Итак, вы являетесь счастливым обладателем одного из лучших пакетов трехмерной графики - 3D Studio Max или просто Мах. Эта программа разработана одним из подразделений всемирно известной американской фирмы Autodesk, и мы будем работать с версией - 5.0. В результате своего развития Мах стал отраслевым стандартом и область его применения огромна и многогранна. В самом деле, эта программа трехмерного моделирования и анимации нашла своих многочисленных пользователей по всему миру от домашнего новичка до профессионала киноиндустрии. Идеи, заложенные авторами Мах, блестяще реализуются на практике, в настоящий момент это не только самый мощный, но и самый продаваемый пакет трехмерной графики в мире.

• Моделирование, Анимация и Визуализация трехмерных сцен
• Создание Геометрии или Моделирование
• Источники света, Съемочные камеры, Материалы
• Анимация
• Визуализация
• Системные требования
• Минимальная конфигурация для работы в Мах
• Рекомендуемая конфигурация Итак, разберем компоненты вашего компьютера, которые могут оказаться критичными при работе с Мах. Одни из основных составных частей, влияющих на производительность при создании и редактировании трехмерных сцен, - это память и процессор.

  Установка программы Для продуктивной работы в среде Мах требуется настроенный и оптимизированный компьютер, предустановленная операционная система, отлаженная видеоподсистема. Аппаратные требования описывались ранее, поэтому остановимся теперь только на вопросах Software (Программных)

Элементы Управления

• Interface (Пользовательская Среда) Любая программа и тем более такая сложно структурированная, как Мах версии 5.0 требует некоторого времени на ознакомление с методами управления, навигации и настройки пользовательской рабочей среды - Интерфейса. Разберем основные типы элементов интерфейса среды Мах.
• Настройка Интерфейса
• Конфигурация Видовых Окон искусство древнерусских ювелиров История искусства
• Единицы Измерения, Сетка Координат, Привязки Следующие важные настройки интерфейса Мах включают в себя выбор Единиц Измерения, установку режимов Привязок и настройку параметров Сетки Координат.
• Отображение объектов в Видовых Окнах
• Использование клавиатуры Выполняя практические задания или просто пробуя тот или иной инструмент программы, необходимо делать это с помощью мыши только на стадии ознакомления. Самая продуктивная работа достигается при использовании Shortcuts (Клавиатурных Макросов или Ключей).

Команды и Операции над объектами

• Основные команды и операции
• Выделение объектов Существует несколько дублирующих друг друга приемов для выполнения и управления операциями выделения объектов. Кроме самого традиционного из них - левого щелчка мыши на выбираемом объекте, эту процедуру можно произвести через группу пунктов Select (Выбор) из падающего меню Edit (Редактирование) (рис. 4.01).
  

Ниже приводится список этих пунктов с кратким описанием их функций:

• Select All (Выбрать Все) - позволяет выделить все нескрытые и «размороженные» объекты (смысл этих терминов будет описан далее).
  
• Select None (Сбросить Выделение) - снимает выделение со всех объектов сцены.
  
• Select Invert (Выбрать Все Невыделенные) - выделяет инверсно все невыбранные объекты.

• Выделение объектов с выполнением команды
• Выделение подобъектов
• Управление видимостью объектов В среде Мах разработана очень гибкая система управления видимостью объектов сцены. Кроме развитой системы команд существует набор дополняющих друг друга установок и настроек, позволяющих оптимизировать работу и "видеть" только те объекты или группы объектов, которые необходимы в данный момент. Особенно актуален вопрос видимости объектов в сложных насыщенных сценах, где иногда подолгу приходится ждать обновления (перерисовки) экрана (необходимо помнить что, все скрытые или замороженные объекты при этом игнорируются).
• Клонирование объектов
• Объединение объектов в группы
• Трансформации объектов В среде Мах с любым объектом, набором нескольких объектов или группой можно производить три базовые операции преобразований - Move, Rotate и Scale (Перемещение, Поворот и Масштабирование), которые объединены одним общим термином - Transforms (Трансформации).
• Виды Трансформаций
• Restriction (Ограничения)
• Reference Coordinate System (Координатная Система)
• Point Center (Центр Трансформаций) Базовая точка объекта для выполнения трансформаций поворота и масштабирования может быть выбрана из списка кнопок в Main Toolbar (Основной Панели).
• Manipulators (Задание Параметров)

