Моделирование в редакторе 3D Studio Max: методические разработки по дисциплине «Информационные технологии и компьютерная визуализация»

74 Pages·2021·5.078 MB·Russian

by  Хусаинов Д. З., Сагарадзе И. В., Хусаинова Г. В.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Уральский государственный архитектурно-художественный университет»
(УрГАХУ)
Д.З. Хусаинов, И.В. Сагарадзе, Г.В. Хусаинова

моделирование
в редакторе 3D StuDio Max
Методические разработки
по дисциплине «Информационные технологии
и компьютерная визуализация»

Екатеринбург
2021
УДК 004.925.8
ББК 32.972я73
Х 98
Х 98 Хусаинов Д.З., Сагарадзе И.В., Хусаинова Г.В.
Моделирование в редакторе 3D Studio Max: методические разработки
по дисциплине «Информационные технологии и компьютерная визуали-
зация» / Д.З. Хусаинов, И.В. Сагарадзе, Г.В. Хусаинова. – Екатеринбург:
Изд-во УрГАХУ, 2021. – 74 с.
Методические разработки предназначены для студентов, изучающих
курс компьютерного проектирования в объеме 100–120 часов. Курс рас-
считан на овладение основными приемами моделирования и визуализа-
ции в графическом пакете 3ds MAX с целью дальнейшего практического
использования полученных знаний в компьютерных технологиях, приме-
няемых в архитектурном и дизайн-проектировании.
УДК 004.94(075)
ББК 30.2-5-05я73
Рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры ПМ и ТГ
УрГАХУ. Протокол № 203 от 10.09 2019
Рецензенты:
О.В. Загребин, кандидат архитектуры, профессор, директор Института
изобразительных искусств УрГАХУ.
А.А. Раевский, кандидат архитектуры, профессор, зав. кафедрой основ
архитектурного проектирования УрГАХУ
© Хусаинов Д.З., Сагарадзе И.В., Хусаинова Г.В., 2021
© Уральский государственный архитектурно-
художественный университет, 2021
3
введение
Графический пакет 3ds Max является, пожалуй, наиболее сложным
из изучаемых студентами архитекторами и дизайнерами программ
компьютерного проектирования и визуализации. Причин к этому не-
сколько. Во-первых, этот пакет очень большой по объему, фактически
он сам состоит из большого количества графических редакторов, под-
час слабо между собой связанных. Во-вторых, у этого пакета отсут-
ствует «вертикальная логика», позволяющая изучать программу путем
последовательного изучения пунктов меню. Система меню здесь на-
столько объемна и сложна, что её изучение потребует огромного коли-
чества времени, и к тому же это не имеет большого смысла, поскольку
программа 3ds Max не является узко специализированной, как скажем,
программы Revit или Archicad, ориентированные исключительно на
задачи архитектурного и строительного проектирования. Перечень за-
дач, которые позволяет решать 3ds Max, чрезвычайно большой, раз-
нородный, и это является преимуществом, поскольку пакет не имеет
ограничений специализированных программ, позволяя, в частности,
моделировать сколь угодно сложные формы, создавать фотореалистич-
ные архитектурные и дизайнерские объекты, использовать различные
визуальные спецэффекты, привлекать методы анимации для создания
видеороликов. Наиболее продуктивным способом изучения програм-
мы нам представляется подробный разбор примеров и задач, возника-
ющих при реальном архитектурном и дизайнерском проектировании.
Такой подход позволяет естественным образом определить набор дей-
ствительно важных инструментов для проектирования и визуализации
в архитектуре и дизайне, подробно изучить их свойства и впоследствии
применять их к конкретным задачам.
