Точность моделирования
Назначение вспомогательных объектов
Применение вспомогательного объекта-сетки
Выравнивание положения и ориентации по опорному объекту
Выравнивание локальных осей координат объекта по окну проекции
Измерение расстояния между объектами
Любое моделирование требует точности в той или иной мере. Чем выше возможность точного моделирования у графического пакета, тем более сложные задачи позволяет он решать. Для 3D Studio MAX разработан широкий набор средств, позволяющих точно выстраивать сцены.
Перед началом работы требуется настроить систему измерения.
1. Выберите в меню Customize (Специальные) команду Units Setup (Единицы измерения).
Появится диалоговое окно Units Setup (Единицы измерения).
2. Установите Metric (Метрические) — метрические единицы измерения.
3. Раскройте список и выберите там единицу измерения Meters (Метры).
Список содержит четыре варианта: миллиметры, сантиметры, метры и километры. Выбор единицы измерения зависит от конкретной задачи, и отразиться в поле отсчета координат строки состояния (рис. 3.1).
|
Рис. 3.1. Поля отсчета координат |
Выбрав вариант Custom (Пользовательский), можно задать собственную единицу измерения, например, 10 метров, при использовании которой одна единица системной шкалы будет соответствовать 10 метрам. По умолчанию в качестве специальной единицы предлагается единица FL, равная 660 футам, допустимая точность измерения предполагает три знака после запятой. Увеличим точность значений установки параметров.
4. Выберите в меню Customize (Специальный) команду Preferences (Параметры) и щелкните LM на корешке вкладки General (Общие) диалогового окна.
5. Задайте количество знаков после запятой в счетчике Spinner Precision Decimals (Точность счетчиков разрядов).
Привязки позволяют размещать опорные точки создаваемых или редактируемых объектов в конкретных местах. Средства привязки заставляют курсор притягиваться к определенным точкам объектов сцены, таким как вершины, ребра, центры граней или точки опоры. Установка привязок подразумевает задание типов привязок и их активизацию.
1. Выберите в меню Customize (Специальный) команду Grid and Snap Settings (Настройка сетки и привязок).
Появится окно диалога настройки сетки и привязок, раскрытое по умолчанию на разделе Snaps (Привязки). Он содержит двенадцать видов привязки:
· Grid Points (Узлы сетки) — привязка к узлам сетки;
· Grid Lines (Линии сетки) — привязка к линиям координатной сетки;
· Pivot (Опора) — привязка к опорным точкам объектов;
· Bounding Box (Габаритный контейнер) — привязка сегментов текущего сплайна к точкам других сплайнов;
· Perpendicular (Перпендикуляр) — привязка сегментов текущего сплайна к точкам других сплайнов, в которых сегменты перпендикулярны этим сплайнам;
· Tangent (Касательная) — привязка сегментов текущего сплайна к точкам других сплайнов, в которых сегменты касательны к этим сплайнам;
· Vertex (Вершины) — привязка к вершинам объектов-сеток;
· Endpoint (Концевая точка) — привязка к концам ребер каркаса или сегментов сплайна;
· Edge (Ребро) — привязка к произвольным точкам в пределах видимых и невидимых ребер каркасов;
· Midpoint (Средняя точка) — привязка к серединам ребер каркасов или сегментов сплайнов;
· Face (Грань) — привязка к произвольным точкам в пределах граней;
· Center Face (Центр грани) — привязка к центральным точкам граней.
2. Установите привязки Grid Points (Узлы сетки) и Grid Lines (Линии сетки).
Ни одна из установленных привязок не будет действовать до тех пор, пока ее не активизировали. Активизация проводится с помощью панели кнопок привязок, расположенной справа в нижней части экрана (рис. 3.2).
|
|
Рис. 3.2. Панель кнопок привязок |
Для активизации привязки:
1. Щелкните LM на левой кнопке панели и, удерживая кнопку мыши, выберите инструмент двумерной привязки.
