/

Komposit geometriska objekt i tredimensionell grafik. 3D-grafik

Datorgrafik- en vetenskap som studerar metoder och sätt att skapa, forma, lagra och bearbeta bilder med hjälp av mjukvara och hårdvara datorsystem.

Tredimensionell grafik (3D-grafik) - en sektion av datorgrafik, en uppsättning mjukvaru- och hårdvarutekniker och verktyg utformade för rumslig representation av objekt i ett tredimensionellt koordinatsystem.

Modell - ett objekt som återspeglar de väsentliga egenskaperna hos objektet, fenomenet eller processen som studeras.

3D-modellering - studie av ett objekt, fenomen eller process genom att bygga och studera dess modell.

3D-grafikredigerare- program och mjukvarupaket utformade för tredimensionell modellering.

Polygonnät - en uppsättning av hörn, kanter, ytor som bestämmer formen på ett polyedriskt föremål i tredimensionell grafik.

Polygon- det minsta elementet i ett polygonalt rutnät, kan vara en triangel, fyrhörning eller annan enkel konvex polygon.

Spline- ett tvådimensionellt geometriskt objekt som kan tjäna som grund för konstruktionen av tredimensionella objekt.

Grafikmotor ("visualizer"; ibland "render")- Underprogramvara, vars huvuduppgift är visualisering (rendering) av tvådimensionell eller tredimensionell datorgrafik.

Metoder för att skapa 3D-objekt

Enligt deras form är föremål i den verkliga världen uppdelade i enkla och komplexa. En tegelsten är ett exempel på ett enkelt föremål, och en bil är ett exempel på ett komplext föremål. För alla objekt i den verkliga världen, oavsett dess komplexitet och natur, kan du skapa en tredimensionell modell. Det finns olika metoder för 3D-modellering:

modellering baserad på primitiver;

· splinemodellering;

Användningen av modifierare

modellering med redigerbara ytor: Redigerbart mesh(Redigerbar yta), Redigerbar poly(Redigerbar polygonal yta), Redigerbar patch

Skapande av objekt med hjälp av booleska operationer;

skapande av tredimensionella scener med hjälp av partiklar;

· NURBS-modellering (modellering baserad på inhomogena irrationella B-splines).

När du skapar ett objekt på scenen är det nödvändigt att ta hänsyn till funktionerna i dess geometri. Som regel kan samma objekt modelleras på flera sätt, men det finns alltid ett sätt som är bekvämast och som spenderar mindre tid.

I den här avhandlingen skapas objekt för ett interaktivt system, vilket sätter vissa begränsningar för deras komplexitet. Det är omöjligt att skapa fotorealistiska objekt (högpolyobjekt), eftersom de kräver mycket datorresurser på vilka det slutliga programmet kommer att startas, och dessutom, ju fler objekt på scenen, desto större belastning på grafikmotorn. När man arbetar med 3D-objekt för interaktiva system måste man ta hänsyn till dessa begränsningar och det är nödvändigt att skapa objekt som är så optimerade som möjligt, men inte på bekostnad av utseendets kvalitet. Balansen mellan kvalitet och optimal komplexitet är en av de största utmaningarna när man skapar objekt för interaktiva system.

Modellering baserad på primitiver

Denna metod används i de fall då du mentalt kan dela upp ett objekt i flera enkla primitiver kopplade till varandra. Det är nödvändigt att ha ett bra rumsligt tänkande, ständigt föreställa sig objektet, alla dess huvuddetaljer och deras placering i förhållande till varandra. Med hjälp av primitiver kan du avbilda nästan alla objekt, men när du modellerar komplexa objekt, efter ett visst stort antal primitiver, är det olämpligt att använda denna metod.

Ris. ett.

Processen att skapa objekt baserade på primitiver kan delas in i steg:

mental uppdelning av det ursprungliga objektet i primitiver;

skapande av primitiver;

arrangemang av primitiver i förhållande till varandra enligt formen på det skapade föremålet;

Justering av storleken på primitiver;

texturering, det vill säga påläggning av material.

Primitiver används bäst när man avbildar relativt enkla föremål. Att använda dem för att visa komplexa objekt är inte önskvärt.

Splinemodellering

Ett av de effektiva sätten att skapa tredimensionella modeller. Att skapa en modell med splines reduceras till att bygga en spline-ram, på basis av vilken en tredimensionell geometrisk yta skapas.

I de flesta 3D-grafikredigerare finns det möjlighet till splinemodellering, och verktygslådan för dessa program innehåller följande figurer:

Ris. 2.

· Linje (Linje);

· Cirkel (Cirkel);

· båge (båge);

· Ngon (polygon);

· Text (Teks);

· Sektion (Sektion);

· Rektangel (Rektangel);

· Ellips (Ellips);

· Munk (Ring);

· Stjärna (Polygon i form av en stjärna);

· Helix (spiral)

· Ägg (Ägg).

Som standard visas inte spline-primitiver vid renderingsstadiet och används som hjälpobjekt, men de kan göras renderbara vid behov.

Baserat på splinefigurer kan du skapa komplexa geometriska tredimensionella objekt. Denna metod används oftast vid modellering av symmetriska objekt, genom att rotera splineprofilen runt någon axel, såväl som icke-symmetriska objekt, genom att lägga till volym till sektionen av den valda splinefiguren.

Använder modifierare

En modifierare är en speciell operation som kan tillämpas på ett objekt som ändrar objektets egenskaper. Alla 3D-grafikredigerare har ett stort antal modifierare som påverkar objektet på olika sätt, till exempel genom att böja, sträcka, utjämna eller vrida det. Modifierare kan också tjäna till att styra en texturs position på ett objekt eller ändra dess fysiska egenskaper.

Ris. 3.

I professionella fullfjädrade produkter för 3D modellering, till exempel Autodesk 3ds Max det är möjligt att snabbt gå till inställningarna för objektet och de modifierare som tillämpas på det, inaktivera eller aktivera åtgärderna för modifierare, samt ändra ordningen för deras inverkan på objektet.

Modellering med redigerbara ytor

Vanligt sätt att skapa 3D modeller. De flesta moderna 3D-grafikredigerare låter dig arbeta med följande typer av redigerbara ytor:

· Redigerbart mesh(Redigerbar yta);

· Redigerbar poly(Redigerbar polygonal yta);

· Redigerbar patch(Redigerbar lappyta);

Alla ovanstående metoder för att konstruera ytor liknar varandra, och skillnaderna ligger i modelleringsinställningarna på subobjektnivå. I föremål av typ Redigerbar poly modellen består av polygoner, i Redigerbart mesh- från triangulära ansikten, och in Redigerbar patch- från fläckar av triangulär eller fyrkantig form, som skapas av Bezier-splines.

Ris. 4.

Ett exempel på ett mjukvarupaket som har förmågan att modellera med hjälp av redigerbara ytor är Autodesk 3ds Max. När du arbetar med objekt av typ Redigerbar poly, kan användaren redigera hörn ( Vertex), kanter ( kant), gränser ( Gräns), polygoner ( Polygon) och element ( element) för objektet som redigeras. Redigeringsmöjligheterna för redigerbara Mesh-objekt skiljer sig i förmågan att byta ansikten ( ansikte) och avsaknaden av kantredigeringsläge. Att arbeta med Redigerbar patch du kan använda redigeringslägen för hörn, kanter, lappar ( Lappa), element och vektorer ( Hantera).

