Трёхмерная графика. (11 класс. § 66-§ 74)

1. Трёхмерная графика

1
Трёхмерная графика
§ 66. Введение
§ 67. Работа с объектами
§ 68. Сеточные модели
§ 69. Модификаторы
§ 70. Кривые
§ 71. Материалы и текстуры
§ 72. Рендеринг
§ 73. Анимация
§ 74. Язык VRML
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

2. Трёхмерная графика

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

3. Что такое 3D-графика?

3
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Области применения

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

5. Области применения

5
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Этапы работы с 3D-моделями

6
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Программы для 3D-моделирования

7
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Проекции

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

9. Управление проекциями

9
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Ортогональные и перспективные проекции

10
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Управление видами

11
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Трёхмерная графика

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

13. Выделение объектов

13
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Преобразования

14
Трёхмерная графика, 11 класс
Преобразования
Перемещение:
свободное
перемещени
е 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. Преобразования

15
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Преобразования

16
Трёхмерная графика, 11 класс
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
все сразу
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
Y
X
http://kpolyakov.spb.ru

17. Преобразования

17
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Системы координат

18
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Слои

19
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Связывание объектов

20
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Структура проекта

21
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Трёхмерная графика

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

23. Что такое сеточная модель?

23
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Что такое сеточная модель?

24
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Редактирование сетки

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

26. Редактирование сеточной модели

26
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Редактирование сеточной модели

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

28. Деление рёбер и граней

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

29. Деление рёбер и граней: Нож

29
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Деление рёбер и граней

30
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Выдавливание (Extrude)

31
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Сглаживание (Smooth)

32
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Трёхмерная графика

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

34. Что такое модификатор?

34
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Сглаживание

35
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Симметрия

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

37. Логические операции

37
Трёхмерная графика, 11 класс
Логические операции
объединение
(Union):
«куб минус
сфера»
(Difference):
пересечение
(Intersection):
«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. Массив

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

39. Деформация

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

40. Деформация

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. Трёхмерная графика

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

42. Зачем нужны кривые?

42
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Кривые Безье

43
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Редактирование кривых

44
Трёхмерная графика, 11 класс
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. Моделирование трубы (провода)

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

46. Пластины

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

47. Пластины

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

48. Профили («лофтинг»)

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

49. Тела вращения

49
Трёхмерная графика, 11 класс
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

50. Трёхмерная графика

50
Трёхмерная графика
§ 71. Материалы и текстуры
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

51. Как мы видим цвет предметов?

51
Трёхмерная графика, 11 класс
Как мы видим цвет предметов?
!
Глаз видит лучи, отражённые от предметов!
зеркальное отражение
источник света
камера
диффузное отражение
источник света
камера
предмет
• поверхность
идеально ровная
• угол отражения
равен углу падения
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
предмет
• размер неровностей
больше длины волны
• отражение во всех
направлениях
http://kpolyakov.spb.ru

52. Простые материалы

52
Трёхмерная графика, 11 класс
Простые материалы
Материа
л
объект для
просмотра
Название
цвет материала
(диффузное
отражение)
цвет бликов
(зеркальное
отражение)
градиент
шейдеры –
алгоритмы
расчёта
цвета точек
размер блика
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

53. Простые материалы

53
Трёхмерная графика, 11 класс
Простые материалы
!
Прозрачность и отражение!
непрозрачность
материала
непрозрачность
блика
отражение
окружающих
прежметов
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

54. Многокомпонентные материалы

54
Трёхмерная графика, 11 класс
Многокомпонентные материалы
Задача: для разных граней объекта использовать разные
материалы.
добавить новый
материал
удалить
материал
пустой слот
выбрать из
готовых
новый
материал
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

55. Многокомпонентные материалы

55
Трёхмерная графика, 11 класс
Многокомпонентные материалы
Назначение материала граням:
Tab – перейти в режим правки (Edit mode)
назначить
материал
выделенным
граням
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
выделить
грани с этим
материалом
снять
выделение
граней с этим
материалом
http://kpolyakov.spb.ru

