Шпак Оx - Школа одарённых детей
реклама
ДЕПАРТАМЕНТ ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗАВАНИЯ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ ГБОШИ АО «Школа-интернат одарённых детей им. А.П. Гужвина» ДИПЛОМНАЯ РАБОТА «Создание модели коттеджа в программе 3ds Max» Исполнитель: учащаяся 11Б класса Шпак О.М. Научный руководитель: Дмитриева Т.В. АСТРАХАНЬ 2015 г. 1 Содержание: 1. Введение …………………………………………………………….......................ст.3 2. Цель дипломной работы ………………………………………………………….ст.5 3. Понятие трёхмерной графики …………………………………….....................ст.6 4. История пакета 3ds Max …………………………………………………............ст.7 5. Изучение основ моделирования в программе 3ds Max …………................ст.9 6. Элементы интерфейса 3ds Max …………………………………………..........ст.11 7. Состав 3D-модели ………………………………………………………..............ст.13 8. Способы моделирования в 3ds Max 1. Моделирование при помощи примитивов ………………….................ст.14 2. Моделирование при помощи сплайнов …………………….................ст14 3. Моделирование при помощи NURBS поверхностей …………….......ст.15 9. Модификаторы 3ds Max 1. Понятие и использование …………………………………….................ст.16 2. Примеры модификаторов …………………………………….................ст.17 10. Плагины для 3ds Max ……………………………………………......................ст.19 11. Источники света в 3ds Max 1. Понятие …………………………………………………………………..…..ст.20 2. Типы источников света ………………………………………………..…..ст.20 12. Камеры в 3ds Max …………………………………………………………...……ст.21 13. Визуализация 1. Понятие визуализации ………………………………………………….....ст.23 2. Список модулей визуализации ………………………………..………....ст.23 14. Этапы создания проекта 1. Выбор программы. …………………………………………………..……...ст.27 2. Создание плана дома. Создание плана участка сверху ....................ст.27 3. Создание в программе коробки дома, гаража …………………….…...ст.27 4. Подбор и назначение материалов …………………………...................ст.27 5. Детализация ……………………………………………………………..…..ст.27 6. Постановка света …………………………………………………….……..ст.28 7. Постановка камер. Визуализация …………………………….………....ст.28 15. Заключение ……………………………………………………….........................ст.29 16. Список литературы …………………………………………………………….....ст.30 17. Приложения ……………………………………………………………….…….....ст.31 2 Введение Сейчас трудно найти дом, а уж тем более производство, где не были бы широко использованы компьютерные технологии. Все большее количество фирм, так или иначе связанных с этой деятельностью, наряду с традиционными средствами применяют разнообразные компьютерные программы и привлекают к сотрудничеству людей, владеющих ими. Во многих высших учебных заведениях уже введены курсы обучения трехмерной графике и компьютерному черчению. Какова же причина такого повышенного интереса к компьютерной графике и в чем ее основное преимущество перед привычными классическими решениями? Наверное, в том, что она позволяет с потрясающей фотореалистичностью стереть грань между нашей фантазией и ее визуальным воплощением. Теперь не надо строить огромные макеты чудовищ для того, чтобы показать динозавров в фильме «Парк Юрского периода» или лететь на далекие планеты, чтобы поучаствовать в битвах «Звездных войн». Не нужно строить громоздкие архитектурные макеты из картона и пластика. Можно увидеть будущий дом или квартиру во всех деталях раньше, чем строители возьмутся за инструменты, и изменить проект или исправить ошибки до того, как дом будет построен. Возможность заглянуть в далекое или близкое будущее — вот, очевидно, главная причина популярности этого сравнительно молодого вида искусства. Наиболее значительный сегмент рынка компьютерной графики занимает так называемая интерьерная и архитектурная визуализация. Сейчас сложно встретить серьезную строительную фирму, не использующую поистине безграничные возможности графических компьютерных технологий. Для работы с компьютерной графикой предназначено большое количество программ. Трудно выделить среди них лучшие или худшие, тем более что приложения часто весьма удачно дополняют друг друга. Одной из наиболее популярных программ трехмерного моделирования является 3ds Мах. Ее популярность вполне объяснима: это приложение сочетает в себе достоинства CAD-программ (то есть максимум удобства для выполнения моделей с точными размерами) и огромные возможности для создания впечатляющих по качеству изображений. Неоспоримым достоинством 3ds Мах является также открытая архитектура. Благодаря этому сотни фирм создают тысячи подключаемых модулей, применение которых значительно расширяет и без того огромные возможности программы. Все это делает трехмерный редактор 3ds Мах одним из лидеров в области интерьерной и архитектурной презентации. За годы 3 существования программы вышло большое количество справочной и учебной литературы, посвященной 3ds Мах, в том числе и на русском языке, что помогает пользователям, интересующимся компьютерной графикой, наиболее продуктивно освоить этот замечательный инструмент. 4 Цель дипломной работы Цель дипломной работы - самостоятельно изучить интерфейс и основы работы в 3ds Max- одной из самых популярных программ для моделирования 3Д-объектов, а также на основе полученных навыков создать в данной программе сцену (трёхмерную модель коттеджа с окружающей средой), возможности программы и навыки работы в ней. 5 позволяющую продемонстрировать Понятие 3D графики Говоря «3D», мы подразумеваем трехмерную графику. Собственно 3D и есть сокращенное от английского 3 Dimensions, или по-русски – три измерения. 