Ris. 5. Alternativ för ytredigering Redigerbar poly Till exempel Autodesk 3ds Max

Det är värt att notera "Redigerbar poly"- den vanligaste modelleringsmetoden, som används för att skapa både komplexa modeller och lågpoly-modeller för interaktiva system.

Skapa objekt med booleska operationer

En av de mest bekväma och snabbaste modelleringsmetoderna är att skapa 3D objekt som använder booleska operationer. Kärnan i denna metod är att när två objekt skär varandra, kan du få ett tredje, vilket kommer att vara resultatet av addition ( Union), subtraktion ( Subtraktion) eller korsningar ( Genomskärning) av de ursprungliga föremålen.

Ris. 6. Använder en boolesk operation Subtraktion

Denna metod lämpar sig väl för att arbeta med arkitektoniska och tekniska element, men är inte önskvärd för att arbeta med organiska föremål som människor, djur och växter.

Trots förekomsten av booleska operationer har de nackdelar som leder till fel i konstruktionen av den resulterande modellen (förvrängning av proportionerna och formen på de ursprungliga objekten). Av denna anledning använder många användare ytterligare moduler för att undvika fel i de slutliga objektens geometri.

Skapa 3D-scener med partiklar

Partikelsystem - sätt att representera 3D objekt som inte har tydliga geometriska gränser. Används för att skapa naturfenomen som moln, dimma, regn, snö. Medlen för animering av egenskaperna hos partikelsystem som finns tillgängliga i kraftfulla mjukvaruprodukter gör det möjligt att avsevärt förenkla skapandet av olika atmosfäriska fenomen, specialeffekter, som skulle vara opraktiska och ineffektiva att uppnå med icke-procedurella metoder. Ett partikelsystem består av ett fast eller godtyckligt antal partiklar. Varje partikel representeras som en materialpunkt med attribut som hastighet, färg, orientering i rymden, vinkelhastighet och andra. Under arbetet med modelleringspartikelns program ändrar varje partikel sitt tillstånd enligt en viss lag som är gemensam för alla partiklar i systemet. Det är värt att notera att en partikel kan påverkas av gravitation, ändra storlek, färg, hastighet. Efter att ha utfört de nödvändiga beräkningarna visualiseras partikeln. En partikel kan renderas som en punkt, triangel, sprite eller till och med en fullständig 3D-modell. Partiklar har ofta en maximal livslängd, varefter partikeln försvinner.

Ris. 7.

Modellering av partikelsystem kräver hög datorprestanda. PÅ 3D applikationer, brukar man anta att partiklar inte kastar skuggor på varandra och på den omgivande geometrin, och att de inte absorberar, utan avger ljus, annars kommer partikelsystem att kräva mer resurser på grund av ett stort antal ytterligare beräkningar: i Vid ljusabsorption kommer det att vara nödvändigt att sortera partiklar efter avstånd från kameran, och i fallet med skuggor måste varje partikel ritas flera gånger.

NURBS modellering

NURBS (ojämnt förhållande B-spline) - matematisk form som används i datorgrafik för att generera och representera kurvor och ytor. NURBS kurvorna är alltid jämna. Oftast används denna metod för att modellera organiska föremål, animering av karaktärers ansikten. Det är den svåraste metoden att bemästra, men samtidigt den mest anpassningsbara. Presenteras i professionella paket 3D modellering, oftast implementeras detta genom att inkludera i dessa applikationer NURB- Grafikmotor utvecklad av ett specialiserat företag.

Ris. åtta. NURB-kurva

3D-grafik

3D-modelleringsmetoder.

· Spline-modellering är modellering med matematiskt jämna linjer - splines.

· Polygonal modellering är arrangemanget av hörn, hörn av polygoner i tredimensionellt utrymme.

En tredimensionell bild på ett plan skiljer sig från en tvådimensionell genom att den involverar konstruktion av en geometrisk projektion av en tredimensionell scenmodell på ett plan (till exempel en datorskärm) med hjälp av specialiserade program. I det här fallet kan modellen antingen motsvara objekt från den verkliga världen (bilar, byggnader, en orkan, en asteroid) eller vara helt abstrakt (en projektion av en fyrdimensionell fraktal).

För att få en tredimensionell bild på ett plan krävs följande steg:

· modellering - skapande av en tredimensionell matematisk modell av scenen och objekt i den.

· Rendering (visualisering) - bygga en projektion i enlighet med den valda fysiska modellen. (Renderingssystem: V-Ray, FinalRender, Brazil R/S, BusyRay).

Fördelar och nackdelar med 3D-grafik.

Nackdelar:

Stor volym filer

Mjukvaruberoende

Hög kostnad för olika 3D-redigerare

Fördelar:

Realism

· Möjlighet att använda 3D-objekt för att skapa applikationer (spel, etc.)

· Frihet för objekttransformationer

Var används

Används när du skapar spel, filmer etc.

programvara

3D Studio Max, MAYA, Blender, Solid Age, Compass.

3D-grafik- en sektion av datorgrafik, en uppsättning tekniker och verktyg (både mjukvara och hårdvara) utformade för att avbilda tredimensionella objekt.

En tredimensionell bild på ett plan skiljer sig från en tvådimensionell genom att den inkluderar konstruktionen av en geometrisk projektion av en tredimensionell modell scener på ett plan (till exempel en datorskärm) med hjälp av specialiserade program (med skapandet och implementeringen av 3D-skärmar och 3D-skrivare inkluderar tredimensionell grafik inte nödvändigtvis projektion på ett plan). I det här fallet kan modellen antingen motsvara objekt från den verkliga världen (bilar, byggnader, en orkan, en asteroid) eller vara helt abstrakt (en projektion av en fyrdimensionell fraktal)

3D-modelleringsmetoder.

3D-modeller skapas i CAD-system (eller i CAD / CAM-system) med hjälp av de geometriska modelleringsverktygen som finns i dem. Modellen lagras i systemet som någon matematisk beskrivning och visas på skärmen som ett rumsligt objekt.

Att bygga en rumslig geometrisk modell av en produkt är en central uppgift för datordesign. Det är denna modell som används för att ytterligare lösa problemen med att generera ritnings- och designdokumentation, designa teknisk utrustning, utveckla styrprogram för CNC-maskiner. Dessutom överförs denna modell till ingenjörsanalyssystem (CAE-system) och används där för tekniska beräkningar. Enligt en datormodell, med hjälp av metoder och metoder för snabb prototypframställning, kan ett fysiskt prov av produkten erhållas. En 3D-modell kan inte bara byggas med hjälp av detta CAD-system, utan, i ett särskilt fall, kan den tas emot från ett annat CAD-system genom ett av de överenskomna gränssnitten, eller bildas baserat på resultaten av mätning av en fysisk prototypprodukt på en koordinatmätmaskin.

Sätt att presentera modeller.

Det finns yta (ram-yta) och solid modellering. Vid ytmodellering byggs först en ram - en rumslig struktur bestående av linjesegment, cirkulära bågar och splines. Ramen spelar en hjälproll och fungerar som grund för den efterföljande konstruktionen av ytor som "sträcks ut" på ramens element.

