Лабораторная работа №3

Тема: Создание тел. Работа с кривыми линиями и поверхностями (Безье, NURBS). Детали полученные вращением и выдавливанием.
Цели работы: Получить базовые навыки по использованию строительных средств трехмер-ной сцены, содержащей простейшие и усовершенствованные графические примитивы; освоение способов создания любых 3D-примитивов, научиться создавать куски Безье и NURBS-поверхности; изучение методов построения и применения сплайнов; освоение прие-мов по коррекции форм и применения специального инструментария (выдавливание, враще-ние, модификаторы).
Порядок работы:
1. Включить ПЭВМ и осуществить запуск программы.
2. Ознакомиться с тем, из чего создаются тела сцены.
В качестве материала применяются: объекты-примитивы, куски поверхностей Безье, NURBS — поверхности и двумерные формы (сплайны и NURBS-кривые). Объекты-примитивы выступают чаще других, как базовые 3D-тела (исключая – plane). Куски Безье и NURBS-поверхности служат для криволинейных, произвольных фигур. Их можно по-лучить из фрагментов плоскостей с перемещением точек для придания объема или из примитивов путем преобразования в объекты этого типа. Двух- и трехмерные сплайны служат базой для построения профилей сечений, по которым затем можно воссоздать те-ла одним из рассмотренных ниже методов (Lathe, Extrude, Loft).
3. Создание примитивов (применяется командная панель Create, категория Geometry).
А) порядок создания.
Порядок действий по созданию примитивов следующий: Create?Geometry?Standard Primitives?в списке Object Type выбрать тип?присвоить Name and Color?установить Creation Metod?ввести параметры (можно сделать и позже)?установить флажок Gener-ate Mapping Coords (если нужно задать текстуру)?установить другие параметры, если они имеются. Состав и назначение составляющих элементов разобрать самостоятельно. Б) куски Безье и NURBS-поверхности.
Сетки кусков (Patch – поверхности Безье, состоящие из массивов треугольных или четырехугольных кусков (patches). Каждый состоит из решетки деформации (lattice) и поверхности (surface). Изменяя положение vertices получают 3D-объекты. Для создания: Create?Geometry?Patch Grids?выбрать Quad Patch или Tri Patch (вид кусков)?нарисовать объект в любом из окон проекций?уточнить размеры (свиток Pa-rameters). Максимальное количество сегментов – 25 (на каждую сторону).
NURBS-поверхности – поверхности, форма которых описывается математически (Non-Uniform Rational B-Splines). Создаются объекты первоначально, как плоские, а затем могут модифицироваться в объемные; допускают сцепление и наращивание. Различают 2 типа: point surface (проходит через все опорные точки), CV surface (плавно огибает опорные точки). Для создания: Create?Geometry?NURBS Surfaces? выбрать Point Surf или CV Surf? нарисовать объект в любом из окон проекций?уточнить размеры.
4. Модификация созданных примитивов (командная панель Modify). Примитив нужно выделить (если он будет редактироваться), можно по имени. Выбрать нужные спецэффекты (Bend, Noise, Twist etc.), задав соответствующие параметры.
Имеется возможность превращения любого объекта-примитива в сетку кусков Безье или NURBS–поверхность. Для этого используют Modifier Stack. Объект можно преобразовать (Convert To) в Editable Patch или NURBS.
Примечание! Если объект нужно редактировать как кусок Безье, не превращая его в таковой, используют Edit Patch.
5. Выполнить Упражнения 1-4 (см. Практическое задание).
6. Понятие сплайна.
•Сплайн – объект, представляющий линию постоянной или переменной кривизны проходящую через заданные точки. Сплайны состоят из сегментов и вершин. Сегмент (Seg-ment) – участок линии между двумя соседними вершинами. Вершина (Vertex) – узловые точки кривой, определяющие кривизну. Существует 4 типа вершин: Corner, Smooth, Bezier, Bezier Corner. Анализ провести самостоятельно.
7. Построение сплайна.
