Создание основания для сцены

ТРЕХМЕРНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА И АНИМАЦИЯ

Методические указания по выполнению

лабораторных работ для студентов

специальности 230400 "Информационные

системы и технологии"

Дисциплина "Технологии обработки информации"

Специальность 230400, I-II курс

Киров 2012

УДК 681.3

Составитель: кандидат технических наук,

доцент В.Н.Поздин

Рецензент:       

Цель лабораторной работы: знакомство с базовыми возможностями программного комплекса 3D Studio MAX, освоение приемов создания трехмерных изображений и анимационных роликов.

Введение

Программа 3D Studio MAX относится к семейству программ трехмерной компьютерной графики и предназначена для создания отдельных изображений, имитирующих сцены из жизни реальных и вымышленных миров с фотографической детальностью и качеством, а также последовательностей кадров таких изображений, воспроизводящих движения объектов и называемых анимациями.

Основные возможности программы:

- моделирование трехмерных объектов произвольной геометрической формы, включая объекты природного происхождения, такие, как тела животных, деревья или поверхность взволнованной воды;

- имитация физических свойств материалов объектов, таких, как шероховатость, блеск, прозрачность, свечение и т.п., явлений многократного зеркального отображения и преломления световых лучей, атмосферных явлений, таких, как дымка или туман, природных явлений, таких, как снег, пламя или дым;

- визуализация моделируемых объектов на реальном фотографическом фоне с тенями, отбрасываемыми на этот фон;

- анимация практически всех параметров объектов: их формы, размеров, пространственного положения, цвета и характеристик материала и т.п.;

- реализация различных способов управления перемещением объектов в процессе анимации, обеспечивающих возможность достоверной имитации самых разных типов движений;

- создание связанных иерархических цепочек объектов и их анимации по методам прямой или обратной кинематики, когда движение одного объекта вызывает согласованные перемещения остальных объектов цепочки;

- моделирование постепенных превращений одних объектов в другие, отличающиеся по форме и внешнему виду (морфинг);

- моделирование динамических свойств движущихся объектов с учетом их соударений, сил тяжести, ветра или упругости;

- применение различных фильтров к синтезированным изображениям, включая имитацию свойств объективов фото- и видеокамер, таких, как глубина резкости или блики линз.

Задание 1

Содержание работы

1. Общие сведения о 3D Studio MAX.

2. Изучение интерфейса MAX.

3. Создание графических примитивов.

4. Выделение и преобразование объектов.

5. Обеспечение точности моделирования.

6. Работа с файлами.

Порядок выполнения работы

Создание сцены

1. Загрузите 3D Studio MAX.

2. На командной панели Create (Создать) раскройте список разновидностей объектов категории Geometry (Геометрия) и выберете Extended Primitives (Улучшенные примитивы).

3. Щелкните на кнопке Hedra (Многогранник). В окне проекции Top (Вид сверху) щелкните вблизи точки с координатами (0; 0) и перетаскивайте курсор, пока радиус не окажется равным 40 единицам. Отпустите кнопку "мыши". Взгляните на отсчеты координат, чтобы убедиться, что размер установлен правильно. (Отсчеты показывают значения координат X, Y, Z текущего положения курсора. Установив радиус около 40 единиц, вы построите многогранник нужного размера.)

4. В свитке Parameters (Параметры) командной панели Create (Создать) установите переключатель Family (Семейство) в положение Star1 (Многогранник 1), а также установите флажок Generate Mapping Coords (Проекционные координаты) в самом низу свитка. Чтобы увидеть этот флажок, вам придется прокрутить свиток вверх.

5. Снова раскройте список разновидностей объектов и на этот раз выберите Standard Primitives (Стандартные примитивы). Щелкните на кнопке Box (Параллелепипед).

6. В окне проекции Top (Вид сверху) щелкните в районе точки (-150; -150) и перетаскивайте курсор вправо, пока в поле отсчетов координат не появятся цифры (150; 150), после чего отпустите кнопку "мыши". Перемещайте курсор вниз до тех пор, пока в счетчике Height (Высота) свитка Parameters (Параметры) не появится число –3, после чего еще раз щелкните кнопкой "мыши", зафиксировав высоту объекта.

7. Щелкните на кнопке Select and Move (Выделить и переместить) основной панели инструментов.

