2. Моделирование и редактирование декоративных элементов в Autodesk 3Ds max

1. Стандартные, улучшенные примитивы и сплайны (создание и редактирование).

Все примитивы находятся во вкладке Create, в категории Geometry и подкатегория Standart Primitives.

Простыми геометрическими примитивами (категория Standard Primitives (Простые примитивы)) в 3ds Max являются следующие объекты.

Box (Параллелепипед) — параллелепипеды и кубы с любым соотношением сторон.

Sphere (Сфера) — параметрические объекты типа сферы или купола. Базовый объект создает квадратичные секции, похожие на линии долготы и широты глобуса.

Cylinder (Цилиндр) — цилиндры, цилиндрические секторы и многогранные призмы любых пропорций.

Torus (Тор) — кольца с круглой формой поперечного сечения. Может быть создан также тороидальный сектор.

Teapot (Чайник) — объект, демонстрирующий возможности 3ds Max. Чайник является сложным параметрическим объектом, состоящим из частей.

Cone (Конус) — общие формы, напоминающие цилиндры; два радиуса позволяют в любой момент поместить результирующий объект в управляемый конус.

GeoSphere (Геосфера) — параметрические объекты, похожие на сферу и представляющие различные способы определения сферических объемов, которые обеспечивают три различных геометрии сферы и купола. Геосфера создает треугольные секции, подобно геодезическим куполам.

Tube (Труба) — объекты, подобные цилиндру, но с продольным отверстием внутри. Позволяет также создавать секторы и многогранные призмы с отверстиями.

Pyramid (Пирамида) — пирамиды (в том числе усеченные) с прямоугольным или квадратным основанием.

Plane (Плоскость) — прямоугольный фрагмент сетчатой оболочки. Единственный примитив, не являющийся трехмерным объектом.

В число сложных примитивов (категория Extended Primitives (Улучшенные примитивы)) входят следующие объекты.

Hedra (Многогранник) — пять разновидностей многогранников со множеством управляющих параметров. Все объекты определяются заданием точки центра и величиной радиуса.

ChamferBox (Параллелепипед с фаской) — параллелепипеды и кубы с любым соотношением сторон. В отличие от объекта Box (Параллелепипед), при использовании объекта ChamferBox (Параллелепипед с фаской) существует возможность задания фасок на краях.

OilTank (Цистерна) — цилиндры с основаниями в виде сферических сегментов с ярко выраженной границей между основаниями и средней частью объекта. На базе этих объектов можно также строить цилиндрические секторы.

Spindle (Веретено) — цилиндры с коническими основаниями, а также цилиндрические секторы на базе этих объектов.

Gengon (Многогранная призма) — многогранные призмы с фаской и без нее.

RingWave (Круговая волна) — инструмент для создания труб, внешняя и внутренняя поверхности которых могут быть волнообразно деформированы.

Prism (Призма) — инструмент для создания призм с различным соотношением сторон основания.

Torus Knot (Тороидальный узел) — объект, который строится на основе узлов различного вида. Можно изменять как форму сечения, так и базовую форму объекта.

ChamferCyl (Цилиндр с фаской) — цилиндры, цилиндрические секторы и многогранные призмы любых пропорций с возможностью задания на краях фаски, срезанной под углом 45°.

Capsule (Капсула) — цилиндры с основаниями в виде полусфер, а также цилиндрических секторов на базе этих объектов.

L-Extrusion (L-тело экструзии) — плоскость L-образной формы с выдавливанием по высоте.

C-Extrusion (C-тело экструзии) — объект, аналогичный L-Extrusion (L-тело экструзии), отличающийся базовой формой, представленной в виде буквы «П». Оба тела экструзии являются базовым материалом для моделирования архитектурных конструкций.

Hose (Рукав) — инструмент для создания гофрированных рукавов, шлангов и других объектов аналогичной формы. «Привязав» основания Hose (Рукав) к двум другим объектам, можно получить подобие анимированной пружины.

