3D studio max для 3d


Что такое 3D Studio Max

В данной статье пойдет речь о легендарном пакете 3D моделирования – 3D Studio Max: его история развития, особенности работы в нем, описание технологий и многое другое.

Содержание:

Введение: компьютерная 3D графика в современном мире

В наш век бурного развития информационных и мультимедийных технологий у каждого более-менее грамотного человека (получившего хотя бы начальное образование) уже имеется вполне сформировавшееся представление о таких понятиях, как трехмерное изображение, 3D-графика, трехмерное моделирование. Всему этому, в первую очередь, способствует невероятный прорыв современной киноиндустрии в создании реалистичных 3D-спецэффектов, которые мы все можем наблюдать в полюбившихся фильмах на экранах телевизора, в кинотеатрах и на просторах интернета. Однако, сфера кино далеко не единственная область применения реалистичной трехмерной графики.

Такие направления жизнедеятельности, как архитектура и дизайн, напрямую ассоциируются с миром 3D. А если вспомнить о компьютерных играх последнего поколения? Виртуальные 3D миры настолько поражают своей реалистичностью и правдоподобием, что завоевывают сердца людей всех возрастов и социальных категорий. Заметим, что в настоящее время существует множество пакетов программ трехмерного моделирования, такие как Maya, 3D Studio Max, ZBrush, Blender и многие, многие другие. Но наше внимание в данной статье будет приковано лишь к одному программному продукту из этого множества, а именно 3D Studio Max.

Прежде чем перейти непосредственно к данной среде, хотелось бы обратить внимание на то, что создание полноценной трехмерной сцены (независимо от выбора программного продукта) выполняется по общему алгоритму, включающему в себя такие этапы, как:

3D Studio Max - что это

3D Studio Max – это профессиональный программный пакет, созданный компанией Autodesk, для полноценной работы с 3D-графикой, содержащий мощный инструментарий не только для непосредственного трехмерного моделирования, но и для создания качественной анимации. В стандартный пакет также входит подсистема визуализации, позволяющая добиться довольно реалистичных эффектов. Для достижения более фотореалистичных рендеров вы без труда можете воспользоваться более мощными визуализаторами, разработанными специально для 3D Studio Max.

3D Max позволяет успешно реализовать все перечисленные выше этапы создания трехмерной модели даже неопытному пользователю, чему способствует интуитивно понятный, дружественный интерфейс, обширные библиотеки готовых моделей и материалов, а также широкое распространение данного продукта в нашей стране - и как результат, свободный доступ к множеству интересной и полезной информации. На этом мы пока остановимся и поговорим о других достоинствах и возможностях 3D Studio Max ниже, а пока немного истории.

Немного истории

Поработав в одной из последних версий 3D Studio Max, можно почувствовать на себе все прелести трехмерного моделирования и убедиться в том, что 3D Studio Max является полноценным профессиональным пакетом 3D моделирования с грамотно продуманным интерфейсом и бесчисленным множеством возможностей для реализации ваших творческих идей. Именно об этом множестве и пойдет речь дальше.

Главные особенности 3D Studio Max

Для начала коснемся наиболее распространенных и доступных возможностей, предлагаемых разработчиками 3D Max, для создания собственной трехмерной модели. Как уже говорилось, в 3D Max имеется обширная библиотека трехмерных объектов - сюда входят как стандартные, так и расширенные примитивы. Построение простых геометрических форм занимает считанные секунды - необходимо лишь выбрать нужную модель и ввести необходимые параметры (такие как длина, высота, радиус и т.д.)

Имеются инструменты для работы со сплайнами (моделирование на основе сплайнов), создание и редактирование которых не составит особого труда благодаря дружественному интерфейсу программы. Невероятно удобной покажется вам работа с командами для полигонального моделирования, а также с инструментами для создания поверхностей Безье. Возможность редактирования сетчатых поверхностей на разных уровнях (будь то вершины, сегменты и т.д.) облегчает работу со сложными поверхностями и позволяет добиться максимальной наглядности в их представлении. Большое количество модификаторов с легко настраиваемыми параметрами для работы с геометрией модели помогут воплотить в реальность самые смелые идеи.

В 3D Max для создания и настройки свойств материалов служит простой в применении универсальный модуль - редактор материалов. Создание стеклянных или зеркальных поверхностей займет считанные секунды. Сходство с объектами реального мира достигается в процессе визуализации. Есть возможность использовать как встроенный в 3D Studio Max визуализатор, так и сторонние визуализаторы, созданные независимыми разработчиками (например V-Ray).

Хочется еще раз отметить очень удачный дружественный интерфейс программы – на рабочую панель вынесены минимальное количество необходимых при работе интуитивно понятных кнопок, для работы с которыми можно пользоваться как привычной для нас мышью, так и графическим планшетом.

От релиза к релизу совершенствуются функциональные возможности программы, позволяющие все с меньшими затратами времени и сил, но с большим качеством воплощать в жизнь самые смелые идеи. Расширяются стандартные библиотеки. Появление новых специализированных функций моделирования делает работу в 3D Max более эффективной (функции полигонального моделирования, операции для создания сложных объектов, точные средства двумерного моделирования, большое количество модификаторов для работы с геометрией модели, широкие возможности творческой работы с текстурами).

Большое внимание уделяется развитию инструментария для создания анимации. Анимация по ключевым кадрам, процедурная анимация, ограниченная анимация – это неполный список всех возможных вариантов заставить объекты двигаться. Имеются возможности управления скелетной деформацией, создания быстрой анимации двуногих существ, управления физическими силами, действующими на персонажей. А чего стоит возможность создания поведенческой модели толпы для анимации сразу сотен объектов!

Можно с уверенностью сказать, что последние версии программы 3D Studio Max содержат абсолютно все необходимые для работы модификаторы. Это группы модификаторов выбора, сеток, полигонов, оптимизации поверхности и многие другие. А если учесть, что применение каждого модификатора подразумевает установку некоторого числа пользовательских параметров, становится ясно, что работа в 3D Studio Max сравнима с творчеством и открывает перед пользователем неограниченное число возможностей для реализации его задумок.

3D Studio Max содержит модули для работы с различными системами частиц, будь то снег или брызги. В основу управления их характеристиками и динамикой положены реальные физические законы. Сама же среда 3D Studio Max позволяет не только моделировать персонажей, но и создавать весьма реалистичные предметы одежды. Причем кроме создания и дизайна одежды, специальные встроенные модули позволяют анимировать любые объекты одежды, создавая при этом требуемые визуальные эффекты (создание складок и деформаций на сгибах, эффект мокрой или липкой одежды, различные механические повреждения).

Также программа имеет модификаторы для имитации волосяного и мехового покрова. Возможности создания эффектов стрижки и причесывания, движения в соответствии с заданными параметрами жесткости, влажности и т.д., а каждую сцену при анимации могут сопровождать звуковые эффекты. Причем программа поддерживает различные звуковые форматы.

И естественно, нельзя не упомянуть о средствах достижения высокого качества получаемого изображения. Сюда можно отнести уже упоминаемый выше метод трассировки лучей, позволяющий создавать реалистичное отражение и преломление света. Возможности создания атмосферных эффектов (туман, огонь), эффекты естественного освещения и возможности передачи фотореалистичного освещения.

Заключение

Развивающийся еще с 90-ых годов прошлого века пакет трехмерного моделирования 3D Max, можно сказать, уже достиг определенной планки совершенства. Его сегодняшняя популярность в процветающей индустрии кино, телевидения и компьютерных игр – лишнее тому подтверждение. Поражающие своим правдоподобием 3D-спецэффекты на экранах телевизора, невообразимо реальная виртуальная реальность трехмерных компьютерных миров, да и многочисленные высококачественные архитектурные и дизайнерские проекты, реализованные при помощи пакета 3D Max, прочно вошли в нашу жизни и заняли там отнюдь не последнее место.