Beroende på konstruktionsmetoden särskiljs följande typer av ytor: styrda; rotation; kinematisk; filékonjugering; passerar genom längsgående och tvärgående sektioner; ytor för "fönsteråtdragning" mellan tre eller flera intilliggande ytor; NURBS-ytor definierade genom att specificera kontrollpunkter för längsgående och tvärgående sektioner; plana ytor.

Även om ytorna definierar kroppens gränser, existerar inte själva begreppet "kropp" i ytmodelleringsläget, även om ytorna begränsar en sluten volym. Detta är den viktigaste skillnaden mellan ytmodellering och solid modellering.

En annan egenskap är att elementen i trådrams-ytmodellen inte är relaterade till varandra på något sätt. Att ändra ett av elementen ändrar inte automatiskt de andra. Detta ger större frihet i modelleringen, men det gör samtidigt arbetet med modellen mycket svårare.

Fördelar och nackdelar med tredimensionell grafik

3D-grafik kommer att hjälpa i fall där du vill bädda in en imaginär scen i en bild av den verkliga världen. Denna situation är typisk för arkitektoniska designproblem. I det här fallet eliminerar 3D-grafik behovet av att skapa en layout och ger flexibla alternativ för att syntetisera bilden av scenen för alla väderförhållanden och från alla synvinklar.

En annan situation kan också föreställas: inte ett imaginärt objekt är inbäddat i en verklig bakgrund, utan tvärtom, en bild av ett verkligt objekt är inbäddad i en tredimensionell scen som dess integrerade del. Denna metod för att använda 3D-grafik används till exempel för att skapa virtuella utställningshallar eller gallerier, på vilkas väggar bilder av riktiga målningar hängs.

Datorspel- ett av de mest omfattande och beprövade användningsområdena för 3D-grafik. När programvaran för 3D-modellering förbättras, prestanda ökar och datorminnesresurser ökar, blir virtuella 3D-världar mer komplexa och realistiska.

Tredimensionell grafik hjälper också till där riktig fotografering är omöjlig, svår eller kräver betydande materialkostnader, och låter dig också syntetisera bilder av händelser som inte inträffar i vardagen. Programmet 3D Studio MAX 3.0 har verktyg som låter dig simulera verkan av fysiska krafter som gravitation, friktion eller tröghet på tredimensionella objekt, samt reproducera resultaten av objektkollisioner.

De viktigaste argumenten för 3D-grafik dyker upp när det kommer till att skapa datoranimationer. 3D Studio MAX 3.0 låter dig avsevärt förenkla arbetet med animerade videoklipp genom att använda metoder för att animera tredimensionella scener. Ovan undersökte vi egenskaperna hos tredimensionell grafik, vilket kan tillskrivas dess fördelar jämfört med konventionell tvådimensionell grafik. Men det finns som bekant inga fördelar utan nackdelar. . Nackdelarna med tredimensionell grafik, som bör övervägas när du väljer verktyg för utveckling av dina framtida grafiska projekt, kan övervägas villkorligt:

Ökade krav på datorns hårdvara, särskilt på mängden RAM, tillgången på ledigt utrymme på hårddisken och processorns hastighet;

Behovet av mycket förberedande arbete men att skapa modeller av alla objekt i scenen som kan falla in i kamerans synfält, och tilldela material till dem. Detta arbete brukar dock löna sig med resultatet;

Mindre än vid användning av tvådimensionell grafik, frihet i bildbildning. Detta innebär att när du ritar en bild med en penna på papper eller använder tvådimensionell grafik på en datorskärm, har du möjlighet att fritt förvränga alla proportioner av objekt, bryta mot perspektivreglerna etc., om det behövs för att förverkliga en konstnärlig avsikt. I 3D Studio MAX 3.0 är detta också möjligt, men kräver ytterligare ansträngning;

Behovet av att kontrollera den relativa positionen för objekt i scenen, särskilt när du utför animering. På grund av det faktum att föremålen för tredimensionell grafik är "okroppsliga", är det lätt att erkänna den felaktiga penetreringen av ett föremål i ett annat eller den felaktiga avsaknaden av den nödvändiga kontakten mellan föremålen.

Tredimensionell grafik inkluderar inte nödvändigtvis projektion på ett plan.....

Encyklopedisk YouTube

    1 / 5

    ✪ Theory of 3D Graphics, lektion 01 - Introduktion till 3D-grafik

    ✪ Datorgrafik på bio

    ✪ Föreläsning 1 | Datorgrafik | Vitaly Galinsky | Lektorium

    ✪ 12 - Datorgrafik. Grundläggande begrepp för datorgrafik

    ✪ Föreläsning 4 | Datorgrafik | Vitaly Galinsky | Lektorium

    undertexter

Ansökan

Tredimensionell grafik används aktivt för att skapa bilder på planet av en skärm eller ett ark med trycksaker inom vetenskap och industri, till exempel i automationssystem för designarbete (CAD; för att skapa solida element: byggnader, maskindelar, mekanismer ), arkitektonisk visualisering (detta inkluderar den så kallade "virtuella arkeologin"), i moderna medicinska bildsystem.

Den bredaste tillämpningen finns i många moderna datorspel, såväl som ett inslag av kinematografi, tv och tryckta produkter.

3D-grafik handlar vanligtvis om virtuellt, imaginärt tredimensionellt utrymme som visas på en plan, tvådimensionell yta av en display eller ett pappersark. För närvarande finns det flera sätt att visa tredimensionell information i en tredimensionell form, även om de flesta av dem representerar tredimensionella egenskaper ganska villkorligt, eftersom de arbetar med en stereobild. Från detta område kan stereoglasögon, virtuella hjälmar, 3D-skärmar som kan demonstrera en tredimensionell bild noteras. Flera tillverkare visade upp 3D-skärmar redo för massproduktion. Men 3D-skärmar tillåter dig fortfarande inte att skapa en fullfjädrad fysisk, påtaglig kopia av en matematisk modell skapad med 3D-grafikmetoder. Snabb prototypteknik, som har utvecklats sedan 1990-talet, fyller denna lucka. Det bör noteras att snabba prototyptekniker använder representationen av en matematisk modell av ett objekt i form av en solid kropp (voxelmodell).

Skapande

För att få en tredimensionell bild på ett plan krävs följande steg:

  • modellering- skapande av en tredimensionell matematisk modell av scenen och föremålen i den;
  • texturering- att tilldela raster- eller procedurtexturer till modellernas ytor (det innebär också att ställa in materialegenskaper - transparens, reflektioner, grovhet, etc.);
  • belysning- installation och konfiguration;
  • animering(i vissa fall) - ge rörelse till föremål;
  • dynamisk simulering(i vissa fall) - automatisk beräkning av växelverkan mellan partiklar, hårda / mjuka kroppar, etc. med de simulerade tyngdkrafterna, vinden, flytkraften, etc., såväl som med varandra;
  • tolkning(visualisering) - bygga en projektion i enlighet med den valda fysiska modellen;
  • sammansättning(layout) - slutförande av bilden;
  • mata ut den resulterande bilden till en utmatningsenhet - en display eller en speciell skrivare.