2. Сделайте активным окно проекции Тор (Верх) и увеличьте изображение. Для этого щелкните LM на кнопке Zoom (Увеличить) панели управления окнами проекций (рис. 3.3), переместите курсор в окно Тор (Верх) и, нажав LM, протяните его вверх.
|
Рис. 3.3. Панель управления окнами проекции |
Очистите экран, если в этом есть необходимость, выбрав в меню Edit (Редактировать) команду Select All (Выделить все) и нажав клавишу <Delete> (Удалить).
3. Создайте объект "чайник". Для этого на командной панели Create (Создать) нажмите кнопку Geometry (Геометрия), в списке выберите вариант Standard Primitives (Стандартные примитивы) и нажмите кнопку Teapot (Чайник).
4. Переместите объект с помощью инструмента Move (Переместить). |
|
Обратите внимание, что движение объекта по экрану стало дискретно. Активизированная привязка позволяет перемещать опорную точку объекта только по узлам масштабной сетки. Действия остальных кнопок активизации привязок описаны ниже:
· 3D Snap (Трехмерная привязка) — действует во всех трех измерениях; |
|
· 2.5D Snap (Полуобъемная привязка) — включает режим привязки в текущей плоскости; |
|
· Angle Snap (Угловая привязка) — включает режим, ограничивающий возможность поворота; |
|
· Percent Snap (Процентная привязка) — включает режим фиксированного процентного приращения параметров, например, при масштабировании объекта; |
|
· Spinner Snap (Привязка приращения счетчиков) — обеспечивает режим фиксированного приращения счетчиков. |
|
Для изображения линий координатной сетки используются три различных оттенка цвета. Две наиболее темные и толстые линии — это координатные оси. Они соответствуют глобальной системе координат (World). Более светлые и тонкие линии сетки называются главными, а самые светлые и тонкие — вспомогательными. Перейдем к настройке параметров сетки.
1. Выберите команду Grid and Snap Settings (Настройка сетки и привязок) в меню Customize (Специальные) и щелкните LM на корешке вкладки Ноте Grid (Исходная сетка).
2. Измените величину шага между вспомогательными линиями с помощью счетчика Grid Spacing (Шаг сетки).
По умолчанию она принимается равной 10 текущим единицам измерения.
Текущий шаг сетки отображается в строке состояний экрана (рис. 3.4).
|
Рис. 3.4. Текущий шаг сетки |
3. Установите интервал между главными линиями в счетчике Major Lines every Nth (Главные линии каждые N).
По умолчанию главной является каждая десятая линия сетки.
4. Укажите, в каких окнах будет производиться изменение частоты сетки при изменении масштаба изображения, используя переключатель Dynamic Update (Динамическое обновление). Для этого установите переключатель в одно из двух положений Active Viewport (Активное окно) или All Viewports (Все окна).
Вспомогательные объекты позволяют рисовать или выполнять анимацию, но не включаются в итоговую визуализацию. В свитке Helpers (Вспомогательные объекты) командной панели Create (Создать) (рис. 3.5) представлен весь перечень типов вспомогательных объектов.
|
Рис. 3.5. Кнопка вспомогательных объектов, выделенная на командной панели |
Объекты-сетки применяются в качестве конструкционных плоскостей, на которых строятся геометрические модели объектов сцены. После создания их можно перемещать и поворачивать, как и другие объекты сцены.
1. Щелкните LM на кнопке Helpers (Вспомогательные объекты) командной панели Create (Создать). |
|
2. Щелкните LM на кнопке Grid (Сетка) в свитке Object Type (Тип объекта) вспомогательных объектов командной панели Create (Создать).
Появится свиток Parameters (Параметры) объекта сетки.
3. Задайте шаг, равный 10 линиям сетки, с помощью счетчика Grid (Размер сетки) раздела Spasing (Интервал).
Этот шаг целесообразно установить равным шагу исходной координатной сетки для согласования масштабов моделей.
4. Задайте цвет, который будет иметь сетка после активизации, с помощью переключателя Active Color (Активный цвет).
Для определенности выберите Home Color (Цвет исходной сетки). Линии объекта сетки будут иметь то же цвет, что и у исходной сетки.
