Трёхмерная графика. §1. Введение

1.

1
Трёхмерная графика
§ 1. Введение
§ 2. Работа с объектами
§ 3. Сеточные модели
§ 4. Модификаторы
§ 5. Кривые
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

2.

2
Трёхмерная графика
§ 1. Введение
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

3.

Трёхмерная графика, 11 класс
3
Что такое 3D-графика?
Трёхмерная графика (3D-графика) – это раздел
компьютерной графики, который занимается
созданием моделей и изображений трёхмерных
объектов.
3D-модели: каждая точка имеет 3 координаты
3D-модели
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
проекции (на плоскость)
анимация
расчёты (на прочность и т.п.)
3D-печать
http://kpolyakov.spb.ru

4.

Трёхмерная графика, 11 класс
4
Области применения
• САПР – системы автоматизированного проектирования
• компьютерные тренажеры и обучающие программы
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

5.

Трёхмерная графика, 11 класс
5
Области применения
• построение трёхмерных моделей в науке,
промышленности, медицине
• дизайн зданий и интерьера
• компьютерные эффекты в кино и телевидении
• телевизионная реклама
• интерактивные игры
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

6.

Трёхмерная графика, 11 класс
6
Этапы работы с 3D-моделями
• моделирование — создание трёхмерных моделей
объектов
• текстурирование (раскраска) — наложение на модели
рисунков (текстур), имитирующих материал
• освещение — установка и настройка источников света
• анимация — описание изменения объектов во времени
(изменение положения, углов поворота, свойств)
• съемка — установка камер (выбор точек съёмки),
перемещение камер по сцене
• рендеринг (визуализация) — построение
фотореалистичного изображения или анимации
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

7.

Трёхмерная графика, 11 класс
7
Программы для 3D-моделирования
3ds MAX (www.autodesk.com)
Maya (www.autodesk.com)
AutoCAD (www.autodesk.com)
Cinema4D (www.maxon.net)
Blender (www.blender.org) – свободное ПО,
версии для Windows, Linux, Mac OS и др.
Требования к компьютеру:
• мощный процессор
• оперативная память
• дисковая память
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
для версии 2.69
http://kpolyakov.spb.ru

8.

Трёхмерная графика, 11 класс
8
Проекции
Проекция – плоское (двухмерное) изображение
трёхмерного объекта.
вид сверху: произвольная проекция:
Сюзанна
вид спереди:
вид справа:
Ctrl+Alt+Q: 4 проекции/только проекция пользователя
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

9.

Трёхмерная графика, 11 класс
9
Управление проекциями
меню Вид (View)
или…
Num7
вид сверху
(+Ctrl: вид снизу)
вид спереди
(+Ctrl: вид сзади)
Num1
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
7
8
Home
9
PgUp
4
5
6
1
2
3
End
вид справа
PgDn (+Ctrl: вид слева)
Num3
http://kpolyakov.spb.ru

10.

Трёхмерная графика, 11 класс
10
Ортогональные и перспективные проекции
перспективная
ортогональная
линия горизонта
Сверху орто
Сверху персп.
размеры не зависят
от расстояния
параллельные грани
остаются
параллельными
Num5 – ортогональная/перспективная
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

11.

Трёхмерная графика, 11 класс
11
Управление видами
Колёсико мыши: изменить масштаб
При нажатом колёсике мыши: вращение проекции
+Shift: перемещение без вращения
7
8
Home
9
PgUp
Num2, Num4, Num6, Num8:
вращение проекции
+Ctrl: перемещение
4
5
6
1
2
3
End
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
PgDn
http://kpolyakov.spb.ru

12.

12
Трёхмерная графика
§ 2. Работа с объектами
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

13.

Трёхмерная графика, 11 класс
13
Выделение объектов
! ПКМ: выделить объект!
Shift+ПКМ: выделить несколько объектов
A: выделить всё/снять выделение со всех
B: выделить нужные объекты прямоугольной рамкой
ПКМ, затем Ctrl+ЛКМ: произвольным контуром
С: выделить нужные объекты круглой кистью
колесико регулирует размер кисти
ЛКМ – завершить выделение
нажать на колесико – отменить выделение объекта
Num. (Вид – Показать выделенное) – приблизить
выделенные объекты
Num/ (Вид – Глобальный/Локальный вид) – скрыть все,
кроме выделенных объектов
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

14.

Трёхмерная графика, 11 класс
14
Преобразования
Перемещение:
свободное
перемещение
в плоскости
проекции
Z
опорная точка
(origin)
G: перемещение в
плоскости проекции
ЛКМ: фиксация
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
Y
X
включение
манипулятора
перемещение
вдоль одной оси
G, X: перемещение вдоль оси X
G, Y: перемещение вдоль оси Y
G, Z: перемещение вдоль оси Z
http://kpolyakov.spb.ru

15.