Modellering

De mest populära rena modelleringspaketen är:

  • Robert McNeel & Assoc. Rhinoceros 3D ;

För att skapa en tredimensionell modell av en person eller varelse kan Sculpture användas som en prototyp (i de flesta fall).

Texturering

skissa upp

Visualisering av tredimensionell grafik i spel och applikationer

Det finns ett antal programbibliotek för att rendera 3D-grafik i applikationsprogram - DirectX, OpenGL, och så vidare.

Det finns ett antal metoder för att presentera 3D-grafik i spel - full 3D, pseudo-3D.

Sådana paket tillåter inte ens alltid användaren att använda en 3D-modell direkt, till exempel finns det ett OpenSCAD-paket, där modellen bildas genom att exekvera ett användargenererat skript skrivet på ett specialiserat språk.

3D-skärmar

Tredimensionella eller stereoskopiska displayer, (3D-skärmar, 3D-skärmar) - visar, genom stereoskopisk eller någon annan effekt, som skapar en illusion av verklig volym i de visade bilderna.

För närvarande visas de allra flesta 3D-bilder med den stereoskopiska effekten, som är den lättaste att implementera, även om användningen av stereoskopi ensam inte kan kallas tillräcklig för tredimensionell uppfattning. Det mänskliga ögat, både i par och ensamt, skiljer lika väl tredimensionella objekt från platta bilder [ ] .


Alekhina G.V., Kozlov M.V., Spivakova N.Ya.

Alekhina G.V., 2011

Kozlov M.V., 2011

Spivakova N.Ya., 2011
Moscow Financial and Industrial University "Synergy", 2011

Del 2. Grunderna i modellering av tredimensionella scener i 3D Studio Max

NÄR DU STUDERAR ÄMNET SKA DU

Känna till:

· 3D Studio MAX programgränssnitt;

· stadier för att skapa ett komplett 3D-projekt;

· tilldelning av fönsterkontrollknappar;

· metoder för geometrisk modellering av tredimensionella bilder;

· stadier för att skapa en bild i tredimensionell grafik;

· konceptet och syftet med modifierare;

· tilldelning av basmaterial.

Kunna:

· hantera prognoser;

· hantera fönster i 3D Studio MAX-programmet;

· simulera tredimensionella bilder;

· redigera hela formulär;

· utföra booleska operationer med grafiska objekt;

· arbeta med innehållsredigeraren.

Har färdigheter:

· bygga statiska och animerade scener med 3D Studio MAX-programmet;

· kloning, justering och skapande av arrayer;

· redigera individuella splines;

· ritningsdeformationer;

· arbeta med grupper av föremål;

· skapa specialeffekter;

· scen rendering.

GRUNDLÄGGANDE VILLKOR OCH KONCEPT

modellering

· skapande av material

· NURBS modellering

huvudobjekt

modifiering

· parametriskt objekt

· sammansatt objekt

scenobjekt

· wireframe-objekt

· lapptäckeobjekt

subobjekt

primitiv

· axonometrisk projektion

· central projektion

tolkning

visualisering

· globalt koordinatsystem

· lokalt koordinatsystem

spline

· spline former

· modifieringsstack

omvandling

skuggning

TEORI

2.1. Stadier för att skapa ett komplett 3D-projekt

En av de mest populära 3D-grafikredigerarna, både bland amatörer och proffs inom speldesign och skapande, är 3D Studio Max. Det finns en hel del mjukvaruprodukter som kan konkurrera med det, och ibland till och med överträffa det på något sätt, men den intuitiva lättheten att utveckla gör 3D Studio Max till ett oumbärligt verktyg. 3D Max är idealiskt för de första stegen i att arbeta med tredimensionell grafik, och för många blir det huvudverktyget.

Att skapa ett komplett 3D-projekt består vanligtvis av steg som: modellering, materialskapande, ljussättning, animering, rendering och efterbearbetning. Ordningen för att gå igenom dessa stadier för att skapa ett 3D-projekt kan variera beroende på målet och dess komplexitet.

Låt oss överväga huvudstadierna mer i detalj:

1. Modellering– i detta skede skapas objekt i projektionsfönstren. De kan också importeras från ett annat grafikpaket. Hantera parametrarna för objektet, transformera och modifiera det, du bör så småningom få den nödvändiga 3D-modellen. Det finns flera modelleringstekniker, allt från den enkla skapandet av objekt från polygoner (triangulära ytor som ytan på ett objekt är uppdelad i) till modern NURBS-modellering (skapande av exakta ytor som beskrivs av 3D-kurvor).

2. Skapande av material (skuggning)- det skede under vilket objektens utseende sätts, egenskaperna för deras yta ställs in. Att redigera ett material inkluderar att definiera dess textur, såväl som att ändra dess egenskaper, såsom glans, grovhet, reflektion och så vidare. Därefter appliceras det önskade materialet på objektet i scenen. I detta skede kan även specialeffekter läggas till, såsom "Combustion" (Combustion), "Atmosphere" (Atmosphere), "Fog" (Foq).

3. Belysning. Ljusa objekt kan läggas till scenen för att skapa skuggor och ljus, samt justera deras egenskaper: färg, intensitet, skuggor.

4.Animering. När scenen är klar och objekten är på plats kan den spelas upp och så småningom göras till en animerad film. För att göra detta, använd verktyget Animering(Animera), du bör välja ett objekt i scenen, varefter det kan flyttas, roteras eller ställa in mer komplexa banor, vilket indikerar dess plats i olika ramar. Du kan också ändra parametrarna för objektet efter en tid, vilket kommer att fungera som en återupplivande effekt. De flesta animationseffekter kan ses i visningsportar. Det finns flera tekniker för att animera objekt. Den enklaste av dem är "animation by keys" - nyckelramar skapas, och rörelsen av objekt mellan dem beräknas automatiskt, animeringsramsnycklar kan justeras både automatiskt och manuellt. För mer komplex animering i 3D Max är det möjligt att använda matematiska uttryck eller länkar till andra objekt. Rörelsekontroller och begränsningar kan läggas till för att göra animationer mer realistiska.

5.Visualisering (rendering). När animeringen är klar kan du rendera allt, d.v.s. göra rendering. Detta är vanligtvis det sista, ofta det längsta steget i att skapa en 3D-bild eller 3D-film. Under renderingen beräknas bilden med hjälp av alla de specificerade egenskaperna hos materialen av föremål och ljuskällor, skuggor, reflektioner, brytningar etc. beräknas. Återgivningstiden beror på många parametrar, såsom upplösning, närvaron och mängden skuggor, rörelseoskärpa, återgivning av sekundära reflektioner. Filen spelas in i videoformat eller lagras sekventiellt bilder som separata renderade bilder. 3D Max stöder de flesta filformat.

6.Efterbehandling. Efter att scenen har renderats kan renderingsramarna behöva justeras - lägga till effekter som bländning, oskärpa, glans, skärpedjup eller ändra färgomfånget.