Все примитивы имеют настройки для управления их размерами — количеством сегментов, сглаженностью и генерацией координат проецирования. Пока параметрический объект не преобразован в другой тип, можно свободно изменять все параметры. Их всегда легко модифицировать, изменяя значения на вкладке Modify (Изменение) командной панели.

2. Составные объекты (создание и редактирование).

Составные объекты (Compound Objects) в 3ds Max представлены отдельной группой категории Geometry (Геометрия) вкладки Create (Создание) командной панели. Как правило, это тела, состоящие из двух и более простых объектов, рассмотренных выше (трехмерных объектов или форм).

Составные объекты позволяют моделировать тела сложной формы (например, машиностроительные детали) и применять к ним анимацию (например, анимировать процесс создания формы сечением по пути).

К составным объектам относятся следующие.

Morph (Морфинговые) — сложные объекты, позволяющие осуществлять анимированный переход исходного объекта в целевой с использованием промежуточных фазовых объектов.

Conform (Согласованные) — вершины исходного объекта проецируются на поверхность целевого. Таким способом имитируются эффекты таяния свечи, плавления льда, растекания лужи воды и т. п.

BlobMesh (Капля) — системы частиц или геометрические наборы сфер, которые позволяют имитировать жидкую субстанцию. Таким образом можно создавать струю воды, вытекающую из крана.

Boolean (Булев) — составные объекты, полученные путем объединения, пересечения или вычитания двух других трехмерных объектов. Для выполнения булевых операций два исходных объекта должны пересекаться в некоторой области пространства.

Loft (Лофтинговые) — трехмерные тела, построенные на основании объектов форм методом лофтинга, то есть размещением набора характерных сечений объекта вдоль траектории пути.

Scatter (Распределенные) — совокупность копий одного объекта, распределенных на поверхности другого объекта. Чаще всего используются для имитации стеблей травы, стада животных, группы деревьев и т. п.

Connect (Соединенные) — объект, создающий соединение в отверстиях на поверхности двух объектов.

ShapeMerge (Слитые с формой) — объект, позволяющий создавать отверстия и проемы на поверхности трехмерного тела с использованием сплайновой формы. В этом случае контур сплайна используется в качестве секущих кромок и проецируется на поверхность каркасного объекта.

Terrain (Рельеф) — объект, генерирующий трехмерный рельеф горного ландшафта на основе замкнутых сплайнов, представляющих собой изолинии высот, аналогично представленным на картах местности.

Mesher (Сеточные) — составной объект, конвертирующий процедурные объекты (например, системы частиц) в объекты сетки, к которым в дальнейшем могут применяться модификаторы формы.

ProBoolean (Pro Булев) — добавляет функциональность традиционному объекту Boolean (Булев), например позволяет одновременно объединять несколько объектов, каждый из которых может использовать собственную булеву операцию.

ProCutter (Pro Вычитание) — позволяет выполнять специализированные булевы операции, в основном предназначенные для разделения или разбиения объектов.

3. NURBS -объекты.

NURBS — это поверхности или кривые, форма которых описывается неоднородными рациональными В-сплайнами. В зависимости от типа NURBS-поверхности могут строиться с использованием управляющих вершин или контрольных точек, лежащих на поверхности. Такие поверхности являются идеальным инструментом для создания форм органического происхождения: с ними легко работать, они допускают хороший интерактивный контроль, позволяют выполнять бесшовные поверхности и могут оставаться сглаженными даже на криволинейной поверхности. NURBS-поверхности предпочтительнее полигональных при моделировании плавных поверхностей объектов, таких как растения, животные, цветы и т. д.

4. Модификаторы.

Меню Modifiers (Модификаторы) (рис. 1) позволяет назначать модификаторы, не переходя на вкладку Modify (Изменение) командной панели.  