3D графика стала следствием развития компьютерной графики вообще. Когда компьютеры научились воспроизводить 2D изображения на достаточно хорошем уровне, дизайнеры захотели из художников превратиться в скульпторов или строителей, но обязательно получить объемное цифровое изображение на компьютере, которое бы можно было рассмотреть со всех сторон. На сегодняшний день 3D называют всю совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), призванных обеспечить пространственно-временную непрерывность получаемых изображений. Применяется 3D графика практически во всех отраслях: архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, в науке, медицине и т.д. Где-то она более заметна и очевидна, где-то мы и не подозреваем, что это компьютерная графика. Или при просмотре фильма всегда можно отличить, где настоящий человек загримирован под чудовище, а где чудовища целиком и полностью трехмерные. Чаще всего - кинокадр это смешение живой съемки и компьютерной графики. Рассмотрим, что позволяет 3D-изображению быть трехмерным. Трёхмерное изображение отличается от плоского построением геометрической проекции 3D моделей в сцене на экране компьютера с помощью специальных программ. При этом в 3D можно создать все, что угодно, любое нечто: это может быть фотореалистичный дом, например, который никто и не отличит, а может быть летающий корабль, который никто никогда не видел. Причем он будет вписан в сцену так, что все поверят. Модели могут быть созданы по образу и подобию конкретного объекта: модель с машины, упаковки любого товара, платья из коллекции, даже человека можно смоделировать с портретной схожестью. А может быть создано просто дерево, или просто цветок, или просто гора, для этого используются фрактальные генераторы. Для создания трехмерной графики используются специальные программы, которые называются редакторы трехмерной графики, или 3D-редакторы. 3ds Max одной из таких программ. 6 является История пакета 3ds Max Первая версия пакета под названием 3DStudioDOS была выпущена в 1990 году. Разработками пакета занималась независимая студия YostGroup, созданная программистом Гари Йостом; Autodesk на первых порах занимался только изданием пакета. Существуют сведения, что Гари Йост покинул прежнее место работы после переговоров с Эриком Лайонсом, в то время директором по новым проектам Autodesk. Первые четыре релиза носили наименование 3DStudioDOS (1990—1994 годы). Затем пакет был переписан заново под WindowsNT и переименован в 3DStudioMAX. В 1996 году выходит 3DStudioMax 1.0. Первый плагин – CharacterStudio. Предназначался он для скелетной анимации персонажей. Там можно, например воссоздавать движения по следам. Уже тогда создатели программы высказались о том, что 3DStudioMax может и будет конкурировать с тогдашними «монстрами» моделирования и анимации (AliasPowerAnimator и AvidSoftimage). В 1997 году выщла в свет следующая революционная версия пакета. В 3DStudioMax 2.5 появилась имитация прозрачных и зеркальных поверхностей с помощью трассировки лучей, дополнения к инструментам сеточного моделирования. С этого момента программа стала привлекать разработчиков компьютерных игр. Ну а в 1999 году вышла третья версия пакета 3DStudioMax 3.1. В системах частиц появились новые опции для имитации природного движения, был перестроен визуализатор, и стало позволено подключать дополнительные визуализаторы (mentalray, vray, finalrender, Brazil, Renderman – самые известные из них). Появилась возможность добиваться таких эффектов, как светотени, непрямое освещение, трассировка лучей также улучшилась. Создавать реалистичные на 100% изображения стало возможно. Теперь уже Max интересует ещё и дизайнеров, и архитекторов. Autodesk передаёт разработку программы подразделению discreet. И в честь этого события последующие версии пакетов называются 3dsmax. 3dsmax 4.0 выходит в 2000 году. Программа претерпела множество изменений. Многие плагины, которые шли на 3DStudioMax на 3dsmax не пошли. Дискритовцы улучшили интерфейс, добавили модуль reactor, позволяющий просчитывать анимацию твёрдых и мягких тел, задавая их свойства (вес, упругость и т. д.). В characterstudio 7 стало значительно удобнее управлять большими группами существ. Наконец макс становится интересен создателям анимационных и игровых фильмов. Пятая версия вышла в свет в 2002 году. Непрямое освещение рассчитывается в 3dsmax и результат виден уже и во вьюпортах. Новые поверхности разделения, контейнеры трансформаций, рисование на объекте и многое другое приближают 3dsmax к самой знаменитой на тот момент программе Alias\WavefrontMaya. 2003 год – год шестой версии пакета. Введены нововведения для опытных пользователей. Визуализация в сети, алгоритмы имитации метажидкости стали встроены в 3dsmax. 3dsmax 7 выходит в 2004 году. В новом релизе были добавлены новые инструменты, для создания персонажной анимации, до версии 4, обновлен встроенный модуль characterstudio. Появился шейдер Skin, который использует подповерхностное рассеивание, новые модификаторы EditPoly и SkinMorph. В 3dsmax 7 также включена обновленная версия интегрированного визуализатора mentalray 3.3. 3dsmax 8 вышел в 2005 году. Самое главное новшество – плагин для создания волос и меха. Очертив сплайнами пряди волос можно за короткое время создать хорошую причёску. Над созданием 9-ой версии программы (2006 год) в связи с расформировкой подразделения Discreet стал заниматься только что созданный отдел Autodesk Media and Entertainment. В 2007 году вышла версия Autodesk 3dsmax 2008, в 2008 году версия 2009, в 2009 году 2010 версия. Актуальная версия на сегодняшний день носит название Autodesk 3dsMAX 2012. В 2014 выпущена версия программы 3dsMAX 2015. 