2.2 Geometrisk modellering i 3D Studio Max

3D MAX är ett objektorienterat program, så termen "objekt" är grundläggande för det. Strängt taget är allt som skapas ett objekt. Dessa är geometriska former, och ljuskällor, kurvor och plan, samt modifierare, kontroller, etc. En sådan variation av objekt leder ofta till viss förvirring, så för objekt skapade med hjälp av Skapa-panelen används ofta kvalificeraren "scenobjekt".

När de skapas innehåller objekt information om vilka funktioner som kan utföras för dem och hur varje objekts beteende kan vara. Sådana operationer förblir aktiva, alla andra operationer blir inaktiva eller är helt enkelt dolda.

De flesta objekt är parametriska. Parametrisk Ett objekt anropas, vilket bestäms av en uppsättning inställningar eller parametrar. Ett sådant objekt kan ändras när som helst genom att helt enkelt ändra dessa parametrar. Kom dock ihåg att vissa operationer konverterar parametriska objekt till icke-parametriska (explicita) objekt.

Exempel på sådana operationer är:

1.Kombinera objekt med en av redigeringsmodifierarna.

2. Förstörelse av stapeln av modifierare.

3.Exportera objekt till ett annat filformat, medan endast objekten i den exporterade filen förlorar sina parametriska egenskaper.

I allmänhet är det nödvändigt att behålla den parametriska definitionen av objekt så länge som möjligt för deras eventuella förändring.

För att skapa ett nytt parametriskt objekt kan du kombinera två eller flera objekt, och det resulterande objektet kommer att anropas sammansatt. Sammansatta objekt är parametriska och kan även modifieras genom att ställa in parametrarna för objekten de är sammansatta av.

I 3D MAX kan du manipulera inte bara hela objekt, utan även delar av objekt, som betecknas med termen "subobjekt". Det enklaste att förstå är subobjekt av geometriska former, såsom hörn eller kanter, men detta koncept sträcker sig även till objekt utanför scenen.

Exempel på delobjekt är:

1. hörn, segment och splines av formobjekt;

2. vertex, kanter och ytor på trådramsobjekt;

3.Vertices, kanter och ytelement på lapptäckeföremål;

4.Gizmo och modifieringscenter;

5. nycklar för rörelsebanor;

6. operander av booleska objekt;

7. former och vägar av loft-objekt;

8. mål för morfobjekt;

I sin tur har de listade underobjekten sina egna underobjekt, vilket bildar en hierarki på flera nivåer av underobjekt, vars djup är praktiskt taget obegränsat.

Som nämnts ovan är det första steget för att skapa ett fullfjädrat 3D-projekt skapandet av scenobjekt, som sedan kommer att renderas. När man konstruerar ett scenobjekt skapas en process som bestämmer metoden för att tilldela egenskaper till ett objekt, modifiera och transformera dess parametrar, förvränga ett objekt i rymden och visa ett färdigt objekt i en scen. Denna process kallas flödesschema.

Ett gängningsschema kan ses som en uppsättning instruktioner för att montera ett objekt. Huvudstegen i flödesschemat för ett objekt är:

1.skapande av ett huvudobjekt;

2. modifiering (modifierare beräknas i den ordning som de tillämpades);

3.förvandling;

4.förvrängning av rymden;

5.fastställande av egenskaper;

6. inkludering av objektet i scenen.

Termen "huvudobjekt" inkluderar parametrarna för det ursprungliga objektet, som skapas med hjälp av Skapa-panelen, och är en abstrakt definition av ett icke-existerande objekt. Huvudobjektet innehåller information om objektet såsom:

1.objekttyp;

2.objektparametrar;

3. Koordinaternas ursprung.

4.orientering av objektets lokala koordinatsystem;

Alla objekt har unika egenskaper som: namn, färg, tilldelat material. Dessa egenskaper bör betraktas som oberoende, eftersom de varken är de grundläggande parametrarna för objektet, eller resultatet av modifierare eller transformationer.

2 . 3 . Objektkonvertering

Scenobjekt kan transformeras med hjälp av två grupper av verktyg: "Transformationer" och "Modifieringar". Ofta kan liknande objekttransformationer uppnås både genom att använda modifierare och genom att transformera objektet. Valet av nödvändig metod för att transformera ett objekt beror på hur objektet är byggt och vad du planerar att göra med det senare. Låt oss överväga båda möjligheterna att transformera objekt mer i detalj.

Med hjälp av transformationer placeras föremål i scenen, d.v.s. deras position, orientering och storlek ändras. Transformationer inkluderar tre typer av objekttransformationer:

1.Positionering - bestämmer avståndet mellan ursprunget för objektets lokala koordinater från ursprunget för världsrymdkoordinaterna.

2. Rotation - definierar vinkeln mellan objektets lokala koordinataxlar och världskoordinataxlarna.

3.Skala – bestämmer storleken på delningsvärdet för objektets lokala koordinataxlar i förhållande till delningsvärdet för världskoordinataxlarna.

Kombinationen av dessa tre typer av objekttransformation utgör transformationsmatrisen, och deras egenskaper kan sammanfattas i form av tre teser:

1.bestämma objektens placering och orientering på scenen;

2.påverka hela objektet;

3.beräknat efter alla modifierare.

Den tredje punkten kräver förtydligande, nämligen: oavsett om modifierarna tillämpas först, och sedan transformationen, eller vice versa, beräknas modifierarna alltid först, och först därefter beräknas transformationerna.

Under varje transformation av ett objekt kommer projektionsfönstren att visa transformationsaxlarna. Genom att använda dem kan du begränsa åtgärder till en axel eller ett plan, samt göra den interaktiva omvandlingen av ett objekt mer exakt. För var och en av de tre transformationsgrupperna har transformationsaxlarna sin egen form:

- "Move" – positionering (Fig. 4.1).

1.Låda(Låda) - kubisk eller rektangulär.

2.Sfär(Sfär) - är ett polygonalt objekt, dvs. byggd på basis av fyrhörningar.

3.Cylinder(Cylinder).

4.Thor(Torus).

5.Tekanna(Tekanna) - är ett klassiskt inslag i tredimensionell grafik.

6.Kon(Kon).

7.Geosfär(GeoSphere) - till skillnad från sfären är den byggd på basis av trianglar.

8.Rör(Rör) - en ihålig cylinder.

9.Pyramid(Pyramider).

10.Plan(Plan).

Alla primitiver har redigerbara parametrar för att kontrollera deras definierande egenskaper. Detta gör att du kan skapa primitiver både interaktivt och explicit genom att ange de exakta värdena för parametrarna.

Om EditPatch-modifieraren tillämpas omedelbart efter skapandet av primitivet, kommer det att behandlas som en uppsättning patchar. När de appliceras på primitiver från andra modifierare omvandlas de till trådramar. Resultatet av modifiering av lapptäcke och wireframe-objekt kan se annorlunda ut, eftersom maskans hörn är explicita, och lappen är resultatet av beräkningen.