Включает шаги: Create?Shapes?тип сплайна?выбрать способ создания (Creation Method)?настроить параметры интерполяции сегментов (Interpolation)?визуализируемость сплайна в составе сцена (Rendering)?постоить сплайн (произвольно или по координатам). При необходимости привязки карт текстур установить флажок Generate Mapping Coords.
A) построение сплайнов типа Line предусматривает этапы: Create?Shapes?Line? вы-брать тип построения вершин ломаной (Initial Type и Drag Type)?указать точки вер-шин сплайна (для отмены неверно заданной точки используют Backspace)?закончить построение (нажатие правой клавиши) или установить курсор вблизи первой для за-мыкания контура (Close spline? Yes/No) С типами сплайнов: Rectangle, Circle, Ellipse, Donut, Arc, Ngon, Star, Helix, Section и порядком их построения разобраться самостоятельно.
B) Построение сплайнов типа Text дает возможность создания объемных текстовых форм: Create?Shapes?Text?выбор гарнитуры (из списка), варианта начертания, вида выравнивания, размера (Size), межсимвольного интервала (Kerning), межстроч-ного интервала (Leading)?ввод текста?установка способа обновления текста (Up-date)?вставка текста в окно проекций (опорная точка находится в центре основания первой строки).
8. Выполнить Упражнение 5 (см. Практическое задание).
9. Редактирование сплайнов.
Возможно редактирование на уровне вершин, т.е. операции: перемещения вершин, изменения их типа, манипулирования с касательными векторами. Для этого надо: выде-лить сплайн ? Modify ? Sub-Object ? Selection Level ? Vertex ? опции (разобрать самостоятельно).
10. NURBS-кривые.
А) типы и составные части.
Различают два типа: точечная кривая (point curve), кривая с управлящими вершинами (CVcurve). Составные части первой — точки и фрагменты кривой; второй – управляющие вершины и фрагменты кривой.
Б) построение NURBS-кривых.
Основные шаги: Create?Shapes?NURBS Curves?выбор типа кривой?выбор инструмента создания кривой (для прорисовки в 3D установить флажок Draw In All Viewport?нарисовать точки управляющих вершин (для изменения кривизны следует изменить значения весов точек, а для прорисовки в 3D окна проекций и нажатие Ctrl для ортогональных поворотов).
В) редактирование NURBS-кривых.
Цепь действий: выделить NURBS-кривую?Modify?Sub-Object?Selection Level (выбрать вид кривой)?дальнейшие опции – самостоятельно.
11. Тела вращения (полученые вращением контура вокруг оси).
А) создание.
Предусматривается следующее: создание двумерного контура? Modify?Lathe?настройка параметров (Prameters) – разобрать самостоятельно?выбор оси вращения (X, Y, Z)?установить выравнивание (Align)?если сектор вращения?360? установить флажки накрытия (Capping)?выбрать тип поверхности вращения (Patch, Mesh, NURBS).
Б) простейшее редактирование формы.
Действия по переносу оси вращения: выделить объект? Sub-Object?выделить ось и переместить (визуально контролируя изменение формы).
12. Выполнить Упражнения 6, 7 (см. Практическое задание).
13. Тела, полученные методом экструзии (выдавливание профиля).
А) создание.
Основные приемы: создание двумерного контура? Modify?Extrude?задание глуби-ны (Amount) и количества сегментов (Segments)?установить видимость оснований (Cap-ping). Создание NURBS-тела, полученного методом экструзии – самостоятельно.
14. Выполнить Упражнения 8-10 (см. Практическое задание).

Практическое задание:

1. Открыть файл, используя настройки созданные рабочего стола (фамилия_группа.cui) 3DStudioMAX, созданные в предыдущей работе.
2. Упражнение 1. Построить модель поверхности для сцены “МАХ-кафе”:
А) установить масштаб для вида Top: Grid Spacing=1 м, Major Lines every Nth=10 м;
Б) построить плоскость 30х40 м в центре плоскости Top;
В) установить в свитке Parameters привязку к проекционным координатам (флажок);
Г) присвоить объекту имя «Основание сцены».