5. В разделе Display (Показать) установите переключатель в положение ZX Plane (Плоскость ZX).
После построения объект-сетка появится в плоскости ZX.
6. Постройте объект-сетку в окне Perspective (Перспектива). Для этого щелкните LM в окне проекции, перетащите курсор по диагонали и щелкните на точке, где будет располагаться противоположный угол сетки.
При построении следите за размером сетки в счетчиках Length (Длина), Width (Ширина) раздела Gride Size (Размер сетки).
7. Поверните сетку на угол 45° и переместите на середину окна.
Объект-сетка готов. Осталось ее активизировать для того, чтобы создаваемые объекты размещались на поверхности построенной сетки.
8. Для активизации сетки выберите в меню Views (Виды) команду Grids (Координатные сетки), а затем команду Activate Grid Object (Активизировать объект-сетку).
Активизированная сетка показана на рис. 3.6. Осталось воспользоваться построенной сеткой и создать на ней объект.
|
Рис. 3.6. Активизированный объект-сетка |
|
Рис. 3.7. Использование сетки для ориентации объекта |
9. Накоманднойпанели Create (Создать) нажмитекнопку Geometry (Геометрия), вспискевыберитевариант Standard Primitives (Стандартныепримитивы), нажмитекнопку Teapot (Чайник), щелкнитеуказателеммышинаобъекте-сеткеипостройтечайник. Сцена должна выглядеть примерно так же, как на рис. 3.7.
Теперь, где бы ни был построен объект, он будет ориентирован по объекту-сетке до тех пор, пока последняя активизирована.
10. Отключите активизацию обекта-сетки. Выберите в меню Views (Виды) команду Grids (Координатные сетки), а затем команду Activate Home Grid (Отключить объект-сетку).
Объект-сетку можно выровнять по отношению к плоскости активного окна проекции.
1. Выровняйте объект-сетку по окну Front (Вид спереди). Щелкните LM в окне и сделайте его активным.
2. Выделите объект-сетку. Активизируйте ее и выберите в меню Tools (Сервис) команду Align to View (Выровнять по окну).
Объект-сетка примет вид, как указанно на рис. 3.8.
|
Рис. 3.8. Выравнивание объекта по окну проекции |
При моделировании сцен почти всегда возникает необходимость выравнивания объектов, источников света, камер, ориентации одного объекта относительно другого. Ниже мы рассмотрим способы выравнивания, предоставляемые 3D Studio MAX.
1. Для знакомства с методами выравнивания вам понадобится построить несколько объектов. На командной панели Create (Создать) нажмите кнопку Geometry (Геометрия), в списке укажите вариант Standard Primitives (Стандартные примитивы) и постройте в окне Perspective (Перспектива) сферу, конус и цилиндр.
2. Выделите сферу и щелкните LM на кнопке Align (Выравнивание) панели инструментов (рис. 3.9).
|
Рис. 3.9. Панель инструментов выравнивания объектов |
3. Назначьте в качестве опорного объекта конус. Для чего установите на него курсор и щелкните LM. Появится окно диалога Align Selection (Выравнивание выделения) (рис. 3.10).
|
Рис. 3.10. Диалоговое окно выравнивания объектов |
Исходное положение объектов до выравнивания показано на рис. 3.11.
|
Рис. 3.11. Расположение объектов до выравнивания |
4. В разделе Align Position (World) (Выравнивание положения (По экрану)) укажите, по каким координатам будет происходить выравнивание. Отметьте поочередно каждую из координат и посмотрите в проекции Тор (Вид сверху), как происходит перемещение выравниваемого объекта.
|
Рис. 3.12. Пример выравнивания объектов по центру |
Указание всех трех координат X, Y и Z приведет к выравниванию объектов по центру, как показано на рис. 3.12. Опорная точка текущего объекта (Сфера) совместилась с центром опорного объекта (Конус) по всем трем координатам. Остальные параметры выравнивания означают следующее:
1. Minimum (Минимум) — ближайшая крайняя точка габаритного контейнера объекта;
2. Maximum (Максимум) — дальняя крайняя точка габаритного контейнера объекта;
3. Pivot Point (Опорная точка) — опорная точка объекта.
4. Выровняйте цилиндр относительно конуса, установите переключатель Current Object (Текущий объект) в положение Pivot Point (Опорная точка) и Target Object (Опорный объект) в положение Center (Центр).