8 Изучение основ 3D моделирования в программе Autodesk 3ds Max 3ds Max (3D Studio MAX) — полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Результатом работы в любом редакторе трехмерной графики, в том числе и в приложении 3ds Max, является анимационный ролик или статическое изображение, просчитанное программой. Чтобы получить изображение трехмерного объекта, необходимо создать в программе его объемную модель. Замена одного объекта (процесса или явления) другим, но сохраняющим все существенные свойства исходного объекта (процесса или явления), называется моделированием, а сам заменяющий объект называется моделью исходного объекта. Модель объекта в 3ds Max отображается в четырех окнах проекций. Отображение трехмерной модели используется во многих редакторах трехмерной графики и дает наиболее полное представление о геометрии объекта. Работа в 3ds Max напоминает компьютерную игру, в которой пользователь передвигается между трехмерными объектами, изменяет их форму, поворачивает, приближает и т.д. Виртуальное пространство, в котором работает пользователь 3ds Max, называется трехмерной сценой. То, что вы видите в окнах проекций, - это отображение рабочей сцены. Любые трехмерные объекты в программе создаются на основе имеющихся простейших примитивов - куба, сферы, тора и др. Построение трехмерных объектов в программе 3ds Max называется моделированием. 3D-моделирование – это создание 3-х мерной модели мира при помощи формы и цвета. 3D-модель – это не изображение, а именно модель мира. Задача художника максимально ярко, объемно и правдоподобно отразить предмет, и не важно – реальный он или вымышленный. Для отображения простых и сложных объектов 3ds Max использует так называемую полигональную сетку, которая состоит из мельчайших элементов - полигонов. Чем сложнее геометрическая форма объекта, тем больше в нем полигонов и тем больше времени требуется компьютеру для просчета изображения. Если присмотреться к полигональной сетке, то в местах соприкосновения полигонов можно заметить острые ребра, поэтому, чем больше 9 полигонов содержится в оболочке объекта, тем более сглаженной выглядит геометрия тела. Сетку любого объекта можно редактировать, перемещая, удаляя и добавляя ее грани, ребра и вершины. Такой способ создания трехмерных объектов называется моделированием на уровне подобъектов. Чтобы получить просчитанное изображение в 3ds Max, трехмерную сцену необходимо визуализировать. При этом будут учтены освещенность и физические свойства объектов. Созданная в окне проекции трехмерная сцена визуализируется либо непосредственно из окна проекции, либо через объектив виртуальной камеры. Виртуальная камера представляет собой вспомогательный объект, который обозначает в сцене точку, из которой можно произвести визуализацию проекта. Для чего нужна виртуальная камера? Визуализируя изображение через объектив виртуальной камеры, можно изменять положение точки съемки. Подобного эффекта невозможно добиться, визуализируя сцену из окна проекции. Кроме этого, виртуальная камера позволяет использовать в сценах специфические эффекты, похожие на те, которые можно получить с помощью настоящей камеры (например, эффект глубины резкости). Качество полученного в результате визуализации изображения во многом зависит от освещения сцены. Когда происходят съемки настоящего фильма, стараются подобрать наиболее удачное положение осветительных приборов таким образом, чтобы главный объект был равномерно освещен со всех сторон, и при этом освещение съемочной площадки выглядело естественно. Программа 3ds Max позволяет устанавливать освещение трехмерной сцены, используя виртуальные источники света - направленные и всенаправленные. Источники света являются такими же вспомогательными объектами, как виртуальные камеры. Их можно анимировать, изменять их положение в пространстве, управлять цветом и яркостью света. Еще одна важная деталь, благодаря которой источники света придают сцене большую реалистичность, - отбрасываемые объектами тени. Работать с источниками света бывает порой очень сложно, поскольку не всегда удается правильно осветить трехмерную сцену. Например, слишком яркие источники света создают сильные и неправдоподобные блики на трехмерных объектах, а большое количество теней, направленных в разные стороны, выглядит неестественно. 10 Элементы интерфейса 3ds Max Интерфейс обеспечивает доступ к управлению всеми возможностями программы. Многие пользователи, пренебрегая его изучением, впоследствии сталкиваются с трудностями даже при моделировании простых сцен, не говоря о том, что не могут применять потенциал программы полностью. Программа 3ds Max имеет очень гибкий интерфейс, позволяющий выполнить одно и то же действие разными путями. Существует возможность создавать собственные пользовательские меню, панели инструментов, назначать сочетания клавиш операциям и т.