МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего и профессиональногообразования
Северо-Западный государственный технический университет
Курсовая работа
По теме: «3dsmax2011»
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
2. Элементы интерфейса
3. История пакета
4. Объекты
5. Заключение
1. Введение
интерфейс программный объект max
3ds Max (3D Studio MAX) — полнофункциональная профессиональная программнаясистема для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации,разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства дляхудожников и специалистов в области мультимедиа. Работает в операционныхсистемах Microsoft Windows и Windows NT (как в 32‑битных, так и в 64‑битных). Весной 2010 года выпущенатринадцатая версия этого продукта под названием «3ds Max 2011».
2. Элементыинтерфейса
1) Строка заголовка
2) Главное меню
3) Инструментальная панель
4) Окна проекции
5) Кнопки управления окнами проекции
6) Анимационная часть
7) Инструментальная панель
/>
Интерфейс
3. Историяпакета
Первая версияпакета под названием 3D Studio DOS была выпущена в 1990 году. Разработками пакетазанималась независимая студия Yost Group, созданнаяпрограммистом Гари Йостом; Autodesk на первых порах занимался только изданием пакета. Существуют сведения,что Гари Йост покинул прежнее место работы после переговоров с Эриком Лайонсом(Eric Lyons), в то время директором по новым проектам Autodesk. Первые четыре релиза носилинаименование 3D Studio DOS (1990—1994 годы). Затем пакет был переписан зановопод Windows NT и переименован в 3D Studio MAX.
В 1996 годувыходит 3D Studio Max 1.0. Первый плагин – Character Studio. Предназначался он для скелетной анимации персонажей.Там можно, например воссоздавать движения по следам. Уже тогда создателипрограммы высказались о том, что 3D Studio Max может и будет конкурировать стогдашними «монстрами» моделирования и анимации (Alias Power Animator и Avid Softimage).
В 1997 годувыщла в свет следующая революционная версия пакета. В 3D Studio Max 2.5 появилась имитация прозрачных и зеркальныхповерхностей с помощью трассировки лучей, дополнения к инструментам сеточногомоделирования.
С этогомомента программа стала привлекать разработчиков компьютерных игр.
Ну а в 1999году вышла третья версия пакета 3D Studio Max 3.1. В системах частиц появились новые опции дляимитации природного движения, был перестроен визуализатор и стало позволеноподключать дополнительные визуализаторы (mental ray, vray, final render, Brazil,Render man – самые известные из них). Появилась возможностьдобиваться таких эффектов как – светотени, непряме освещение, трассировка лучейтакже улучшилась. Создавать реалистичные на 100% изображения стало возможно.Теперь уже макс интересует ещё и дизайнеров, и архитекторов.
Autodesk передаёт разработку программыподразделению discreet. И в честь этого события последующиеверсии пакетов называются 3ds max.
3ds max 4.0 выходит в 2000 году. Программа претерпеламножество изменений. Многие плагины, которые шли на 3D Studio Max на 3ds max не пошли. Дискритовцы улучшилиинтерфейс, добавили модуль reactor,позволяющий просчитывать анимацию твёрдых и мягких тел, задавая их свойства(вес, упругость и т. д.). В character studio сталозначительно удобнее управлять большими группами существ. Наконец максстановится интересен создателям анимационных и игровых фильмов.
Пятая версиявышла в свет в 2002 году. Непрямое освещение рассчитывается в 3ds max и результат виден уже и во вьюпортах. Новыеповерхности разделения, контейнеры трансформаций, рисование на объекте и многоедругое приближают 3ds max к самой знаменитой на тот моментпрограмме Alias\Wavefront Maya.
2003 год –год шестой версии пакета. Введены нововведения для опытных пользователей.Визуализация в сети, алгоритмы имитации метажидкости стали встроены в 3ds max.
3ds max 7 выходит в 2004 году. В новом релизе были добавленыновые инструменты, для создания персонажной анимации, до версии 4, обновленвстроенный модуль character studio. Появился шейдер Skin, который использует подповерхностноерассеивание, новые модификаторы EditPoly и SkinMorph. В 3ds max 7 также включена обновленная версия интегрированноговизуализатора mental ray 3.3.
3ds max 8 вышел в 2005 году. Самое главное новшество – плагиндля создания волос и меха. Очертив сплайнами пряди волос можно за короткоевремя создать хорошую причёску.
Над созданием9-ой версии программы (2006 год) в связи с расформировкой подразделенияDiscreet стал заниматься только что созданный отдел Autodesk Media andEntertainment.