Вполне серьезно можно говорить о дальнейших перспективах в развитии и применении трехмерной графики и, как результат, о возрастающих потребностях в грамотных специалистах этой области. Естественно, изложенная на сайте информация не сделает из вас опытного сотрудника развивающейся корпорации, но мы надеемся, что изложенный выше материал, если не вдохновит, то натолкнет вас на мысль, продолжить свое ознакомление с этим легендарным пакетом трехмерного моделирования и опробовать свои силы в его освоении посредством последовательного выполнения предложенных уроков из раздела "Уроки по 3D Max". Приятного вам времяпрепровождения!

esate.ru

Обзор 3ds Max - программа для создания 3D-моделей и визуализации

Итак, Вы решили с головой окунуться в этот удивительный по своим возможностям мир 3D-графики. Следующим Вашим шагом на этом увлекательном пути должен стать выбор программы. Самым популярным на сегодняшний день является программный продукт американской компании Autodesk - 3D Studio Max.

Сразу отметим, что идеальной программы по 3D-моделированию, анимации, рендерингу (визуализации) нет и не может быть; каждое приложение имеет свои сильные и слабые стороны, не говоря уже о субъективном восприятии того или иного приложения. Тем не менее, программа 3ds Max имеет ряд объективных преимуществ перед подобными продуктами, скажем, Autodesk Maya. Если последняя программа сильна в основном в анимации, то приложение 3D Studio Max с легкостью справляется и с тем, и с другим, и с третьим, то есть оно практически может все.

Популярность программы 3ds Max далеко не случайна

Наверное, поэтому 3ds Max Autodesk так любят дизайнеры, архитекторы, специалисты, занятые в игровой индустрии, телевизионщики, кинематографисты и даже непрофессионалы, стремящиеся, как и Вы, для начала лишь прикоснуться к этой волшебной сказке - 3D-графике.

Новичков в этой программе привлекает еще и то, что она весьма широко распространена и, несмотря на кажущуюся сложность, легко изучается. Этому способствует, конечно же, огромное количество обучающего материала по 3д Максу, в частности, вы можете посмотреть бесплатные видеоуроки по 3ds Max на нашем сайте videosmile.ru и скачать мини-курс по 3Д Макс от Романа Байрамова. Это и понятно, ведь 3ds Max является «пионером» 3D-моделирования, анимации и рендеринга.

Еще одной причиной популярности данного приложения является его огромный инструментарий, а нехватка какого-то специфического, но необходимого Вам инструмента легко компенсируется широчайшей базой плагинов - этих замечательных дополнений, которые могут расширять стандартные возможности Autodesk 3ds Max безгранично много.

К примеру, модуль Afterburn позволяет создавать реалистичные взрывы, а установив Dreamscape, Вы без труда сможете моделировать прекрасные природные ландшафты, в частности водоемы. Вооружившись же дополнительными движками по визуализации, скажем, Maxwellrender, V-ray или Finalrender, программа 3д Макс вполне способна посоревноваться с той же Autodesk Maya, считающейся более продвинутой в возможностях анимации.

В 3D Studio Max легко управлять частицами, что позволяет создавать поразительные эффекты, например, имитацию каких-либо природных явлений: дым от костра, водяные брызги, капельки росы, скатывающиеся с листьев, и так далее. А модуль HairandFur настолько «гениален» в создании волос, что его уже окрестили онлайн-цирюльником: с помощью этого плагина можно не только создавать виртуальные волосы, но также их укладывать, подрезать и делать любую модную прическу.

В чем программа 3D Studio Max наиболее сильна

Безусловно, при выборе программы для 3D-графики нужно исходить из собственных задач: что Вы собираетесь делать с ее помощью, как использовать? Например, для рендеринга приложение имеет вполне мощный движок Mental Ray, который встроен и в ту же Autodesk Maya, то есть по сути их возможности в плане визуализации одинаковы.

Майя считается удобнее и сильнее в анимации, поскольку обладает большим числом качественных инструментов для нее. Однако последняя версия Autodesk 3D Studio Max обзавелась прекрасными инструментами скиннинга Heatmap и Geodesic Voxel, контроллерами анимации в среде создания графов, более тонким инструментом для работы с текстами, отчего ее производительность и возможности в создании анимации повысились.

Зато в моделировании 3д Максу нет равных. Огромный набор инструментов, плагинов позволяет с помощью этого приложения легко моделировать и визуализировать любые интерьеры и самые сложные архитектурные построения. Не случайно 3ds Max Design является любимой программой дизайнеров и архитекторов (она даже интегрирована с AutoCAD), а обозреватели приложений по 3D графике отмечают, что она рассчитана в первую очередь на «технарей». Наверное, поэтому данную программу предпочитают и разработчики всевозможных игр…

И, наконец, рассмотрев, как это и положено в обзоре, все достоинства и недостатки Тридэмакса, отметим, что, в отличие от многих подобных программ, данный программный комплекс рассчитан только на операционные системы Windows. Если Вы привыкли работать на платформах Linux либо Mac, Вам придется поискать другое приложение. Впрочем, в русскоязычном сегменте наиболее распространенной операционной системой была и пока остается Windows. К тому же любителям Linux всегда можно посоветовать использовать две платформы на своем компьютере: одну – «для души», а другую – для 3D Studio Max.

Ниже вы можете посмотреть видеоурок от одного из авторов нашего сайта, в котором показано: «Как бесплатно получить лицензионную версию программы 3ds Max»:

Также вы можете скачать бесплатный видеокурс по 3ds Max для начинающих, а также посмотреть другие бесплатные уроки по 3Д Макс. 

videosmile.ru

3d Studio Max - Мир 3D

3d Studio Max – это эффективное решение для 3D моделирования, анимации и рендеринга, применяемое в сфере компьютерных игр, кино, телевидения и цифровой печати (именно так характеризуют 3ds Max его создатели, компания Autodesk). Т.е. 3D Max – программный пакет для работы с 3D графикой и анимацией. Наряду с Maya, Houdini, Blender и т.д.

Исторически сложилось так, что в России мы говорим 3D, подразумеваем 3D Max. Говорим 3D Max – подразумеваем 3D графику и анимацию.

История 3ds max

Надо отметить, что история создания 3ds max загадочна и сама по себе заслуживает отдельной статьи. По официальной версии, все начиналось в 1986, когда компания Autodesk занялась разработкой пакета компьютерной анимации.

Основными разработчиками были Джейми Клей (Jamie Clay) и основатель Autodesk Джон Уолкер (John Walker). Программа получила название AutoFix.

В 1988 году Гари Йост (Gary Yost) покинул группу Antic по разработке программного обеспечения для компьютеров Atari и создал Yost Group, Inc., куда пригласил Тома Хадсона (Tom Hudson) и Джека Пауэла (Jack Powell). При этом Йост покинул Atari отнюдь не по велению сердца, а после переговоров с Эриком Лайонсем (Eric Lyons), в то время директора по новым проектам Autodesk. Yost Group приступает к работе над Autodesk 3D Studio. В 1990 году группа анонсирует первый релиз программы (под DOS), попутно перед этим умудрившись выпустить в свет пакет Autodesk Animator – пакет построения изображений и 2D анимации.

Далее начинаются какие-то странности. Известно, что пакет 3ds max (3D Studio) никогда не выходил ни под чьим именем, кроме Autodesk. В тоже время Хадсон утверждает, что права на 3ds  Max были проданы Autodesk только в 2001 году.

В тоже время при упоминании Autodesk Animator, всплывает имя Джима Кента (Jim Kent), создателя Cyber Paint — программы 2D графики и анимации - для Atari ST, который якобы и создал исходный код  Animator. Но Кент в то время работал непосредственно на Autodesk и к Yost Group не имел прямого отношения. Короче, история загадочная.