I föregående stycke övervägdes användningen av modifierare för att erhålla renderade objekt baserade på splineformer, med cupmodellen som exempel. Genom att redigera wireframe-objekt för den här koppen kan du skapa ett handtag:

1. På kommandofältet, välj Skapa – > Geometri – > Box (Fig. 4.27).

Ris. 4,28. Skapa ett kopphandtag med Wireframe-redigering (steg 2)

3. Gå till fliken Ändra och använd modifieraren Edit Mesh (Fig. 4.29).

Ris. 4.30. Skapa ett kopphandtag med Wireframe-redigering (steg 4)

5. Därefter kommer alla hörn att markeras i blått (Fig. 4.31).

Ris. 4.32 Skapa ett kopphandtag genom att redigera Wireframe-objekt (steg 6)

7. På huvudverktygsfältet, välj "Flytta" (Fig. 4.33).

Ris. 4,33. Skapa ett kopphandtag med Wireframe-redigering (steg 7)

4. Flytta de valda hörnen som visas nedan (Fig. 4.34, Fig. 4.35).

Ris. 4,35. Skapa ett kopphandtag med Wireframe-redigering (steg 9)

9. Jämna sedan till ytan med Mesh Smooth-modifieraren. Som du kan se på bilden är den senast applicerade modifieraren högst upp i stapeln (Fig. 4.36).

Ris. 4,38. Kop- och handtagsanslutning

Ris. 4,39. Visa resultat

2.12. Installation och rendering i 3D Studio MAX

I 3DS MAX ger dialogrutan Render Scene användaren de verktyg som behövs för att rendera stillbilder och skapa animerade videofiler. Rullgardinsmenyn Render Type (Visualiseringstyper) på huvudverktygsfältet låter dig välja ett av åtta sätt att återge scenen (Fig. 4.120).

"Projektionsfönster" (Visa) - hela projektionsfönstret renderas.

"Selection" (Selected) - endast valda objekt renderas. Om det finns en bild i det renderade ramfönstret renderas de markerade objekten ovanpå den. Kommandot Rensa återställer renderingsramfönstret.

"Region" (Region) - ett rektangulärt område som valts av användaren återges.

"Crop" (Crop) - ett rektangulärt område renderas och all annan data placeras i fönstret för den renderade ramen.

"Öka" (Blowup) - ett rektangulärt område renderas först och utökas sedan till storleken på den aktuella bilden.

"Dimensional container" (Box Selected) - endast objekt som finns i volymen av den övergripande rutan för det aktuella urvalet renderas. Med detta renderingsalternativ ställs upplösningen för den resulterande bilden in.

"Region Selected" - återger området som anges av markeringens begränsningsram. Skivningen är hämtad från de allmänna visualiseringsinställningarna.

"Crop Selected" - området som anges av den aktuella markeringens begränsningsruta renderas och allt annat beskärs.


Ris. 4,68. Välja en scenrenderingsmetod

När en 3D-scen renderas visar renderingsfönstret bildruta-för-bildruta och tidsförloppsstaplar och renderingstiden för den sista bildrutan. Dialogrutan Rendering visar högupplösta inställningar för scanline tenderer när de slutliga bilderna skapas (Fig. 4.69).

Ris. 4,69. Återgivningsdialogruta

Du kan ställa in processparametrarna i dialogrutan Render Scene (Fig. 4.69). För att öppna det här fönstret, klicka på knappen Render Scene i huvudverktygsfältet eller välj kommandot Rendering – Render (du kan också använda F10-tangenten på ditt tangentbord).

Fönstret består av flera flikar, i fliken "Allmänt" (Common) finns parametrar och alternativ som alla visualizers använder. I avsnittet Alternativ ställs olika visualiseringsalternativ in:

· "Color control" (Video Color Check) - kontrollerar om pixelintensitetsvärdena ligger inom gränserna för PAL- eller NTSC-videostandarder;

· "Visa båda sidor" (Force 2-Sided) - återger ytor på båda sidor av objekt, oavsett materialinställningar;

· "Atmosfäriska effekter" (Atmosfäriska effekter) - visualiserar atmosfäriska effekter;

· "Effekter" (Effekter) - inkluderar visualiseringseffekter, konfigurerade på fliken Effekter;

· "Super Black" - begränsar svärtan hos pixlar i videoläge;

· "Förskjutning" - aktiverar visualiseringen av förskjutningskartor;

· "Render Hidden Geometry" - återger dolda objekt;

· Rendera till fält - oavsett användningen av ramar, återger två fält med alternerande linjer för video. Används för att jämna ut rörelser.

Ris. 4,70. Dialogrutan Rendera scen
fliken "Allmänt" (vanligt)

Avsnittet Advanced Lightning innehåller alternativ för indirekt belysning.

Fliken Render Output innehåller inställningar som är ansvariga för de filer och dialogrutor där renderingen kommer att utföras.

Fliken Render Elements innehåller verktyg som låter dig rendera olika element separat (Fig. 4.71).

"Elements Active" - ​​möjliggör rendering av valda element i olika filer. Elementen väljs med knapparna Lägg till och Sammanfoga och visas i rutan nedan.

"Visa element" - möjliggör visning av valda element i olika fönster i den renderade ramen.

Ris. 4,71. Dialogrutan Render Scene, fliken Render Elements

Fliken Renderer innehåller kontrollerna för den aktiva renderaren (Fig. 4.71). Byte av renderare görs i avsnittet "Tilldela renderare" på fliken Gemensamt. Som standard är Scanline Renderer aktiverat, enligt beskrivningen i fönstrets titel. Följande radrenderingsinställningar är tillgängliga.

Utrullningen av Standard Scanline Renderer är avsedd för att ställa in parametrar som är unika för rad-för-rad-renderaren.

För andra renderare har det här avsnittet ett annat utseende:

· "Mapping" - aktiverar visualisering av kartor;

· "Shadows" (Shadows) - inkluderar visualisering av skuggor;

· "Auto-Reflection / Refraction and Mirrors" (Auto-Reflect / Refract and Mirrors) - aktiverar visualiseringen av kartor "Reflection / Refraction" (Reflect / Refract);

· "Visa trådram" (Force Wireframes) - endast trådramar av objekt visas, oavsett materialinställningar;

· Wire Thickness - ställer in tjockleken på trådramen om alternativet Force Wireframes är aktiverat.

Att jämna ut ojämna ytkonturer under renderingen är avgörande för slutliga bilder av hög kvalitet. För testbilder kan den stängas av. Kantutjämning konfigureras i avsnittet Kantutjämning.

AntiAliasing – jämnar ut rasterkonturens grovhet.

"Filterkartor" – inkluderar filtrering av pyramidbilder och filtrering efter total yta.

I avsnitten Objektrörelseoskärpa och Bildrörelseoskärpa aktiverar alternativen Använd renderingen av motsvarande oskärpa.

"Bevara minne" - när det här alternativet är aktiverat, som finns i avsnittet Minneshantering, minskas minnesförbrukningen med 15-25 % genom att öka renderingstiden med cirka 4 %.

Ris. 4,72. Dialogrutan Rendera scen,
Fliken Renderer

För att börja rendera, klicka på knappen Rendera scen. I gruppen Render Output klickar du på knappen "..." bredvid "Spara fil". Dialogrutan Render Output File visas.

Välj filformat från rullgardinsmenyn Spara som typ och ange bildnamnet (Fig. 4.73).


Ris. 4,73. Dialogrutan Render Output File, rullgardinsmenyn Spara som typ

För att spara resultatet av nästa rendering till en fil, markera kryssrutan Spara fil i fönstret Render Scene (Fig. 4.74).