В 2007 годувышла версия Autodesk 3ds max 2008, в 2008 году версия 2009, в 2009 году 2010версия. Актуальная версия на сегодняшний день носит название Autodesk 3ds MAX 2011 (индекс 13.0).
Список всех версий 3dsMax
/>
4. Объекты
Термин объект(object) в МАХ 2011 относится к любымэлементам виртуального трехмерного мира, которые могут включаться в состав сцени к которым могут применяться преобразования и модификаторы. Объекты МАХ 2011делятся на категории, разновидности и типы. Всего имеется семь категорийобъектов: Geometry (Геометрия), Shapes (Формы), Lights (Источники света), Cameras (Камеры), Helpers (Вспомогательные объекты), Space Warps (Объемные деформации) и Systems (Системы), все объекты МАХ 2011 являются параметрическими,то есть при создании приобретают определенный набор характеристическихпараметров, таких как координаты положения объекта, его размеры по длине,ширине и высоте, число сегментов или сторон и т. п. Эти параметры в дальнейшемможно легко изменять, поэтому в процессе создания объектов необязательностремиться к обеспечению высокой точности.
Нижеприводится классификация основных объектов МАХ 2011. Число типов используемыхобъектов может увеличиваться за счет применения дополнительных модулей.
Объектыкатегории Geometry
В даннуюкатегорию входят объекты, предназначенные для построения геометрической моделитрехмерной сцены и подразделяемые на следующие разновидности:
StandardPrimitives (Стандартные примитивы) — это трехмерные тела правильнойгеометрической формы, такие как параллелепипед, сфера или тор. В числостандартных примитивов исторически входит также объект, представляющий собойчайник с носиком, ручкой и крышкой (рис 1);
/>
Рис 1 Стандартные примитивы
ExtendedPrimitives (Дополнительные примитивы) — это также трехмерные тела, нообладающие несколько более сложной формой и характеризуемые большим числомпараметров, чем стандартные примитивы. К их числу относятся такие объекты, какмногофункциональный многогранник, цилиндр с фаской, многогранник и тороидальныйузел (рис 2);
/>
Рис 2. Дополнительные примитивы
/>
Рис 3. Лофтинговые объекты
CompoundObjects (Составные объекты) — это трехмерные тела, составленные из несколькихпростых объектов, как правило, объектов-примитивов (рис. 2). В даннуюразновидность входят также объекты типа Loft (Лофтинговые) — трехмерные тела,которые строятся методом лофтинга, то есть путем формирования оболочки поопорным сечениям, расставляемым вдоль заданной траектории (рис.3);
ParticleSystems (Системы частиц) — это источники множества мелких двумерных илитрехмерных частиц, призванных имитировать такие природные объекты, как пыль,дым, снег, брызги воды, воздушные пузырьки или искры огня;
Patch Grids(Сетки кусков) — это поверхности, состоящие из кусков Безье и создаваемыеизначально как фрагменты плоскости прямоугольной формы. В дальнейшем форма икривизна таких поверхностей может регулироваться за счет манипулированияуправляющими точками. С помощью сеток кусков Безье удобно моделироватьповерхности с плавно меняющейся кривизной;
NURBSSurfaces (NURBS-поверхчости) — это поверхности, форма которых описывается неоднороднымирациональными В-сплайнами (Non-Uniform Rational B-Splines — NURBS). В зависимостиот типа NURBS-поверхностей они или проходят через все точки, заданные впространстве сцены, или плавно огибают их. Такие поверхности наилучшим образомподходят для моделирования объектов сложной формы, свойственных живой и неживойприроде;
Doors (Двери)и Windows (Окна) — разновидности стандартных объектов, позволяющие с легкостьюмоделировать такие довольно сложные архитектурные элементы, как двери и окна различныхтипов, которые к тому же могут открываться и закрываться в процессе анимации.
Mental Rayявляется пригодной для производственного применения высококачественной системойвизуализации, разработанной компанией Mental Images. Mental Ray встроен впоследние версии 3DS Max, это мощный инструмент визуализации, поддерживающийсегментную визуализацию (подобно механизму сопровождающей визуализации,реализованному в Maya), а также технологию распределённой визуализации,позволяющую рационально разделять вычислительную нагрузку между несколькимикомпьютерами. Включаемая в 3ds Max версия mental ray поставляется с набороминструментария, позволяющим относительно просто создавать множество различныхэффектов.
Начиная с 3dsmax шестой версии, в программе появились группы объектов АЕС Extended—архитектурные, инженерные и конструкторские работы (АПК).(Дополнительные объектыдля АИК), Doors (Двери), Windows (Окна), Stairs (Лестницы) и др. Эти объектыслужат для проектирования архитектурных сооружений.