Дальше уже проще. В апреле 1996-го выходит анонсированная на SIGGRAPH'95 версия 3D Studio под Windows. Теперь она носит название 3D Studio MAX. Кстати, у Autodesk c фантазией все в порядке, и впоследствии неоднократно переименовывая программу, официальные названия будут 3dsmax, 3ds Max, вплоть до нынешнего наименования Autodesk 3ds Max. В сентябре 1997-го поступает в продажу 3D Studio MAX 2.0, ну а дальше автодесковцы взяли хорошую для своей бухгалтерии и крайне бесящую пользователей привычку выпускать новую версию программы не реже раза год — всего 16 основных релизов, включая последний  Autodesk 3ds Max 2010.

Кстати, интересно отметить, что в Северной Америке стоимость любого нового релиза начиная с 1996 года составляет всегда 3,495 долларов (в России на сегодня — 138 800.00 руб., что, заметим, существенно дороже, чем в Америке). Обратите внимание, что 3Д Макс, вообще говоря, существует в двух видах: 3ds Max и 3ds Max Design. Во второй добавлена технология расчета освещения Exposure и отсутствует набор средств для разработки - SDK (Software Development Kit). 3ds Max предназначен для специалистов в области разработки графики и анимации, 3ds Max Design — для архитекторов, инженеров и дизайнеров.

Сфера применения 3d max

3ds Max — это высокопрофессиональный программный пакет, который используется в производстве фильмов. Вот только короткий список фильмов, созданных с применением 3D Max: «Гарри Поттер и узник Азкабана», «Лара Крофт: расхитительница гробниц», «Человек-паук», «Люди X», «История игрушек». «Трансформеры 2» и сотни, сотни других. Про рекламные ролики и клипы даже не говорим — их сотни тысяч.

Современное кинопроизводство — это огромный коллективный труд сотен людей и десятка разнообразных специализированных программных пакетов. Но 3ds Max занимает в нем свое достойное место.

Есть, однако, одна область, в которой 3D Max принадлежит (во всяком случае в России) абсолютное первое место. Причем принадлежит так, что конкурентов и рядом не стояло. Это архитектурная визуализация и дизайн интерьеров.

Архитектура и дизайн интерьеров на протяжении веков страдали этаким раздвоением личности. С одной стороны, в них практически все определяется визуальным рядом, с другой — пока не построено, показать-то и нечего. Чертежи архитекторов? - Так для непосвященного человека в них разобраться и понять, как все-таки будет выглядеть новый дом, можно с весьма большой натяжкой. Рисунки дизайнеров по интерьеру? - Пока качественно отрисуешь десяток возможных вариантов планировки, уже новые коллекции мебели выйдут. Поэтому появление в середине 80-х годов прошлого века программ 3D моделирования стало для архитекторов и дизайнеров манной небесной.

Популярность же именно 3ds Max у архитектурных бюро и дизайн-студий держится на трех китах.

Первое. Относительная простота пакета и удобство моделирования в 3D Max различных неорганических объектов.

Второе. Огромное количество библиотек с уже готовыми текстурами, материалами, предметами мебели, элементами интерьеров.

Третье – V-Ray.  

www.mir3d.ru

3D Studio MAX. Обзор возможностей

3D Studio MAX. Обзор возможностей 1. Общие принципы построения объектов и сцен трехмерной графики

2. Моделирование объектов2.1 Моделирование на основе сплайнов2.2 Моделирование на основе сеток или многоугольников2.3 Параметрическое моделирование2.4 Моделирование на базе поверхностей Безье2.5 Моделирование на основе неоднородных рациональных В-сплайнов

3. Размещение камер и освещение сцены3.1 Камеры3.2 Источники света3.3 Работа со средствами управления тенью

4. Анимация сцены4.1 Контроллеры4.2 Настройка временных интервалов4.3 Просмотр треков анимации

5. Заключение

Понятие "трехмерная графика" предполагает наличие трех параметров - ширины, высоты и глубины. На экране компьютера мы имеем дело с двумерными проекциями, однако сцена на экране выглядит вполне реально благодаря наличию источников света, естественной окраске всех объектов и присутствию теней, придающих изображению глубину и делающих его визуально правдоподобным, хотя оно и остается всего лишь двумерным образом. В компьютерной графике объекты, источники света и съемочные камеры существуют лишь в памяти компьютера, описанные с помощью математических уравнений. Также с помощью математических уравнений рассчитывается освещение сцены, взаимное расположение теней, наличие бликов и отражений, визуальное воздействие атмосферных явлений, таких как туман, молнии. Математически определяется поведение объектов под действием гравитации, соударения, взрыва. Математический аспект создания сцен трехмерной графики в программе 3D Studio MAX (в дальнейшем просто МАХ), как и в любой аналогичной, заменен достаточно простыми и интуитивно понятными действиями, что делает работу по созданию реалистических и фантастических проектов чисто творческой задачей.Процесс создания трехмерных сцен состоит из следующих этапов: моделирование трехмерных объектов;- размещение камер и освещение сцены;- анимация взаимного перемещения объектов или их частей, источников освещения, влияния различных физических явлений;- заключительным этапом проектирования является визуализация подготовленной сцены с записью результата на видеоленте или в форме цифрового файла видеоданных. 

Под геометрической моделью в 3D Studio МАХ понимается объект, состоящий из совокупности более мелких подобъектов. Манипулируя геометрическими моделями на уровне объектов и подобъектов, можно создавать конструкции любой требуемой формы. Для каждого из методов моделирования, имеющих свои преимущества и недостатки, понятия "объект" и "подобъект" определяются по-разному.Одни типы реальных объектов проще смоделировать с применением одного метода, другие - с помощью другого. 

2.1 Моделирование на основе сплайнов

При данном методе моделирования основу конструкции трехмерных объектов составляют отрезки прямых и кривых линий, называемых сплайнами. 

Сплайн (spline) - это прямая или кривая линия, форма которой определяется типом вершин, или узловых точек, через которые проходит эта линия. Существует целый ряд методов для превращения таких сплайнов в трехмерные объекты. Хотя в основном сплайны применяются для создания геометрических моделей, они могут также использоваться в качестве траекторий движения объектов или камер.

Сплайны могут образовывать такие объекты, как простые линии, окружности, дуги, многоугольники или даже символы текста. Как и все объекты МАХ, сплайны состоят из более мелких частей (подобъектов).

На рис.1 показан пример сплайна и обозначены его составные части. Как можно видеть на рисунке, объект-сплайн состоит из вершин (vertices) и сегментов (segments). Сегмент (segment) - это просто отрезок линии, соединяющий две вершины. 

Объединяя вершины и сегменты, вы получаете объект-сплайн. В МАХ объект-сплайн или комбинацию из нескольких сплайнов, рассматриваемых как единый объект, принято называть формой (shape).Создав плоские двумерные формы, можно преобразовать их в трехмерные объекты. Этот процесс и называется моделированием на основе сплайнов. Типовой процесс моделирования на основе сплайнов достаточно прост

. Сначала вы создаете форму, представляющую собой контур сечения трехмерного объекта, который требуется смоделировать. Затем для преобразования этой формы в трехмерный объект можно применить к ней такие операции, как выдавливание (Extrude), вращение (Lathe), скос (Bevel), или использовать копии этой формы в качестве сечений, расставляемых вдоль другого сплайна, на которые будет опираться оболочка моделируемого объекта. 

На рис.2 показан трехмерный объект и сплайны, на основе которых он был получен.

2.2 Моделирование на основе сеток или многоугольников

При моделировании на основе сеток (называемом также моделированием на основе многоугольников) трехмерные объекты формируются из множества трех- или четырехсторонних многоугольников, объединяемых вместе и образующих в итоге оболочку объекта. Сетчатые оболочки обычно создаются на базе трехмерных объектов-примитивов, которые объединяются, преобразуются и модифицируются таким образом, чтобы сформировать объект требуемой конфигурации. Строго говоря, оболочка объектов, полученных методом выдавливания сплайнов или построенных по опорным сечениям-сплайнам, также представляет собой сетку с многоугольными ячейками, формируемую автоматически в процессе преобразования сплайнов в трехмерные объекты.