8. В окне проекции Front (Вид спереди) выделите объект Hedra01 и перетащите его вверх так, чтобы он установился поверх прямоугольного основания.

9. Выберите команду меню File\Save (Файл\Сохранить) и сохраните файл.

10. Щелкните на кнопке Lights (Источники света) командной панели Create (Создать).

11. Выберите разновидность Target Spot (Нацеленный прожектор) объектов категории Lights (Источники света). Щелкните в точке (-150; -150) окна проекции Top (Вид сверху), перетащите курсор в точку (0; 0) и отпустите кнопку "мыши".

12. Снова щелкните на кнопке Select and Move (Выделить и переместить). В окне проекции Front (Вид спереди) перетащите значок источника света (он располагается в первой точке, где вы щелкнули кнопкой "мыши" при создании источника) вертикально вверх на 200 единиц. При этом, как и раньше, следите за отсчетами координат.

13. Не отменяя выделения источника света, перейдите на командную панель Modify (Изменить). Прокрутите область свитков вниз, пока не увидите свиток Shadow Parameters (Параметры тени). Установите флажок Cast Shadows (Отбрасывать тень) и введите величину 512 в счетчик Size (Размер).

14. Вернитесь к командной панели Create (Создать) и щелкните на кнопке Cameras (Камеры). Выберите вариант Target (Нацеленная) в списке разновидностей объектов, щелкните в точке (150; 150) окна проекции Top (Вид сверху), перетащите курсор в точку (0; 0) и отпустите кнопку "мыши".

15. В окне проекции Front (Вид спереди) переместите значок камеры вертикально вверх на 300 единиц. Скорее всего, чтобы поднять камеру на такое расстояние, вам придется щелкнуть на кнопке Zoom (Масштаб) и уменьшить масштаб изображения в окне проекции.

16. Щелкните на окне проекции Perspective (Перспектива), чтобы активизировать его. Нажмите клавишу С в латинском регистре, чтобы сделать это окно проекции окном Camera (Камера).

17. Снова сохраните файл.

18. Откройте окно Material Editor (Редактор материалов), щелкнув на кнопке Material Editor (Редактор материалов) основной панели инструментов.

19. Материал в первой ячейке образца должен быть активным, на что указывает белая рамка, окружающая ячейку. Щелкните на кнопке без значка справа от образца цвета Diffuse (Диффузный). В результате на экране появится окно диалога Material/Map Browser (Просмотр материалов/карт текстур).

20. Дважды щелкните на строке Bitmap (Растровая карта), чтобы выбрать данный тип карт текстур. В окне Material Editor (Редактор материалов) появится новый свиток – Bitmap Parameters (Параметры растровых текстур). Щелкните в этом свитке на длинной кнопке без надписи справа от параметра Bitmap (Растровая карта). Появится окно диалога Select Bitmap Image File (Выбор файла растровой карты). В папке Maps выделите файл Benediti.tga. Если такой файл отсутствует, выберите любой другой файл растрового изображения. Щелкните на кнопке OK.

21. Щелкните на образце материала в первой ячейке, перетащите его в любое окно проекции и положите поверх многогранника. В результате материал будет назначен данному объекту.

22. Щелкните на образце материала во второй ячейке для его активизации. Щелкните на образце цвета Diffuse (Диффузный). Появится окно диалога Color Selector (Выбор цвета). В этом окне диалога вы найдете ползунок параметра Whiteness (Белизна). Перетащите этот ползунок в самый низ шкалы, чтобы выбрать совершенно белый цвет. Щелкните на кнопке Close (Закрыть).

23. Щелкните на образце материала, перетащите его в любое окно проекции и положите поверх прямоугольного основания.

24. Сохраните файл.

Анимация

1. Щелкните на кнопке Select Object (Выделить объект) и выделите объект-многогранник.

2. Откройте окно Track View (Просмотр треков), щелкнув на кнопке Track View (Просмотр треков) основной панели инструментов. В левой части окна вы увидите иерархически упорядоченный список объектов, допускающих анимацию. Разверните ветвь объектов списка, щелкнув на значке «плюс» слева от надписи Object (Объекты). Вы увидите в списке объект Hedra01. Раскройте перечень параметров этого объекта. Затем раскройте список параметра Object (Hedra). Там вы найдете параметр Q Scale (Масштаб по Q).