Ris. 4,74. Att spara visualisering resulterar i en fil

I dialogrutan Rendera scen bestämmer avsnittet Utdatastorlek bredden och höjdupplösningen för den renderade bilden i pixlar. Standardupplösningen är 640x440. Klicka på knappen för att använda kommandot Render Scene (Fig. 6.74).

I avsnittet Utdatastorlek på fliken Gemensamt väljer du storleken på utdatabilden genom att klicka på motsvarande knapp eller genom att ange värden i fälten Bredd och Höjd.

Nu är bildstorleken inställd och renderingen kommer att utföras i bilden med den angivna upplösningen.

Ris. 4,75. Bestämma upplösningen för den renderade bilden

En låg upplösning, som 320x240, räcker för träning. Genom att klicka på låsikonen bredvid alternativet "Image Aspect Ratio" (Image Aspect), kan du inaktivera förändringen av bildens proportioner.

Genom att högerklicka på en av knapparna för förinställd upplösning öppnas dialogrutan Konfigurera förinställning. Listrutan i denna grupp innehåller standarder för upplösning och bildförhållande som används i olika applikationer. Från listan utdatastorlek användaren kan välja parametrar för olika foto-, film- och videostandarder (Fig. 4.76).


Ris. 4,76. inställningar

Så låt oss försöka visualisera vår bild med en vas. Öppna filen med denna scen i 3DS MAX och tryck på knappen Render Scene. Ställ in alternativen för renderingsprocessen i dialogrutan Render Scene. Klicka på knappen Framställa , renderingen startar, renderingstiden beror direkt på scenens komplexitet, storleken på den slutliga bilden och är omvänt proportionell mot datorns beräkningskraft (Fig. 4.77).


Ris. 4,77. Visualisering av bilden med en vas (steg 1)

Bilden öppnas i ett separat fönster. I vårt fall ser vi bara en vas och ett svart utrymme, eftersom det inte finns några andra föremål på scenen och inte kan vara det (vi skapade dem inte). För att spara den resulterande bilden i en fil måste du klicka på knappen "Spara" (bild 4.78).


Ris. 4,78. Visualisering av bilden med en vas (steg 2)

I dialogrutan som öppnas anger du namnet på filen (bitmapp) och dess format (t.ex. jpg ). Genom att klicka på "Spara"-knappen sparar du renderingsresultatet i önskad katalog.

Förresten, en mer realistisk överföring av färginformation och ljusintensitet kan uppnås genom att spara resultatet i HDR-format. HDRI (High Dynamic Range Image) har ett bredare dynamiskt omfång än andra grafikformat. I 3D-grafik används HDRI ofta som en miljökarta för att skapa realistiska reflektioner. För att lägga till en miljökarta till 3DS Max, måste du utföra kommandot Rendering > Environment, klicka på knappen Environment Map parameter i utrullningen av Common Parameters, välj bitmappskartan i det öppnade Material/Map Browser-fönstret och ange sökvägen till filen i HDR-format (bild 4.79).


Ris. 4,79. Visualisering av bilden med en vas (steg 3)

2.13. Skapa specialeffekter

Efterbehandling av den renderade bilden används för att skapa olika effekter som går utöver 3D-grafik. Effekter i 3DS MAX låter dig styra färgåtergivning, förvränga bilden, lägga till korn, lägga till högdagrar, etc.

För att lägga till effekter till en tredimensionell scen måste du utföra kommandot "Rendering" (Rendering) - "Effekter" (effekter), och sedan gå till fliken "Effekter" (effekter). I fönstret Miljö och effekter klickar du på knappen Lägg till och väljer önskad effekt. Efter att ha lagt till effekten nedan i fönstret "Miljö och effekter" effektinställningarna visas.

För att ta bort effekten, klicka på knappen Ta bort. Genom att använda inställningsområdet "Förhandsgranskning" (Förhandsgranskning) under listan "Effekter" (effekter), kan du styra visualiseringen av effekter.

Med kryssrutan Interactive markerad kommer scenen att renderas varje gång effektparametrarna ändras. Denna funktion är bekväm att använda när du behöver ställa in en viss typ av effekt (bild 4.80).

Ris. 4,80. Fönstret för effektvisningsinställningar

Låt oss ta en närmare titt på några av efterbehandlingseffekterna. Att lägga till realism kräver väldigt ofta att man simulerar ljusreflektioner som uppstår när man fotograferar riktiga objekt och beror på linsens form.

I 3DS MAX finns det en speciell grupp effekter som låter dig simulera sådana höjdpunkter, det här är Lens Effects-gruppen med effekter.

Det finns flera grundläggande former av bländning.

· "Glow" ( Glow) - en höjdpunkt som skapar ett sken runt de ljusa områdena i bilden.

· "En cirkel"( Ring ) - en höjdpunkt i form av en cirkel som ligger runt mitten av glöden.

· "Ray"( Ray) - effekten i form av direkta strålar som utgår från glödens mitt.

· "Sekundär överstrålning med automatisk justering" (Auto Secondary) - skapar en extra bländning i form av en cirkel, vars position beror på kamerans position.

· "Sekundär bländning med manuell justering" ( Manuell Sekundär) - används som ett tillägg till effekten "Sekundär bländning med automatisk justering" (Auto Secondary) och gör det möjligt att lägga till högdagrar av andra storlekar och former. När du använder denna effekt läggs endast en markering till i bilden. Effekten "Sekundär bländning med manuell justering" (Manual Secondary) kan användas separat.

· "Stjärna" (stjärna) - lägger till en höjdpunkt i form av en stjärna. Denna effekt liknar "Ray" (Ray), men när du skapar den används färre strålar (från 0 till 30).

· "Ljusblixt" (Streak) - en bländning i form av en dubbelsidig direkt stråle som utgår från glödens mitt och minskar i storlek när den rör sig bort.

När du lägger till Lens Effects bör du välja effekten i Lens Effects Parameters utrullningen, den högra listan visar effekterna som används i scenen (Fig. 4.81). När du väljer dem visas parametrarna för var och en av dem i den här listan.

Med hjälp av parametrarna för utrullningen av Lens Effects Globals kan du välja den ljuskälla som effekterna ska appliceras på. Källan kan specificeras genom att klicka på knappen "Ange ljuskälla" (Pick Light) och välja den i scenen.

Uppsättningar av linseffekter med specificerade parametrar kan sparas som LZV-filer för användning i olika projekt.


Ris. 4,81. Reflexdisplay

TESTFRÅGOR

1. Vad är scenen gjord av? 3DS MAX ?

2. Hur visas 3D-scenen på skärmen?

3. Vad är kroppens näthinna och vilka standardelement består den av?

4. Hur kan du bara animera en scen?

5. Vilken är den allmänna ordningen för scenutveckling?

6. Hur många kommandolistor ingår i huvudmenyn3DS MAX Och vad är syftet med var och en av dessa listor?

7. Vilka typer av snabbmenyer finns det och hur öppnas de?

8. Vad är den fjärde menyn?

9. Vad är projektionsfönster till för och var finns knapparna för att styra dem?

10. Vad är syftet med kommandopaneler, hur många finns det och var finns de?

11. Hur många verktygsfält används i programmet, vad är den grundläggande skillnaden mellan huvudverktygsfältet och de ytterligare?

