4.1 Запровадження. Моделювання в 3D Max за допомогою обертання сплайнів

Використання технології створення тіл обертання на основі сплайнів.

Типи вершин сплайнів

Сплайни складаються з сегментів і вершин, що є подобами кривих цього типу. Сегмент (segment) – це ділянка лінії сплайну між двома сусідніми вершинами. Криволінійні сегменти представляються набором прямолінійних відрізків (часто непомітних для ока), кількість яких задається під час створення сплайну. Вершини (vertex) сплайн розрізняються за типом і визначають ступінь кривизни сегментів сплайн, прилеглих до цих вершин.

• Corner (Зі зломом) – вершина, в якій сплайн зазнає зламу. Ділянки сегментів поблизу такої вершини немає кривизни.
• Smooth (Згладжена) – вершина, через яку крива сплайну проводиться з плавним вигином, без зламу, маючи однакову кривизну сегментів при вході у вершину та виході з неї.
• Bezier (Безодня) – вершина, подібна до згладженої, але що дозволяє керувати кривизною сегментів сплайну при вході у вершину і при виході з неї. Для цього вершина забезпечується дотичні вектори з маркерами у вигляді квадратиків зеленого кольору на кінцях. У вершин типу Bezier (Беззаписи) дотичні вектори завжди лежать на одній прямій, а видалення маркерів від вершини, якій належать вектори, можна змінювати. Переміщення одного з маркерів вершини Безьє завжди викликає центрально-симетричне переміщення другого. Переміщуючи маркери дотичних векторів навколо вершини, можна змінювати напрям, під яким сегменти сплайну входять у вершину та виходять із неї.
• Bezier Corner (Бездуха зі зламом) – вершина, яка, як і вершина типу Bezier (Безодня), забезпечена дотичними векторами. Однак у вершин Bezier Corner (Безлади зі зламом) дотичні вектори не пов'язані один з одним, і маркери можна переміщати незалежно.

Викреслення сплайнів типу Line

Команда Line викликається кнопкою Line командної панелі Create і дозволяє створювати лінії практично будь-якої необхідної форми. При виконанні команди мишею фіксуються місця розташування вершин та налаштовується їхня кривизна. Отриманий сплайн можна замкнути. У розділі Interpolation свитка General встановлюється режим оптимізації числа кроків, куди розбиваються сегменти між вершинами.

Щоб намалювати лінію за допомогою миші, виконайте такі дії:
Крок 1 Клацніть у свитку Object Type (тип об'єкта) на кнопці Line (Лінія).

Крок 2. Перемістіть курсор у будь-яке вікно проекцій і клацніть у тій точці вікна, де повинна розташовуватися перша вершина лінії. Лінія завжди створюється у координатній площині поточного вікна проекції. Перемістіть курсор у місце розташування другої вершини.

Крок 3 Створити чергову вершину можна простим клацанням кнопкою миші. У цьому випадку вершина придбає тип, який визначається положенням перемикача Initial Type (Початковий тип) у сувої Creation Method (Метод створення).

За промовчанням це вершина типу Corner (Зі зламом). Якщо при створенні чергової вершини клацнути кнопкою миші та, утримуючи її, перетягнути курсор, буде створена вершина, тип якої визначається положенням перемикача Drag Туре (Вершина під час перетягування). За промовчанням це вершина Bezier (Безья).

Крок 4. Продовжуйте створювати вершини та переміщувати курсор.Щоб видалити неправильно встановлені вершини, натискайте клавішу Backspace. Повторні натискання цієї клавіші призводять до видалення вершин у порядку, зворотному порядку їх створення – від кінця до початку лінії.

Крок 5. Щоб завершити процес створення розімкнутої лінії, клацніть правою кнопкою миші. Щоб створити замкнутий сплайн, клацніть поблизу першої вершини. Коли з'явиться запит Close spline? (Замкнути сплайн?), клацніть на кнопці Yes (Так) або No (Ні).

Крок 6 Щоб змінити прийняті за замовчуванням типи вершин, що створюються простим клацанням кнопкою миші та клацанням з перетягуванням курсору, змініть установку перемикачів у сувої Creation Method (Метод створення), показаному малюнку 2.
Малюнок 2. Сувій Creation Method (Метод створення) сплайна-лінії дозволяє налаштовувати типи вершин сплайну.
Перемикач Initial Type (Початковий тип), що визначає вершина якого типу буде створюватися при натисканні кнопкою миші, можна встановлювати в одне з двох положень: Corner (Зі зламом) або Smooth (Згладжена). Щоб вказати тип вершини, який буде створено після перетягування курсору після клацання, встановіть перемикач Drag Type (Вершина під час перетягування) в одне з трьох положень: Corner (Зі зламом). Smooth (Згладжена) або Bezier (Безья).

Редагування форми сплайнів

Для редагування форми сплайнів виконуйте такі дії:

Крок 1 Виділіть сплайн та перейдіть на командну панель Modify (Змінити). Якщо сплайн є лінією, то кнопка Sub-Object (Під'єкт) у свитку Modifier Stack (Стек модифікаторів) буде доступний відразу.

Якщо ж сплайн є одним із стандартних геометричних об'єктів, таких як Circle (Коло), Rectangle (Прямокутник) або Ellips (Еліпс), або є об'єктом Text (Текст), то щоб забезпечити можливість вибрати для редагування рівень подобъектов-вершин необхідно клацнути на кнопці Edit Spline (Правка сплайну) у сувої Modifiers (Модифікатори).

Крок 2. Клацніть на кнопці Sub-Object (Під'єкт) і виберіть у списку, що розкривається Selection Level (Рівень виділення) варіант Vertex (Вершина). У виділеному сплайні всі вершини позначаться хрестиками, а перша вершина квадратиком. У ряді випадків вершину або групу вершин для редагування слід спочатку виділити, використовуючи для цього будь-які відомі методи виділення об'єктів. Мітки виділених вершин забарвлюються у червоний колір.

Крок 3 Для переміщення однієї або кількох вершин виділіть їх і переміщуйте як будь-який інший об'єкт сцени – за допомогою інструмента Select and Move (Виділити та перемістити). Форма прилеглих до вершин сегментів сплайну змінюватиметься автоматично.

Крок 4. Щоб змінити типи вершин, виділіть одну або кілька вершин, вкажіть курсором на будь-яку з них і клацніть правою кнопкою миші. Відобразиться контекстне меню вершини. У нижній частині меню є список чотирьох типів вершин. Виберіть команду потрібного типу та клацніть кнопкою миші.

Крок 5. Для налаштування форми сегментів, що примикають до вершин типу Bezier (Безодня) або Bezier Corner (Безодня зі зламом), виділіть одну з таких вершин. У вікнах проекцій з'являться зображення дотичних векторів, забезпечених кінцями маркерами як квадратиків зеленого кольору, як показано малюнку 3.

Крок 6 Для зміни кута, під яким сегмент сплайну входить у вершину, виберіть інструмент Select and Move (Виділити і перемістити), клацніть на маркері і переміщуйте його навколо вершини (рис. 3), спостерігаючи за зміною орієнтації сегмента, якому відповідає маркер для вершин типу Bezier Corner (Безья з зламом) або обох прилеглих до вершини сегментів – для вершин типу Bezier (Безья).
3. Переміщення маркера дотичного вектора навколо вершини.
Щоб змінити кривизну сегмента, переміщуйте маркер до вершини або від неї. Bezier Corner (Безья з зламом) або обох сегментів для вершин типу Bezier (Безья), а видалення – зменшує кривизну сегмента (сегментів) у районі вершини (рис. 4).

Малюнок 4. Видалення чи наближення маркера до вершини.
Крок 7. При необхідності можна забезпечити синхронне переміщення маркерів дотичних векторів відразу кількох виділених вершин: це іноді допомагає уникнути непередбачуваного спотворення форми сплайну. Lock Handles (Блокувати маркери) у сувої Selection (Виділення), показаному на малюнку 5. Якщо при цьому встановлено перемикач Alike (Подібні), то переміщення одного з маркерів буде змушувати переміщатися маркери подібних дотичних векторів (тільки що входять до вершин або тільки що виходять з вершин). All (Всі), то переміщення будь-якого з маркерів змушує синхронно переміщатися і всі інші.
Рисунок 5. Блокуванням переміщення маркерів керує прапорець Lock Handles.
На малюнку 6 показано приклад, як при установці перемикача Alike (Подібні) переміщення маркера дотичного вектора, що виходить із четвертої зверху вершини, змушує синхронно з ним переміщатися маркер вектора, що виходить з другої зверху вершини.

Синхронно переміщуються лише маркери подібних (у разі, вихідних) дотичних векторів виділених вершин. При цьому маркер дотичного вектора, що входить до другої зверху вершини, залишається нерухомим, так як це вершина типу Bezier Corner (Бездуха зі зламом).

На малюнку 7 демонструється результат синхронного переміщення всіх маркерів виділених вершин під час встановлення перемикача Аll (Всі).

МАЛЮНОК 7. Синхронно переміщуються всі маркери дотичних векторів виділених вершин

Обертання сплайнів

Форма сплайн, до якої застосовується метод обертання, повертається навколо заданої осі, що проходить через одну з точок цієї форми. При обертанні сплайна поверхня обертання перетворюється на оболонку тривимірного об'єкта. Метод підходить для створення об'єктів, які мають центральну симетрію.

Обертання сплайну здійснюється за рахунок застосування до нього модифікатора Lathe (Обертання).

Застосування модифікатора Lathe зводиться до вибору вихідної форми та налаштування ряду параметрів. У свитку Parameters можна задавати величину кута обертання (визначається лічильником Degrees), на який буде повернутий переріз, число сегментів (для керування гладкістю бічної поверхні).

Встановлення осі обертання у глобальній системі координат (параметр Direction, за умовчанням це вісь У), вибирається кнопками X, Y, Z групи Direction (Напрямок) (рис.8).
Рисунок 8. Результат застосування Lathe для обертання сплайну по різних осях.
Група Align (Орієнтація) управляє положенням осі обертання, встановлюючи її у положення Min (мінімум), Center (Центр) та max (Максимум) (рис. 9).
Малюнок 9. Встановлення положення осі обертання.
За умовчанням вісь обертання проходить через центр габаритного контейнера сплайну (параметр Center), але її можна перемістити на лівий край сплайну (точка мінімуму - параметр Min) або на правий край (точка максимуму - параметр Мах). Прапорець Weld Core (Об'єднати головні вершини) об'єднує вершини на осі обертання, а Flip Normals (Вивернути нормалі) змінює напрямок нормалей на протилежний.

Найпростіше редагування форми тіла обертання Крива, показана малюнку 10, розрахована створення методом обертання тіла на кшталт плафона гасової лампи. Щоб отримати потрібне тіло, вісь обертання слід помістити ліворуч від лівого краю габаритного контейнера форми-профілю. Для цього слід виконати таке:

Крок 1 Виділіть тіло обертання та клацніть на кнопці Sub-Object (Під'єкт) у свитку Modifier Stack (Стек модифікаторів) командної панелі Modify (Змінити). За замовчуванням у списку Selection Level (Рівень виділення) буде обрано варіант Axis (Вісь). Вісь обертання з'явиться у вікнах проекцій у вигляді лінії жовтого кольору.

Крок 2. Виберіть інструмент Select and Move (Виділити та перемістити), клацніть на осі та перетягніть її вліво, спостерігаючи за зміною форми тіла обертання, як показано на малюнку 10.
Рисунок 10. Зліва – вихідний вид тіла обертання, праворуч – воно після переміщення осі обертання.

Сплайнове моделювання в 3ds max

Сплайни – це прості лінії, за допомогою яких можна створювати контури об'єктів.Вони не мають об'єму та, при стандартних налаштуваннях, не відображаються на рендері. Однак, користь від них неоціненна: адже саме вони найчастіше є основою для створення 3d моделей. Як з ними працювати: поєднувати, згладжувати, замикати, розповімо в нашому новому уроці.

Що таке сплайни

Отже, щоб краще зрозуміти, що таке сплайн, відкриємо меню Create і знайдемо іконку Shapes. У меню виберемо Spline.

Саме з цього меню починається будь-яка робота зі сплайнами (spline) у 3ds max. Тут у нас перебуває цілих 12 його варіацій.

Кожна форма має ряд своїх налаштувань: наприклад, прямокутнику можна задати довжину сторін, зірці — кількість і глибину променів. Але саме Line є гнучким інструментом, так як за допомогою нього можна побудувати абсолютно будь-який контур, на основі якого потім можна видавити об'ємну фігуру. Давайте на прикладі і розбиратися з темою.

Основи сплайнового моделювання

Спочатку виберемо інструмент лінія на панелі. Тиснемо Create/Shapes/Line.

Створимо за допомогою нього довільну форму – у мене це буде яблуко. Переходимо на поверхню Top. Клацаючи лівою кнопкою миші і ставлячи крапки, я не дуже дбаю про правильність контуру, так як надалі я його редагуватиму. Коли останню точку поставлено, тиснемо ПКМ, щоб закінчити. Зверніть увагу, що контур я замикати не стала, причому зробила так навмисне. Ось так вийшло у мене:

Виділяємо сплайн і для початку розбираємо вкладку Modify, щоб зрозуміти з чим нам працювати далі.

На замітку: щоб прибрати останню точку, створену під час моделювання, натисніть Backspace на клавіатурі.