Моделирование

• Основные объекты Мах Окружающий нас мир упрощенно можно представить как трехмерную сцену с учетом фактора времени. Безусловно, такие природные явления как физические взаимодействия объектов, их деформации на основе свойств материалов и т.д., можно лишь имитировать с той или иной степенью реалистичности, однако, даже используя стандартные средства Мах, эта задача не выглядит неразрешимой. Кроме того, в конце этой книги мы кратко ознакомимся с коммерческими продуктами для среды 3D Studio Max производства третьих фирм, и вы сможете убедиться, что единственным ограничением является лишь ваша фантазия.
• Примитивы Создание Объектов
• Редактирование Объектов Для изменения параметров объекта сцены в среде Мах служит панель Modify (Редактировать). После выделения изменяемого объекта и в этой панели возникают группы параметров
• Стандартные Примитивы Sphere (Сфера)
• Box (Коробка)
• Cylinder (Цилиндр)
• Другие примитивы группы Torus (Top) - кольцо круглого сечения, позволяет создавать объекты круговой структуры (например, пончик, спасательный круг, обвязка круглой колонны и т.п.)
• Расширенные Примитивы
• Другие примитивы группы
• Формы и Составные Объекты Для создания более сложных и реалистичных видов геометрии не всегда хватает набора инструментов из описанных ранее групп примитивов Мах. Такие объекты, как телефонная трубка, фигурная рюмка, стена с дверными и оконными проемами и многие другие едва ли могут быть выполнены набором объектов Standard (Стандартный) и Extended (Расширенный).
• Shapes (Формы)
• Рисование и редактирование сплайнов
• Line (Линия)
• Rectangle (Прямоугольник), Использование модификатора Edit Spline (Редактировать Сплайн)
• Свиток Geometry (Геометрия)
• Vertex (Вершина) Вставку новых дополнительных вершин необходимо производить, используя кнопку Refine (Добавить). При нажатии на нее курсор Мах изменяет форму в то время, когда под ним оказывается один из сегментов редактируемого сплайна, и после левого щелчка этот сегмент разделяется надвое.
• Segment (Сегмент)
• Spline (Сплайн)
• Свиток Selection (Выделение)
• Surface Properties (Свойства Поверхности)
• Compound Objects (Составные объекты) Составные объекты в Мах представлены отдельной группой, выбираемой из списка типов объектов панели Create (Создать). Мы рассмотрим всю группу с детальным разбором наиболее развитых методов моделирования - Loft (Формования) и Boolean (Булевых Объектов)
• Loft (Формование)
• Boolean (Булевые Объекты)
• Loft (Формование)
• Английская Булавка, использование Deformations (Деформаций)
• Deformations (Деформации) Одноименный свиток содержит пять видов деформаций. Каждый из них может влиять на размер, угол поворота и угол наклона Сечения в любой точке Пути.
• Boolean (Булевые Объекты)
• Корпус Электродрели
• Использование Модификаторов
• Модификаторы создания геометрии: Bevel (Скос) Существуют объекты реального мира, имеющие постоянное сечение по высоте и сложную, вычурную форму в плане (например, эмблемный щит, рельефный узор переплета книги, рисунок решетки ограждения и др.
• Модификаторы создания геометрии:Lathe (Тело Вращения)
• Bend (Изгиб)
• Taper (Конусность)
• Skew (Наклон)
• Twist (Кручение)
• Noise (Нерегулярность)
• Wave (Волна) Если предыдущий модификатор предназначался для генерации нерегулярных возмущений геометрии модели, то инструмент Wave (Волна) необходим для создания регулярных, подчиненных нехаотическому закону колебаний поверхности трехмерного объекта.
• Edit Mesh (Редактирование Каркаса)
• Свиток Selection (Выделение)
• Свиток Soft Selection (Мягкое Выделение)
• Свиток Edit Geometry (Редактировать Геометрию) Большинство основных инструментов изменения геометрии сосредоточено в этом свитке. Доступность той или иной кнопки регулируется при выборе соответствующего подобъектного уровня
• Vertex (Вершина)
• Edge (Ребро)
• Face (Грань)
• Свиток Surface Properties (Свойства Поверхности)
• Vertex (Вершина)
• Edge (Ребро) Набор параметров в этом уровне предназначен в основном для определения видимости ребер в видовых окнах. Для этого служат кнопки Visible / Unvisible (Сделать Видимым / Невидимым).

