Введение

На пороге 3D мира

Моделирование, Анимация и Визуализация трехмерных сцен

Создание Геометрии или Моделирование

Источники света, съемочные камеры, материалы

Анимация

Визуализация Системные требования

На пороге 3D мира

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 архитектурных интерьеров и фасадов, анимация персонажей, фотореалистичные 3D сцены для Internet, визуализация физических процессов (рис. 1.01) - вот далеко неполный список задач, легко решаемых этой программой. Причём, речь может идти как об оптимальной расстановке мебели в Вашей квартире, оригинальной «начинке» домашней странички WEB или поздравительном ролике, так и о курсовом или дипломном проекте, коммерческой реализации целого интернет-сервера или представительском видеоклипе крупной компании.

Масштабируемость и модульная структура пакета позволяет получить конечный результат буквально за несколько часов работы пользователя, только начинающего своё ЗD-самообразование. Профессионалу же предоставлены неограниченные средства для творческого поиска и совершенствования.

РИСУНОК 1.01. Пример трехмерной сцены 3D Studio Max

Моделирование, Анимация и Визуализация трехмерных сцен

В результате работы программы создаются статические сцены, состоящие из определенного набора геометрических объектов (плоских и объемных), которые являются трехмерными, то есть описываются тремя координатами. Упрощенно эти координаты можно назвать Длиной, Шириной и Высотой. Четвертое измерение - Время присутствует только в динамических сценах или сценах, использующих Анимацию (или оживление). Наиболее характерный пример статической сцены - трехмерная модель архитектурного объекта, динамической - демонстрация работы автомобильного двигателя. Любая сцена формируется с использованием стандартного алгоритма, который укрупненно может быть описан следующим образом:

Создание геометрии.

Отладка источников света, съемочных камер и материалов.

Настройка анимации.

Визуализация.

Конечным результатом, завершающим работу над статической трехмерной сценой, является «картинка» - графический файл изображения. Динамическая сцена дает на выходе набор «картинок» или анимационную последовательность, где каждый кадр отражает изменения, происходившие с объектами сцены. Результаты визуализации могут быть перенесены на бумагу, пленку, ткань или записаны на видеоленту, CD-диск и т.д. Кратко остановимся на основных пунктах алгоритма работы по созданию, отладке и визуализации трехмерной сцены.

Создание Геометрии или Моделирование

Это один из основных этапов работы, характеризующийся требованиями значительных навыков и знаний основных команд и инструментов среды Мах. Причем реально учитывается именно геометрия тел, а не их физические свойства или взаимодействия - эти понятия лишь имитируются. Осваивая работу по моделированию сцены, можно убедиться, что объем первоначальных знаний доступен для запоминания любым начинающим пользователем, и конечный результат может быть достигнут довольно быстро.

Источники света, Съемочные камеры,

Материалы

Следующий этап, заключающийся в настройке и отладке визуальных характеристик сцены. Яркость и тон основного и вспомогательного освещения, наличие рефлексных источников света, глубина и резкость теней и многие другие параметры задаются при помощи специальных служебных объектов - источников света, а съемочные камеры управляют крупностью кадра, перспективой, углом зрения и поворота и т.д. Кроме того, высота точки расположения наблюдателя регулирует так называемый «эффект присутствия» - вид с высоты «птичьего полета» или человеческого роста сразу задает «настроение» зрителю. Реальность получаемой «картинки» в значительной степени зависит от используемых материалов и примененных в них текстурных карт -изображений, имитирующих фактуру дерева, камня, водной поверхности и т.п. Многочисленные параметры Редактора Материалов дают неограниченные возможности в отладке и настройке фотореалистичности сцены, приближению ее изображений к натуральности реального мира.

Анимация

При моделировании динамических сцен очень мощный механизм управления движением, как отдельных объектов, так и целых потоков и групп, позволяет добиваться настоящей достоверности, приближающей моделированную имитацию к реальным съемочным кадрам, получаемым видеокамерой. Такие параметры, как замедление и ускорение, циклы и повторы, масштабирование временных промежутков и некоторые другие управляют анимацией и дают гибкий инструмент для пользователя.

Визуализация

Финальный этап, заключающийся в настройке параметров, регулирующих качество получаемой «картинки», формат и тип генерируемых кадров, добавление специальных эффектов (сияния, отражений и бликов в линзах камер, размытие резкости, смазанность при быстром движении, туман и многие другие). Процесс обсчета каждого кадра напрямую зависит от сложности сцены, используемых материалов и, безусловно, от компьютера, на котором происходит обсчет. Поэтому далее мы детально остановимся на аппаратных и программных требованиях, предъявляемых программой Мах.

Системные требования

Минимальная конфигурация для работы в Мах

Процессор - Duron 800 Mhz или более быстрый;

Память - 256 Mb DDR RAM;

Видеокарта - акселератор с поддержкой разрешения 1152x864 и выше при 32-битном цвете.

Рекомендуемая конфигурация:

Процессор - Dual Athlon 1000 Mhz или более быстрый;

Память - 512 Mb DDR RAM;

Видеокарта - акселератор на базе чипсетов фирмы nVidia (TNT2 и выше).

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. Индустрия персональных компьютеров за последние годы сделала гигантский рывок и сейчас сложно предположить на вашем рабочем столе систему слабее, чем описанную в разделе «Минимальная конфигурация». Скорее наоборот, «Рекомендуемая конфигурация» может быть признана сейчас минимальной, исходя из требований других задач - игр, Интернета, приложений мультимедиа и т.д. Поэтому следует уяснить, что программа Мах будет работать у вас ВСЕГДА, однако чем лучше ваша конфигурация, тем эффективнее вы сможете заниматься собственно трехмерным моделированием, а не борьбой с замедлениями и ожиданием завершения промежуточных результатов.

Так как Мах все же графическая программа, то обратите должное внимание на свою видеоподсистему. Можно работать в режиме 256 цветов и получать довольно приемлемые результаты, однако добиться фотореализма с такой цветовой палитрой проблематично, да и стадия отладки материалов и текстур будет скорее тяжелой работой, чем удовольствием. Безусловно, рациональнее будет использовать наработанные библиотеки геометрий, материалов, текстурных карт и т.п., чем создавать все это самому, поэтому желательно иметь подключение к Интернет и привод для CD-дисков.