В версиях 3dsmax более ранних, чем шестая, отсутствовали такие необходимые для архитектурногопроектирования объекты, как окна и двери. Этот недостаток можно было устранитьподключением бесплатных модулей Doors (Двери) и Windows (Окна), разработанныхфирмой-производителем 3ds max 7 — компанией Discreet. В шестой версии 3ds maxDoors (Двери) и Windows (Окна) были добавлены в стандартный список объектов.Настройки этих объектов совпадают с настройками вышеупомянутых подключаемыхмодулей для 3ds max четвертой и пятой версий.
DynamicsObjects (Динамические объекты) — это специфическая разновидность стандартныхобъектов, позволяющая с легкостью моделировать два типа механических устройств:пружины и амортизаторы (рис. 4). Эти объекты не просто похожи на свои реальныепрототипы по виду, при анимации они физически правдоподобно реагируют надействующие на них воображаемые силы.
К даннойкатегории относятся различные типы линяй, образующих разомкнутые или замкнутыедвумерные фигуры. Некоторые типы линий (например, спираль) могут размещаться нена плоскости, а в трехмерном пространстве. Формы используются в качествезаготовок, которые могут различными способами преобразовываться в трехмерныетела, и подразделяются на следующие разновидности:
/>
Рис 4. Динамические объекты
Объектыкатегории Shapes
Splines(Сплайны) — это стандартные двумерные геометрические фигуры, такие какпрямоугольник, эллипс или звезда, а также линии произвольной кривизны и контурытекстовых символов (рис. 5)
/>
Рис 5. Сплайны
NURBS Curves(NURBS-кривые) — это разновидность линий, позволяющих строить плавные, неимеющие изломов кривые. NURBS-кривые или проходят через точки, обозначенные впространстве сцены, или плавно огибают их.
SplinesExtended (Дополнительные сплайны)- Дополнительные сплайновые объекты отличаютсясложной формой и гибкими настройками. Например, для них можно определять формувнешних и внутренних углов. Благодаря этому, изменяя значения параметров, можнополучать объекты самой разнообразной формы. Объекты такой формы частоиспользуются в архитектуре(рис 6).
Объектыкатегорий Lights и Cameras
В данныекатегории входят объекты, предназначенные для имитации различных источниковосвещения сцены и для наблюдения сцены через объективы воображаемых съемочныхкамер.
Источникисвета и камеры могут быть нацеленными и свободными. Нацеленные источники светаи камеры характеризуются наличием мишени- точечного объекта, на которыйнацелена ось пучка световых лучей или линия визирования камеры. Свободныеисточники света и камеры не имеют мишеней.(рис 7)
/>
Рис 6 Дополнительные сплайны
/>
Рис 7 Lights и Cameras
Объектыкатегории Helpers
В даннуюкатегорию входят объекты, которые не включаются в итоговое изображение сцены ипредназначены для упрощения ее моделирования или анимации. Вспомогательныеобъекты делятся на следующие разновидности:
Standard(Стандартные) — это объекты, используемые как вспомогательные при разработке ианимации геометрических моделей (рис 8);
AtmosphericApparatus (Атмосферная оснастка) — объекты, предназначенные для локализацииобластей проявления эффектов окружающей среды (рис 9);
Camera Match(Горизонт камеры) — это набор объектов, облегчающих согласование линиигоризонта воображаемой съемочной камеры с линией горизонта фона сцены привизуализации моделей на фоне фотографии или кадров видеоклипа;
Reactor—объекты реактора различных типов, позволяющие имитировать в динамике поведениереальных объектов определенной физической природы, например: падающих жестких имягких тел, болтающуюся веревку и многое другое; (рис 10).
AssemblyHeads — объекты, каждый из которых выполняет общую регулировку параметровосвещения для заданной группы (сборки) осветителей (рис 11);
Manipulators— служебные объекты, создаваемые в окнах проекций с целью регулирования с помощьюмышью заданными параметрами геометрических тел сцены (рис 12);
Particle Flow— объекты, регулирующие параметры потоков частиц, испускаемых существующимисистемами частиц( рис 13);
CAT — Character Animation Toolkit (Инструментарий для создания анимации персонажей) — ранее бывший отдельным плагином, теперь поставляется вместе с 3ds max 2011.Система анимации CAT была разработана с целью помочь аниматорам в созданииперсонажной анимации. Встроенный в программу 3ds max плагин CAT позволяетпользователям создавать сложные, полностью настраиваемые риги и ускоряетпроцесс анимации, делает его более эффективным, и, что самое важное, гораздобыстрее ( рис 14).