Режими редагування

Як і під час роботи з полігонами, робота зі сплайнами має кілька режимів редагування подібних об'єктів. Їх можна побачити у сувої Selection або натиснувши на плюсик біля напису Line.

Таких режимів у нас три:

• Vertex - Редагування за точками, вершинами. Вертекс називають вузли, на скріншоті їх добре видно, червона точка - виділений (активний) вертекс;

• Segment - За сегментами. Сегмент - відрізок, обмежений двома вертекс;

• Spline - по всьому сплайн. Сплайн виділяється повністю: від першої до останньої точки.

Зараз ми працюватимемо тільки з точками — саме цей режим нам найкраще підходить, тому обираємо режим Vertex.

Точки Vertex та їх типи

Очевидна і дуже явна вада нашої форми — незграбність. Вирішуватимемо проблему так. Виділяємо крапку і тиснемо на ній ПКМ. Відкриється меню налаштувань. У ньому є дуже корисний нам блок, у якому позначений тип виділеної точки.

1. Bezier Corner - Кут з кривою. При застосуванні у нас вийде кут, який матиме два незалежні один від одного маніпулятори;
2. Bezier - крива з симетричними маркерами-маніпуляторами, що згинаються разом;
3. Corner - Кут, ламана лінія;
4. Smooth - Автоматичне згладжування, не має маніпуляторів.

Давайте виділимо всі наші точки та виберемо для них тип Smooth. У режимі Vertex рамкою виділяємо всі крапки (або тиснемо Ctrl+A)/тиснемо ПКМ/Smooth.

Форма стала згладженою, але це ще далеко не те, що треба.

Тепер беремо кожну точку та починаємо рухати їх вручну, «зачісуючи» фігуру. Не дуже красиво у мене вийшло в основі яблучка, явно проситься ще по одній точці з кожного боку.

Як додати/прибрати точку

Для того, щоб додати крапку на сплайні, нам потрібно в режимі вертексів трохи опустити згорток і знайти кнопку Refine. А потім просто розмістити вузли в потрібному місці на лінії. Зробимо це.

І підправити результат вручну. Вийшло ось так:

Якщо ви помилилися і хочете видалити вертекс, просто виділіть його і натисніть Del на клавіатурі.

Як об'єднати вузли

Кількість точок нас влаштовує і всі вони на своїх місцях. Залишилося лише одне – замкнути контур. І зробити це треба неодмінно. Адже із незамкнутого контуру не вдасться видавити об'ємну модель. Щоб провести об'єднання наших вузлів, робимо так: вибираємо один із них, включаємо прив'язку, перетягуємо одну точку на іншу, вимикаємо прив'язку.

До речі, тут тип точки можна поставити Corner Bezier.

Як згладити дуги сплайнів

Ще одна річ, з якою можна зіткнутися при сплайновому моделюванні, - це незграбні поверхні дуг. Спочатку, при створенні контуру вони можуть і не впадати у вічі, проте, в обсязі форма може виглядати дуже грубо, особливо якщо дуга була сильно вигнутою. Згладити форму можна, збільшивши кількість Steps (кроків) у сувої Interpolation.

Як об'єднати сплайни

Буває, треба поєднати сплайни між собою. Особливо це зручно в тому випадку, якщо до них застосовуватимуться однакові модифікатори - тоді не доведеться робити всі дії двічі. Для того, щоб розібрати це на прикладі і закріпити попередній результат, створимо листочок яблучку. Тиснемо Create/Shapes/Line. До речі, у сувої внизу можна відразу вибрати тип лінії Smooth.

Ставимо наші точки та замикаємо першу точку з останньою. На питання "Close spline?" відповідаємо ствердно.

Щоб з'єднати листок і яблучко, вибираємо одну з фігур, тиснемо кнопку Attach і вибираємо те, що хочемо приєднати.

Якщо ви змогли вдало з'єднати 2 сплайни в один, то при переході в режим подібних об'єктів добре видно, що вузли тепер можна редагувати і на листку, і на самому яблуку.

Як продовжити сплайни

Допустимо, ви випадково кинули малювання лінії, і хочете її продовжити, а не прати і починати все спочатку. На цей випадок ми маємо ще одну корисну кнопку. Знову ж таки, давайте на прикладі: намалюємо половинку контуру гілочки.

Переходимо в режим редагування Vertex і прокручуємо сувій вниз. Тиснемо кнопку Insert і продовжуємо контур з точки розриву.

Приєднаємо гілочку за допомогою Attach. Готово!

Тепер можна надати формі обсягу, видавивши поверхню за допомогою, наприклад, модифікатора Extrude.

Автор уроку: Аліса Куб