д. Все это не только облегчает работу в программе, но и ускоряет процесс моделирования. Первое, что вы увидите после запуска программы 3ds Max, - ее основное окно. Наибольшее пространство окна программы занимают окна проекций. Это неудивительно: именно с их помощью мы получаем доступ к объектам сцены. В окнах проекций можно настроить отображение объектов различным образом: например, задать компоновку экрана для управления видом и ориентацией или указать способы оптимизации прорисовки экрана во время работы. Одновременно на экране может отображаться от одного до четырех окон проекций. Каждое окно имеет рамку и имя, расположенное в верхнем левом углу окна. Окно проекции, в котором на данный момент ведется работа, подсвечивается желтым цветом и называется активным. Активное окно можно развернуть во весь экран при помощи кнопки Maximize Viewport Toggle (Увеличение окна проекции до размеров экрана) в правом нижнем углу окна 3ds Max. Стандартные типы окон отображают объекты сцены с ограниченным количеством сторон. Однако часто, моделируя объекты сцены, необходимо видеть их со всех сторон, приближаться для работы с деталями и удаляться, чтобы охватить взглядом всю сцену. Для навигации в окнах проекции существуют кнопки, расположенные в правом нижнем углу окна программы. Состав кнопок управления меняется в зависимости от выбранного типа проекции. В верхней части окна программы расположено главное меню, а под ним панель инструментов Main Toolbar (Основная панель инструментов). Пункты главного меню частично повторяют инструменты и команды основной панели инструментов, а также панели Command Panel (Командная панель). Панель инструментов - один из элементов графического интерфейса пользователя, предназначенный для выполнения инструментальных 11 функций и управления программой. Использование панели инструментов - один из наиболее удобных способов выполнения большинства команд, для чего достаточно одного щелчка кнопкой мыши на значке, расположенном на панели инструментов. Вкладка Hierarchy (Иерархия) командной панели содержит три кнопки контроля за различными параметрами и состояниями объекта: Pivot (Опора), IK (Inverse Kinematics) (Обратная кинематика) и Link Info (Данные о связях). Вкладка Motion (Движение) отвечает за создание движения анимационного персонажа либо какого-нибудь объекта. 12 Состав 3D-модели Трёхмерная модель состоит из вершин, граней, полигонов, текстур. Вершина (Vertex) - грубо говоря, это абстрактная геометрическая точка с координатами X, Y и Z. Вершиной она называется, впрочем, потому, что является крайней точкой либо замкнутого полигона (плоского многоугольника), либо объёмной фигуры. Грань (Edge) - отрезок прямой, соединяющий две вершины. Опять же, в трёхмерной графике это не самостоятельное нечто, а лишь ограничитель для полигонов. Полигон (poly, polygon) - основная функциональная составляющая: плоская многоугольная фигура (обычно предпочитают оперировать трёхмерные только редакторы треугольниками и и другие приложения четырёхугольниками), из множества которых состоит поверхности трёхмерной фигуры. Любую даже самую сложную фигуру или поверхность можно представить в виде множества простых фигур: такая идеальная фигура, как шар (точнее, сфера), в компьютерной графике в любом случае представляется в виде множества треугольников и четырёхугольников. Чем их будет больше, тем выше степень приближения, то есть, тем более гладкой, тем более сферической будет поверхность. 13 Способы моделирования трехмерных объектов в 3ds Max Моделирование при помощи примитивов Моделирование на основе примитивов один из сложных способов моделирования. Основа этого принципа заключается в том, что модель создается из стандартных примитивов и постепенно с помощью определенных операций экструдирования полигонов и применения различных модификаторов, дает нам возможность сделать реалистичную модель. Моделирование на основе примитивов создается при помощи команд пункта главного меню Create (Создание) или одноименной вкладки командной панели. Чаще используется второй способ, так как он является более удобным для начинающих пользователей. Одна из характеристик, присущих любому примитиву, - Segments (Количество сегментов). Этот параметр определяет количество полигонов в структуре объекта. Чем большее значение принимает параметр Segments (Количество сегментов), тем точнее отображается поверхность трехмерной модели. Количество сегментов может определяться не одним, а несколькими настройками. Например, объект Box (Параллелепипед) имеет три таких параметра - Length Segs (Количество сегментов по длине), Width Segs (Количество сегментов по ширине) и Height Segs (Количество сегментов по высоте). Настройки только что созданного объекта располагаются на вкладке Create (Создание) командной панели. Однако при повторном выделении объекта в сцене его настройки переместятся на вкладку Modify (Изменение). Моделирование при помощи сплайнов Один из эффективных способов создания трехмерных моделей — использование техники сплайнового моделирования. Сплайн – это некий отрезок в трехмерном пространстве, который имеет определенную степень кривизны и определенное количество точек. В конечном итоге создание модели при помощи сплайнов сводится к построению сплайнового каркаса, на основе которого создается огибающая трехмерная геометрическая поверхность. Чтобы создать сплайновый объект, нужно перейти на вкладку Create (Создание) командной панели в категорию Shapes (Формы), выбрать строку Splines (Сплайны) и нажать кнопку создаваемого примитива. 14 Моделирование при помощи NURBS поверхностей NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) переводится как «неоднородный рациональный В-сплайн». Это особая технология, предназначенная для создания плавных органических форм и моделей, основанная на сложном математическом аппарате. Всего существует около 1500 уравнений для описания всех геометрических элементов, от простейших кривых до сложных поверхностей. Из-за особенности строения NURBS поверхности всегда гладкие (у них нет острых краев, присущих полигонам), поэтому они широко используются в органическом моделировании (подобном созданию растительных форм), для создания моделей животных, людей, машин и т.