3. Упражнение 2. Построить модель здания для сцены “МАХ-кафе”:
А) построить фундамент (Box) размерами 600х600х100 см с Pivot Point (0,0,0);
Б) изменить параметры, установив размеры 680х680х30 см;
В) установить в свитке Parameters привязку к проекционным координатам (флажок);
Г) присвоить объекту имя «Фундамент»;
Д) увеличить объект до максимальных пределов во всех окнах;
Е) довести абсолютные координаты опорной точки фундамента до значения 0,0,0;
Ж) построить параллелепипед над точкой (0,0,0) размерами 600х600х5 см;
З) присвоить объекту имя «Пол»;
И) переместить объект вверх на расстояние 30 см;
Й) создать потолок помещения в виде дубликата объекта «Пол» на высоте 290 см;
К) присвоить объекту имя «Потолок»;
К) задать точное значение абсолютной высоты размещения потолка равное 325 см;
Л) создать правую стену помещения размерами 600х20х300 см;
М) установить в свитке Parameters привязку к проекционным координатам (флажок);
Н) назвать объект «Правая стена»;
О) совместить базовую точку правой стены с точкой (310,0,30);
П) создать левую стену, как дубликат правой;
Р) назвать объект «Левая стена»;
С) совместить базовую точку левой стены с точкой (-310,0,30);
Т) построить параллелепипед размерами 600х20х400 см с базовой точкой (0,-300,0);
У) задать точные размеры объекта 20х640х400 см;
Ф) установить в свитке Parameters привязку к проекционным координатам (флажок);
Х) назвать объект «Фасад»;
Ц) задать абсолютные координаты базовой точки фасада (0,-310,30);
Ч) создать копию фасада с размерами (5,640,300) и назвать объект «Задняя стена»;
Ш) задать абсолютные координаты базовой точки объекта (0,302.5,30);
Щ) построить параллелепипед (60,200,15) и назвать «Ступенька»;
Э) установить в свитке Parameters привязку к проекционным координатам (флажок);
Ю) задать абсолютные координаты базовой точки фасада (75,-370,0);
Я) сохранить сцену под исходным именем “МАХ-кафе”.
4. Упражнение 3. Создаем стол и стул:
А) перезагрузить компьютер с прежними установками;
Б) установить максимальный масштаб на виде Top для вывода 20х20 ячеек сетки;
В) построить параллелепипед с координатами (145,145,5);
Г) задать ему опорную точку (0,0,70);
Д) задать цвет объекта светло-коричневый и присвоить имя «Столешница»;
Е) построить в центре окна ножку стола в виде параллелепипеда (7.5,7.5.70);
Ж) назвать объект «Ножка» и присвоить аналогичный цвет;
З) задать опорную точку (-40,-40,0);
И) сделать 3 дубликата объекта и разместить в нужных точках;
К) построить основание стула в виде параллелепипеда (45,45,5);
Л) назвать объект «Сиденье» и задать опорную точку (100,0,40);
М) задать цвет объекта “под дерево” и задать max. масштаб для сцены целиком;
Н) построить ножку стула в виде объекта размерами (5,5,45) в точке (82,18,0);
О) назвать объект «Ножка стула01» того-же цвета, что и сиденье;
П) сделать вторую копию передней ножки, и назвать «ножка стула02»;
Р) сделать две заднюю ножку стула размером (5,5,90) и в опорной точке (120,18,0);
С) сделать копию задней ножки стула и присвоит им цвет сиденья;
Т) сделать подушку сиденья в виде объекта (42,42,4) с фасками 2.5 см и 4 сегментами;
У) скруглить фаски;
Ф) задать имя объекту «Подушка» и установить опорную точку (100,0,44);
Х) присвоить объекта красный цвет;
Ц) на виде сверху построить параллелепипед (45,2.5,25);
Ч) задать фаску 1.3 см и количество сегментов по фаске равное 4;
Ш) установит опорную точку объекта (117,0,66);
Щ) задать цвет объекта красный и присвоить имя «Спинка»;
Э) выделить все элементы стула и создать для них группу «Стул»;
Ю) сохранить сцену под именем «Стол и стул».
5. Упражнение 4. Усовершенствование объекта «Стол».
