Анимация булевых объектов

После проведения булевых операций операнды могут быть анимированы. Весьма изящные и зачаровывающие результаты можно использовать для самых разных целей.
1. Выделите булев объект. Например, используйте объект, полученный путем исключения.
2. Щелкнув по кнопке

Анимация лофтингового объекта

Анимировать лофтинговые объекты можно на уровнях объектов или подобъектов. С целым лофтинговым объектом анимация осуществляется так же, как и с любым другим сетчатым объектом. На уровне подобъектов можно осуществить анимацию оригиналов лофтинговых элементов (то есть образцов, из которых подобъекты были получены методом Instance), а также путей и опорных сечений лофтингового объекта. Применение преобразований или модификаторов непосредственно к лофтинговым подобъектам не ведет к генерированию ключей анимации, при этом лофтинговый объект не меняется с течением времени.
1. Выделите оригинал или образец лофтинговой формы или пути (рис. 10.70).

Булева вырезка

Существует четыре варианта булевой операции вырезки (cut): уточнить (refine) - добавляет к операнду А новые грани в местах, где он пересекается с поверхностью операнда В; расщепить (split) - добавляет два набора новых граней к операнду А в местах, где он пересекается с поверхностью операнда В. Каждый из этих наборов используется для задания отдельных элементов в каркасе, так что каркас можно легко разбить. Другими словами, команда Split разделяет сетку операнда А на две части. Граница частей определяется пересечением с операндом В; убрать внутри (remove inside) - удаляет грани операнда А, которые оказались внутри объема операнда В. Эта опция работает как булево исключение, только к операнду А не добавляются грани; убрать снаружи (remove outside) - удаляет грани операнда А, которые оказались вне объема операнда В. Эта опция работает как булево пересечение, только к операнду А не добавляются грани.

1. Воспользовавшись панелью Create

Булево исключение

1. С помощью кнопок

Булево пересечение

Объект, полученный в результате булевого пересечения, выглядит как часть, удаленная при исключении. Если операнды не пересекаются, оба они исчезают.
1. С помощью кнопок

Добавление формы к лофтинговому объекту

Опорные формы, путь, оболочку и визуализацию поверхности лофтингового объекта можно настроить в панели Modify (Изменить).
1. Выделите лофтинговый объект.
2. Щелкнув по кнопке

Клонирование формы

1. Выделите форму в лофтинговом объекте.
2. В свитке Shape Commands (Команды форм) щелкните по кнопке Put (Поместить). Появится диалоговое окно Put to Scene (Поместить в сцену) - рис. 10.65.
3. Задайте имя новой формы и щелкните по кнопке ОК. Копия образца появится в окне изображения в начале координат исходной сетки.

Лофтинговые объекты

Лофтинг (lofting) - чрезвычайно гибкое средство моделирования и анимации трехмерных форм. Термин возник еще тогда, когда корпус корабля строили из набора поперечных сечений, или шпангоутов, вдоль всей его длины. Структура, называемая лофтом (loft), поддерживала корпус во время установки шпангоутов. Вставка шпангоутов в лофт получила название лофтинга.
Как и в кораблестроении минувших дней, с помощью лофтинга создаются трехмерные объекты, когда опорные сечения форм помещаются вдоль некоторой направляющей. Только вместо деревянных шпангоутов с помощью лофтинга расставляются формы вдоль сплайна. По мере того как в набор добавляются новые формы, на них строится лофтинговая поверхность, или оболочка, подстраивающаяся под очертания каждой формы (рис 10.41).

Морфинговые объекты

Трехмерный морфинг (morphing) - это метод анимации, когда некоторый объект, называемый затравочным (seed object), изменяет свою форму в соответствии с тем, как выглядят объекты-цели (target). Этот метод часто используется в анимации персонажей для изменения выражения лица и при имитации движения губ в разговоре (рис. 10.72).
Морфинг может быть применен к сеточным объектам, патчам или NURBS-поверхностям. В дальнейшем мы рассмотрим сеточный морфинг. Однако принципы его едины для объектов любого происхождения. Необходимое условие создания морфинговых объектов - сохранение числа вершин в целях: оно должно быть таким же, как в затравочном объекте. Это объясняется тем, что операция морфинга просто перемещает вершины затравочного объекта так, чтобы они совпали с соответствующими вершинами объекта-цели. Если число вершин меняется, морфинговая анимация не работает.