2.2.1. Составные части сеток

Сетчатые оболочки, как и сплайны, состоят из более мелких составных частей, или подобъектов, таких как вершины, ребра и грани. Наличие подобъектов, каждый из которых можно редактировать, обеспечивает высокую точность управления формой сетчатых оболочек.

Вершины

Самым простым подобъектом сетки является вершина. В отличие от вершин сплайнов, вершины сетки с многоугольными ячейками не имеют касательных векторов. В связи с этим вершины ячеек сетки можно только перемещать, масштабировать, добавлять или удалять. Правка на уровне вершин обеспечивает точный контроль над положением отдельных узловых точек сетки, позволяя придать оболочке необходимую форму.

Ребра
Пары вершин сетки соединяются ребрами граней. Итак, ребро (edge) - это линия, соединяющая две вершины сетки и являющаяся одновременно стороной четырехугольной или треугольной грани. Четырехугольные и треугольные грани являются элементарными ячейками, образующими в совокупности сетчатую оболочку объекта.
Грани
Вершины и исходящие из них ребра разбивают оболочку объекта на грани. Грань (face) - это участок плоскости треугольной или четырехугольной формы, являющийся элементарной ячейкой поверхности, допускающей визуализацию в МАХ. Иногда грани называют многоугольниками, отсюда и происходит название "моделирование на основе многоугольников". Как уже указывалось, МАХ поддерживает два типа граней: треугольные и четырехугольные. Треугольная грань ограничена тремя ребрами, а четырехугольная - четырьмя. Поскольку грани являются плоскими, моделирование гладких криволинейных поверхностей, наподобие поверхности сферы, требует наличия множества граней, если не используются методы сглаживания.

2.2.2. Сглаживание

Сглаживание (smoothing) - это производимый на этапе визуализации процесс замены резких перепадов окраски граней плавными переходами оттенков цвета. МАХ автоматически выполняет сглаживание граней поверхностей большинства объектов, но можно применить сглаживание к отдельным группам граней и вручную.
Сегменты

К объектам на основе сеток с многоугольными ячейками, так же как и к сплайнам, применяют понятие сегментов, но в данном случае под сегментами понимают количество частей, на которые разбиваются ребра между вершинами. Сегменты сеток служат для увеличения детальности моделирования в различных ситуациях. Например, невозможно качественно выполнить изгиб объекта - параллелепипеда, применив модификатор изгиба, если не увеличить в достаточной степени число сегментов сетки этого объекта (см. рис.3). 

Стандартный параллелепипед (Box)  не имеет достаточного числа сегментов, чтобы обеспечить требуемую детальность результата операции изгиба.Разумеется, увеличение числа сегментов ведет к росту числа вершин, ребер и граней объекта, делая его более сложным по конструкции и увеличивая время работы с ним.

Моделирование на основе сеток с многоугольными ячейками - достаточно производительный и в то же время простой в использовании метод. Но он имеет и свои ограничения.

Поверхности объектов живой природы, такие как человеческое лицо или тело практически любого живого существа, с большим трудом поддаются моделированию на основе сеток с многоугольными ячейками. В тех случаях, когда данный метод не позволяет решить задачу, следует попробовать применить иные способы моделирования, чтобы достичь искомого результата проще и быстрее.

2.3 Параметрическое моделирование

Параметрическое моделирование - это мощный метод моделирования, при котором все характеристики объектов задаются числовыми параметрами и могут быть откорректированы или подвергнуты анимации на любом этапе работы. Например, вместо того чтобы "на глазок" производить какое-либо преобразование объекта, наподобие масштабирования, можно просто откорректировать параметры размера объекта с любой необходимой точностью. Параметрическое моделирование применимо к сплайнам, сеткам с многоугольными ячейками и другим типам геометрических моделей.
Создавая, к примеру, в программе МАХ объект Box (Параллелепипед), вы получаете доступ к значениям параметров его длины, ширины и высоты, которые можно анимировать (рис.4). 

Кроме того имеются три счетчика числа сегментов, с помощью которых можно управлять детальностью объекта по каждой из координат. Во многих анимационных программах задача изменения формы прямоугольного блока во времени решается за счет многократного применения к нему преобразования масштаба. В МАХ также можно решить подобную задачу, но делается это простой анимацией параметров длины, ширины и высоты.Итак, параметрическое моделирование является предельно мощным методом, а его достоинства наилучшим образом проявляются, когда требуется выполнить анимацию характерных параметров объектов, включая и параметры примененных к объекту модификаторов. Но и параметрическое моделирование все же не решает таких сложных задач, как воспроизведение черт человеческого лица. Это та область, где главное слово принадлежит методам моделирования на основе лоскутов поверхностей Безье и неоднородных рациональных В-сплайнов (NURBS).

2.4 Моделирование на базе поверхностей Безье

Моделирование на основе лоскутов поверхностей Безье - это метод, вобравший в себя многие принципы управления формой сплайнов с помощью касательных векторов. Лоскут (patch) поверхности Безье состоит из двух частей: собственно поверхности и решетки деформации. Решетка деформации {deformation lattice) в свою очередь является совокупностью связанных между собой управляющих точек, окружающих поверхность лоскута Безье. Каждая точка решетки деформации управляет формой прилегающего к ней участка поверхности лоскута. В связи с этим перемещение всего лишь одной управляющей точки решетки деформации влияет на форму целого участка поверхности, в отличие от деформации, происходящей при перемещении одной вершины сетки с многоугольными ячейками. Уникальные свойства лоскутов Безье определяются тем, что узловые точки решетки деформации ведут себя аналогично касательным векторам сплайнов. Перемещение управляющей точки деформирует поверхность так, что линия сечения поверхности представляет собой сплайн, а не обычную кривую.
Элементарные объекты лоскутов Безье

Как и все объекты МАХ, поверхности Безье имеют свои подобъекты, к которым относятся вершины, ребра и собственно лоскуты. Кроме того, в состав лоскута Безье входит решетка деформации. В процессе правки лоскута Безье на уровне подобъектов воздействию подвергаются или решетка деформации, или непосредственно элементы поверхности.

Вершины лоскута Безье - это управляющие точки решетки деформации. За счет корректировки их положения изменяется кривизна поверхности. Подобно вершинам сплайнов, угловые вершины лоскута Безье снабжены независимо перемещаемыми векторами, касательными к поверхности, что позволяет воздействовать на кривизну поверхности при входе в вершину и выходе из нее.

Моделирование на основе лоскутов Безье подобно лепке предметов из глины. Сначала вы создаете одну-две сетки лоскутов Безье, которые будут составлять основу объекта. Затем производите манипуляции с управляющими точками, выпячивая и вдавливая отдельные участки сеток и добиваясь получения нужной формы (рис. 5)
Но даже моделирование на основе лоскутов Безье, при всей его гибкости, имеет ограничения. Так, например, при использовании данного метода довольно трудно выравнивать края лоскутов для их стыковки друг с другом. Кроме того, невозможно без дополнительных усилий создать переходную поверхность между двумя сетками лоскутов Безье. В подобных ситуациях может пригодиться моделирование на основе неоднородных рациональных В-сплайнов.

2.5 Моделирование на основе неоднородных рациональных В-сплайнов

Моделирование на основе неоднородных рациональных В-сплайнов (Non-Uniform Rational B-Spline - NURBS) является, вероятно, самым мощным из всех известных на сегодня методов моделирования поверхностей сложной формы. Работая с NURBS-поверхностями, можно пользоваться двумя базовыми подходами к моделированию. Первый состоит в создании NURBS-сплайнов и поверхностей на их основе. Второй заключается в создании NURBS-поверхностей с последующей корректировкой их формы или созданием плавных переходов между ними.
Кривые типа NURBS

Кривые типа NURBS создаются или на основе контрольных точек, или на основе управляющих вершин. Разница между этими двумя подходами состоит в том, как кривая располагается относительно точек или вершин. При использовании контрольных точек кривая проходит непосредственно через них. При использовании же управляющих вершин (control vertices - CV) кривая плавно изгибается между этими точками, играющими роль узлов решетки деформации. 