д. NURBS поверхности не состоят из сетки прямоугольников, разбиение поверхностей на многоугольники происходит лишь на этапе рендеринга и предполагает использование оптимального алгоритма для сохранения гладкости. Поэтому при любом приближении соблюдается гладкость поверхности. 15 Модификаторы 3ds max Понятие и использование Модификатором называется действие, назначаемое объекту, в результате чего свойства объекта изменяются. Например, модификатор может действовать на объект, деформируя его различными способами — изгибая, вытягивая, скручивая и т. д. Модификатор также может служить для управления положением текстуры на объекте или изменять физические свойства объекта, например делать его гибким. Важным элементом интерфейса 3ds max является Modifier Stack (Стек модификаторов) — список, расположенный на вкладке Modify (Изменение) командной панели . В этом списке отображается история применения некоторых инструментов (в том числе модификаторов) к выделенному объекту, а также представлены режимы редактирования подобъектов. Стек модификаторов содержит полную историю трансформации объектов сцены. При помощи стека модификаторов можно быстро перейти к настройкам самого объекта и примененных к нему модификаторов, отключить действие модификаторов или поменять местами очередность их воздействия на объект. При выделении объекта или примененной к нему команды его параметры объекта появляются на вкладке Modify (Изменение) командной панели под стеком модификаторов. Чтобы применить к объекту модификатор, нужно выделить объект и выбрать модификатор из списка Modifier List (Список модификаторов) на вкладке Modify (Изменение) командной панели. При этом название модификатора сразу появится в стеке. Назначить модификатор объекту можно также, воспользовавшись пунктом главного меню Modifiers (Модификаторы). Для удаления назначенного модификатора необходимо выделить его название в стеке модификаторов и нажать кнопку Remove modifier from the stack (Удалить модификатор из стека), расположенную под окном стека модификаторов. Действие модификатора можно приостановить. Эта возможность может пригодиться, когда необходимо проследить изменение объекта на разных этапах моделирования. 16 Для выключения действия модификатора достаточно щелкнуть на пиктограмме в виде лампочки, которая расположена слева от названия модификатора в стеке. Примеры некоторых модификаторов 3D MAX Bend-модификатор изгибает поверхность под заданный угол. Можно передвигать центр изгиба. Shell-данный модификатор выдавливает, придает объем, можно использовать на сплайны и любые другие объекты. Twist-скручивает поверхность по заданной оси, возможно изменить центр скручивания. Symmetry-создает плоскость относительно которой объект отразится. Плоскость передвигается в любом направлении. TurboSmooth-сглаживание поверхности с заданной силой. Relax-избавляет поверхность от острых углов, работает схоже с TurboSmooth и Spherify. Spherify-этот модификатор превращает любой объект, если это возможно в сферу (если у объекта достаточно полигонов). Задается процент сферизирования. Noise-создает шумы или неровности. Задается Scale (размер) и деформация по осям. FFD (box\cyl )-создает редактируемую сетку вокруг объекта. Поверхность плавно принимает форму сетки. HSDS-сглаживание на подобии TurboSmooth, но с большим количеством функций. Позволяет создавать слои сглаживания для отдельных групп полигонов. Lattice-создает "клетку" из ребер поверхности. На месте точек можно создать сферы заданного диаметра. Lathe-проворачивает выбранный сплайн вокруг оси "Axis" образует поверхности с симметрией вращения. Sweep-протягивает одну из предложенных в модификаторе форм вдоль сплайна и образует поверхность, возможно изменять параметры формы и угол сечения. 17 Melt-имитирует "плавление" , возможность выбрать материал плавления (лед, стекло, желе) и степень "расплавленности" Wave-задается амплитуда "волны" по горизонтали и вертикали. Объект деформируется: Stretch-простой модификатор, объект сужается как бы по "талии" и вытягивается в высоту. 18 Плагины 3ds Max обладает довольно обширной базой стандартных средств, облегчающих моделирование всевозможных спецэффектов. Помимо стандартной базы существует масса дополнительных средств (плагинов) позволяющих не только создавать значительно более реалистичные эффекты огня, воды, дыма, но содержащие дополнительные инструменты моделирования. Плагины являются внешними встраиваемыми модулями, которые продаются отдельно от пакета 3ds Max или же распространяются бесплатно через Интернет. Данные программы создаются как крупными компаниями, специализирующимися по разработке программного обеспечения, так и простыми разработчиками-энтузиастами. Дополнительных модулей для 3ds Max настолько много, что количество инструментов предлагаемых ими во много раз превосходит комплект стандартных средств 3ds Max. Плагины упрощают выполнение многих задач — например, позволяют расходовать меньше времени на просчёт визуализации (за счёт ещё более усовершенствованных подключаемых визуализаторов) или ускоряют моделирование объектов, благодаря разнообразным модификаторам и дополнительным функциональным возможностям. Такие дополнительные модули как Particle Flow, Cloth FX, Reactor, — стали настолько популярны, что было решено интегрировать их в программу 3ds Max и теперь они являются частью программы. Примеры плагинов для 3ds Max: FumeFX — фотореалистичные эффекты огня, языков пламени, дыма и т. д. Phoenix FD - аналог FumeFX от Chaos Group для создания огня и дыма. DreamScape — реалистичные ландшафты, горы, небо, атмосферные эффекты и т.