12. Var finns offentliga animeringsverktyg och vilka är de tre grupperna av element som utgör dem?

13. Hur skiljer sig modala dialogrutor från modelllösa?

14. Vad är geometriska kroppar och vilka är deras varianter?

15. Vad är konturobjekt, vilka är deras varianter och hur skiljer de sig från varandra?

16. Vilka typer av projektioner används i 3DS MAX ?

17. Vad är en scenvy?

18. Vilka operationer kan utföras när du konfigurerar visningsportar?

19. Vilka är de två vanligaste scenvisningslägena, vad kallas de och vad heter de?

20. Hur ställs visningskvaliteten för transparens in i visningsportar?

21. Hur justeras scenvyparametrar i projektionsfönster?

22. Vilka kommandon kan användas för att återställa tidigare scenvyinställningar eller föregående vy?

23. I vilka fall kan du behöva visa den inre ytan av kroppar?

24. Vilket programverktyg kan användas för att justera scenljusparametrarna i projektionsfönster med inbyggda belysningsinstrument?

25. Hur många koordinatsystem används i programmet och var är de valda?

26. Vad är syftet med ström- och systemmåttenheter?

27. Vilka är de tre typerna av rutnät som används i programmet?

28. Vilken bearbetningsteknik använder modifierare?

29. Vilka är två alternativa sätt att koppla modifierare till objektet som bearbetas?

30. Vad är modifieringsstacken och var finns den?

31. Vilka operationer kan utföras med musen i modifieringsstackfönstret?

32. Vad menas med modifieringsvikningsoperation?

33. I vilka fall bör en hög upplösning av näthinnan hos det behandlade objektet ställas in?

34. När visas varningsinformationsfältet?

35. Vad är ett partikelsystem och vilka är dess huvuddelar?

Geometriska modeller beskriver objekt och fenomen som har geometriska egenskaper. Behovet av att beskriva rumsliga objekt uppstår för att lösa många problem med datorgrafik.

I det allmänna fallet kan ett verkligt objekt naturligtvis inte exakt matcha dess beskrivning. Detta skulle kräva ett oändligt antal trippel koordinater ( x, y, z) – en för varje punkt på objektets yta.

För närvarande, vid modellering av objekt, används flera grundläggande typer av geometriska modeller.

För beskrivning ram (tråd) modeller geometriska objekt av första ordningen används - linjer eller kanter. Wireframe-modeller används som regel för att specificera objekt som är polyedrar, dvs. slutna polyedrar av godtycklig form, avgränsade av plana ytor. I det här fallet innehåller trådramsmodellen en lista med koordinater för polyederns hörn, som indikerar förbindelserna mellan dem (dvs. anger kanterna som begränsas av motsvarande hörn).

När man använder en trådramsmodell för att beskriva objekt som begränsas av ytor av mer än den första ordningen, interpoleras sådana ytor av plana ytor.

Trådramsrepresentationen av ett objekt används ofta inte i modellering, utan för att visa modeller som en visualiseringsmetod.

Fördelarna med trådramsmodellen är låga krav på beräkningsresurser, nackdelen är omöjligheten att konstruera mycket realistiska bilder, eftersom uppsättningen av segment inte är en adekvat beskrivning av objektet - segmenten själva definierar inte ytor (Fig. 7.1). .

Ris. 7.1. Samma trådmodell (a) kan beskriva både en kub (b) och en öppen låda (c).

Utvecklingen av trådramsmodellen är bitvis analytisk ansiktsmodell, vilket ges genom att lista alla individuella ansikten. Ett objekt definieras av en uppsättning avgränsande ytor och en normal riktad ut från objektet; varje yta definieras av en cykel av dess avgränsande kanter; varje kant - ett par punkter (hörn) som begränsar den; varje punkt är en trippel av koordinater i det tredimensionella rummet. De där. ansiktsmodellen representerar ett tredimensionellt objekt i form av en sluten yta.

Uppsättningen av ytor som representeras av platta polygoner och avgränsas av raka kanter bildas polygonnät. Ytor kan ha vilken form som helst, men i de allra flesta fall används konvexa polygoner med ett minimum antal hörn (trianglar och fyrhörningar). deras beräkning är lättare.

Den största nackdelen med ett polygonalt nät är den ungefärliga representationen av formen på ett föremål när man beskriver krökta ytor. För att förbättra den bitvis linjära approximationen av sådana objekt ökas antalet ytor, vilket leder till ytterligare minneskostnader och en ökning av mängden beräkningar.

Inom ramen för ansiktsmodellen kan ansikten också vara krökta ytor som begränsas av kurvlinjära ribbor. Används oftast som kanter parametriska bikubiska bitar, avgränsad av parametriska kubiska kurvor.

När man använder bikubiska bitar för att representera ett objekt med en given noggrannhet krävs ett betydligt mindre antal ytor än när man approximerar med ett polygonalt nät. Men beräkningar när man arbetar med bikubiska ytor är mycket mer komplicerade än när man arbetar med plana ytor.

Till skillnad från ansiktsmodellen, volymetrisk-parametrisk modell behandlar föremålet som en solid kropp. Ett objekt beskrivs som en uppsättning av några grundläggande volymetriska formelement (volumetriska primitiver). Varje primitiv i modellen specificeras av två grupper av parametrar:

Dimensionsparametrar - definiera primitivets geometriska dimensioner;

positionsparametrar – ställ in primitivets position och orientering i förhållande till världskoordinatsystemet.

Som primitiver används enkla geometriska kroppar: en cylinder, en kon, en stympad kon, en parallellepiped, en boll, en torus.

Koordinaterna för primitivets centrala punkt och koordinaterna för en enhetsvektor riktad längs primitivets höjd används vanligtvis som positionsparametrar.

Utöver dessa parametrar specificeras operationer på primitiver, som är de tre huvudoperationerna för mängdteorin - union, skärning och subtraktion. Föreningen av två primitiver är ett objekt som inkluderar alla punkter i de ursprungliga primitiverna. Skärningspunkten mellan två primitiver är ett objekt, vars alla punkter tillhör både den första och den andra primitiva samtidigt. Resultatet av att subtrahera två primitiver är ett objekt som består av de punkter i den första primitiva som inte tillhör den andra primitiva.

Nackdelen med den volymparametriska modellen är frånvaron av explicita gränser för ansiktens fack vid interpenetrering av primitiver.

Som en del av kinematisk modell, kan ett objekt definieras av en uppsättning tredimensionella element, som var och en är en volym "utskuren" i rymden när den rör sig längs en viss bana av en sluten platt kontur. Banan för konturrörelsen kan vara antingen rak eller krökt.

Typen av element bestäms av formen på konturen och banan för dess rörelse. Till exempel kan en cylinder inom ramen för en kinematisk modell beskrivas som rörelsen av en cirkel längs ett segment som representerar cylinderns höjd.

För att modellera element av en komplex form kan du använda förändringen i storleken på konturen eller dess position i förhållande till banan under rörelse.

Fördelen med modellen är den praktiska frånvaron av restriktioner för komplexiteten hos det föremål som formas. Nackdelarna inkluderar komplexiteten i att specificera element.

Dela med sig