На рис.6 показана разница в расположении кривых типа NURBS относительно точек разных типов.Кривые, создаваемые на основе управляющих вершин, обладают рядом преимуществ по сравнению с кривыми, построенными по контрольным точкам. CV-кривая, плавно изгибаясь, проходит между точками управляющих вершин, а ее формой удобно управлять с помощью касательных векторов, исходящих из управляющих вершин. Кроме того, управляющим вершинам можно назначать весовые коэффициенты. Чем выше "вес" вершины, тем ближе к ней будет проходить кривая типа NURBS. При этом значение имеет не абсолютная, а относительная величина весовых коэффициентов отдельных вершин. 

Таким образом, если весовые коэффициенты всех вершин имели значение 1, а вы изменили их все на 2, то форма кривой не изменится. Но если изменить величину одного из весовых коэффициентов по сравнению с остальными, то кривая примет иную форму.Подобно сплайнам кривые типа NURBS могут использоваться в качестве двумерных форм, причем в состав одной формы может входить несколько кривых. Формы типа NURBS используются затем для создания NURBS-поверхностей.

Поверхности типа NURBS

Последним типом объектов, основанных на неоднородных рациональных В-сплайнах, который нам предстоит рассмотреть, являются NURBS-поверхности. 

Как и в случае с кривыми типа NURBS, имеются две разновидности поверхностей:

Поверхность с контрольными точками проходит через каждую из этих точек, а для поверхности с управляющими вершинами эти вершины образуют решетку деформации, подобную решетке лоскутов Безье. Отличие от лоскута Безье становится очевидным в процессе изменения формы поверхности за счет перемещения управляющих вершин. При деформации лоскута Безье используется принцип сплайновой аппроксимации поверхности. Хотя поверхность и получается при этом довольно гладкой, тем не менее, это всего лишь приближенная аппроксимация требуемой формы. NURBS-поверхности деформируются лучше и позволяют более точно воспроизвести нужную форму объекта. 

На рис.7 приведен пример NURBS-поверхности, использующей управляющие вершины.NURBS-объекты совершенно отличаются от остальных объектов МАХ в вопросе представления поверхностей и управления ими. Оболочки NURBS-объектов не состоят из треугольных или четырехугольных граней, а являются действительно криволинейными поверхностями, описываемыми как неоднородные рациональные В-сплайны. Поэтому, чтобы МАХ мог выполнить визуализацию таких поверхностей, они должны быть преобразованы в сетку. Такой процесс называется аппроксимацией поверхности. 

 К счастью, МАХ производит эту аппроксимацию прямо во время визуализации.Все, что требуется от вас, - это задать способ аппроксимации и величины параметров. Возможность данного выбора позволяет при необходимости производить более точную аппроксимацию поверхности. Итак, неоднородные рациональные В-сплайны требуют иного подхода к моделированию объектов, чем метод сплайнов или сеток с многоугольными ячейками. В случае использования сеток и сплайнов вы создаете базовые объекты, а затем деформируете их, преобразуя в новые объекты. Применяя неоднородные рациональные В-сплайны, вы можете создавать новые поверхности методом перетекания от одних NURBS-поверхностей к другим или от одной NURBS-кривой к другой.

2.6 Выбор подхода к моделированию

Итак, МАХ предоставляет вам целый ряд методов моделирования, обеспечивающих возможность применения программы в самых разных областях. Моделирование на основе сплайнов. Этот метод отлично подходит для создания объектов, форма или сечение которых таковы, что эти объекты могут быть легко воспроизведены методами выдавливания, вращения профиля или построения оболочки по опорным сечениям. Как правило, это симметричные объекты простой формы, примерами которых могут служить бананы, бутылки, телефонные трубки, бокалы для вина, тарелки и т. п. Моделирование на основе сеток с многоугольными ячейками. Этот способ лучше всего подходит для создания объектов, которые состоят в основном из плоских поверхностей и не относятся к числу объектов живой природы. Примерами подобных объектов являются здания, упрощенные фигурки людей, космические корабли и станции, развязки дорог и многие другие объекты. Моделирование на основе лоскутов поверхностей Безье. Используется данный способ для моделирования объектов живой природы, воспроизведение формы которых требует точного управления кривизной поверхности. Примерами объектов, при моделировании которых данный метод дает хорошие результаты, являются человеческие лица и тела, фигуры животных и т. п. Моделирование на основе неоднородных рациональных В-сплайнов (NURBS). Этот метод используется для имитации поверхностей объектов, принадлежащих к живой природе, или иных объектов с сильно или сложным образом искривленными поверхностями. Примерами таких объектов могут служить автомобили, лица людей и другие поверхности сложной формы. Моделирование иногда представляет собой довольно сложный процесс, даже в такой мощной программе, как МАХ. К счастью, МАХ предоставляет много различных методов моделирования, так что имеется широкая возможность выбора. При использовании любого метода модели объектов состоят из более мелких подобъектов, таких как вершины, ребра и грани. 

3. Размещение камер и освещение сцены 

Источники света и камеры - это ключевые элементы качественной визуализации и анимации. О расстановке камер следует позаботиться в первую очередь. Именно наличие камер обеспечивает наблюдение сцены в реалистичной манере. Тщательно размещая съемочные камеры, вы обеспечиваете требуемую композицию сцены с точки зрения зрителя. Закончив с камерами, вы в соответствии со стратегическим замыслом композиции создаете в составе сцены один или несколько источников света, обеспечивающих получение разнообразных осветительных эффектов. 

3.1 Камеры 

В программе МАХ имеются два типа камер: нацеленные и свободные. 

Нацеленная (target) камера характеризуется точкой съемки (eye position), в которой помещается сама камера, и точкой нацеливания (target point), то есть точкой в трехмерном пространстве, на которую направлена линия взгляда камеры. 

Свободная (free) камера не имеет точки нацеливания, а в остальном не отличается от нацеленной камеры. Поскольку свободные камеры не имеют цели, на которую необходимо смотреть, их труднее установить и нацелить, нежели Target-камеры. Свободные камеры лучше всего подходят для сложных анимаций, в которых камера применяется для перелетов по сцене со множеством вертикальных ориентиров, например, когда она смонтирована на истребителе или салазках американских горок. 

Параметры объектива камеры.
Параметр Lens (Объектив), определяющий фокусное расстояние объектива, является наиболее важным из всех параметров камеры. Этот параметр используется в совокупности с параметром FOV (Поле зрения) для задания угловых размеров поля зрения, или пирамиды видимости, камеры. МАХ 3.0 поставляется с девятью готовыми типами объективов, соответствующих по характеристикам объективам фотоаппаратов для съемки на 35-миллиметровую пленку и различающихся фокусными расстояниями, например 35, 50 или 200 мм.(см. рис.8). 

Выбор одной из кнопок в разделе Stock Lenses (Сменные линзы) с надписями, соответствующими фокусным расстояниям, меняет значения в полях обоих счетчиков: Lens (Объектив) и FOV (Поле зрения). Разумеется, можно и вручную ввести в любой из этих счетчиков требуемое значение фокусного расстояния или величины поля зрения. Параметр FOV (Поле зрения) в программе МАХ обладает исключительной гибкостью и позволяет задавать размеры поля зрения в горизонтальной плоскости, в вертикальной плоскости или по диагонали. Выбор нужного варианта производится щелчком на кнопке слева от счетчика FOV (Поле зрения), которая снабжена раскрывающейся панелью с двумя дополнительными кнопками. Подобная возможность позволяет имитировать практически любую реальную съемочную камеру. Настройка углового размера поля зрения в различных плоскостях не влияет на пропорции пирамиды видимости, а только определяет величину поля в заданном направлении. При этом размеры поля зрения по другим осям и величина фокусного расстояния изменяются автоматически. 