Трёхмерная графика, 11 класс
15
Преобразования
Вращение:
R (rotate): вращение в
плоскости проекции
ЛКМ: закончить
R, X: вращение вокруг оси X
R, Y: вращение вокруг оси Y
R, Z: вращение вокруг оси Z
манипулятор
вращения
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

16.

Трёхмерная графика, 11 класс
16
Преобразования
Размеры объекта:
S (scale): все размеры одновременно
S, X: только по оси X
S, Y: только по оси Y
S, Z: только по оси Z
ЛКМ: закончить
по одной оси
Z
Y
все сразу
X
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

17.

Трёхмерная графика, 11 класс
17
Преобразования
N: показать/скрыть панель преобразований
Shift+D: создать копию объекта
ЛКМ: зафиксировать
X: перемещать только вдоль оси X
Y: перемещать только вдоль оси Y
Z: перемещать только вдоль оси Z
Del: удалить выделенные объекты
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

18.

Трёхмерная графика, 11 класс
18
Системы координат
Zлок
Z
Y
X
глобальная («мировая»)
не зависит от положения объекта
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
Xлок
Yлок
локальная
связана с объектом
http://kpolyakov.spb.ru

19.

Трёхмерная графика, 11 класс
19
Слои
активный слой
есть объекты
Shift+ЛКМ: выделить несколько слоёв
M: перевести объект на другой слой
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

20.

Трёхмерная графика, 11 класс
20
Связывание объектов
Задача: привязать к столу стоящие на нём предметы.
Стол: родительский объект
Чашка: дочерний объект
свойства объекта
… или
1) выделить все чашки
(Shift+ПКМ)
2) выделить стол
(Shift+ПКМ)
3) Ctrl+P
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

21.

Трёхмерная графика, 11 класс
21
Структура проекта
Окно Структура проекта:
видимость
(вкл/откл)
родитель
возможность
выделения
(вкл/откл)
учитывать при рендеринге
(вкл/откл)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

22.

22
Трёхмерная графика
§ 3. Сеточные модели
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

23.

Трёхмерная графика, 11 класс
23
Что такое сеточная модель?
Режим Каркас (Wireframe):
B
A
C
D
F
E
G
H
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
• 8 вершин (vertex) – A, B, C,
D, E, F, G и H;
• 12 рёбер (edge) – AB, AD,
BC, CD, EF, EH, FG, GH, AE,
BF, CG и DH
• 6 граней (face) – ABCD,
EFGH, ABFE, CDHG, ADHE
и BCGF
http://kpolyakov.spb.ru

24.

Трёхмерная графика, 11 класс
24
Что такое сеточная модель?
Сеточная модель (mesh) – это поверхность, которая
строится на сетке из рёбер.
Грани:
полигональные
• треугольники
модели
• четырехугольники
• многоугольники (полигоны)
! Все тела (в т.ч. сферы!) состоят из граней!
Векторный формат: хранятся координаты вершин.
! Чем больше граней, тем сложнее расчёты!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

25.

Трёхмерная графика, 11 класс
25
Редактирование сетки
Tab – перейти в режим редактирования сетки (Edit mode)
Выбор объектов:
рёбра
вершины
+Shift – несколько
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
или Ctrl+Tab:
грани
выделять только видимые
http://kpolyakov.spb.ru

26.

Трёхмерная графика, 11 класс
26
Редактирование сеточной модели
в режиме работы с вершинами:
Ctrl+ЛКМ – новая вершина, соединённая с выделенной
Ctrl+V – меню для
вершин
Ctrl+ЛКМ
ПКМ
новое ребро
ПКМ
F
Ctrl+E – меню для
рёбер
Shift+ПКМ
новая грань
ПКМ
F
Ctrl+F – меню для
граней
Shift+ПКМ
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

27.

Трёхмерная графика, 11 класс
27
Редактирование сеточной модели
Пропорциональное редактирование:
включение:
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

28.

Трёхмерная графика, 11 класс
28
Деление рёбер и граней
одно ребро:
два ребра:
треугольная грань:
четырёхугольная грань:
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

29.

Трёхмерная графика, 11 класс
29
Деление рёбер и граней: Нож
Нож (Knife):
при нажатой К резать ЛКМ, Enter – завершить
Enter
ЛКМ
ЛКМ
ЛКМ
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

30.

Трёхмерная графика, 11 класс
30
Деление рёбер и граней
одиночное сечение
множественное сечение
Разрезать петлей со сдвигом (Loop Cut and Slide):
Колёсико мыши – менять число сечений
ЛКМ – зафиксировать число сечений
ЛКМ – зафиксировать сдвиг
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

31.