56. Текстуры

56
Трёхмерная графика, 11 класс
Текстуры
Текстура — точечное (растровое) изображение, которое
накладывается на поверхность для изменения окраски
или имитации рельефа.
рисунок на сфере
имитация рельефа
Типы текстур:
• готовые изображения
• процедурные текстуры (строятся по некоторому
алгоритму)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

57. Текстуры

57
Трёхмерная графика, 11 класс
Текстуры
1) Создать новый материал
3) Выбрать файл с рисунком
ЛКМ
2) Создать новую текстуру
Изображение
или фильм
Выбрать файл
ЛКМ
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

58. Текстуры

58
Трёхмерная графика, 11 класс
Текстуры
4) Выбрать тип объекта
!
F12 – построить
изображение с
текстурой (выполнить
рендеринг)!
Тип объекта
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

59. Текстуры: UV-развертка

59
Трёхмерная графика, 11 класс
Текстуры: UV-развертка
UV-развёртка (UV-mapping): (x, y, z) (u, v)
V
(u, v)
0
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
(x, y, z)
U
http://kpolyakov.spb.ru

60. Текстуры: UV-развёртка

60
Трёхмерная графика, 11 класс
Текстуры: UV-развёртка
1) в свойствах текстуры
включить UV-координаты
UV
2) Tab – перейти в режим правки (Edit mode)
3) выделить нужную грань
4) перейти в окно Редактор UV / изображений
5) выбрать рисунок-текстуру
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

61. Текстуры: UV-развёртка

61
Трёхмерная графика, 11 класс
Текстуры: UV-развёртка
6) установить вершины рамки в нужное положение
ПКМ – выделение вершин
G – перемещение
R – вращение
S – изменение размера
ЛКМ – зафиксировать
!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
F12 – рендеринг!
http://kpolyakov.spb.ru

62. Текстуры: UV-развёртка

62
Трёхмерная графика, 11 класс
Текстуры: UV-развёртка
Сетка сразу для нескольких вершин:
Выделить все нужные вершины
Редактор UV / изображений
ПКМ – выделение вершин
G – перемещение
R – вращение
S – изменение размера
ЛКМ – зафиксировать
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

63. Трёхмерная графика

63
Трёхмерная графика
§ 72. Рендеринг
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

64. Что такое рендеринг?

64
Трёхмерная графика, 11 класс
Что такое рендеринг?
Рендеринг – это построение двухмерного изображения:
проекции трёхмерной сцены на плоскость с учетом
материалов, текстур, освещенности, свойств внешней
среды и т.п.
Что нужно сделать:
• установить источники света
• установить камеру
• определить свойства внешней среды
• выполнить рендеринг (F12)
• сохранить готовое изображение (F3)
Результат рендеринга:
Редактор UV/изображений
(UV/Image Editor)
слоты для изображений:
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

65. Источники света: Точка (Point)

65
Трёхмерная графика, 11 класс
Источники света: Точка (Point)
лучи из центра, освещенность пропорциональна 1/R2
свойства
лампы
тип
источника
цвет
затенение
энергия
закон
затухания
только в пределах
сферы
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
типы
отражения
затухание в 2
раза
http://kpolyakov.spb.ru

66. Источники света

66
Трёхмерная графика, 11 класс
Источники света
Солнце (Sun): лучи параллельны, освещенность зависит
только от направления лучей
Полусфера (Hemi): лучи от накрывающей полусферы,
освещенность зависит только от направления лучей,
мягкое освещение, нет падающих теней
!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
Подсветка теневых
частей!
http://kpolyakov.spb.ru

67. Источники света

67
Трёхмерная графика, 11 класс
Источники света
Область (Area): направленный свет от площадки;
освещенность зависит от направления лучей и
расстояния
!
Подсветка от
экрана телевизора!
Прожектор (Spot): свет в пределах конуса; освещенность
зависит от направления лучей и расстояния; площадка
круглая или прямоугольная
эффект
«гало» (halo)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