В методических разработках все внимание обращено именно на
систему практических упражнений для начинающих изучать пакет
3dsMax. Рассматриваемые темы группировались, в основном, вокруг
методов построения и текстурирования объектов. Из менее традицион-
ных тем можно назвать развертку текстуры с помощью модификатора
Unwrap. Несмотря на сравнительно небольшой объем, в представлен-
ных уроках подробно рассмотрены методы сплайнового и полигональ-
ного моделирования наиболее распространенных в архитектурном и
интерьерном моделировании объектов – стена, витраж, лестница, окно,
балясина, диван, стул, подушка, штора. Текстурирование объектов рас-
4
сматривается, главным образом, для стандартных материалов 3ds Max,
хотя приводятся примеры текстурирования с помощью популярного
сейчас модуля Vray. Набор рассматриваемых материалов также до-
статочно большой – пластик (матированный и полированный), стекло
(обычное, тонированное, матовое, неровное), хромированный металл,
металлическая краска, бархат, дерево.
Развертка текстуры на плоскости относится к сравнительно слож-
ным темам, так как сама задача раскроя очень часто, особенно если
форма объекта сложная, является неоднозначной, требующей творче-
ского подхода со стороны автора. В данном пособии тема развертки
рассматривается на сравнительно простом примере текстурирования
обложки книги. Описываемый метод без всяких изменений может при-
меняться к текстурированию стен.
Завершающей темой является моделирование скатерти с помощью
модификатора Cloth. Данная тема тоже относится к сравнительно ма-
лораспространенным, поскольку симуляции поведения ткани у таких
объектов, как скатерть, шторы, полотенце, обычно делают с помощью
модуля Reactor. Модификатор Cloth более новый и развитой инстру-
мент, позволяющий имитировать даже конкретные виды тканей (хло-
пок, шелк, атлас и т.д.). Большое количество настраиваемых параме-
тров создает определенные трудности при первоначальном изучении
данного модификатора, предоставляя в то же время, гораздо более ши-
рокие возможности по сравнению с модулем Reactor. Материал посо-
бия составлен на основании различных источников, по большей части
почерпнутых в Интернете, часть задач разработана и использована ав-
торами пособия в процессе преподавания курса компьютерного моде-
лирования студентам УрГАХУ.
5
1. моделирование стен витража перекрытий
и крыши многоэтажного дома
В окне Top строим сплайновый примитив Rectangle с параметра-
ми Length 13 000 мм, Width 19 000 мм и далее конвертируем его в
редактируемый сплайн (кликнув по правой клавише мыши, в открыв-
шемся контекстном меню выбираем пункт – Convert To: → Convert
to Editable Spline). Манипулируя направляющими точками вершин
прямоугольника, соответствующим типу Bezier Corner, получаем сле-
дующую форму контура:
Рис. 1.1
Объемную форму здания получим, применив к сплайну (на уровне
всего объекта) модификатор Extrude, при этом высоту его определим
исходя из количества этажей, равного 8, и высоты каждого этажа, рав-
ной 3300 мм. Общая высота здания составит 26 400 мм, соответству-
ющее значение подставим в поле Amount, а количество этажей в поле
Segments модификатора Extrude. Следует зарезервировать копию дан-
ного объекта для последующего построения перекрытий (главное меню,
пункт Edit – Clone – Copy), при этом параметры Amount и Segments для
модификатора Extrude поменяем на 300 и 1 соответственно.
Для дальнейшего моделирования формы здания применим модифи-
катор EditPoly, после чего удалим верхнюю и нижнюю грани полиго-
нальной сетки. В итоге получаем
6
Рис. 1.2
Чтобы провести разметку окон на стенах, предварительно зафикси-
руем части стен, примыкающие к углам здания. Для этого на боковой
части здания выделим все горизонтальные ребра и в подменю для ре-
бер применим команду Connect с количеством сегментов, равным 2,
а расстояние между ребрами зададим параметром Pinch, равным 75.
В результате получим
Рис. 1.3
Полностью аналогичные действия следует осуществить на задней
стене, при этом параметр Pinch следует взять равным 83, чтобы обеспе-
чить большее расхождение вертикальных сегментов и ту же удаленность
от угла здания, что и для боковой стенки.
7
На передней стенке необходимо сформировать витраж, который так-
же должен быть отделен от углов здания стенами такой же ширины.