Следующая группа параметров имеет название Environment Ranges (Диапазон влияния среды). Эти параметры используются вместе с такими эффектами имитации окружающей среды, как туман, позволяя задавать, на каком удалении от камеры начинается и где заканчивается действие подобных эффектов. Можно установить минимальную дальность до области воздействий в счетчике Near Range (Ближний край) и максимальную дальность - в счетчике Far Range (Дальний край). Если установить флажок Show (Показать), то можно будет визуально наблюдать границы диапазона действия эффектов окружающей среды в пределах пирамиды видимости камеры. 

3.2 Источники света

 Одним из самых важных, если не самым важным, условием выполнения высококачественной визуализации или анимации является удачно подобранное освещение. Освещение обеспечивает видимость объектов сцены, а также придает всей сцене ощущение объемности и реальности за счет имитации теней. Хорошо освещенная сцена всегда будет выглядеть лучше, чем сцена с удачно размещенной камерой и отличными материалами, но с плохим освещением. Множество встроенных типов источников света 3DS МАХ могут эмулировать практически любой свет в природе, а также добавлять возможности, существующие только в виртуальном мире компьютерной графики. 

3DS МАХ содержит несколько типов источников света - целевые (targeted) и свободные (free) точечные (spotlights), всенаправленные (omni) и направленные (directional). Эти виртуальные объекты, можно размещать и передвигать по 3D-сцене. Данные источники света содержат общие элементы управления светом, которые описывают поведение света в среде. 

Существует также фоновый (ambient) свет, представляющий на самом деле уровень освещения, поскольку он однообразно влияет на всю сцену. Будучи таковым, он находится среди элементов управления средой и не имеет никаких настраиваемых физических свойств. Все освещение в 3DS МАХ учитывает законы цвета аддитивной RGB иллюминации. Выбор и присваивание цвета света согласуется со всеми формами света. Цвета можно смешивать, используя любую комбинацию значений Red, Green, Blue (RGB) и каналов Hue, Luminance, Saturation (HLS). 

Всенаправленные источники света 

Всенаправленные (omni) источники света являются точечными источниками света, очень похожими на лампочки, подвешенные на проводе. Всенаправленный источник света из своей позиции иллюминирует все грани, ориентированные в его направлении. Основное назначение всенаправленных источников света - служить в качестве заполняющего света. Благодаря своей всенаправленности источники света omni создают вполне предсказуемую результирующую иллюминацию. Такие источники света имеют множество вторичных применений. Расположенные рядом с элементами каркаса, они создают яркие блики, размещенные под стратегическими углами позади или ниже элементов каркаса, могут создать слабое свечение и придать эффект граничного цвета. Всенаправленные источники света с негативными множителями часто размещаются в разных областях сцены для создания совокупности теней. 

Направленные источники света 

Направленный (directional) источник света лучше всего сравнивать с солнцем. Когда свет отбрасывает тени, угол тени определяется линией, проведенной от источника света к объекту. Если источник света поместить на значительном удалении, то углы между тенями станут настолько малы, что отбрасываемые тени будут практически параллельными. Именно так получается с солнечным светом, а в компьютерной графике подобный эффект называется параллельным или направленным освещением. Такова иллюминация, порождаемая объектом Directional Light в 3DS MAX. Объект Directional Light в 3DS МАХ представляет собой нечто подобное гибриду между традиционным параллельным и точечным источником света. Directional Light похож на точечный источник света в том, что имеет яркую точку (hotspot) и границу действия освещения (falloff). Это помогает управлять протяженностью, до которой можно просчитать тени на сцене, и размером границы освещения. Когда яркая точка минимизирована, Directional Light становится похож на фотографический источник света, отбрасывающий мягкий локальный свет. Если включена опция Overshoot, то и яркая точка, и граница освещения игнорируются, и иллюминация будет похожа на солнечную. 

Для мягкого локального освещения следует использовать ослабление (attenuation). 

Для имитации солнечного освещения ослабление должно отключаться. 

Целевой точечный источник света 

Целевой точечный источник (Target Spot) представляет собой направленный источник света, который светит в направлении своей цели. Цель может двигаться независимо. Многочисленные возможности целевых и свободных точечных источников света делают их главными световыми инструментами в среде 3DS МАХ. В отличие от всснаправленных источников света, направлением их света можно управлять. Целевые и свободные точечные источники могут отбрасывать тени, иметь прямоугольную или круглую форму и даже проектировать растровые изображения. 

Свободный точечный источник света 

Свободный точечный источник (Free Spot) обладает всеми возможностями Target Spot, но без целевого объекта. Вместо позиционирования цели в световой конус производится вращение Free Spot для нацеливания его луча. Причиной выбора Free Spot вместо Target Spot может служить персональное предпочтение или необходимость выполнения анимации источника света в сочетании с геометрией. При выполнении анимации источников света возникают случаи, когда источники света должны находиться во взаимоотношении с другим объектом. Типичными примерами являются фары автомобиля, точечные источники и шахтерская каска. Собственно, это те ситуации, для которых Free Spot и предназначен, поскольку он может просто связываться с объектом и нацеливать свой свет, когда объект передвигается по сцене. Это особенно важно, если точечный источник имеет прямоугольную форму и/или проектирует образ. В подобных случаях источник для получения требуемого эффекта должен передвигаться вместе с родительским объектом. Поворот источника света с его результирующей проекцией можно надежно сделать только с помощью Free Spot. 

Фоновый свет 

Если со сцены убрать все источники света, останется только фоновый свет (ambient light). Это постоянно присутствующий свет, который кажется существующими в мире даже тогда, когда нельзя идентифицировать источник света. В реальности свет отражается от поверхностей и освещает то, что не освещено непосредственно. Фоновый свет является методом аппроксимации отраженного света в 3D Studio MAX. Цвет фонового света влияет на каждую поверхность на сцене до того, как на них окажут влияния другие источники света. Фоновый свет служит в качестве отправной точки. С ним складываются или вычитаются все остальные световые компоненты. Поскольку фоновый свет применим универсально, увеличение его уровня снижает контрастность и "сглаживает" сцену. Сцена, освещенная одним фоновым светом, не имеет контраста или теней. Каждая сторона и грань визуализируются с одной и той же интенсивностью. Различимы только геометрические силуэты и свойства материалов. Фоновый свет является не столько объектом, сколько частью системы Environment (среда) и настраивается в диалоге Environment, доступном из выпадающего меню Rendering/Environment. 

3.3 Работа со средствами управления тенью 

Все базовые типы источников света МАХ, включая и всенаправленные лампы, обладают способностью отбрасывать тени. Роль теней в обеспечении реализма сцены является исключительно важной. При отсутствии теней сцена не будет производить впечатление трехмерности и глубины, что необходимо для ее визуального правдоподобия. Кроме того, без теней было бы трудно определять истинные положения объектов в составе сцены.

 МАХ предоставляет два способа имитации теней, отбрасываемых источниками света:

Вы можете установить переключатель типов теней в одно из следующих положений: Use Shadow Maps (Применять карты теней) или Use Ray-Traced Shadows (Применять трассированные тени). 

При использовании карт теней программа рассчитывает полутоновые изображения, представляющие собой проекции объектов на те поверхности сцены, на которые падают тени, а в рамках метода трассировки тени формируются как зоны, недоступные для воображаемых лучей света, путь которых отслеживается (трассируется) от источника до глаз наблюдателя. Как правило, метод карт теней применяется, когда необходимо быстро построить тени с мягкими размытыми краями, в то время как метод трассировки применяется для имитации точных по форме теней с резко очерченными краями (см. рис.9).