А) открыть сцену «стол и стул» (если была перзагрузка 3DStudioMAX);
Б) в центральном окне проекций выделить «Столешницу»;
В) увеличить объект до максимума во всех окнах проекций;
Г) на виде сверху построить объект (Tube) размерами R1=68, R2=62, H=15 см;
Д) назвать объект «Обвязка» и присвоить цвет светло-коричневый;
Е) задать опроную точку с координатами (0,0,55);
Ж) сохранить сцену под прежним именем «Стол и стул».
6. Упражнение 5. Создание вывески.
А) открыть файл сцены «МАХ-кафе»;
Б) выбрать в меню режим построения форм Text;
В) установить параметры текста (гарнитура Matura MT Scripts Capitals, курсив, размер 72 см);
Г) ввести текст Cafe MAX Bar;
Д) задать визуализацию, привязку к картам текстур и толщину линий 5 см;
Е) прикрепить текст к фронтальному виду здания (посредине верхней половины);
Ж) присвоить объекту имя «Вывеска» и цвет светло-голубой;
З) установить вывеска на расстоянии 10 см от стены;
И) сохранить файл сцены на диске.
7. Упражнение 6. Рисуем тарелку и бокал для сервировки столов «МАХ-кафе».
А) установить параметры новой сцены (сантиметры, шаг сетки –1 см.);
Б) переместить центр вида Front в левый нижний угол, размер кадра 20х14 см;
В) задать режим построения линейных сплайнов;
Г) построить контур сечения тарелки по координатам (0,0,0),(7.5,0,0),(7.5,0,0.7),
(12.7,0,3),(16.1,0,4.4),(16.2,0,4.6),(12.6,0,3.2),(7.2,0,0.9),(7.2,0,0.3),(0,0,0.3);
Д) откорректировать профиль, выделив подобъекты;
Е) отключить выделение подобъектов, выделить профиль и построить тарелку;
Ж) назвать объект “Тарелка01” и сохранить в файле под именем “Тарелка”;
З) начать новую сцену с прежними системными настройками;
И) расположить центр координат на виде Front внизу в центре;
К) построить профиль по точкам (0,0,0),(5.8,0,0),(5.6,0,0.5),(0.7,0,1.0),(0.8,0,10.5),
(1.7,0,11.9),(1.9,0,13.6),(5.6,0,20.2),(6.4,0,27.6),(6.1,0,27.6),(5.3,0,20.2),(0,0,13.6);
Л) откорректировать форму с помощью маркеров касательных векторов;
М) выключит режим выделения подобъектов, выделить профиль и, применив
модификатор вращения, получить фигуру;
Н) присвоить объекту имя «Бокал01» и сохранить в файле под именем «Бокал».
8. Упражнение 7. Создаем плафон светильника (как NURBS-тело).
А) установить параметры новой сцены (сантиметры, шаг сетки –1 см.);
Б) расположить центр координат на виде Front внизу в центре и обозревая 45 см;
В) задать режим построения NURBS-кривых и типом — точечная кривая;
Г) нарисовать разомкнутый профиль по точкам: (4.95,0,39.0),(4.65,0,31.6),(8.3,0,22.85),
(10.7,0,15.2),(8.4,0,7.8),(4.65,0,4.8),(4.65,0,0);
Д) выделить профиль, открыть окно Modify и построить поверхность вращением;
Е) в созданном объекте выделить подобъекты с уровнем выделения Curve;
Ж) откорректировать контур, переместив кривую от или к оси, точки кривой;
З) назвать объект “Плафон” и сохранить в файле “Лампа”.
9. Упражнение 8. Лепим опору настенного светильника (применяя модификатор скоса).
А) открыть файл «Лампа» и сделать лампу скрытой для просмотра (Display?Hide);
Б) изменить масштаб, обеспечив зону видимости 55-60 см на виде Front (центр внизу);
В) нарисовать сплайн по 8-ми точкам, где первая (0,0,48.4), шестая (17.9,0,39.1),
последняя (0,0,0), а остальные произвольно (для получения половины «щита»);
Г) достроить зеркальную половину профиля, используя панель Modify;
Д) выполнить слияние крайних вершин на уровне выделения подобъектов;
Е) отменить режим выделения подобъектов;
Ж) выделить сплайн и вызвать модификатор скоса Bevel (кнопка More на панели
Modify) для выполнения экструзии;
З) настроить параметры и значения скоса (самостоятельно);
И) скруглить фаску и задать число сегментов по высоте тела экструзии равное 3-4;
К) присвоить полученному объекту имя «Щит»;
Л) установить видимость объекта «Плафон»,расположив его впереди и выше «Щита»;
М) сохранить изменения на диске в виде файла сцены «Лампа».
