Сплайновое моделирование

Что такое сплайновые примитивы

Сплайновые примитивы представляют собой такой же рабочий материал, как и простейшие трехмерные объекты, создаваемые в 3ds Max. Сплайновый инструментарий программы включает в себя следующие фигуры (рис 5.1):

В 3ds Max есть также дополнительные сплайновые объекты, которые отличаются сложной формой и гибкими настройками. Благодаря этому, изменяя значения параметров, можно получать объекты самой разнообразной формы. Объекты такой формы часто используются в архитектуре (рис 5.2).

Чтобы создать сплайновый объект, перейдите на вкладку Create (Создание) командной панели , в категории Shapes (Формы) выберите строку Splines (Сплайны) и нажмите кнопку создаваемого примитива. Для создания сложных сплайновых объектов, находясь в категории Shapes (Формы), выберите строку Extended Splines (Усложненные сплайны).

Все сплайновые примитивы имеют схожие настройки. Например, каждый описанный объект содержит два обязательных свитка настроек: ).

По умолчанию сплайновые примитивы не отображаются на этапе визуализации и используются как вспомогательные объекты для создания моделей со сложной геометрией. Однако любой сплайновый примитив может выступать в сцене как самостоятельный объект. За отображение объекта в окне проекции и на этапе визуализации отвечает свиток настроек .).

При выборе округлого сечения сплайна ( Radial (Округлый)) толщина регулируется параметром Thickness (Толщина). Сплайн характеризуется также количеством сторон (параметр Sides (Количество сторон)) и углом их расположения ( Angle (Угол)). Минимальное количество сторон сплайна - 3 (такой сплайн имеет треугольное сечение).

В другом случае - при выборе прямоугольного сечения Rectangular (Прямоугольный) - устанавливаются значения Length (Длина) и Width (Ширина), определяющие толщину сплайна. Параметр Aspect (Соотношение) обозначает соотношение длины и ширины прямоугольного профиля сплайна. Если нажать кнопку с изображением замка, расположенную рядом с этим параметром, то при изменении длины или ширины профиля, автоматически будет изменяться и другой параметр так, чтобы их соотношение оставалось неизменным. При выборе прямоугольного сечения, как и при выборе округлого, есть возможность управлять параметром Angle (Угол).

Свиток настроек Interpolation (Интерполяция) определяет количество шагов интерполяции сплайна (количество сегментов между вершинами объекта). Установленный флажок Optimize (Оптимизация) служит для оптимизации сплайна.

Для сплайнов группы Extended Splines (Усложненные сплайны) доступны также дополнительные параметры, позволяющие определять форму их внешних и внутренних углов ( Corner Radius 1 (Радиус углов 1) и Corner Radius 2 (Радиус углов 2)).

Как работать с редактируемыми сплайнами

Любой сплайновый примитив можно преобразовать в так называемый Editable Spline (Редактируемый сплайн), который позволяет изменять форму объектов.

Для преобразования сплайна в редактируемый щелкните на нем правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выберите команду Convert To>Convert to Editable Spline (Преобразовать>Преобразовать в редактируемый сплайн).

Форма сплайнового объекта, преобразованного в редактируемый сплайн, может быть откорректирована на следующих уровнях субобъектов: Vertex (Вершина), Segments (Сегменты) и Spline (Сплайн). Для перехода в один из этих режимов редактирования выделите объект, перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели и, развернув список в стеке модификаторов, переключитесь в нужный режим редактирования.

Редактируемый сплайн имеет большое количество настроек, которые позволяют вносить любые изменения в структуру объекта. Например, при помощи кнопки Attach (Присоединить) в свитке Geometry (Геометрия) настроек объекта вы можете присоединить к данному объекту любой другой имеющийся в сцене.

В режиме редактирования субобъектов ).

В зависимости от характера излома выделенные вершины по-разному отображаются в окне проекции - вершины типов Bezier (Безье) и Bezier Corner (Угол Безье) имеют специальные маркеры, с помощью которых можно управлять формой искривления.

Сплайн можно разбить в точках излома при помощи команды Break (Разбить) в свитке Geometry (Геометрия). В этом случае в точках излома вместо одной вершины будет образовано две, и вы получите сегменты сплайна, положение которых можно изменять независимо друг от друга.

В этом же свитке есть командa ). В нем следует выбрать кривые, которые нужно присоединить к исходной, и нажать кнопку Attach (Присоединить).

Превращение сплайнов в трехмерные объекты

Как мы уже говорили выше, на основе сплайновых фигур можно создавать сложные геометрические трехмерные объекты. Для этого используются модификаторы Lathe (Вращение вокруг оси), Sweep (Выгнутость), Extrude (Выдавливание) и Bevel (Выдавливание со скосом), а также составной объект Loft (Лофтинг). Рассмотрим наиболее часто используемые способы создания трехмерных объектов на основе сплайнов.