В этом случае для каждого угла участок стены формируется отдельно,
поэтому в команде Connect количество сегментов берем равным 1 (го-
ризонтальные сегменты берем только непосредственно примыкающие
к углу), параметр Pinch оставляем равным 0, а параметр Slide, опреде-
ляющий сдвиг нового сегмента в бок, полагаем равным -15 для левого
бока и +15 для правого.
Рис. 1.4
В результате последней операции расстояния между вертикальными
импостами витража становятся неодинаковыми, поэтому имеет смысл
выровнять их, передвигая соответствующие вершины передней стенки
на виде Front. В верхней и нижней частях здания сформируем дополни-
тельно стенки над витражом, для чего сдвинем верхние ребра здания с
нажатой клавишей Shift вверх на расстояние 1600 мм, а нижние – на 2000
мм. Нажатая клавиша Shift приводит к появлению новых полигонов, ко-
торые позволят впоследствии сформировать стены. Точно выдержать
размеры сдвига при нажатой клавише Shift сложно, поэтому вначале мы
выдерживаем их приближенно, а по окончании операции контролиру-
ем точную высоту соответствующих ребер в меню Select and Move –
Absolute World – Z. Выбираем полигоны, соответствующие витражу, и
отделяем их от стен здания, используя команду Detach из контекстного
меню. Далее меняем цвет витража на более светлый. В итоге получаем
8
Рис. 1.5
Сформируем сейчас оконные проемы в стенах. Выбираем горизон-
тальные ребра на левой стенке (кроме примыкающих к углам здания) и
применяем команду Connect с числом сегментов 2. Аналогичные дей-
ствия проводим на задней стенке с числом сегментов 4. В итоге имеем
три ряда окон на левой стенке и пять рядов на задней, более широкой
стене. Чтобы окна стыковались не напрямую, а через промежуточный
участок стены, применим ко всем горизонтальным сегментам стены,
кроме самых верхних, самых нижних и сегментов на передней стене,
операцию Chamfer с параметром расхождения 300 мм (реальное рас-
хождение ребер будет в два раза большим). Аналогичную операцию
применяем и к вертикальным ребрам, за вычетом угловых сегментов и
сегментов на передней стене. Удалив соответствующие полигоны, по-
лучим проемы окон. Последовательность вышеизложенных действий
представлена на нижеследующих рисунках.
Рис. 1.6
9
Для придания стенам толщины, применим модификатор Shell с па-
раметрами Inner amount 300 мм, Outer amount 300 мм, что соответ-
ствует толщине стены 600 мм, и подключим опцию Straighten corners,
чтобы углы стен отображались корректно, после чего редактирование
стен можно считать завершенным.
Витраж можно считать полностью завершенным после формирова-
ния системы импостов (аналога оконного переплета). Для этого выде-
лим все полигоны витража и применим команду Inset на уровне каж-
дого полигона (By Polygon) с параметром сдвига Inset Amount 40 мм.
Система импостов сформирована, но пока еще не имеет толщины.
Для придания импостам толщины, необходимо на уровне полигонов
отделить стекла (либо импосты) командой Detach, выделив их пред-
варительно. Импосты теперь никак не связаны со стеклами, можно на-
значить им другой цвет, а для придания толщины применить к ним, на
уровне полигонов, команду Extrude с параметром Height 40 мм.
Ранее мы зарезервировали копию сплайна, задающего контур зда-
ния, на виде Top для последующего моделирования перекрытий. Доба-
вим к этому контуру прямоугольник, моделирующий форму шахтного
проема. Для этого рисуем сплайновый примитив Rectangle с параме-
трами Length 2500 мм и Width 5000 мм (впоследствии эти параме-
тры легко можно будет менять) и присоединяем его командой Attach
к контуру перекрытия, после чего применяем модификатор Extrude с
параметром Height 150 мм.
Рис. 1.7
Размножить перекрытие по этажам можно с помощью команды
Array из панели главного меню Tools. В настройках панели устанав-
ливаем сдвиг по высоте, равный высоте этажа –3300 мм, количество
копий, равное количеству этажей, – 8, тип копирования Instance. При
необходимости, в перекрытии первого этажа проем можно удалить, но
10