д. AfterBurn — фотореалистичные эффекты облаков, дыма, взрыва и т. д. GrowFX — растения любого вида: от пальм и лиан до сосен, от цветов до крупных широколиственных деревьев и т. д. Каждое растение созданное с помощью этого плагина можно свободно анимировать. 19 Источники света Понятие источников света Источники света – это вспомогательные объекты 3ds max, с помощью которых можно сделать сцену мрачной, таинственной, или, наоборот, яркой, весёлой. Используя свет можно акцентировать внимание на каком-либо объекте или наоборот скрыть этот объект. По умолчанию сцену освещает базовый свет Default Lighting. Как только вы поставите хотя бы один источник света, Default Lighting выключится. Все источники света расположены на вкладке Create в разделе Lights . Типы источников света: Omni (всенаправленный) - источник света, располагающийся в точке и излучающий во всех направлениях трехмерного пространства сцены. Такой осветитель еще называют точечным. Target Spot (нацеленный прожектор) - источник света, располагающийся в точке и излучающий свет в виде конуса или пирамиды с вершиной в точке излучения. У такого прожектора есть прицел Target, задающий направление лучей. Target Direct (нацеленные параллельные лучи) - аналогичный предыдущему источник света, излучаемый не точкой, а плоскостью. Такой осветитель можно представить в виде параллелепипеда или цилиндра. Free Spot (свободный прожектор) - источник света, идентичный нацеленному прожектору, но без точки цели. Направление светового луча изменяется вращением осветителя. Free Direct (свободные параллельные лучи) - аналогичный предыдущему источник света, излучающий не из точки, а из плоскости (также как Target Direct). Skylight (небесный свет) - cвет, испускаемый небесным куполом. 20 Камеры На практике чаще всего недостаточно просто смоделировать сцену с текстурированными объектами и настроить ее освещение — нужно показать сцену в определенном ракурсе, а это невозможно без настройки камеры. Удачно расположив камеру, можно добиться того, что сцена станет более реалистичной, информативной и привлекательной, а возможно, например, в случае использования при визуализации эффектов окружения, и таинственной. Кроме того, камеры незаменимы при создании анимации, ведь благодаря им появляется возможность продемонстрировать в ролике сцену в разных ракурсах, например, сымитировать облет сцены или плавное перемещение по некоторому маршруту. Расположение камеры определяет композицию финального изображения сцены, подчеркивая главные и опуская второстепенные детали. Размещение камеры на уровне происходящего в сцене действия создает у зрителя ощущение участия в сцене — данный прием эффективен при создании анимаций, в ходе которых предполагается осмотр отдельных элементов сцены с близкого расстояния. Размещение камеры высоко над сценой создает ощущение отстраненности и позволяет наблюдать за сценой со стороны, поэтому практикуется при отображении масштабных объектов или сцен с большим количеством действующих персонажей. В случае расположения камеры у земли у зрителя создается впечатление, что его окружают предметы гигантских размеров, — такой прием применяется для визуального увеличения высоты персонажей. Камера — это невизуализируемый объект, который отображает сцену с определенной точки обзора. Теоретически выбрать нужную точку обзора можно вручную в окне проекции Perspective, но это не очень удобно, к тому же при этом отсутствует возможность точной регулировки параметров обзора. В 3 D Studio MAX используются камеры двух типов: TargetCamera (Нацеленная камера) — состоит из двух элементов: самой камеры и точки цели, или, как часто говорят, мишени (Target), определяющей ориентацию камеры. Данные компоненты настраиваются независимо друг от друга, при этом камера всегда остается направленной на цель, поэтому ее проще точно установить и нацелить. Однако нацеленные камеры ограничены во вращении из-за необходимости 21 поддерживать направление на цель, что может стать препятствием при создании некоторых анимаций; FreeCamera (Свободная камера) — состоит из одного элемента — камеры и настраивается как единый объект. Данные камеры сложнее установить и нацелить, поскольку они не имеют цели, на которую необходимо смотреть, зато они не ограничены во вращении, поэтому лучше подходят для сложных анимаций, например перелетов по сцене по сложной извилистой траектории. За создание камер отвечает категория Cameras (Камеры) панели Create (Создать), при выборе которой становятся доступны оба типа камер. Технология их создания напоминает создание объектов геометрии. Нужно выбрать тип камеры и либо просто щелкнуть в точке ее создания в одном из окон проекций (FreeCamera), либо перетащить мышь при нажатой левой кнопке, указав, таким образом, не только местоположение камеры, но и ее Target-точку. Созданным камерам (так же, как и объектам геометрии) присваиваются имена: Camera01, Camera02 и т.