VRML97—объекты, позволяющие реализовывать различные сервисные функции (в частности,создавать интерактивность, подключать аудиоклипы и т. п.), которые реализуютсяпри сохранении сцены (в режиме экспорта) в файле одноименного формата (рис 15).
/>
Рис 8. Стандартные (Helpers)
/>
Рис9. Атмосфернаяоснастка
/>
Рис10 Reactor
/>
Рис11 Assembly Heads
/>
Рис 12. Manipulators
/>
Рис 13 ParticleFlow
/>
рис 14 CAT
/>
Рис 15 VRML97
Объектыкатегории Space Warps
В даннуюкатегорию входят объекты, предназначенные для имитации действия различных силна геометрические модели или частицы, попадающие под влияние «силового поля».Это позволяет имитировать действие сил тяжести или ветра на системы частиц или,скажем, деформировать поверхность плоского объекта, изображающего воду, длямоделирования ветровых волн или кругов от брошенного камня. Источники объемныхдеформаций изображаются в окнах проекций в виде условных значков, но невключаются в итоговое изображение сцены. В МАХ 3.0 имеется пять разновидностейобъемных деформаций:
Forces(Силы)- объемные деформации, которые относятся к группе Forces (Силы),воздействуют на объект или частицы определенной силой. Например, используяVortex (Водоворот), можно изобразить водоворот с помощью частиц, а при помощиPath Follow (Следование вдоль) — направить поток частиц вдоль созданногосплайнового объекта.
Ни один изсовременных динамичных фильмов не обходится без эффектов взрыва. В большинствеслучаев самые захватывающие и впечатляющие взрывы являются результатом работыспециалистов по визуальным эффектам, а не настоящими взрывами, снятыми накамеру. Поскольку этот эффект сопровождается большим количеством разлетающихсямелких частиц, осколков и пр., для его имитации в трехмерной графике частоиспользуются источники частиц. Объемная деформация PBomb (Взрыв частиц)предназначена для создания эффекта разлетающихся частиц в результатевоздействия на них взрывной волны.(рис 16 и 17)
/>
рис 16 PBomb
/>
рис 17 PBomb
Deflectors(Отражатели)- реалистичность анимационных трехмерных сцен во многом зависит оттого, насколько правильно с точки зрения зрителя в кадре двигаются объекты.Если анимация содержит сцену, в которой мяч с некоторой высоты падает на землю,то очевидно, что после соударения этот объект подпрыгнет вверх. Точно так жепри ударе одного бильярдного шара о другой один объект должен отскочить отдругого.
По законамфизики, движение объекта после соударения должно определяться формойповерхности, с которой произошло соударение. Сложные взаимодействия твердых телв 3ds Max просчитываются с помощью специального модуля reactor, однако в болеепростых случаях разработчикам трехмерной анимации выгоднее использоватьупрощенную модель столкновения двух объектов. Например, при ударе мячика дляигры в настольный теннис о поверхность стола неровностями стола можнопренебречь и предположить, что угол падения мячика на стол будет равен углуотражения. При этом использование объемных деформаций группы Deflectors(Отражатели) позволит вам указать направление отражения объектов или частиц.
Программа 3dsMax содержит большое количество разных видов отражателей. Наиболее простымявляется Deflector (Отражатель). Он создает плоский отражатель, от которогобудет отскакивать объект при столкновении. Такую объемную деформацию можноиспользовать, например, в приведенном выше примере с мячиком для настольноготенниса.
Во многихслучаях удобно использовать тип отражателя UDeflector (Универсальныйотражатель). Его отличие от объемной деформации Deflector (Отражатель) —возможность использования в качестве отражателя не только плоскости, но и любойдругой геометрии объекта.
Отражателидают возможность тонко управлять поведением потоков частиц и других объектов всцене.
Geometric/Deformable(Геометрические/ деформируемые)- объемные деформации FFD (Box) (FFD-контейнер(прямоугольный)) и FFD(Cyl) (FFD-контейнер (цилиндрический)), которые относятсяк группе Geometric/Deformable (Геометрические/деформируемые), но своемудействию аналогичны одноименным модификаторам свободных деформаций, a Wave(Волна), Displace (Смещение) и Ripple (Рябь) — соответствующим деформирующиммодификаторам (рис 18 и 19).