3. Щелкните на строке параметра Q Scale (Масштаб по Q), а затем на кнопке Assign Controller (Назначить контроллер) панели инструментов окна Track View (Просмотр треков). Выберите контроллер Noise Float (Случайное плавающее управление) и щелкните на кнопке OK.

4. Щелкните на строке параметра Q Scale (Масштаб по Q) правой кнопкой "мыши" и выберите команду Properties (Свойства) в появившемся контекстном меню. Раскройте окно диалога Noise Controller (Контроллер случайного управления).Задайте величину параметра Strength (Размах), равной 3000, а Frequency (Частота) – равной 0.15. Закройте окно диалога Noise Controller (Контроллер случайного управления) и Track View (Просмотр треков).

5. Щелкните на кнопке Play Animation (Воспроизведение анимации) в правом нижнем углу экрана, чтобы посмотреть результаты анимации, представляющие собой дикие пульсации многогранника. Насмотревшись на это зрелище, повторно щелкните на той же кнопке, которая будет нести на себе надпись Stop (Стоп), чтобы остановить воспроизведение.

6. Перетащите ползунок таймера анимации в нижней части экрана вправо к кадру 100. Щелкните на кнопке Animate (Анимация), чтобы включить режим анимации. Кнопка окрасится красным цветом, указывая на активизацию режима.

7. Щелкните на кнопке Select and Rotate (Выделить и повернуть). В окне проекции Top (Вид сверху) поверните объект Hedra01 на 720 градусов, следя за величиной угла поворота в поле отсчетов координат. Закончив поворот, выключите режим анимации, повторно щелкнув на кнопке Animate (Анимация).

8. Вновь воспроизведите анимацию, чтобы увидеть результат.

9. Перейдите на командную панель Create (Создать). Щелкните на кнопке Space Warps (Объемные деформации).

10. Щелкните на кнопке Bomb (Бомба) в свитке Object Type (Тип объекта). Затем щелкните в точке (0; 0) окна проекции Top (Вид сверху). В результате будет создан объект-бомба в самом низу объекта Hedra01.

11. Щелкните на кнопке Bind to Space Warp (Связать с воздействием) основной панели инструментов. Щелкните на значке источника объемной информации и перетащите его к наружному краю объекта Hedra01. Перетаскивать курсор можно лишь в тех пределах, где он не изменяет свой вид. Отпустите кнопку "мыши". Почти мгновенно многогранник взорвется, разлетевшись на осколки.

12. Не отменяя выделения объекта-бомбы, перейдите на командную панель Modify (Изменить). Установите параметр Strength (Мощность) равным 3, Max (Максимум) равным 3, Gravity (Гравитация) равным 0, Chaos (Хаос) равным 4 и Detonation (Детонация) – равным 60. Последний параметр, Detonation (Детонация), определяет номер кадра, в котором произойдет взрыв.

13. Активизируйте окно проекции Camera (Камера) и щелкните на кнопке Play Animation (Воспроизведение анимации), чтобы посмотреть анимацию. Закончив просмотр, щелкните на кнопке Stop (Стоп) для остановки воспроизведения.

14. Сохраните файл.

15. Щелкните на кнопке Render Scene (Визуализировать сцену) основной панели инструментов.

16. Установите переключатель Time Output (Интервал вывода) в положение Active Time Segment (Активный временной сегмент). Задайте размер выходного кадра равным 320´240 пикселей, щелкнув в разделе Output Size (Размер кадра) на кнопке 320´240.

17. Щелкните на кнопке File (Файлы). Появится окно диалога Render Output File (Выходной файл визуализации). В поле File name (Имя файла) введите имя и щелкните на кнопке OK. Появится новое окно диалога с запросом о параметрах компрессии AVI-файла. Просто щелкните на кнопке OK.

18. Щелкните на кнопке Render (Визуализировать), чтобы запустить процесс визуализации кадров анимации. В зависимости от быстродействия компьютера процесс визуализации может потребовать от нескольких минут до 20-30 минут. Для воспроизведения сформированной анимации можно воспользоваться приложением Media Player (Универсальный проигрыватель).

Задание 2

Содержание работы

1. Создание источников света и камер.

2. Создание объемных деформаций и систем объектов.

3. Методы модификации объектов.

4. Анимация сцен.