Освещение и Камеры

• Свет в Кадре Виртуозное владение техникой моделирования и артистичное смешение красок и текстур при создании материалов не позволит получить по-настоящему реалистичные изображения без правильно настроенного света сцены и удачно закомпонованного кадра съемочной камеры
• Основные Источники Света
• Default Lighting (Базовое Освещение)
• Виды источников света Omni (Всенаправленный) - источник света, располагающийся в точке и излучающий во всех направлениях трехмерного пространства сцены. Такой осветитель еще называют точечным. В видовых окнах осветитель отрисовывается как объект, по виду напоминающий восьмигранник
• General Parameters (Общие Параметры) Список Туре (Тип) позволяет изменять тип осветителя при необходимости на стадии редактирования. Флажки On (Включен) и Cast Shadows (Падающие Тени) управляют соответственно режимом включения и способностью осветителя генерировать падающие тени от объектов сцены.
• Intensity/Color/Attenuation (Интенсивность/Цвет/Ослабление)
• Shadow Parameters (Параметры Тени)
• Shadow Map Parameters (Параметры Карты Тени) В свтике доступны для настроек счетчики Bias (Смещение), управляющие величиной относа тени от поверхности объекта, а также Size (Размер) и Sample Range (Точность), задающие соответственно крупность карты теней и разрешающую способность границы тени.
• Ambient Lighting (Фоновое Рассеянное Освещение)
• Съемочные Камеры
• Основные параметры камер Нацеленная Камера представляет собой объект, по структуре близкий к рассмотренному ранее источнику света типа Target Spot (Нацеленный Прожектор), - это точка объектива камеры, показываемая в окнах в виде синего изображения кинокамеры и Target (Точка Цели) (отрисовываемая синим кубиком), в которую всегда направлен воображаемый луч зрения наблюдателя
• Управление камерами

Материалы

• Базовые Материалы Одними из самых важных аспектов «натуральности» финального вида моделируемой сцены являются правильно подобранные и отлаженные материалы. Список свойств и зависимостей всех параметров, влияющих на конечный результат неограниченно велик, однако для получения вполне приличных результатов стоит лишь уяснить немногие правила и приемы.
  
• Редактор Материалов (Material Editor)
• Управление Материалами Для управления и настройки многочисленных параметров Редактора Материалов предназначены горизонтальный и вертикальный Toolbars (Панели Инструментов), расположенные снизу и справа от поля ячеек материалов
• Материал Standard (Обычный)
• Basic Parameters (Базовые Параметры)
• Типы тонирования Blinn (Алгоритм Блинна)
• Типы тонирования Metal (Металл) и Strauss (Алгоритм Штрауса)
• Extended Parameters (Расширенные Параметры)
• Supersampling (Сглаживание), Dynamic Properties (Динамические Свойства)
• Первоначально все объекты сцены (9 одинаковых сфер) не имеют назначенных материалов и отображаются одинаковым текущим цветом стандартной палитры Мах
• Сделайте активной ячейку с материалом Material #7 и выберите тип тонирования Blinn.
• Рассмотренный ранее тип материала Standard (Обычный) подходит для большинства возможных случаев имитации натуральных материалов. Однако следует рассмотреть и другие, менее часто используемые типы - Multi / Sub-Object (Составной) и Raytrace (Трассируемый).