68. Камеры

68
Трёхмерная графика, 11 класс
Камеры
Камеры — это специальные объекты, которые
позволяют посмотреть на сцену с разных точек, как
через видоискатель фотоаппарата или видеокамеры.
камера
по
умолчанию
одна камера
G – перемещение объекта
R – вращение объекта
Num0 – вид с камеры
Ctrl+Alt+Num0 – камеру на этот вид
Shift+F – режим полёта
колёсико – приближение
движение мыши – перемещение, ЛКМ – фиксировать
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

69. Свойства камеры

69
Трёхмерная графика, 11 класс
Свойства камеры
!
свойства
камеры
Почему 35 мм?
фокусное
расстояние
объектива
тип камеры
35 мм – поле
зрения человека
сдвинуть поле
зрения, не меняя
положения камеры
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
не «видит» за
этими границами
http://kpolyakov.spb.ru

70. Камеры

70
Трёхмерная графика, 11 класс
Камеры
Добавить – Камера
Ctrl+Num0 – сделать выделенную камеру активной (с
неё выполняется рендеринг!)
Связь с объектом-целью (Track To, Look At):
ЛКМ
?
Если нет объекта?
Добавить – Пустышка
слежение за ним
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

71. Внешняя среда (World)

71
Трёхмерная графика, 11 класс
Внешняя среда (World)
Цвет фона
цвет
фона
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
цвет
теней
http://kpolyakov.spb.ru

72. Внешняя среда (World)

72
Трёхмерная графика, 11 класс
Внешняя среда (World)
Градиентный фон
независимо
от угла
поворота
камеры
цвет
горизонта
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
в зависимости
от угла поворота
камеры
цвет зенита
http://kpolyakov.spb.ru

73. Внешняя среда (World)

Трёхмерная графика, 11 класс
73
Внешняя среда (World)
Фон-текстура
снять выделение
со всех объектов и
выбрать текстуру
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

74. Параметры рендеринга

74
Трёхмерная графика, 11 класс
Параметры рендеринга
Разрешение (Resolution)
размеры
картинки
размеры
1920 50% = 960
1080 50% = 540
масштаб
масштаб 10%
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
масштаб 25%
масштаб 100%
http://kpolyakov.spb.ru

75. Параметры рендеринга

75
Трёхмерная графика, 11 класс
Параметры рендеринга
Сглаживание (Ant-aliasing)
без сглаживания
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
сглаживание
http://kpolyakov.spb.ru

76. Параметры рендеринга

76
Трёхмерная графика, 11 класс
Параметры рендеринга
Выходной файл
формат
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
каталог для
вывода
ч/б
цвет
цвет+альф
а
http://kpolyakov.spb.ru

77. Параметры рендеринга

Трёхмерная графика, 11 класс
77
Параметры рендеринга
Штамп (Stamp) – встраиваемая информация
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

78. Тени

78
Трёхмерная графика, 11 класс
Тени
Трассировка лучей – учёт эффекта от прохождения
большого количества лучей от источника.
Свойства источника
включить
построение теней
цвет
теней
качество
( время
расчётов)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
лампа не
освещает
мягкие
тени
http://kpolyakov.spb.ru

79. Тени

Трёхмерная графика, 11 класс
79
Тени
Параметры рендеринга
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

80. Трёхмерная графика

80
Трёхмерная графика
§ 73. Анимация
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

81. Что такое анимация?