п. Любую камеру можно перемещать и вращать на видовых экранах так же, как и другие стандартные объекты. Теоретически камеры можно и масштабировать, но делать это не рекомендуется, поскольку возможно искажение настроек. Обзор камеры, определяющий вид отображения сцены, зависит от ее положения, ориентации и параметров и всегда ограничен ее полем зрения (то есть областью сцены, видимой наблюдателю). Поле зрения камеры имеет форму пирамиды: в ее вершине находится сама камера, а в центре основания (в случае нацеленной камеры) — ее точка цели. Чтобы посмотреть, как выглядит сцена с точки зрения конкретной камеры, нужно щелкнуть на названии рабочего окна проекции и из ниспадающего меню выбрать команду Views=>Camera (Отображение=>Камера) или нажать клавишу C — это приведет к замене рабочего окна конкретной проекции окном проекции камеры. Если в сцене присутствует более одной камеры и ни одна из них не выделена, то появится диалоговое окно выбора камеры из списка, где следует указать требуемую камеру. Нередко выделить камеру, а тем более ее цель бывает сложно, например цель, как правило, расположена за объектами сцены — в таких случаях стоит выделять нужный объект через команду Select by Name (Выделить по имени). Кроме того, мишень можно выделить, выделив саму камеру, щелкнув на ней правой кнопкой и выполнив команду Select CameraTarget из всплывающего меню. 22 Визуализация Понятие визуализации Визуализация является заключительным этапом работы над моделируемой сценой. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев работа со сценой производится в упрощенном виде: размер текстур маленький, тени и источники света, различные свойства материалов (например, отражения) отключены, сложная геометрия и различные эффекты не отображаются. Только после визуализации становятся видны все свойства материалов объектов и проявляются эффекты внешней среды, применённые в составе сцены. Для вывода конечного изображения на экран выбирают необходимый модуль визуализации (МВ), который с помощью математических алгоритмов произведет вычисление внешнего вида сцены со всеми требуемыми эффектами. При этом, время расчета может варьироваться от доли секунды до нескольких месяцев, в зависимости от сложности задачи. Большинство МВ являются отдельными программами, встраиваемыми как дополнение в 3ds Max. Список модулей визуализации Scanline Визуализатор по умолчанию в 3ds Max. Исходным методом визуализации в 3DS Max является сканирующий построчный алгоритм. Некоторые расширенные возможности были добавлены в Scanline спустя годы, такие как расчёт Global Illumination, Ray Tracing и Radiosity, однако большинство функций перешло к нему от других визуализаторов (например — RadioRay). Mental ray Mental ray является пригодной для производственного применения высококачественной системой визуализации, разработанной компанией Mental Images. mental ray встроен в последниe версии 3DS Max, это мощный инструмент визуализации, поддерживающий сегментную визуализацию (подобно механизму сопровождающей визуализации, реализованному в Maya), а также технологию распределённой визуализации, позволяющую рационально разделять вычислительную нагрузку между несколькими компьютерами. Включаемая в 3ds Max версия mental ray поставляется с набором инструментария, позволяющим относительно просто создавать множество различных эффектов. 23 V-Ray Высококачественный фотореалистичный визуализатор, спроектированный в качестве плагина для 3ds Max. Популярнейший в русскоязычном пространстве внешний визуализатор компании Chaos Group. Очень часто используется профессионалами, часто заменяя стандартный Scanline и mental ray. Совместим с более старыми версиями 3ds Max. Имеет собственные материалы, камеры, источники освещения и атмосферные эффекты. Также в него встроена «система дневного света»: V-Ray Physical Camera, V-Ray Sky и V-Ray Sun (физическая камера, небо и солнце), использование которых в совокупности позволяет получить хорошие результаты даже при стандартных настройках. RenderMan Стороннее средство подключения к конвейеру RenderMan, также полезно в тех случаях, когда требуется интеграция 3DS Max с системой визуализации Renderman. Конект с 3DS Max происходит с помощью DoberMan. FinalRender Внешний визуализатор компании Cebas. Является наиболее полным фотоноснованным визуализатором, уступая по своим возможностям только mental ray. Преимущество заключается в плотной интеграции с другими решениями Cebas, обеспечивающими широкий спектр разнообразных атмосферных, линзовых эффектов и пр., чего нет у других визуализаторов. Brazil R/S Высококачественная, фотореалистичная система визуализации изображения, разработанная компанией SplutterFish Llc. В этом визуализаторе присутствует несколько алгоритмов просчёта глобального освещения Global Illumination: QMC и Photon Mapping. Brazil хорошо зарекомендовал себя среди архитекторов, дизайнеров и художников компьютерной графики, благодаря простоте настроек, стабильности и качественному результату визуализации. Fryrender 24 Фотореалистичный, основанный на законах физики, спектральный визуализатор. Создан компанией RandomControl. Предоставляет возможность получать изображения высочайшего качества и достигать естественного реализма. Indigo Renderer Физически корректный рендер. Основная особенность его в том, что все расчеты света, энергии, каустики и т. д. происходят взаимозависимо, что и отличает его от других рендеров, где всё раздельно и определяется самим пользователем. Maxwell Render Является первой системой визуализации, в которой принята «физическая парадигма». В основу всей системы положены математические уравнения, описывающие поведение света. Вводя в обращение реальные физические законы, Maxwell Render позволяет избежать длительного и тонкого процесса настройки параметров визуализации, который имеет место в случае большинства визуализаторов, работающих по иным алгоритмам. LuxRender Система физически корректной визуализации трехмерных сцен, имеющая открытый исходный код. Для использования системы LuxRender, необходимо экспортировать сцены и модели из редакторов графики с помощью специальных плагинов или скриптов. BIGrender Рендер, способный визуализировать большие изображения. В