 Карты теней не позволяют получать тени с четко очерченными контурами или высокой детальностью и должны использоваться в случаях, когда такие характеристики теней не требуются. Если, например, вы создадите трехмерную модель дерева и направите луч прожектора так, чтобы дерево отбрасывало тень, то выбор типа тени будет зависеть от того, какой вариант освещения вы хотите имитировать. Для имитации прозрачной атмосферы ясного осеннего или весеннего дня имеет смысл воспользоваться трассировкой лучей, чтобы получить резко оконтуренные тени. Однако для имитации атмосферы облачного или туманного дня лучше подойдут карты теней. 

4. Анимация сцены 

3D Studio MAX обеспечивает для художников возможность выполнения анимации фактически всего - от трансформаций и модификаций объектов до изменения свойств материала. Активизируя кнопку Animate, 3DS МАХ записывает все изменения, выполняемые в анимации. Каждое изменение создает ключ, который хранит значение, предназначенное для использования модифицированным параметром в заданное время. 

4.1 Контроллеры 

В процессе выполнения анимации каждому изменяемому параметру объектов МАХ назначается контроллер анимации. Эти контроллеры хранят данные о характеристиках изменения параметров, связанных с анимацией. Существуют четыре базовых типа контроллеров: - контроллеры, основанные на ключах анимации; - процедурные контроллеры; - комбинированные контроллеры; - системные контроллеры.

Контроллеры, основанные на ключах анимации 

Наиболее распространенным способом создания анимаций является метод ключевых или опорных кадров (keyframing). Метод ключевых кадров - это процесс, при котором объекты вручную устанавливаются в требуемые положения, соответствующие моментам времени опорных кадров, а МАХ автоматически строит все недостающие кадры между опорными, изображая объекты на промежуточных стадиях их движения. Ключевой кадр (keyframe) - это любой кадр анимации, в котором ожидается проявление некоторого события. Кадры, расположенные между ключевыми, называются промежуточными (in-betweens). 

Работа с ключевыми кадрами в МАХ начинается с того, что в качестве текущего устанавливается кадр, в котором должно совершиться какое-то действие. Затем щелчком на кнопке Animate (Анимация) включается режим анимации (это указывает программе МАХ, что все последующие изменения в сцене должны подвергаться анимации), и в сцене производятся изменения, соответствующие совершившемуся действию, то есть формируется ключевое событие анимации. В программе МАХ ключевым событием может являться не только изменение параметров одного из возможных преобразований объекта (положения, поворота или масштаба), но также изменение любого из допускающих анимацию параметров. Новые значения параметров запоминаются контроллером анимации, назначенным изменяемому преобразованию или параметру, и называются ключами (keys) анимации. 

Предположим, например, что вы хотите создать анимацию цилиндра, сгибающегося под углом в 90° за 30 кадров. В первую очередь необходимо создать цилиндр и применить к нему модификатор Bend (Изгиб). Затем следует перейти к кадру 30, щелкнуть на кнопке Animate (Анимация) и изменить величину параметра Angle (Угол) модификатора Bend (Изгиб) на 90. В этот момент МАХ назначит параметру Angle (Угол) контроллер, создаст ключ анимации в кадре 0 для запоминания начального значения параметра Angle (Угол), а затем создаст другой ключ в кадре 30 для хранения нового значения угла. Если после этого воспроизвести анимацию, то цилиндр будет плавно изгибаться на 90° на протяжении 30 кадров. 

Вы можете судить о том, что объект в данном кадре имеет ключ положения, поворота или масштаба, по появлению вокруг объекта габаритного контейнера белого цвета. На анимацию других параметров указывает появление в момент ключевого кадра красных угловых скобок вокруг кнопок со стрелками счетчиков этих параметров. 

МАХ поставляется с большим набором контроллеров, основанных на ключах анимации. Примерами могут служить контроллеры управления по Безье (Bezier), линейного управления (Linear) и сглаженного управления (Smooth). Все они хранят данные о значениях анимируемых параметров на моменты ключевых кадров. Разница между контроллерами данного типа состоит в том, каким образом рассчитываются значения анимируемых параметров в интервале между ключами анимации, то есть в промежуточных кадрах. 

Процедурные контроллеры 

Процедурные, или параметрические, контроллеры не запоминают ключевых значений параметров. Вместо этого рассчитываемые ими текущие величины параметров основываются на начальных значениях, заданных пользователем, и на математических выражениях, описывающих изменение параметров во времени. Процедурные контроллеры применяются для моделирования движений или эффектов, которые трудно воспроизвести с помощью контроллеров, реализующих метод ключевых кадров, таких как присоединение одного объекта к анимированной поверхности другого, перемещение объекта вдоль траектории, заданной сплайном, или имитация сложной периодической последовательности включений и выключении лампы. 

Примерами процедурных контроллеров являются контроллеры управления по поверхности (Surface), управления по линии пути (Path) и циклического управления (Waveform).

Комбинированные контроллеры

Комбинированные контроллеры всего лишь объединяют результаты действия ряда контроллеров и выдают их в виде, необходимом программе МАХ. 

Примером комбинированного контроллера может служить контроллер управления по положению, повороту и масштабу (Position/Rotation/Scale, PRS-контроллер). На вход этого контроллера поступают по отдельности результаты изменения параметров положения, поворота и масштаба, а на выходе формируется матрица комбинированного преобразования объекта. 

Другими примерами комбинированных контроллеров являются контроллеры управления по линии взгляда (Look at), управления по списку (List) и поворота по Эйлеру (Euler XYZ Rotation). 

Системные контроллеры 

В то время как все рассмотренные выше контроллеры управляют изменениями параметров единственного объекта, системные контроллеры управляют множеством свойств множества объектов. При объединении объектов в систему, подобно тому, как отдельные кости объединены в скелет, типичной является ситуация, когда параметры, связанные со всей системой, допускают анимацию, а параметры или преобразования отдельных объектов - нет. В тех случаях, когда преобразования отдельных объектов системы все же могут быть анимированы, системный контроллер поддерживает управление такими преобразованиями, следя за тем, чтобы они не выходили за пределы ограничений, накладываемых со стороны системы в целом. 

Примерами системных контроллеров могут являться новые контроллеры типа Bone IK (Обратная кинематика скелета), Sunlight (Солнечный свет) и контроллер Biped (Двуногие) из пакета Character Studio. Как уже указывалось выше, ключи анимации - это данные о значениях изменяемых параметров на конкретные моменты времени анимации. В МАХ, как и в большей части других анимационных пакетов, время не является непрерывным, а разделено на небольшие дискретные интервалы.

 4.2 Настройка временных интервалов 

Настройка времени событий анимации осуществляется в программе МАХ с помощью окна диалога Time Configuration (Настройка временных интервалов), показанного на рис.10. Вызов этого окна диалога производится щелчком на кнопке Time Configuration (Настройка временных интервалов) или щелчком правой кнопкой мыши на любой из кнопок управления воспроизведением анимации. С использованием данного окна диалога производится установка частоты кадров, выбор способа отображения времени, настройка режимов воспроизведения и шагов ключей анимации, а также задание времени начала и окончания активного временного сегмента. Кроме того, здесь можно изменить масштаб шкалы времени активного сегмента анимации. 

Установка частоты кадров МАХ предоставляет возможность выбрать одно из трех заранее настроенных значений частоты кадров или задать произвольную величину этого параметра с помощью переключателя Frame Rate (Частота кадров). Типовые значения соответствуют стандартам частоты кадров, принятым на телевидении и в кино. Если переключатель Frame Rate (Частота кадров) устанавливается в положение Custom (Специальная), то становится доступным счетчик FPS (Frames Per Second - Кадров в секунду). 

