Лабораторная работа 3 Основы сеточного моделирования

Цель работы: Изучить основы сеточного моделирования 3d Studio MAX, типы подобъектов и принцип их редактирования.

Теоретическая часть

Любой параметрический трехмерный объект, созданный на основе примитива, может быть преобразован в объект типа Editable Mesh (Редактируемая сетка) или Editable Poly (Редактируемая полисетка). Такой объект перестает быть параметрическим и в дальнейшем будет модифицироваться как сетка, то есть на уровне вершин, ребер, граней и полигонов.

К объектам типа Editable Mesh относятся геометрические модели трехмерных тел, представленных оболочками в виде сеток с треугольными ячейками. Объекты типа Editable Poly отличаются от редактируемых сеток тем, что их оболочки состоят не из треугольных граней, а из полигонов. Полигоны представляют собой многоугольники, у которых имеются как минимум четыре вершины, и заменяют совокупность двух или более смежных треугольных граней, лежащих в одной плоскости. Поэтому и сетку, составленную из полигонов, в отличие от сетки, составленной из треугольных граней, называют полигональной сеткой, или полисеткой.

Многие возможности редактирования объектов Editable Poly и Editable Mesh аналогичны, однако имеются и различия. Редактирование объектов типа Editable Mesh возможно на уровне вершин, ребер, граней, полигонов и элементов, а тип Editable Poly позволяет работать с вершинами, ребрами, полигонами, элементами и границами. Многие операции на первый взгляд совершенно аналогичны для обоих типов объектов, например операции Extrude и Bevel, но требуют разной настройки и зачастую приводят к различным результатам. Кроме того, полигональные сетки, в сравнении с обычными сетками Editable Mesh, обладают рядом дополнительных свойств, в частности допускают сглаживание без использования таких специальных модификаторов, как MeshSmooth (Сглаживание сетки). Напомним, что модификаторы предназначены для модификации объектов и становятся доступными после активизации панели Modify (Изменение).

Типы подобъектов и принцип их редактирования

Как уже было сказано, значительная часть объектов 3D Studio MAX может быть представлена в виде сеток, состоящих из однотипных элементов или подобъектов, к числу которых относятся вершины, ребра, грани и полигоны (рис. 1). Предназначенные для работы с ними средства скомпонованы по уровням: Vertex, Edge, Face, Polygon, Element и Border (рис. 2 и 3).

Рисунок 1 - Подобъекты

Рисунок 2 - Уровни Editable Mesh

Рисунок 3 - Уровни Editable Poly

Вершины — это точки, в которых сходится и соединяется друг с другом любое число ребер. Для работы с вершинами предназначен уровень Vertex (Вершина).

Ребра — это линии границы грани. Ребра могут быть видимыми, если соседние грани не лежат в одной плоскости (тогда они отображаются сплошными линиями), или невидимыми; по запросу пользователя невидимые ребра могут отображаться пунктирной линией. За управление видимостью и положением ребер отвечает уровень Edge (Ребро).

Грани — это участки плоскости треугольной формы, представляющие собой элементарные ячейки сетки. В одной плоскости объекта может находиться множество граней, которые внешне будут совершенно неразличимы. Для работы с гранями предназначен уровень Face (Грань).

Смежные грани, лежащие в одной плоскости, могут быть объединены в многоугольники-полигоны. В случае преобразования объекта к типу Editable Poly процесс формирования полигонов из граней осуществляется автоматически. В обычной сетке полигон — это просто подобъект, позволяющий выделить сразу все смежные грани, лежащие в одной плоскости. У полигональной сетки нет таких подобъектов, как грани, и вся она состоит только из полигонов, причем некоторые полигоны могут быть и треугольными. За работу с полигонами отвечает уровень Polygon (Многоугольник).

Кроме того, сеточные объекты могут редактироваться на уровне Element (Элемент), который используется для работы с группами граней, объединенными в элемент каркаса, а объекты типа Editable Poly — и на уровне Border (Граница), что удобно, например, при вдавливании границ.

Редактирование сетчатых объектов можно производить как на уровне объекта в целом, так и на уровне подобъектов: граней, ребер или вершин. Чтобы объект стал редактируемым на уровне подобъектов и превратился в редактируемую сетку, необходимо выделить его и выбрать из контекстного меню команду Convert to=>Convert to Editable Mesh (Конвертировать=>Конвертировать в режим редактирования сетки); можно также применить к объекту модификатор Edit Mesh (Редактирование сетки). Для преобразования объекта к типу Editable Poly из контекстного меню выбирается команда Convert to=>Convert to Editable Poly (Конвертировать=>Конвертировать в режим редактирования полисетки). В обоих случаях это приведет к появлению на панели Modify целой серии свитков:

• Selection (Выделение) — отвечает за включение нужного подобъектного уровня и управление режимами выбора подобъектов;

• Soft Selection (Мягкое выделение) — предназначен для расширения возможностей выделения подобъектов и определяет закон распространения трансформаций по объему редактируемого каркаса;

• Edit Geometry (Редактировать геометрию) — содержит основные инструменты изменения геометрии подобъектов. Некоторые инструменты одинаковы для всех уровней и для обоих типов сеток, а другие являются особыми для каждого уровня (и/или сетки). В перечень общих инструментов входят, в частности, следующие:

- Attach (Присоединить) — позволяет добавлять к редактируемой модели новые каркасные объекты, при этом все грани присоединяемого объекта оказываются объединенными в новый элемент,

- Detach (Отсоединить) — отвечает за отделение выбранного подобъекта в отдельный элемент или новый объект,

- Remove Isolated Vertices (Удалить изолированные вершины) — позволяет удалять отдельно расположенные вершины объекта,

- View Align и Grid Align (Ориентировать по текущему виду/Ориентировать по сетке) — осуществляет соответствующее изменение ориентации выбранных подобъектов,

- Make Planar (Привести к плоскости) — устанавливает плоскостную ориентацию для выбранных подобъектов,

- Collapse (Свести в точку) — выполняет коллапс (сжатие) и объединение всех вершин выбранных подобъектов в одну, располагая ее в геометрическом центре выделенной области;

• Surface Properties (Свойства поверхности) — объединяет такие инструменты настройки свойств поверхности, которые предназначены для каждого уровня.

Выбор нужного уровня подобъектов осуществляется либо подсвечиванием уровня в списках подобъектов Editable Mesh или Editable Poly, либо щелчком по соответствующей кнопке в свитке Selection панели Modify. Для выбора самих подобъектов используются обычные инструменты выделения: Select Object (Выделить объект), Select and Move (Выделить и передвинуть), Select and Scale (Выделить и масштабировать), Select and Rotate (Выделить и повернуть) и Selection Region (Форма области выделения). Чтобы последовательно выделить несколько объектов, при выделении удерживают клавишу Ctrl.

Для того чтобы вернуться от редактирования объекта на уровне подобъектов к обычному редактированию, нужно подсветить в списке подобъектов уровень Editable Mesh или Editable Poly.

Практическая часть

Задание 1

Моделирование мягкой мебели.

При моделировании мягкой мебели очень важно, чтобы модель не выглядела так, как будто сделана из железа или пластмассы. Углы должны быть сглажены, боковые стороны выпуклы и быть немного неровными.

1. Заходим в 3d max и сразу создаем ChamferBox из закладки Create - Extended Primitives. Размер, если это не принципиально, можно подобрать на глаз. Обязательно указываем количество сегментов в тех местах, которые в последствии будут на виду (их нужно сделать выпуклыми) в остальных местах количество сегментов по минимуму. Обязательно делаем сглаживаем углы (Fillet) и указываем 3-4 сегмента.