Модификаторы — параметрически управляемые функции, предназначенные для изменения структуры объектов 3ds Max (например, положения вершин в пространстве или кривизны сегментов). Перед присвоением параметрическому объекту модификатора необходимо выделить сам объект, к которому нужно применить модификатор. При этом в меню будут активны только те модификаторы, которые можно назначить данному примитиву. После выделения модификатора в меню Modifiers (Модификаторы) автоматически откроется панель, на которой вы можете изменить параметры выбранного модификатора. Модификаторы, представленные в меню Modifiers (Модификаторы), объединены в 16 категорий. Категория Selection (Выделение) содержит модификаторы, позволяющие выделять объекты или подобъекты, чтобы потом применить другие модификаторы только к выделению. К модификаторам выделения относятся FFD Select (Выделение свободной формы деформации), Mesh Select (Выделение поверхности), Patch Select (Выделение патчей), Poly Select (Выделение полигонов), Select By Channel (Выделение по каналу), Spline Select (Выделение сплайна), Volume Select (Объемное выделение). В категории Patch/Spline Editing (Редактирование патчей/сплайнов) представлены модификаторы редактирования сплайнов и патчей: Cross Section (Поперечное сечение), Delete Patch (Удалить патч), Delete Spline (Удалить сплайн), Edit Patch (Редактирование патчей), Edit Spline (Редактирование сплайна), Fillet/Chamfer (Закругление/фаска), Lathe (Вращение вокруг оси), Normalize Spline (Нормализовать сплайн), Renderable Spline Modifer (Модификатор визуализации сплайна), Surface (Поверхность), Sweep (Шаблон) и Trim/Extend (Обрезать/расширить). Например, модификатор Sweep (Шаблон) позволяет выполнять лофтинг профилей вдоль линий, импортированных из AutoCAD, или вдоль кривых 3ds Max с возможностью использования предустановленных форм. В отличие от модификатора Loft (Лофтинговые), с помощью модификатора Sweep (Шаблон) можно использовать в качестве формы пути кривые, имеющие разрывы. Модификаторы категории Mesh Editing (Редактирование поверхности) применяются для редактирования сетчатых оболочек объектов. К модификаторам данной категории относятся Cap Holes (Накрытие отверстий), Delete Mesh (Удалить поверхность), Edit Mesh (Редактирование поверхности), Edit Normals (Редактирование нормалей), Edit Poly (Редактирование полигонов), Extrude (Выдавливание), Face Extrude (Выдавливание граней), MultiRes (Множественное разрешение), Normal Modifier (Модификатор нормалей), Optimize (Оптимизация), Smooth (Сглаживание), STL Check (STL-тест), Symmetry (Симметрия), Tessellate (Разбиение), Vertex Paint (Раскраска вершин) и Vertex Weld (Слияние вершин). Категория Conversion (Замена) представлена тремя модификаторами, применяемыми для преобразования одного типа объектов в другой: Turn To Mesh (Преобразовать в поверхность), Turn To Patch (Преобразовать в патч-поверхность), Turn To Poly (Преобразовать в полигональную поверхность). В категории Animation (Анимация) содержится 16 модификаторов, применяемых для создания и редактирования анимации. В их число входят Skin (Оболочка), Morpher (Морфинг), Flex (Гибкость), Melt (Таяние), Patch Deform (Деформация по патчу), Path Deform (Деформация по траектории), Surf Deform (Деформация по поверхности) и т. д.   