81
Трёхмерная графика, 11 класс
Что такое анимация?
Анимация – это быстрая смена изображений-кадров
(frames), 16-18 кадров в секунду.
Как строится анимация?
1) задаётся положение объектов в ключевых кадрах
2) автоматически достраиваются переходы
Временнáя шкала (Timeline)
курсор (текущий кадр)
ключевой кадр
начальный
конечны
й
текущий
просмот
р
переход по ключевым
кадрам
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

82. Ключевые кадры

82
Трёхмерная графика, 11 класс
Ключевые кадры
1) установить курсор на временной шкале на
выбранный кадр
2) задать свойства объекта для этого кадра
3) вставить ключевой кадр, нажав клавишу I
!
Курсор над полем!
для каждого свойства
свои ключевые кадры
4) повторить для всех ключевых кадров
Удаление ключевого кадра: Alt+I
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

83. Анимация

83
Трёхмерная графика, 11 класс
Анимация
Для любого свойства
ПКМ
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

84. Анимация

84
Трёхмерная графика, 11 класс
Анимация
автоматическая вставка ключевых кадров
Запуск анимации «вперёд»: Alt+A
Запуск анимации «назад»: Shift+Alt+A
Останов и на первый кадр: Esc
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

85. Редактор кривых (Graph Editor)

85
Трёхмерная графика, 11 класс
Редактор кривых (Graph Editor)
ПКМ – перетащить
ЛКМ – фиксация
блокироват
ь
видимость
T – тип
перехода
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

86. Анимация сеточных моделей

86
Трёхмерная графика, 11 класс
Анимация сеточных моделей
Ключи формы (ключевые формы, shape keys) –заранее
заданные положения сеточной модели, между
которыми выполняется переход.
базовая форма (Основа)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
форма Улыбка
http://kpolyakov.spb.ru

87. Ключи формы

87
Трёхмерная графика, 11 класс
Ключи формы
данные
объекта
базовая
форма
добавить
ключевые
формы
переместить
вершины
ЛКМ
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

88. Ключи формы

88
Трёхмерная графика, 11 класс
Ключи формы
установить курсор в место ключевого кадра
изменить долю ключевой формы
ПКМ – Вставить
ключевой кадр
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

89. Настройка переходов

89
Трёхмерная графика, 11 класс
Настройка переходов
Редактор кривых
ПКМ – перетащить
ЛКМ – фиксация
степень
влияния
(0..1)
можно менять
значения
N – показать
свойства
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

90. Арматура (скелет)

90
Трёхмерная графика, 11 класс
Арматура (скелет)
Задача: передвинуть сразу много вершин
арматура
(скелет)
!
Кости при
рендеринге не
видны!
Этапы:
• создание скелета из костей
• привязка вершин сеточной модели к костям
• придание персонажу нужной позы (установка
положения костей)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

91. Арматура (скелет)

Трёхмерная графика, 11 класс
91
Арматура (скелет)
режим Каркас
Добавить – Скелет – Одна кость
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

92. Арматура (скелет)

92
Трёхмерная графика, 11 класс
Арматура (скелет)
Tab – режим правки
выделить верхнюю вершину
E, затем Z – выдавливание вдоль оси Z
аналогично 3-я
кость
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

93. Арматура (скелет)

Трёхмерная графика, 11 класс
93
Арматура (скелет)
Tab – режим работы с объектами
выделить фигуру короля, затем арматуру
Ctrl+P – установить родительский объект
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

94. Арматура (скелет)

Трёхмерная графика, 11 класс
94
Арматура (скелет)
выделить арматуру
перейти в режим позы
в ключевых кадрах:
изменить положение костей (R – вращение)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

95. Арматура (скелет)

Трёхмерная графика, 11 класс
95
Арматура (скелет)
Оболочка (Envelope)
Данные объекта
выделить узел, S
(изменить радиус
влияния)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

96. Прямая и обратная кинематика

96
Трёхмерная графика, 11 класс
Прямая и обратная кинематика
A
обратная кинематика движение кисти В
перемещает
А Б В
предплечье Б и плечо А
Б
В
прямая кинематика
А Б В
движение плеча А перемещает
предплечье Б и кисть В
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

97. Обратная кинематика

97
Трёхмерная графика, 11 класс
Обратная кинематика
A
1) выделить арматуру
2) перейти в режим позы
Обратная
Обратная
кинематика
кинематика
Б
В
Ограничения
кости
3) выделить последнюю кость В
4) установить ограничение кости
«Инверсная кинематика»
5) выбрать длину цепочки (0 –
до конца скелета)
объект, на который
направлена
цепочка
Длина цепи
костей
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

