (Путь). В свитке Path Parameters (Параметры пути) необходимо указать способ задания образующего сечения вдоль пути относительно начальной точки: в
Percentage (Процент), в текущих единицах измерения, указав переключатель Distance (Расстояние), или в равных частях длины направляющей путем задания опции Path Steps (Шаги пути). Если надо задать величину шага приращения создаваемого образующего сечения,
расположения создаваемого тела лофтинга, а
перенос образующих объектов, выбираемых с
пу-
процентах с помощью переключателя
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]