Категория Cloth (Ткань) представлена двумя модификаторами: Cloth (Ткань) и Garment Maker (Моделирование одежды). Оба модификатора дают возможность имитировать ткани, при этом позволяют создавать выкройки, расчитывать динамику, учитывая пересечения с поверхностью, имеют интерактивное управление поведением ткани и т. д. Категория Hair and Fur (Волосы и мех) содержит одноименный модификатор, который позволяет создавать прически с помощью «расчески» для сложных контуров, а также моделируя «завивку», «хвостики» и «пучки». Кроме того, возможно использование динамики волос — наследование инерции от движения кожи или других поверхностей. В категорию UV Coordinates (UV-координаты) вошли модификаторы, связанные с наложением, редактированием и использованием проекционных координат: Camera Map (Проекция камеры), Camera Map (WSM) (Проекция камеры (WSM)), MapScaler (WSM) (Масштабирование текстуры (WSM)), Projection (Проекция), Unwrap UVW (Расправить UVW-проекцию), UVW Map (UVW-проекция), UVW Mapping Add (Добавить UVW-проекцию), UVW Mapping Clear (Удалить UVW-проекцию) и UVW XForm (Преобразование UVW-проекции). Категория Cache Tools (Инструменты кэширования) представлена двумя однотипными модификаторами: Point Cache (Точка кэша) и модификатором глобального пространства Point Cache (WSM) (Точка кэша (WSM)). В категорию Subdivision Surfaces (Поверхности с разбиением) вошли три модификатора, относящиеся к поверхностям с разбиением: HSDS Modifier (HSDS-модификатор)(HSDS — Hierarchical SubDivision Surfaces, поверхности с иерархическими подразделениями.), MeshSmooth (Сглаженная поверхность) и TurboSmooth (Быстрое сглаживание). Категория Free Form Deformers (Произвольные деформации) представлена пятью модификаторами: FFD 2×2×2 (Произвольная деформация 2×2×2), FFD 3×3×3 (Произвольная деформация 3×3×3), FFD 4×4×4 (Произвольная деформация 4×4×4), FFD Box (Произвольно деформируемый контейнер (прямоугольный)) и FFD Cylinder (Произвольно деформируемый контейнер (цилиндрический)). В категории Parametric Deformers (Параметрические деформации) объединены 22 модификатора, предназначенных для работы с пространством объекта. В их число входят следующие: Affect Region (Воздействовать на область), Bend (Изгиб), Displace (Смещение), Lattice (Решетка), Mirror (Зеркальное отображение), Noise (Шум), Physique (Телосложение), Push (Выталкивание), Preserve (Хранение), Relax (Ослабление), Ripple (Рябь), Shell (Раковина), Slice (Срез), Skew (Перекос), Stretch (Растягивание), Spherify (Шарообразность), Squeeze (Сдавливание), Twist (Скручивание), Taper (Заострение), Substitute (Замена), XForm (Преобразование) и Wave (Волна). Категория Surface (Поверхность) представлена четырьмя модификаторами: Disp Approx (Аппроксимация смещения), Displace Mesh (WSM) (Смещение поверхности (WSM)), Material (Материал) и Material By Element (Материал по элементу). Категория NURBS Editing (Редактирование NURBS-объектов) включает три модификатора, предназначенных для редактирования NURBS-объектов. В их число входят Disp Approx (Аппроксимация смещения), Surf Deform (Деформация поверхности) и Surface Select (Выделение поверхности). В категорию Radiosity (Диффузное отражение) вошло два модификатора: Subdivide (Разбиение) и Subdivide (WSM) (Разбиение (WSM)). Последняя категория меню Modifiers (Модификаторы) — Cameras (Камеры) — состоит из одного модификатора Camera Correction (Корректирование камеры).