процессе визуализации разбивает изображение на части и каждую часть сохраняет в отдельном файле. Sunflow Система визуализации, позволяющая создавать фотореалистичные изображения, имеющая открытый исходный код. Система Sunflow написана на языке программирования Java. Ориентирован на визуализацию в сфере дизайна. Krakatoa 25 Популярный волюметрический рендер от компании Thinkbox Software для быстрой визуализации систем частиц. Работает со множеством систем частиц, как встроенных в 3ds max, так и подключаемых к нему в виде плагинов, например, Thinking particles, FumeFX или RealFlow. Позволяет рендерить огромные массивы частиц, чего нельзя сделать, например, в Scanline, Mental Ray или V-Ray. Позволяет освещать частицы точечными источниками света с просчетом затухания света в облаке частиц. Имеет собственную систему Magma Flow, позволяющую проводить сложные математические операции с каналами частиц и переводить эти данные в различные свойства частиц, например, цвет или плотность. 26 Этапы создания проекта 1. Выбор программы. Существует множество программ для создания 3D-моделей. Некоторые из них предназначены для создания мультфильмов и компьютерных игр, некоторые для создания дизайн-проектов. Я выбрала программу 3ds Max design 2012. 2. Создание плана дома. Создание плана участка сверху. Удобнее и быстрее это делать вручную или в какой-нибудь программе автоматизированного проектирования, например AutoCAD. Хотя можно, конечно, построить точный план и в 3ds Max. Мной был выбран первый вариант: нарисовать план на бумаге (Приложение №1, Приложение №2). 3. Создание в программе коробки дома, гаража. Стены, крышу, оконные и дверные проёмы можно смоделировать самыми разными способами. Мной была выбрана техника моделирования при помощи примитивов. Используя примитив «Box», я смоделировала коробку дома, крышу (Приложение №3), гараж (Приложение №4), а затем с помощью модификатора ProBoolean вырезала оконные проёмы (Приложение №5). Всё тем же примитивом «Box» я сделала рамы на окна и балки, примитивом «Cylinder» - водосточные трубы (Приложение№6). 4. Подбор и назначение материалов. Реалистичность итоговым картинкам придают именно материалы. Их можно создавать самостоятельно в специальном редакторе материалов или использовать готовые материалы (для этого существуют различные библиотеки материалов). Чаще всего я использовала стандартный материал, накладывая на него различные текстуры. Они доступны в интернете (Приложение №7). 5. Детализация. Наибольшую реалистичность проекту придают детали. Во дворе можно «посадить» деревья, цветы, «поставить» беседку или качели. Некоторые элементы я делала сама, но иногда использовала готовые, так как для создания сложных качественных предметов требуется профессиональное владение программой (Приложение №8). 27 6. Постановка света. Немаловажную роль в создании 3D-модели играет освещение. Существуют различные источники света. Они могут изображать солнце, рассеянный свет при пасмурной погоде, лампу, фары и т.д. Мной были использованы два источника света: V-ray light, имитирующий свет небесного купола, и Target spot, имитирующий свет солнца (Приложение №9). 7. Постановка камер. Визуализация. Прежде чем перейти к заключительному этапу работы над моделируемой сценой необходимо установить камеры и при желании анимировать их (Приложение №10). Размещение камеры на уровне происходящего в сцене действия создает у зрителя ощущение участия в сцене (Приложение №11). Последний этап - визуализация сцены. Только после визуализации становятся видны все свойства материалов объектов и проявляются эффекты внешней среды, применённые в составе сцены (Приложение №12). Я использовала рендер (визуализатор) V-Ray 2012. 28 Заключение В ходе выполнения дипломной работы мной самостоятельно были изучены основы работы в программе 3ds Max design 2012. Была создана трёхмерная модель коттеджа, которая демонстрирует навыки, полученные мной в ходе изучения программы. Сцена может быть использована в качестве демонстрации на этапе планирования строительства дома. Так как будущими сферами деятельности мной были выбраны архитектура и дизайн, то в будущем на основе этого 3D-проекта мной может быть создан и реализован настоящий архитектурный проект коттеджа. Полученные мной навыки работы в программе 3ds Max без сомнения помогут мне в освоении программы уже на профессиональном уровне и станут началом моего вхождения в специальность архитектора-дизайнера. 29 Список литературы 1. 3D Studio MAX Искусство трехмерной анимации Platinum Edition . Ким Ли: ДиасофтЮП, 2010. - 887 c. 2. 3D Studio VIZ для дизайнера. / Хаббелл Д., Бордмэн Т.: ДиаСофт, 2010. - 663 c. 3. Билл Флеминг. Создание трехмерных персонажей. Уроки мастерства: пер. с англ. / М.: ДМК, 2005. - 448 с.: ил. (Серия "Для дизайнеров"). 4. Бондаренко С.В., Бондаренко М. Ю.3ds Max 2008. Библиотека пользователя - Диалектика, 2008. - 560 с.: ил. 5. Бондаренко С.В., Бондаренко М. Ю.3ds Max 8. Библиотека пользователя - СПб.: Питер, 2006. - 608 с: 6. Бондаренко С.В., Бондаренко М. Ю.3ds max. Легкий старт. - СПб.: Питер, 2005. - 128 с. 7. Бондаренко С.В., Бондаренко М.Ю. Autodesk 3ds Max 2008. 8. Бондаренко С.В.,Бондаренко М.Ю. Autodesk 3ds Max 2008.3D Studio MAX 2008. Краткое руководство. - Диалектика, 2008. - 144 с.: ил. - (Серия "Краткое руководство"). 9. Шишанов А.В. Дизайн интерьеров в 3ds Max 2012. 30 Приложения Приложение №1 31 Приложение №2 Приложение №3 32 Приложение №4 Приложение №5 33 Приложение №6 Приложение №7 34 Приложение №8 Приложение №9 35 Приложение №10 Приложение №11 36 Приложение №12 37