Создание поверхностей вращения

Если присмотреться к объектам, которые нас окружают, то можно заметить, что многие из них обладают осевой симметрией. Например, плафон люстры, тарелки, бокалы, кувшины, колонны и т. д. Все эти объекты в трехмерной графике создаются как поверхности вращения сплайнового профиля вокруг некоторой оси при помощи модификатора ).

В области Direction (Направление) настроек модификатора Lathe (Вращение вокруг оси) можно указать ось, вокруг которой будет происходить вращение, а параметр Degrees (Градусы) определяет, на сколько градусов объект будет повернут вокруг выбранной оси в диапазоне от 0 до 360 .

В области Align (Выравнивание) находится три кнопки, каждая из которых по-своему выравнивает ось вращения относительно кривой: по минимальной координате ( Min ), по максимальной координате ( Max ) и по центру ( Center ).

Флажок Flip Normals (Обратить нормали) нужно установить, если поверхность, созданная в результате применения модификатора, имеет вывернутую форму. Установка этого флажка поможет избавиться от этого недостатка.

Флажок Weld Core (Выполнить сварку в центре) используется, чтобы уменьшить количество артефактов, возникающих в точках, через которые проходит ось симметрии.

Настройки модификатора позволяют установить тип поверхности, получившейся в результате вращения сплайнового профиля. Это может быть Editable Mesh (Редактируемая поверхность), NURBS Surface (NURBS-поверхность) или Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность). Кроме этого, при создании объекта можно устанавливать угол вращения профиля в диапазоне от 0 до 360 .

Создание трехмерных объектов методом лофтинга

Для построения трехмерной модели методом лофтинга необходимо создать два сплайна. Одна трехмерная кривая определяет сечение модели, а вторая - траекторию, вдоль которой это сечение будет располагаться (рис 5.8). Самый простой пример модели, выполненной с помощью этого метода, - картинная рама. Для ее создания нужно использовать два сплайна: прямоугольной формы и с формой уголка. Прямоугольная кривая в этом случае определяет форму рамки, а замкнутый сплайн в виде уголка - сечение.

Для создания модели методом лофтинга нужно выделить один из сплайновых объектов, после чего щелкнуть на кнопке Geometry (Геометрия) на вкладке Create (Создание) командной панели , в раскрывающемся списке выбрать строку Compound Objects (Составные объекты) и нажать кнопку Loft (Лофтинг). После этого следует нажать кнопку Get Shape (Получить форму) или Get Path (Получить путь) и щелкнуть на втором сплайне. То, какую кнопку вы выберете, зависит от того, какую форму нужно получить.

Преобразование сплайна при помощи модификатора Sweep

Модификатор ). Профиль можно выбирать из списка Built-In Section (Встроенные профили) свитка Section Type (Тип профиля) настроек модификатора.

Возможности модификатора не ограничиваются применением профилей-заготовок. В качестве профиля можно использовать сплайновый профиль, созданный вручную. Для этого необходимо установить переключатель в положение Use Custom Section (Использовать пользовательский профиль), нажать кнопку Pick (Выбрать) и указать сплайн в окне проекции.

Геометрическими размерами профиля, а также углами можно управлять, используя настройки свитка Sweep Parameters (Параметры выгнутости).

Модификатор Sweep (Выгнутость) очень удобно использовать для архитектурного моделирования. Например, с его помощью можно быстро добавить плинтус, карнизы, оконные рамы и прочие элементы интерьера в трехмерную комнату.

Метод создания трехмерных объектов с помощью этого модификатора напоминает способ лофтинга.

Модификаторы Extrude и Bevel

При создании трехмерных моделей часто используются стандартные модификаторы Extrude (Выдавливание) и Bevel (Выдавливание со скосом), которые схожи по своему действию и применяются к любой сплайновой форме. Результатом действия этих модификаторов на сплайн является поверхность, созданная сечением выбранной сплайновой формы.

Разница между этими модификаторами заключается в том, что при использовании Bevel (Выдавливание со скосом) можно дополнительно управлять величиной скоса выдавливаемых граней. Кроме того, модификатор Bevel (Выдавливание со скосом) позволяет применять трехуровневое выдавливание, с помощью которого можно придавать красивую форму краям выдавленной фигуры.

Главной настройкой модификаторов ).

Модификатор Bevel Profile

Действие модификатора показана поверхность, созданная в результате воздействия модификатора Bevel Profile (Выдавливание со скосом по заданному профилю) на объект Circle (Круг) с использованием в качестве профиля сплайна Star (Многоугольник в виде звезды).

Этот модификатор, как и Bevel (Выдавливание со скосом), чаще всего используется для создания объемного текста. В отличие от Bevel (Выдавливание со скосом), он не имеет настроек, которые определяют величину скоса. В большинстве случаев для работы с модификатором достаточно использовать только кнопку Pick Profile (Выбрать профиль). Нажав ее, можно указать в окне проекции сплайн, который будет использоваться в качестве профиля скоса.