/>
рис 18 Ripple
/>
Рис 19 Ripple
Еще однаобъемная деформация, с помощью которой можно моделировать эффекты взрыва, —Bomb (Бомба). В результате использования этого инструмента оболочка исходногообъекта разделяется на отдельные фрагменты, которые начинают движение поддействием силы взрывной волны. В настройках этой деформации можно указатьмаксимальный и минимальный размер отдельного фрагмента оболочки (областьпараметров Fragment Size (Размер фрагмента)). При этом самым маленьким образовавшимсяфрагментом может быть грань объекта. Разлетающимся частям можно придаватьвращение и направление движения осколков под действием силы гравитации. Чтобыполученный эффект выглядел более реалистично, необходимо использоватьнаходящийся в области General (Общие) параметр Chaos (Хаотичность), которыйможет принимать значения от нуля (отсутствие хаотичности) до десяти (случайныйразброс фрагментов). Если нужно, чтобы разлетающиеся в сцене части«взорванного» объекта по мере удаления от эпицентра взрыва замедляли своедвижение, то установите флажок Falloff On (Спад) в области Explosion (Взрыв).Границы спада будут схематически отображаться в окне проекции.
Объемнаядеформация Conform (Согласование) выполняет те же функции, что и одноименныйтип объектов в 3ds Max, который находится в группе Compound Objects (Составныеобъекты). Используя ее, можно деформировать поверхность одного объектаоболочкой другого. Направление применения объемной деформации к искажаемомуобъекту в окне проекции показывается стрелкой на значке объемной деформации.Чтобы увидеть результат, необходимо связать объемную деформацию с тойповерхностью, которую необходимо деформировать, а затем в настройках объемнойдеформации Conform (Согласование) с помощью кнопки в области Wrap to Object(Изменить форму по объекту) указать в сцене объект, который должен вызыватьдеформацию. При этом значок деформации Conform (Согласование) должен бытьнаправлен от одного объекта к другому.
Использованиеобъемной деформации Conform (Согласование) требует значительных системныхресурсов, поэтому будьте готовы к тому, что после того, как вы укажетедеформируемый объект, компьютеру потребуется некоторое время на выполнениевычислений.
Reactor-группа reactor представлена объемной деформацией Water (Вода). Создать ее такжеможно, используя кнопку Create Water (Создать воду) на панели инструментовreactor (рис 20).
/>
рис 20 Reactor
Particles& Dynamics (Частицы и динамика) и Particles Only (Только частицы) —оказывают силовые воздействия на отдельные частицы в системах частиц, а такжеиспользуются для имитации действия на объекты сил тяжести или ветра;
Объектыкатегории Systems (Дополнительные инструменты)
Объектыкатегории Systems (Дополнительные инструменты) позволяют создавать системыдневного освещения, а также управлять персонажами. Объект Biped (Двуногий)применяется для работы с модулем Character Studio, Предназначенным для созданияперсонажной анимации.
В 3ds Махпредусмотрено два типа систем дневного освещения — Daylight (Дневное освещение)и Sunlight (Солнечное освещение). Они пригодятся, в первую очередь, присоздании архитектурной визуализации, экстерьеров и интерьеров. Эти системыпозволяют принимать при визуализации во внимание такие характеристикиосвещения, как географическое расположение объекта (страна и город), точнуюдату и время суток. Учитывая эти данные, программа использует схему освещения,соответствующую положению солнца в заданное время. Такие данные помогут определить,как лучше расположить дом по отношению к сторонам света, для того чтобы егоосвещение в разное время суток устраивало заказчика.
Припланировке дома и прилегающих территорий очень важно также учитывать, кудабудет падать тень от здания и других крупных объектов в разное время дня. Этопозволит выбрать наиболее подходящее место, например, для посадки цветочнойклумбы или для постройки беседки.
В связке ссистемами дневного освещения Daylight (Дневное освещение) и Sunlight (Солнечноеосвещение) используется объект Compass (Компас). При создании этих системосвещения объект Compass (Компас) создается автоматически. Отличие междуDaylight (Дневное освещение) и Sunlight (Солнечное освещение) состоит в том,что в первом случае учитывается освещение с учетом света неба, а во втором —только солнца.
5. Заключение
На сегодня3ds max самый популярный пакет для 3D моделирования и анимации. Число толькоофициальных пользователей превышает 300000.Применяется как для созданияфильмов(«Люди X», «Рыба-меч», «Мумия возвращается», «Лара Крофт:Расхитительница гробниц», «Матрица: перезагрузка», «Последний самурай»), так идля игр («Diablo 2», «Тhe Elder Scrolls 3: Morrowind», «Max Payne», «War ofWarcraft», «Newerwinter nights»)