5. Модификатор Cloth.

6. Модификатор Cloth (Ткань) позволяет выполнить симуляцию ткани. Данный модификатор имеет достаточно большое количество настроек как свойств ткани, так и симуляции (рис.1).

Модификатор Cloth (Ткань) предназначен в основном для создания одежды и облачения в нее персонажей. Но его с успехом можно использовать и для создания всевозможных тканевых элементов интерьера, например, занавесок, штор, скатертей, покрывал и т.д. Обычно он используется в совокупности с модификатором Garment Maker (Моделирование одежды). Чтобы использовать модификатор Cloth (Ткань), необходимо создать отдельный объект из сплайна Rectangle (Прямоугольник).

1. Откройте 3d max. В качестве системных единиц установите метры. В новом файле в окне проекции Тор (Вид сверху) создайте объект Rectangle (Прямоугольник) величиной 1,8 х 1,8 м. Назовите его Скатерть и расположите в центре координатной сетки. В том же окне проекции сделайте объект Box (Параллелепипед) длиной и шириной 0,8 м и высотой 0,01 м. Поместите параллелепипед ниже прямоугольника на 0,03 м (рис. 2).

Рис.2. Расположение объектов для создание скатертей

2. Выделите объект Скатерть и примените к нему модификатор Garment Maker (Моделирование одежды). Сплайновый прямоугольник автоматически обретет поверхность из множества треугольников, число которых определяется параметром Density (Плотность). В данном случае единичная плотность сетки будет оптимальным вариантом, чтобы получился приемлемый результат и не пришлось ждать его слишком долго (рис. 3). Кнопку Mesh it! (Создать сетку) нажимать не обязательно, так как сетка будет создана автоматически.

Рис.3. Сетчатая поверхность будущей скатерти

3. Пришло время применить к объекту модификатор Cloth (Ткань). В свитке Object (Объект) модификатора Cloth (Ткань) нажмите кнопку Object Properties (Свойства объекта), в результате чего появится окно со свойствами (рис.4), в левой части которого будет указано имя объекта, подготавливаемого к симуляции. Сделайте активным переключатель Cloth (Ткань). Из списка Presets (Предустановки) выберите тип ткани Cotton (Хлопок) (см.рис.4). в том же окне свойств нажмите кнопку Add objects (Добавить объекты) и добавьте в симуляцию ранее созданный параллелепипед – в данном случае он будет твердым телом, форму которого будет принимать ткань. Для участия параллелепипеда в симуляции необходимо выделить его название в списке объектов симуляции и выбрать переключатель Collision Object (Объект столкновения) (см.рис.4). Все остальные настройки в окне оставьте без изменений и нажмите кнопку ОК.

Рис.4. Настройки объектов симуляции ткани.

4. Параметры симуляции на панели модификации установите согласно рис.5. Осталось нажать кнопку Simulate (Симуляция), чтобы в окнах проекции отображался процесс симуляции, или Simulate Local (Локальная симуляция) – в этом случае отобразится только конечный результат. Во время выполнения расчетов можно нажать кнопку Cancel (Отмена) для остановки симуляции, а для того, чтобы привести объекты в первоначальное состояние, нужно нажать кнопку Erase Simulation (Очистить симуляцию). После симуляции можно выбрать любой кадр, который будет считаться наиболее подходящим для статического положения скатерти на столе, и преобразовать объект в редактируемую сетку. В результате редактирования объект примет форму скатерти, наброшенной на стол. Сохраните файл.

Рис.5. Настройки симуляции ткани

5. Предположим, для квадратного стола нам нужна еще одна скатерть меньшего размера, которая будет располагаться поверх первой большой скатерти, в данном случае объектом столкновений будет ранее симулированная скатерть, преобразованная в редактируемую сетку. Для второй скатерти понадобится прямоугольник размером 1,3 х 1,3 м. Назовите его СкатертьМал. Симуляцию проведите по вышеописанной методике. В данном случае будет достаточно 30 кадров (рис. 6). Сохраните файл как КвадратСкатерть.max и закройте программу. Скатерти для прямоугольного стола размером 180 х 80 см смоделируйте самостоятельно, пользуясь описанной выше методикой. 6. Далее нам понадобится круглая скатерть для стола радиусом 0,6 м. Ее можно изготовить из сплайна Circle (Окружность) радиусом 1,3 м. Причем способ моделирования круглой скатерти полностью совпадает с описанной выше методикой создания прямоугольной. Поверх круглой скатерти должна располагаться квадратная скатерть размером 1,5 х 1,5 м (рис. 6). Сохраните файл с круглой скатертью как КруглаяСкатерть.max и завершите работу с этим файлом.

Таким образом, были созданы два вида моделей столов, покрытых скатертями, однако в сцене будет еще третий вид прямоугольного стола размером 1,2 х 0,8 м, скатерти для которого читателю предлагается создать самостоятельно, руководствуясь вышеописанными методами.

7. Модификатор Edit Poly.

 все трехмерные объекты состоят из полигонов, вы их видите как прямоугольники (но на самом деле каждый такой прямоугольник состоит из двух треугольников, называемых face, для удобства они скрыты).