Текстурные Карты

• Использование Текстурных Карт Отдельный свиток Maps (Текстурные Карты) содержит набор счетчиков, рельефных кнопок и флажков со списком каналов оптических свойств материала
• Mapping (Проецирование)
• Bitmap (Растровая Карта)
• Свиток Coordinates (Координаты)
• Свиток Noise (Нерегулярность)
• Свиток Bitmap Parameters (Параметры Растровой Карты) Главная группа параметров текстур типа Bitmap содержит кнопку выбора файла текстуры и список переключателей Filtering (Фильтрация), отвечающих за степень сглаженности при масштабировании карты
• Свиток Time (Временные Параметры)
• Свиток Output (Вывод)
• Procedural Maps (Процедурные карты)
• 2D Maps (Двумерные Текстурные Карты)
• 3D Maps (Трехмерные Текстурные Карты) Noise (Нерегулярность) - текстурная карта, генерируемая случайным образом и распространяющаяся по трем координатам X. Y и Z бесконечно. Применение этой карты в каналах Ambient (Окружающий), Diffuse (Рассеянный) и Bump (Рельеф) позволяет увеличить неоднородность материала и тем самым добавить ему натурштьности.
• Compositors (Многокомпонентные Карты)
• Other Maps (Другие Текстурные Карты)
• Песочные Часы Угол зрения камеры, основной и рефлексный источники света уже настроены. Однако материалы не созданы и не назначены ни одному из объектов, все они отображаются стандартным цветом основной палитры Мах
• Горящая Свеча

Анимация

• Любая трехмерная сцена, как бы детально она не была проработана, требует показа с различных точек зрения для выявления всех нюансов заложенных художником трехмерной графики. Однако во многих случаях при демонстрации объектов и процессов, изменяющихся в реальном времени даже множественные «снимки» с различных ракурсов не дают полного представления и эффекта присутствия. В самом деле, такие трехмерные сцены как низвергающийся водопад, падающие и искрящиеся снежинки или дымящая печная труба лесной избушки теряют очень многое при статическом рассмотрении. Именно для придания реализма неживым трехмерным мирам существует Анимация, или оживление.
• Основные характеристики Анимации
• Основные элементы управления Анимацией
• Панель Управления состоит из функциональных кнопок и текстового поля номера текущего кадра
• Time Bar (Временная Шкала)
• Track Bar (Шкала Треков)
• Диалоговое окно Key Info (Параметры Ключа) В левой верхней части этого окна расположены две кнопки-стрелки перемещений по Временной Шкале для выбора редактируемого ключа.
• Track View (Просмотр Треков)
• Окно Дерева Иерархии
• Окно Треков
• Панель инструментов Track View В верхней части окна Track View - Dope Sheet расположены кнопки управления анимацией, а в нижней - кнопки управления самим диалоговым окном. Сходные по типу инструменты объединены в группы, поэтому рассмотрим подробнее их функции и назначение.
• Панель управления диалоговым окном Track View (Просмотра Треков)
• Простая Анимация. Летящий Аэроплан
• Усложненная Анимация. Летящий Аэроплан (продолжение)
• Сложная Анимация. Прыгающий мяч Особый эффект анимации придают детали, имитирующие физические взаимодействия объектов реального мира, - столкновения, деформации, разрушения формы и т.п.

Основы начертательной геометрии. Проекционное черчение

• Изложены теоретические основы начертательной геометрии и проекционного черчения, общие правила графического оформления чертежей по ГОСТ ЕСКД.
• Комплексный чертеж в ортогональных проекциях. Точка Построение третьей проекции по двум заданным
• Взаимное положение прямых Прямые могут быть параллельными, пересекаться или скрещиваться.
• Плоскость общего положения наклонена к плоскостям проекций Проекции точки плоскости общего положения строят с помощью вспомогательной прямой
• Конусность - это отношение разности диаметров оснований конуса к расстоянию между ними.
• Простой разрез При выполнении разрезов следует учитывать существующие правила, условности и упрощения.
• Нанесение геометрических размеров Здесь рассмотрены общие правила нанесения размеров на чертеже в соответствии с ГОСТ 2.307-68.
• Дополнительные проекции Раздел посвящен построению дополнительных видов методом перемены плоскостей проекций на примерах определения натурального значения отрезка и плоских фигур, а также построения окружности, расположенной в проецирующей плоскости
• Аксонометрические изображения Подробно анализируется построение изометрии предмета по ортогональным проекциям Приведены задания для самостоятельной работы с материалом Образование аксонометрических проекций
• Свойства разверток. Метод вращения Развертки выполняются в качестве заготовок при изготовлении изделий из листового материала.