10. Упражнение 9. Модификация стола с использованием сплайнов.
А) открыть файл сцены «Стол и стул»;
Б) развернуть окно Top на весь экран;
В) построить квадратный сплайн 122х122 см с центром в точке (0,0,0);
Г) отредактировать сплайн, добавив 4 новые вершины (по центрам сторон) с
помощью кнопки Edit панели Modify;
Д) выделить эти вершины сплайна, чтобы преобразовать объект в тип Bezier;
Е) заблокировать маркеры и придать сторонам сплайна эллиптическую форму;
Ж) выключить режим выделения подобъектов и применить опцию Extrude;
З) установить в счетчике величину экструзии = 5 см;
И) осуществить привязку опорной точке к проекционным координатам;
К) назвать созданный объект – «Столешница» и поместить в точку (0,0,70);
Л) сохранить файл под прежним именем.
11. Упражнение 10. Строим кресло.
А) установить параметры новой сцены (сантиметры, шаг сетки –1 см.);
Б) переместить центр вида Front в левый нижний угол, обеспечив зону видимости
по вертикали 95 см;
В) нарисовать сплайн профиль в виде двух кривых: первая задана точками
(50.1,0,79.9),(45.8,0,67.4),(44.1,0,39.9),(45.6,0,18.9),(50.3,0,0),(45.6,0,0),(40.1,0,16.1),
(23.9,0,34.6),(10.6,0,16.3),(4.8,0,0),(0,0,0),(5.0,0,21.4),(5.6,0,40.5),(31.9,0,40.7),
(39.0,0,53.6),(43.2,0,75.7), а вторая (при отключении Start New Shape) задана
точками (40.3,0,61.8),(39.2,0,57.3),(28.0,0,53.2),(14.7,0,52.8),(10.7,0,47.6),
(13.9,0,48.7),(17.4,0,46.3),(16.2,0,42.1),(11.7,0,40.3),(7.2,0,42.7),(6.8,0,49.8),
(14.9,0,56.6),(28.4,0,57.5);
Г) откорректировать форму сплайна;
Д) применить модификатор Extrude для боковины кресла с толщиной тела экструзии
равной 4 см и привязкой к опорной точке проекционных координат;
Е) задать объекту коричневый цвет и назвать «Боковина01»;
Ж) сделать дубликат «Боковину02» и разместить на расстоянии 40 см вдоль OY;
З) на виде Left построить параллелепипед с размерами (40х11х4) см;
И) назвать объект “Перекладина01” и задать коричневый цвет;
К) сделать копию “Боковину02”;
Л) в окне Top построить параллелепипед с фаской размерами (40х32х9), фаска 2 см;
М) задать количество сегментов фаски =4 и назвать объект “Сиденье”;
Н) установить темно-красный цвет сиденья и разместить между боковинами;
О) в окне Left нарисовать произвольносплайн-профиль спинки кресла;
П) выполнить экструзию объекта с глубиной 4 см;
Р) задать цвет коричневый и назвать объект «Спинка»;
С) нарисовать подушку спинки, как параллелепипед (13.5х40х5) с фаской 2 см;
Т) установить количество сегментов по фаске 4, а сегментов по ширине = 16;
У) задать объекту темно-красный цвет и назвать «Подушка»;
Ф) обеспечить такое расположение «Подушки» и «Сидения», чтобы выступ был
на половину своей толщины;
Х) используя модификатор (Bend) выполнить изгиб спинки кресла с углом -35?;
Ц) на виде Front поместить спинку с подушкой (с поворотом на 8-10?) на прежнее
место между боковинами;
Ч) сохранить объект в виде файла сцены «Кресло».