5. Видеомонтаж.

Порядок выполнения работы

Создание основания для сцены

Выполняя описываемые ниже действия, вы создадите и настроите геометри­ческую основу сцены, используя инструменты МАХ для работы с геометричес­кими объектами. Эти действия служат введением в базовые технологии созда­ния геометрических объектов и настройки их параметров.

1. Загрузите комплекс 3D Studio MAX.

2. Щелкните вкладку Create (Создать) командной панели, чтобы открыть доступ к ее командам. (По умолчанию она должна быть видима сразу после запу­ска.)

3. Выберите кнопку Box (Параллелепипед) в свитке Object Type (Тип объекта), которая окрасится в зеленый цвет, указывающий на то, что она активна.

4. Активизируйте окно проекции Тор (Вид сверху), щелкнув в нем правой кнопкой "мыши". Щелкните в районе точки с координатами (-100, -100) и перетащите "мышь" под углом 45° до точки (100, 100). (Контролируйте отсчет координат в нижней части экрана. Не расстраивайтесь, если вам не удастся точно установить "мышь" в точку с координатами  (-100, -100). Достаточно щелкнуть где-нибудь в ее окрестностях.) Отпустите кнопку "мыши". Теперь перемещайте указатель "мыши" вниз, пока не увидите, что параллелепипед приобрел некоторую толщину; конкретное значение толщины не имеет значения. Снова щелкните кнопкой "мыши". В окнах проекций появятся изображения параллелепипеда.

5. В области свитков командной панели Create (Создать) измените значения параметров Length (Длина) и Width (Ширина) на 200, пользуясь стрелками счетчиков или щелкнув в текстовом поле и введя 200 с клавиатуры. В поле Height (Высота) введите величину 0.

6. В свитке Name and Color (Имя и цвет) командной панели щелкните текстовое поле ввода имени и замените предлагаемое по умолчанию имя объекта Вох1 на Ground (Основание).

7. Щелкните поле образца цвета справа от имени объекта. Появится диалоговое окно Object Color (Цвет объекта). По умолчанию МАХ назначает цвет вновь созданным объектам слу­чайным образом. Вы можете выбрать любой по­нравившийся цвет, щелкнув его образец в па­литре, а затем нажав кнопку ОК. Новый цвет появится в окнах проекций в качестве цвета кар­касной модели объекта, а также будет исполь­зоваться для полутоновой раскраски объекта до тех пор, пока вы не назначите объекту определен­ный материал, что будет сделано далее.

8. Щелкните правой кнопкой "мыши" заголовок окна Perspective (Перспектива). В появившемся меню выберите команду Smooth + Highlight (Сглаживание + блик), чтобы установить режим тонированного отображения. В оставшейся части упражнения данное окно все время будет в режиме тонирован­ного просмотра.

9. Так как кнопка Box (Параллелепипед) все еще активна, щелкните правой кнопкой "мыши" в окне проекции Тор (Вид сверху), чтобы переключиться в него, затем щелкните левой кнопкой в точке (-70, -20) и перетащите "мышь" в точку (70, 20). Отпустите кнопку "мыши" и переместите курсор по вертикали, чтобы при­дать новому объекту некоторую высоту. Перемещайте курсор, пока высота не достигнет 30 единиц (считывайте значение в поле Height (Высота) команд­ной панели), затем щелкните для завершения операции. Отметьте, что в окне тонированного просмотра происходит обновление картинки по мере создания второго объекта-параллелепипеда.

10. В свитке Parameters (Параметры) командной панели установите значение Length (Длина) равным 40, Width (Ширина) равным 140 и Height (Высота) равным 30. Таким способом вы зададите точные значения размеров объекта.

11. Обратитесь к свитку Name and Color (Имя и цвет) командной панели. В качестве имени объекта введите Base (Цоколь) и выберите, если хотите, другой цвет.

12. Выберите команду File\Save (Файл\Сохранить), чтобы записать на диск файл сцены. В диалоговом окне Save (Сохранение файла) введите имя и нажмите кнопку Save (Сохранить).

На данный момент вами созданы два базовых объекта-параллелепипеда. Отметьте, что процесс создания объектов очень прост, и при этом не требуется обеспечивать высокую точность. Вы просто создаете объект, а уже затем, пос­ле его создания, вводите точные значения размеров.