Настройка сложности оболочки

Сложность лофтинговых объектов определяют два фактора: шаги формы (shape steps) - число сегментов оболочки между соседними вершинами форм, составляющих поперечные сечения. Это число определяет радиальную сложность лофтингового объекта; шаги пути (path steps) - число сегментов оболочки между ближайшими поперечными сечениями пути. Число шагов пути задает сложность лофтингового объекта по долготе (вдоль пути).

Осуществление настройки сложности оболочки
1. Выделите лофтинговый объект и установите уровень отображения объекта Wireframe (Каркас) - см. рис. 10.59.

Построение лофтингового объекта с помощью команды Get Path

1. Выделите подходящую форму опорного сечения лофта (рис. 10.47).

Построение лофтингового объекта с помощью команды Get Shape

1. Выделите подходящую форму пути лофтинга (рис. 10.43)

Преобразование формы

1. Выделите форму в лофтинговом объекте.
2. Пользуясь соответствующими кнопками, передвиньте (move)

Проведение морфинговой анимации

1. Воспользовавшись панелью

Редактирование лофтинговых объектов

Подобъекты, составляющие лофтинговый объект, - это путь лофтинга и формы опорных сечений. Можно редактировать лофтинговые объекты, осуществляя правку форм и путей на уровне подобъектов или же работая с экземплярами форм, из которых был построен лофтинговый объект.
Работа с оригиналами форм - самый простой способ редактирования. Нужно всего лишь выделить форму, открыть панель Modify и изменить или настроить параметры создания формы. Никакие преобразования оригинальных форм не действуют на построенный из них лофтинговый объект до тех пор, пока вы не примените к ним модификатор XForm (Преобразование).
Команды редактирования подобъектов лофтинга включают лишь подгонку и клонирование компонентов лофтингового объекта. В режиме редактирования подобъектов можно перемещать и вращать формы опорных сечений и изменять их масштаб. Можно также вращать путь лофтинга относительно локальной оси Z. Поскольку выделение подобъектов лофтинга не заносится в стек модификаторов, любое применение модификаторов на уровне подобъектов может привести к неожиданным результатам или к изменению всего лофтингового объекта.
Следующие упражнения позволяют освоить редактирование форм на уровне подобъектов. Подобным же образом можно редактировать пути, но в этом случае доступны лишь операции поворота и клонирования. Удаление пути влечет за собой удаление всего лофтингового объекта.

Ландшафтная модель...

Рис. 10.1. Ландшафтная модель вулкана создана с использованием контурных линий меню в закладке Create/Geometry (Создать/Геометрия) .

Булевы операции с кубом и сферой

Рис. 10.2. Булевы операции с кубом и сферой

В 3ds max 6 существует пять типов булевых операций: объединение (union) соединяет оба операнда в один объект и устраняет грани, которые оказались внутри нового объекта; исключение (А - В) (subtraction (A - В)). Из объема операнда А исключается объем операнда В, и на операнде А строится внутренняя поверхность с добавлением примыкающих граней операнда В. Остаток операнда В удаляется; исключение (В - A) (subtraction (В - А)). Из объема операнда В исключается объем операнда А. Эта операция использует части граней операнда А, чтобы закрыть образовавшееся отверстие; пересечение (intersection) удаляет непересекающийся объем двух операндов и использует грани пересечения для построения нового объекта, проще говоря, остается лишь та часть пространства, которая была общей для обоих операндов; вырезка (cut) открывает внутренний объем операнда В в месте, где к нему примыкает поверхность операнда А. Никакие грани операнда В не добавляются к операнду А. Вместо этого происходит уточнение, разбиение или удаление граней операнда А в месте пересечения его поверхности с поверхностью операнда В.

Исключение - наиболее часто используемая булева операция.

Выделите первый операнд

Рис. 10.3 Выделите первый операнд

3. Щелкнув по кнопке

На панели Create показывается...

Рис. 10.4. На панели Create показывается, какой объект является операндом А

4. В свитке Parameters (Параметры) выберите Subtraction (A - В) (Исключение (А - В)) - см. рис. 10.5.

Булева операция Subtraction...

Рис. 10.5. Булева операция Subtraction (А - В) выполняется по умолчанию

5. Щелкните по кнопке Pick Operand В (Выберите операнд В) и щелкните мышью по второму объекту. Произойдет операция исключения объема второго объекта из первого (рис. 10.6).

От куба «откушен» кусочек

Рис. 10.6 От куба «откушен» кусочек

6. Чтобы вычесть первый объект из второго, используйте операцию Subtraction (В - А) (Исключение (В - А)).

Выделите операнд. Какой...

Рис. 10.7. Выделите операнд. Какой объект будет первым, не имеет значения

3. Примените команду Boolean (Булевы операции).
4. В свитке Parameters (Параметры) выберите вариант Intersection (Пересечение) - см. рис. 10.8.

Выберите операцию пересечения

Рис. 10.8 Выберите операцию пересечения

5. Щелкните по кнопке Pick Operand В и затем - по второму объекту. Грани, не лежащие в пересечении объектов, исчезают, оставляя пересечение в чистом виде (рис. 10.9).

Непересекающиеся грани удалены

Рис. 10.9. Непересекающиеся грани удалены

Для интерактивного сравнения результата булевых операций выберите любой другой пункт в выпадающем меню Parameters (Параметры).

Выделите объект, из...

Рис. 10.10. Выделите объект, из которого будет производиться вырезка

3. Примените команду Boolean.
4. В свитке Parameters (Параметры) выберите команду Cut (Вырезка) -рис. 10.11.

Выберите команду Cut => Remove Inside

Рис. 10.11. Выберите команду Cut => Remove Inside

5. Щелкните по кнопке Pick Operand В, а затем по второму объекту. Первый объект вырежется по форме второго (рис. 10.12).

Сфера вырезает в кубе...

Рис. 10.12. Сфера вырезает в кубе дыру, не создавая на месте вырезки новых граней

Установите флажок Results...

Рис. 10.13 Установите флажок Results + Hidden Ops в панели Modify

Теперь скрытый операнд...

Рис. 10.14. Теперь скрытый операнд отображается в виде каркаса

4. В стековом окне модификаторов щелкните по значку + возле слова Boolean. Затем щелкните по строке Operands (Операнды) - см. рис. 10.15.

Включение подобъектов для булевой анимации

Рис. 10.15. Включение подобъектов для булевой анимации

5. Щелкните по кнопке Animate (Анимировать).
6. Измените положение ползунка времени.
7. Перетащите операнд, показанный в виде каркаса, сквозь другой операнд (см. рис. 10.16).

Кажется, что пустота...

Рис. 10.16. Кажется, что пустота, созданная скрытым операндом, движется сквозь другой операнд

8. Выключите опцию Show Hidden Operands (Показать скрытые операнды).
9. Щелкните по кнопке Play Animation (Запустить анимацию). Пустота, созданная скрытым операндом, будет плавно перемещаться сквозь другой операнд.

Расположите отверстия напротив друг друга

Рис. 10.17. Расположите отверстия напротив друг друга

4. Выделите один из объектов.
5. В панели Create выберите команду Geometry => Compound Objects => Connect (Геометрия => Составные объекты => Соединить). Появится свиток Connect. Выделенный объект станет операндом 0 (рис. 10.18).

Выберите тип передачи геометрии для

Рис. 10.18. Выделенный объект стал операндом 0

6. Выберите тип передачи геометрии для второго операнда, как вы это делали для булевых операндов1.
7. Щелкните по кнопке Pick Operand (Пометить операнд) и затем укажите второй сетчатый объект.
8. Сгладьте мост в середине и на концах, установив флажки Bridge (Мост) и Ends (Концы) - см. рис. 10.19.

Результат соединения двух сфер

Рис. 10.19. Результат соединения двух сфер

9. Чтобы сделать мост более сжатым или выпуклым, увеличьте число сегментов и настройте уровень механического напряжения (tension)1 - см. рис. 10.20.

Результат настройки...

Рис. 10.20. Результат настройки числа сегментов и уровня механического напряжения

Панель Scatter (Распределить)...

Рис. 10.21 Панель Scatter (Распределить) показывает, какой объект является исходным

3. Выберите тип передачи геометрии.
4. Щелкните по кнопке Pick Operand (Пометить операнд). Затем укажите объект распределения. Исходный объект переместится на поверхность объекта распределения.
5. В группе Source Object Parameters (Параметры исходного объекта) введите число копий исходного объекта. Клоны исходного объекта расположатся на поверхности объекта распределения (рис. 10.22).

Результат распределения...

Рис. 10.22. Результат распределения чайников по плоской поверхности

6. Попробуйте каждый метод распределения, используя переключатель в группе Distribution Object Parameters (см. рис. 10.23). Методы All Vertices (Все вершины), All Edge Midpoints (Все середины граней)и All Face Centers (Все центры граней) игнорируют величину Duplicates (Число копий) и создают упорядоченные массивы (рис. 10.24).

Установка метода распределения...

Рис. 10.23. Установка метода распределения All Edge Midpoints (Все середины граней) в панели Scatter

Результат распределения...

Рис. 10.24. Результат распределения чайников по плоской поверхности по всем серединам граней

Чтобы создать случайное распределение объектов в объеме, используйте в качестве объекта распределения сетчатый объект, который охватывает данный объем, и установите переключатель методов в группе Distribution Object Parameters (Параметры распределения объектов) в положение Volume (Объем).

Форма для внедрения в объект

Рис. 10.25. Форма для внедрения в объект

2. Выделите сеточный объект.
3. Откройте панель Create и выберите команду Geometry =>Compound Objects => ShapeMerge (Геометрия =>Составные объекты => Слить с формой). Появится свиток ShapeMerge. Выделенный объект будет назначен каркасным операндом (рис. 10.26).

В панели ShapeMerge...

Рис. 10.26. В панели ShapeMerge объект ChamferBox (Кубик с фасками) назначен каркасным операндом

4. Выберите тип передачи геометрии и щелкните по кнопке Pick Shape (Указать форму). После этого щелкните мышью по форме. Форма внедрится в поверхность каркаса (рис. 10.27).

Звезда встроена в поверхность кубика

Рис. 10.27. Звезда встроена в поверхность кубика

5. Выберите команду Cookie Cutter (Кондитерская формочка), чтобы вырезать область каркасной поверхности внутри формы. Чтобы вырезать область снаружи внедренной формы, установите флажок Invert (Обратить) - см. рис. 10.28.

Каркас с вырезанными формами

Рис. 10.28. Каркас с вырезанными формами

Как раскрасить в разные цвета внедренные формы, вы узнаете, прочитав главу 13, в разделе «Создание многокомпонентных материалов».

Использование сплайнов...

Рис. 10.29 Использование сплайнов в качестве контура ландшафта

2. Убедитесь, что сплайны присоединены друг к другу и образуют единый объект. Если это не так, выделите один сплайн и преобразуйте его в редактируемый сплайн. Затем примените команду Attach Multiple (Соединить несколько объектов) и выделите остальные сплайны набора.
3. В панели Create выберите команду Geometry => Compound Objects =>Terrain (Геометрия =>Составные объекты => Ландшафты). Появится свиток Terrain (рис. 10.30). Контурные линии обтягиваются оболочкой (skin), то есть на контуре формируется поверхность, напоминающая гору (рис. 10.31). Имейте в виду, что для обработки сложных контуров может потребоваться некоторое время.

Форма назначена операндом на панели Terrain

Рис. 10.30. Форма назначена операндом на панели Terrain

Вулкан: составной объект...

Рис. 10.31 Вулкан: составной объект ландшафта, получившийся из сплайнов

4. Если некоторые контурные линии были пропущены, щелкните по кнопке Pick Operand и укажите эти линии.
5. Вы можете задать цвет каждого уровня поверхности ландшафта в свитке Color by Elevation (Цвет по высоте) -рис. 10.32.

Раскраска придает вулкану более реалистичный вид

Рис. 10.32 Раскраска придает вулкану более реалистичный вид

Чтобы уменьшить сложность каркаса, откройте свиток Simplification (Упрощение) и выберите вариант Use of Lines (Использовать половину линий) или Useof Lines (Использовать четверть линий) для упрощения по вертикали, или Useof Points (Использовать половину точек) или Use of Points (Использовать четверть точек) для упрощения по горизонтали.

Внутри геосферы находится оборачиваемый объект

Рис. 10.33. Внутри геосферы находится оборачиваемый объект

3. В панели Create выберите команду Geometry => Compound Objects => Conform (Геометрия => Составные объекты => Согласовать). Появится свиток Conform. Выделенный внешний объект будет назначен оборачивающим объектом (рис. 10.34).

В панели Conform указывается...

Рис. 10.34. В панели Conform указывается, что геосфера назначена оборачивающим объектом

4. В группе Vertex Projection Direction (Направление проецирования вершин) выберите опцию Along Vertex Normals (Вдоль нормалей вершин) -см. рис. 10.35.

Выбор опции Along Vertex Normals

Рис. 10.35. Выбор опции Along Vertex Normals

5. В группе Update (Обновить) внизу свитка Parameters (Параметры) установите флажок Hide Wrap-To Object (Скрыть оборачиваемый объект).
6. Щелкните по кнопке Pick Wrap-To Object (Указать оборачиваемый объект) и выберите опцию клонирования.
7. Щелкните по внутреннему объекту в рамке. Внутренний объект будет обернут внешним (рис. 10.36).

Геосфера обернулась...

Рис. 10.36. Геосфера обернулась вокруг оборачиваемого объекта и повторяет его поверхность

Используйте согласованные объекты для расположения текста на поверхности сетчатого объекта.

Два конуса до применения BlobMesh

Рис. 10.37. Два конуса до применения BlobMesh

3. В панели Create выберите команду Geometry =>Compound Objects => BlobMesh (Геометрия => Составные объекты => Капельно-сетчатый). Появится свиток BlobMesh (рис. 10.38).

Параметры BlobMesh, задаваемые по умолчанию

Рис. 10.38. Параметры BlobMesh, задаваемые по умолчанию

4. Щелкните в любом месте окна проекции. Появится сфера, символизирующая объект типа BlobMesh. Обратите внимание, что этот тип составного объекта - единственный, который может быть создан на основе лишь одного геометрического объекта.
5. Щелкнув по кнопке, откройте панель Modify. Под списком Blob Objects (капельные объекты) щелкните кнопку Pick и выберите оба конуса. Они назначены для размещения на них «капель».
6. На поверхности обоих конусов появятся новые объекты (рис. 10.39.). Сферы появились на вершинах граней конусов.

Внешний вид сцены...

Рис. 10.39. Внешний вид сцены после применения BlobMesh без дополнительных настроек

Соответственно, меняя их геометрические параметры, можно менять расположение капель в широких пределах.
7. Путем изменения настроек капель Tension (Натяжение) и Size (Размер), а также параметров конусов, отвечающих за число и расположение граней, можно добиться того, чтобы капли покрыли поверхности конусов ровным слоем (рис. 10.40). Как правило, желаемого результата удается достичь, не меняя значений Tension (для капель) и Sides (для конусов), принятых по умолчанию.

После регулировки...

Рис. 10.40. После регулировки параметров Size у капель и Height Segments у конусов сцена приобретает законченную форму

Качество показа капельных объектов в окнах проекций и при визуализации задается параметрами Evaluation Coarseness (грубость оценки).

Используя четыре формы...

Рис. 10.41. Используя четыре формы и криволинейный путь, можно построить необычный лофтинговый объект

Лофтинговый путь может быть любым, но это обязательно должен быть один непрерывный сплайн. Формы, состоящие более чем из одного сплайна, например кольцо, не могут использоваться в качестве лофтингового пути. Напротив, формы, образующие опорные сечения лофта, могут состоять как из одного, так и из нескольких сплайнов. Если сплайны вложены друг в друга, лофтинг будет вестись по слоям (рис. 10.42).

Используя вставленные...

Рис. 10.42. Используя вставленные друг в друга сплайны, можно получить лофтинговый объект с отверстием случае легче предсказать очертания лофтинга.

Начать создание лофтингового объекта можно как с пути, так и с форм. Если вы сначала создаете путь и затем добавляете к нему формы опорных сечений, они расставляются перпендикулярно линии пути. Если вы начали с форм, путь будет проходить вдоль локальных осей Z каждой формы. По этой причине лучше начинать с построения пути и затем добавлять формы сечений, поскольку в этом случае легче предсказать очертания лофтинга.