Время в программе МАХ измеряется в тиках (tics). В одной секунде 4800 тиков. Число тиков, приходящихся на один кадр, зависит от частоты следования кадров. Тем самым обеспечивается постоянство длительности анимации в секундах даже при изменении частоты кадров. Вы можете создать анимацию заданной продолжительности для телевидения, а затем записать ее на кинопленку без изменения общего времени действия, просто установив переключатель Frame Rate (Частота кадров) в положение Film (Кино). Если, например, анимация продолжительностью 30 секунд была разработана в стандарте видеосигнала с частотой 30 кадров в секунду, то общее число кадров в ней равно 900. При изменении частоты кадров этой анимации в соответствии со стандартом кино (24 кадра в секунду) ее продолжительность останется равной 30 секундам, а новое число кадров составит 720. 

Настройка способа отображения времени 

Переключатель Time Display (Отображение времени) позволяет управлять тем, в какой форме время будет отображаться на ползунке таймера и в любом из окон диалога, где можно менять текущее время анимации. Каждая из позиций переключателя описывается в следующем перечне: - Frames (Кадры). Отображает время в виде номеров кадров MM:SS.Tics (Минуты:Секунды.Тики). Позволяет отображать время в виде числа минут, секунд и долей секунды в тиках. - SMPTE. Стандарт, разработанный обществом SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers). Время отображается в формате Минуты:Секунды. Кадр (число "Кадр" указывает количество кадров, прошедших в текущей секунде). - Frames:Tics (Кадры:Тики). Режим, при котором время отображается в виде номера и числа тиков текущего кадра. Так как в стандарте NTSC частота кадров равна 30 кадрам в секунду, на каждый кадр приходится 160 тиков. Это позволяет отображать время и управлять анимацией с интервалом в 1/160 долю продолжительности кадра. - MM:SS.Tics (Минуты:Секунды.Тики). Позволяет отображать время в виде числа минут, секунд и долей секунды в тиках. 

Изменение параметров воспроизведения анимации 

В разделе Playback (Воспроизведение) окна диалога Time Configuration (Настройка временных интервалов) имеются два флажка включения режимов воспроизведения анимации: Real Time (Реальное время) и Active Viewport Only (Только активное окно). Установка флажка Real Time (Реальное время) заставляет МАХ пытаться воспроизвести анимацию в окне проекции с заданной частотой кадров, умноженной на коэффициент, задаваемый переключателем Speed (Скорость). Если данный флажок установлен, МАХ при недостаточной производительности компьютера будет пропускать отдельные кадры анимации для поддержания заданной частоты кадров в реальном времени. Чтобы увидеть все кадры при воспроизведении анимации в окнах проекций, сбросьте этот флажок. 

При установленном флажке Active Viewport Only (Только активное окно) интерактивное воспроизведение анимации будет происходить только в активном окне проекции. Если данный флажок сброшен, воспроизведение будет вестись во всех окнах проекций. Изменение границ и масштаба шкалы времени Параметры Start Time (Время начала) и End Time (Время окончания) раздела Animation (Анимация) позволяют изменять продолжительность активного временного сегмента анимации. Активный временной сегмент (active time segment) - это интервал, в пределах которого вы можете перемещаться по шкале времени при помощи ползунка таймера или кнопок управления анимацией. При изменении значений в счетчиках Start Time (Время начала), End Time (Время окончания) или Length (Продолжительность) изменяются только положения начальной и конечной точек активного сегмента на временной шкале; моменты наступления ключевых событий это не затрагивает. Щелчок на кнопке Re-Scale Time (Сменить масштаб времени) вызывает окно диалога Re-Scale Time (Смена масштаба времени), где можно изменить масштаб времени активного сегмента анимации. Масштабирование шкалы времени производится программой МАХ за счет сжатия или растяжения интервалов между ключами анимации в пределах сегмента, для которого указываются новые значения моментов начала, окончания или новая продолжительность. Ключи анимации, располагающиеся на шкале времени до или после текущего сегмента, могут сдвигаться во времени в зависимости от того, какой из параметров - Start Time (Время начала) или End Time (Время окончания) - будет изменен при масштабировании. 

4.3 Просмотр треков анимации 

Добавление ключей анимации является в программе МАХ достаточно простым делом. Однако редактирование или удаление одного или нескольких ключей может оказаться нелегкой задачей, если не прибегнуть к помощи окна Track View (Просмотр треков) - мощного окна диалога, позволяющего редактировать все ключи анимации, имеющиеся в сцене в пределах временного сегмента. Посредством этого окна диалога вы можете управлять скоростью, характером движения и положением существующих ключей на шкале времени, а также создавать, удалять, перемещать и копировать ключи. 

Получить доступ к окну диалога Track View (Просмотр треков), показанному на рис.11, можно в любой момент, щелкнув на кнопке Open Track View (Открыть окно просмотра треков) панели инструментов МАХ. Окно диалога Track View (Просмотр треков) может использоваться в нескольких режимах, обеспечивающих разные уровни функциональных возможностей. Когда это окно переключено в тот или иной режим, то оказывается возможным выполнять правку треков только определенным образом, зависящим от установленного режима. Например, в режиме правки ключей можно редактировать только отдельные ключи анимации, а в режиме правки диапазонов - только диапазоны действия ключей. Ниже перечисляются возможные режимы функционирования окна просмотра треков: - Edit Keys (Правка ключей). Редактирование числового значения или положения на шкале времени отдельных ключей или выделенных наборов ключей. - Edit Time (Правка временных интервалов). Добавление, удаление, копирование, растяжение или сжатие временных интервалов. Выполняемое действие затрагивает и все ключи, попадающие в пределы редактируемых интервалов. - Edit Ranges (Правка диапазонов действия). Быстрое перемещение или сдвиг целых групп ключей (отдельные ключи при этом не отображаются). - Position Ranges (Размещение диапазонов действия). Редактирование диапазонов, не затрагивающее связанные с ними ключи. Как правило, используется совместно со средствами настройки вариантов экстраполяции параметрических кривых (Out-of-Range Types). - Function Curves (Функциональные кривые). Редактирование графиков, иллюстрирующих характер и величину изменений ключевых параметров во времени. 

3D Studio MAX является всемирно известной программой для трехмерного моделирования и анимации. Функциональные возможности программы воистину безграничны. Создать можно любой объект, персонаж или явление природы. Придать им любые свойства, снабдить характером, определить поведение, заставить выполнять любые действия. Ограничением является только ваша фантазия. Ну еще наличие времени и соответствующей техники. Чем сложнее замысел, выше уровень детализации объектов, степень воздействия объектов друг на друга, стремление к фотореализму, тем больше требуется времени и тем более мощная компьютерная техника требуется. Ни о  каком компьютере нельзя сказать: "На этой машине можно выполнить любой проект!"

К счастью МАХ поддерживает сетевую обработку проектов на неограниченном количестве компьютеров. Этот аспект работы программы остался за рамками данного обзора, так же как и вопросы применения, создания и анимации материалов, организация процессов визуализации, включая внешние модули (Mental Ray), постобработку полученных изображений с помощью применения различных фильтров и эффектов.

 Отдельной работы заслуживает описание подключаемых модулей. Дело в том, что существует целый ряд фирм, специализирующихся на производстве вспомогательных модулей для популярных пакетов трехмерного моделирования. Каждый модуль оптимизируется под свою определенную задачу (например, создание компьютерного волосяного покрова, меха, эффекты старения). Через некоторое время производимый им спецэффект переживает пик популярности, благодаря удобству и простоте модуля, и переходит в разряд стандартных. Число таких локальных задач постоянно растет, и для их решения разрабатываются соответствующие внешние модули, что значительно упрощает работу 3D-художника и делает возможным ранее невозможное. 

В данной работе при описании функций программы использовались ссылки на версию 3DS MAX 3.1. А на подходе уже четвертая версия - Magna, имеющая ряд существенных улучшений, начиная от изменения интерфейса (например - возможность с помощью мышки менять размер вьюпортов) до возможностей подготовки анимации для Web.

www.master-teacher.narod.ru


Смотрите также