5. Результат выравнивания приведен на рис. 3.13.
|
Рис. 3.13. Результат выравнивания цилиндра относительно конуса |
6. Определите требования по согласованию ориентации локальной системы координат сферы относительно конуса. Для этого отключите флажки по координатам X, Y и Z и отметьте флажки по координатам X, Y и Z Axis в разделе Align Orientation (Local) (Выровнять ориентацию (Локально)).
Сравните направления локальных осей двух объектов. Цилиндр стал ориентирован так же, как и конус. Ориентация не зависит от выравнивания по положению.
Раздел Match Scale (Согласование масштабов) позволяет согласовывать масштабы по соответствующим осям координат. Согласование масштабов не обязательно ведет к совпадению размеров выравниваемых объектов.
Для каркасных объектов есть возможность выравнивания таким образом, чтобы нормаль к любой грани выравниваемого объекта совместилась с указанной опорной нормалью.
1. В окне Perspective (Перспектива) щелкните RM на названии окна и в появившемся меню окна проекции щелчком LM выберите команду Wireframe (Каркас).вместо закрашенных объектов в окне появятся их каркасные изображения, состоящие из граней.
2. Выделите сферу и на панели инструментов Align (Выравнивание) активизируйте кнопку Normal Align (Выравнивание нормали). |
|
3. Укажите выравниваемую нормаль, наведите курсор на одну из граней сферы, и, когда курсор примет форму перекрестия, щелкните LM.
Нормаль грани изобразится в виде стрелки (рис. 3.14) синего цвета.
|
Рис. 3.14. Нормаль назначена для грани сферы |
4. Установите курсор на одной из граней конуса и щелкните LM.
Когда кнопка мыши будет отпущена, сфера переместится и повернется так, чтобы выравниваемая нормаль исходила из той же точки, что и опорная, но в противоположном направлении (рис. 3.15). Одновременно с выравниванием нормали появится окно диалога Normal Align (Выравнивание нормали).
5. Для перемещения сферы в локальной системе координат, задайте величины смещения по осям X, Y и Z группы Position Offset (Приращение положения) диалогового окна.
6. Для поворота сферы вокруг направления нормали задайте величину угла поворота в счетчике Angle (Угол) группы Rotation Offset (Приращение поворота).
Пример поворота сферы вокруг нормали на 90° приведен на рис. 3.16.
7. Чтобы исходная и опорная нормали были направлены в одну сторону, отметьте Flip Normal (Перевернуть нормаль).
Если опция Flip Normal (Перевернуть нормаль) не отмечена, то нормали будут направлены в противоположные стороны. После задания требуемых параметров щелкните по кнопке ОК.
|
Рис. 3.15. Выравнивание сферы по нормали |
|
Рис. 3.16. Поворот сферы вокруг нормали |
8. Вернитесь к тонированному изображению. В окне Perspective (Перспектива) щелкните RM на названии окна и в появившемся меню окна проекции щелчком LM выберите команду Smooth + Highlights (Сглаживание + Блики). Для объектов, не имеющих граней, таких как вспомогательные объекты, габаритные контейнеры атмосферных эффектов, в качестве нормалей используются оси Z локальной системы координат.
3D Studio MAX позволяет точно разместить отражение и блики от источников света. С этой целью программа перемещает и поворачивает выделенные источники света или выделенный исходный объект так, чтобы они были ориентированы по направлению нормали в точке центра формируемого отражения на поверхности опорного объекта.
1. Создайте источник света в окне Perspective (Перспектива). Нажмите на командной панели Create (Создать) кнопку Lights (Источники света), далее укажите Опии (Всенаправленный) и щелкните мышью в окне Perspective (Перспектива).