Трёхмерная графика, 11 класс
31
Выдавливание (Extrude)
выдавливание наружу
выдавливание вовнутрь
E (extrude): выдавить выделенную грань по нормали
E, X: выдавить вдоль оси X
E, Y: выдавить вдоль оси Y
E, Z: выдавить вдоль оси Z
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

32.

Трёхмерная графика, 11 класс
32
Сглаживание (Smooth)
без сглаживания
со сглаживанием
! Сглаживание (затенение) только при
выводе (число граней не меняется)!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

33.

33
Трёхмерная графика
§ 4. Модификаторы
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

34.

Трёхмерная графика, 11 класс
34
Что такое модификатор?
Модификатор – это преобразование объекта, которое
выполняется автоматически при выводе проекции на
экран или построении готового изображения
(рендеринге).
! Это неразрушающая операция!
Стек модификаторов: изменить
порядок
применяется
первым
применяется
последним
Применить модификатор = изменить сетку!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

35.

Трёхмерная графика, 11 класс
35
Сглаживание
Подразделение поверхности
(Subsurf = Subdivision surface):
без сглаживания
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
уровень 1
(24 грани)
уровень 4
(1536 граней)
http://kpolyakov.spb.ru

36.

Трёхмерная графика, 11 класс
36
Симметрия
Зеркало (Mirror):
половина головы
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
с модификатором Зеркало
http://kpolyakov.spb.ru

37.

Трёхмерная графика, 11 класс
37
Логические операции
объединение
(Union):
пересечение
(Intersection):
«куб минус сфера»
(Difference):
«сфера минус куб»
(Difference):
! При сдвиге куба
результат меняется!
внести изменения
в сетку
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

38.

Трёхмерная графика, 11 класс
38
Массив
оригинал
копии
! Копии сохраняют связь с оригиналом!
= разорвать связь
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

39.

Трёхмерная графика, 11 класс
39
Деформация
Решётка (Lattice):
! Полезно при анимации!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

40.

Трёхмерная графика, 11 класс
40
Деформация
Решётка (Lattice):
1) Добавить – Решётка
2) выбрать число разбиений
сторон решетки
3) Заключить объект в решётку
4) Применить модификатор
Решётка
5) выбрать нужный объектрешётку
6) перемещать узлы решётки –
будет изменяться форма
объекта
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

41.

41
Трёхмерная графика
§ 5. Кривые
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

42.

Трёхмерная графика, 11 класс
42
Зачем нужны кривые?
Кривые – вспомогательные векторные объекты.
• форма тела вращения
• поперечное сечение трубы
• траектории движения объектов при анимации
• искривление текстовых строк
• моделирование проводов и нитей
Blender – два типа кривых:
• кривые Безье (Bezier Curves)
• кривые NURBS (Non Uniform Rational B-Splines –
неравномерные рациональные B-сплайны)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

43.

Трёхмерная графика, 11 класс
43
Кривые Безье
Сегмент задается четырьмя точками (кривая 3-го порядка)
сегмент
Б
В
рычаг
рычаг
A
узлы
Г
Типы узлов:
гладкий узел
угловой узел
векторные узлы
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
автоузел
http://kpolyakov.spb.ru

44.

Трёхмерная графика, 11 класс
44
Редактирование кривых
Добавить – Кривая – Безье
перемещение, вращение,
изменение размеров – как
обычно
Tab – перейти в режим редактирования узлов
V – меню для выбора типа выделенного узла
Добавление узла :
1) выделить два соседних узла
2) W – меню специальных команд
(Specials)
3) выбрать Подразделить
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

45.

Трёхмерная графика, 11 класс
45
Моделирование трубы (провода)
трёхмерная
заполнять полностью
скос определяет
диаметр
разрешение определяет
гладкость
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

46.

Трёхмерная графика, 11 класс
46
Пластины
Alt+C– замкнуть кривую
контур
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
выдавливание
выдавливание+скос
http://kpolyakov.spb.ru

47.

Трёхмерная графика, 11 класс
47
Пластины
двухмерная
скос
выдавливание
(толщина
пластины)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

48.

Трёхмерная графика, 11 класс
48
Профили («лофтинг»)
сечение
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
путь
результат
http://kpolyakov.spb.ru

49.

Трёхмерная графика, 11 класс
49
Тела вращения
сечение
путь
результат
R
опорная
точка
R
Перемещение опорной точки:
Объект – Преобразование – Опорную точку к 3D-курсору
(Object – Transform – Origin to 3D Cursor)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru