Академия компьютерной графики-2007, #1

Мой Компьютер, №01-02 (432-433), 01.01.2007

Очень многие объекты в реальной жизни представляют собой комбинации простейших трехмерных примитивов. Так, например, стол состоит из параллелепипедов, настольная лампа — из цилиндров и полусферы, а автомобильная покрышка — это не что иное, как тор. В трехмерном виртуальном пространстве практически все сцены в большей или меньшей степени используют имеющиеся в программе примитивы. Стандартные объекты 3ds MАХ представляют собой «строительный материал», с помощью которого создаются любые трехмерные модели (рис. 1).

Рис. 1

У вас может возникнуть вопрос: как можно сделать сложную модель, используя цилиндры и кубики? Посмотрите, например, на голову на рис. 2 — она сплошь состоит из параллелепипедов, хотя, конечно, так трехмерные модели никто не создает. В следующих статьях мы изучим инструменты, с помощью которых можно видоизменять форму стандартных примитивов.

Рис. 2

Первая группа объектов, с которой обычно знакомятся те, кто начинает изучать 3D-графику, это Geometry. Объекты этой категории представляют собой простейшие трехмерные геометрические фигуры: сфера, параллелепипед, конус, цилиндр, тор, плоскость) и др. Объекты Geometry делятся на две группы: Standard Primitives (Простые примитивы) и Extended Primitives (Сложные примитивы). К группе Extended Primitives относятся более сложные примитивы, например, Hedra (Многогранник), ChamferCylinder (Цилиндр с фаской), Torus Knot (Тороидальный узел) и т.д.

Как создать объект

Объекты в 3ds MАХ создаются при помощи команд пункта главного меню Create или одноименной вкладки командной панели. Чаще используется второй способ, так как он удобнее.

Чтобы создать объект, сделайте следующее:

1) перейдите на вкладку Create командной панели. По умолчанию эта вкладка уже активна, она первая;

2) выберите категорию, в которой находится нужный объект для примитивов, это категория Geometry;

3) из раскрывающегося списка выберите группу, в которой находится нужный объект. Для простых примитивов это группа Standard Primitives. По умолчанию эта группа уже выбрана;

4) нажмите кнопку с названием объекта;

5) щелкните в любом месте окна проекции и, не отпуская кнопку мыши, передвигайте курсор до тех пор, пока не измените размер объекта до нужного;

6) отпустите кнопку мыши.

Только что созданный объект заключен в окаймляющий параллелепипед белого цвета. Это значит, что он выделен, и вы сейчас с ним можете работать: менять его настройки и выполнять другие действия.

Объект в окне проекции может быть представлен по-разному: сглаженно — режим просмотра Smooth + Highlights, в виде сетчатой оболочки — Wireframe, в виде окаймляющего параллелепипеда — Bounding Box и др. Упрощенное отображение объектов в окнах проекций нужно для того, чтобы пользователю было легче управлять сложными сценами с большим количеством объектов и сложной геометрией.

Чтобы изменить вариант отображения объекта в окнах проекций, щелкните правой кнопкой мыши на названии окна проекции и в контекстном меню выберите нужный режим.

Возможности настройки объектов

Каждый объект имеет свои параметры, определяющие его размеры и форму. Когда вы создаете объект, эти параметры находятся в нижней части командной панели на вкладке Create. Если снять выделение с объекта, параметры отображаться не будут. Если нужно изменить их, можно к ним вернуться, выделив объект и перейдя на вкладку Modify командной панели.

Еще раз повторим, ибо вы вряд ли запомнили сразу, а это очень важно: создали объект, подобрали его размеры справа на вкладке Create, создали другой объект. А теперь, если нужно изменить первый, выделили его, перешли на вкладку Modify, и можете менять его настройки.

Каждый примитив имеет свои настройки. Например, основные параметры цилиндра — это высота и радиус, примитив Tube имеет два радиуса и высоту и т.д.

Практически у всех примитивов имеются параметры Segments и Sides. Они отвечают за то, насколько детальной будет структура трехмерной модели. Чем больше их значение, тем более точной будет модель и тем больше аппаратных ресурсов потребуется на работу с ней. Иногда примитивы имеют сразу несколько параметров, определяющих количество сегментов. Например, примитив Cylinder имеет отдельный параметр для определения сегментов по высоте (Height Segments) и в основании (Cap Segments).

Основные операции с объектами

Основные действия, производимые с объектами, — это перемещение, масштабирование, вращение и выравнивание. Но прежде, чем выполнять любые операции с объектами, их необходимо выделить.

В 3ds MАХ существует несколько способов выделения объектов. Самый простой — щелчок на объекте после нажатия кнопки Select Object, которая расположена на главной панели инструментов. Если вы находитесь в режиме отображения объектов Wireframe, объект станет белым. В режиме Smooth + Highlights вокруг выделенного объекта появится окаймляющий параллелепипед белого цвета.

Для выделения более чем одного объекта можно использовать клавишу Ctrl. Удерживая ее, щелкайте на объектах, которые вы желаете выделить. Чтобы убрать объект из числа выделенных, удерживая клавишу Alt, щелкните на объекте, с которого вы желаете снять выделение.

Другой способ одновременного выбора нескольких объектов — выделение области. Есть несколько вариантов выделения объектов в этом режиме. По умолчанию используется Rectangular Selection Region. Для выделения объектов в этом режиме необходимо щелкнуть и, удерживая левую кнопку мыши, провести в окне проекции прямоугольник. Объекты, находящиеся внутри данного прямоугольника, будут выделены. Можно также выделять объекты, заключенные в разные фигуры (например, в окружность). Для переключения между режимами выделения области нужно использовать кнопку на главной панели инструментов, которая расположена рядом с кнопкой Select By Name.

При выделении области с помощью описанных кнопок можно также пользоваться расположенной рядом кнопкой Window/Crossing. Когда включен режим Crossing при выделении области, то выделенными станут все объекты, которые полностью или частично попадут в эту область. Если включить режим Window, выделенными будут только те объекты, которые полностью попали в область выделения.

Чтобы выделить какой-либо объект сцены, можно также использовать кнопку Select By Name, при нажатии на которую появляется окно со списком всех объектов сцены. Окно выбора объектов удобно использовать в том случае, если сцена содержит много объектов. В сложных сценах часто бывает трудно при помощи мыши выделить нужные объекты.

Внутри выделенного объекта сходятся оси координат. Они указывают ориентацию текущей координатной системы. Место, в котором они сходятся, называется опорной точкой объекта. Когда вы выполняете перемещение объекта, эта точка служит ориентиром. Например, вы можете выровнять два объекта относительно друг друга так, чтобы их опорные точки совпали. Совмещенные таким образом сферы разного диаметра образуют концентрические сферы. Обратите внимание, что центр объекта и опорная точка могут не совпадать.

Чтобы выполнить любое простейшее действие с выделенным объектом, при котором его положение в трехмерном пространстве изменится, необходимо вызвать контекстное меню, щелкнув правой кнопкой мыши на объекте. В меню следует выбрать одну из операций — Move, Scale или Rotate. Кроме этого, можно использовать соответствующие кнопки на основной панели инструментов в верхней части программы.

Для того, чтобы переместить объект, выберите в контекстном меню команду Move, подведите курсор к одной из координатных осей системы координат выделенного объекта. При этом перемещение будет вестись в направлении той плоскости, координатные оси которой подсвечиваются желтым цветом. Таким образом, перемещать объект можно вдоль оси X, Y, Z или в плоскостях XY, YZ, XZ.

При выборе в контекстном меню команды Rotate на месте осей системы координат объекта появится схематическое отображение возможных направлений поворота. Если подвести указатель мыши к каждому из направлений, схематическая линия подсвечивается желтым цветом, то есть поворот будет произведен в данном направлении.

В процессе поворота в окне проекций появляются цифры, определяющие угол поворота вдоль каждой из осей.

Для выполнения масштабирования выберите в контекстном меню команду Scale, подведите курсор к одной из координатных осей системы координат выделенного объекта. При этом, как и в случае с перемещением, изменение масштаба будет вестись в направлении тех плоскостей или координатных осей, которые подсвечиваются желтым цветом.

Обратите внимание, что при масштабировании объекта его геометрические размеры (в настройках) не изменяются, несмотря на то, что на экране объект изменяет свои пропорции. Поэтому использовать масштабирование без особой необходимости не стоит, поскольку после выполнения данной операции вы не будете видеть реальных размеров объекта и можете запутаться.

В процессе работы часто приходится передвигать объекты, выравнивая их положение относительно друг друга. Например, при создании сложной модели, детали которой моделируются отдельно, на заключительном этапе необходимо совместить элементы вместе.

Рис. 3

Но добиться нужного размещения примитивов не так просто, как кажется на первый взгляд. Трехмерные «виртуальные» объекты, в отличие от «материальных», могут пересекаться. А при попытке расположить один объект на поверхности другого можно попасть в ситуацию, когда при изменении вида в окне проекции окажется, что объекты не размещены так, как задумано. Посмотрите, например, на сцену на рис. 3: когда вы смотрите на нее с одной точки, вам кажется, что утюг стоит на гладильной доске, но если изменить вид, видно, что он висит над ней.

Чтобы выровнять один объект относительно другого, нужно выделить первый объект, выполнить команду Tools>Align или нажать сочетание клавиш Alt+A, после чего щелкнуть на втором объекте.

На экране появится окно, в котором необходимо указать принцип выравнивания, например, можно задать координатную ось и точки на объектах, вдоль которых будет происходить выравнивание.

Допустим, если необходимо выровнять объект меньшего размера относительно объекта большего размера так, чтобы первый находился в центре второго, то в окне Align Selection установите следующее:

ь флажки X Position, Y Position и Z Position;

ь переключатель Current Object («Объект, который выравнивается») в положение Center («По центру»);

ь переключатель Target Object («Объект, относительно которого выравнивается») в положение Center.

… и нажмите кнопку OK или Apply («Применить»).

Объекты изменят свое положение в сцене сразу же после того, как вы зададите необходимые настройки в окне Align Selection. Однако если выйти из этого окна, не нажав кнопку OK или Apply, объекты вернутся в исходное положение.

Рис. 4

Предлагаем вам закрепить полученные знания на практике и сделать простую зимнюю сцену из одних примитивов. Такую, как изображена на рис. 4.

Создав снеговика и елку, вы научитесь создавать объекты, изменять их параметры, выполнять операции трансформации и выравнивать объекты относительно друг друга. Чтобы создать такую сцену, вам нужно «разложить» снеговика и елку на примитивы. Возможно, если это ваш первый проект, вам будет сложновато это сделать, поэтому вот подсказка. Для создания снеговика вам понадобятся три сферы для основной части, а также две для глаз и три — для пуговиц. Ведро состоит из тора и усеченного конуса, а нос снеговика — это тоже конус.

Рис. 5

Ствол елки — это цилиндр, основная часть — три конуса, в которых отключено сглаживание (флажок Smooth в настройках объекта) и которые имеют четыре стороны (параметр Sides). В елочных игрушках легко узнать сферы, а верхушка — это усложненный примитив Hose (он находится в группе Extended Primitives) и конус. Смотрите: если взглянуть на сцену в режиме Wireframe, становится еще понятнее (рис. 5).

В следующий раз мы закрепим знания, которые касаются примитивов, и поговорим о других операциях с ними.

(Продолжение следует)

Сергей и Марина БОНДАРЕНКО