2. Активизируйте кнопку Place Highlight (Поместить блик) панели инструментов Align (Выравнивание). |
|
3. Выставьте курсор на сферу, щелкните LM и перетащите курсор до появления значка нормали (рис. 3.17).
|
Рис. 3.17. Назначение опорной нормали |
Источник света переместится и будет оставаться в направлении нормали. При этом сохраняется исходное расстояние от источника света до объекта, на котором формируется блик. Результат выравнивания источника света показан на рис. 3.18.
|
Рис. 3.18. Размещение блика света в направлении нормали |
Аналогично выравниванию источника света можно выровнять и камеру относительно определенной точки на поверхности объекта. В результате плоскость окна проекции камеры оказывается параллельной выбранной грани опорного объекта.
1. В сцене окна Perspective (Перспектива) установите камеру, нажав на командной панели Create (Создать) кнопку Cameras (Камеры), а далее указав Free (Свободная).
2. Так как камера после построения уже выделена, активизируйте кнопку Align Camera (Выровнять камеру) панели инструментов Align (Выравнивание). |
|
3. Укажите курсором на нужную грань конуса, и, когда на изображении курсора появится перекрестие, щелкните LM и слегка перетащите курсор до появления значка нормали грани в виде синей стрелки, как показано на рис. 3.19.
|
Рис. 3.19. Расположение нормали, задающее направление камеры |
Если продолжать перетаскивать курсор, то значок нормали будет перемещаться по поверхности конуса. Камера также будет сдвигаться, выравниваясь по нормали.
4. Установив нужное положение нормали, отпустите кнопку мыши.
Камера изменила положение и ориентацию так, чтобы линия визирования была направлена навстречу выбранной нормали конуса (рис. 3.20).
|
Рис. 3.20. Камера установлена в направление нормали |
Рассмотрим возможность выравнивания локальных осей координат выделенного объекта относительно оси Z активного окна проекции.
1. Выделите сферу в окне Left (Вид слева) и активизируйте кнопку Align to View (Выравнивание по проекции) панели инструментов Align (Выравнивание). |
|
|
Рис. 3.21. Изменение ориентации оси Z |
Появится окно диалога Align to View (Выравнивание по проекции), и одновременно сфера будет автоматически выровнена по умолчанию относительно оси Z (рис. 3.21).
2. В появившемся окне диалога выберите поочередно переключатели Align Х (Выровнять по X) и Align Y (Выровнять по Y).
Оси Х и Y сферы поочередно будут выравниваться относительно оси Z окна. Изменения ориентации оси Z сферы показаны на рис. 3.22. Они будут происходить сразу же после установок в окне диалога.
3. Отметьте флажок Flip (Повернуть).
|
Рис. 3.22. Выравнивание оси Y |
Выравнивание выставленной локальной оси сферы произойдет в направлении, противоположном оси Z. Для фиксации новой ориентации объекта щелкните по кнопке ОК.
Для измерения расстояния между двумя точками сцены можно использовать вспомогательный объект типа Таре (Рулетка). Он применяется в качестве мерной ленты.
1. В свитке Object Type (Тип объекта) вспомогательных объектов командной панели щелкните на кнопке Таре (Рулетка).
2. Для измерения расстояния между двумя точками щелкните LM в первой точке окна проекции и, не отпуская кнопку мыши, перетащите курсор во вторую точку.
На экране отобразится отрезок прямой, соединяющий две точки, а в поле Length (Длина) свитка параметров появится значение его длины.
3. При необходимости задать фиксированное значение рулетки, установите флажок Specify Length (Задать длину) и в поле Length (Длина) задайте требуемую длину.
В случае фиксированного значения рулетки мерный отрезок будет иметь постоянную величину при каждом использовании рулетки.
4. Для удаления объекта-рулетки требуется удалить любой из ее концов.
В разделе World Space Angles (Углы в глобальных координатах) можно определить ориентацию рулетки относительно осей глобальной системы координат.