98. Физические явления

98
Трёхмерная графика, 11 класс
Физические явления
• системы частиц (дым, огонь, волосы, траву)
• жидкости
• столкновения тел
• силовые поля (ветер и магнитное поле)
• ткань
Частицы (Particles)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
Физика (Physics)
http://kpolyakov.spb.ru

99. Система частиц

99
Трёхмерная графика, 11 класс
Система частиц
• пар, огонь, дым, дождь, снег, волосы, …
• невозможно построить сеточную модель
• моделируется как поток частиц
• учитываются свойства среды (гравитация, ветер)
Волосы:
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

100. Жидкость

100
Трёхмерная графика, 11 класс
Жидкость
• поверхность с большим число граней
• анимация – расчет следующего положения всех вершин
с учетом физических свойств (вязкости) – «выпечка»
• сеточные модели для каждого кадра сохраняются на
диске во временном каталоге (кэширование)
• при изменении параметров всё просчитывается заново
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

101. Ткань

101
Трёхмерная графика, 11 класс
Ткань
• разбивается на грани вручную (плоскость, инструмент
Подразделить)
• чем мельче грани, тем точнее моделирование, но
больше время расчётов
• учитывается тип ткани (хлопок, шёлк, кожа, …)
• учитываются силовые поля
• для объектов, которые задерживают ткань,
устанавливается свойство Столкновение (страница
свойств
Физика)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

102. Мягкие тела

102
Трёхмерная графика, 11 класс
Мягкие тела
• моделирование тел, обладающих упругостью
• грани приобретают свойства пружинок
• учёт законов физики
• столкновения, деформации, отталкивание
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

103. Рендеринг видео

103
Трёхмерная графика, 11 класс
Рендеринг видео
Форматы: AVI, H.264, MPEG, Xvid, Ogg Theora
путь, имя файла
размеры
формат
кадры
цветной
частота кадров
Требования к компьютеру:
• быстродействующий процессор
• большой объём оперативной памяти
Рендер-фермы: farmerjoe.info, renderfarm.fi
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

104. Трёхмерная графика

104
Трёхмерная графика
§ 74. Язык VRML
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

105. Что такое VRML?

105
Трёхмерная графика, 11 класс
Что такое VRML?
!
Трёхмерные сцены – векторные объекты!
• нужен универсальный текстовый формат для
обмена данными
• просмотр в браузерах (с помощью плагина – plugin)
VRML (Virtual Reality Modeling Language = язык
моделирования виртуальной реальности)
Примеры использования:
• виртуальная экскурсия по Мамаеву кургану
www.volgograd.ru/mamayev-kurgan
• 3D-модели исторических событий
www.parallelgraphics.com/products/showroom/event
X3D: современный стандарт для работы с 3D-моделями
на основе VRML и XML.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

106. Программное обеспечение

106
Трёхмерная графика, 11 класс
Программное обеспечение
!
Файлы *.wrl – простой текст!
world
• текстовые редакторы
форма объектов,
цвет, текстура,
прозрачность,
освещение,
анимация, звуки, …
• VRML-редакторы,
WhiteDune: vrml.cip.ica.uni-stuttgart.de/dune
• плагины для браузеров
Cortona3D Viewer: www.cortona3d.com/cortona
• программы для просмотра 3D-сцен
view3dscene:
castle-engine.sourceforge.net/view3dscene.php
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

107. Стена

107
Трёхмерная графика, 11 класс
Стена
Y
Y
3м
0
Z
X
X
Z
4м
0,1 м
Стена в плоскости XOY:
кодировка
#VRML V2.0 utf8
форма
Shape
«коробка»
X Y Z
{
geometry Box { size 4 3 0.1 }
свойство
}
размеры
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

108. Просмотр модели

108
Трёхмерная графика, 11 класс
Просмотр модели
view3dscene:
просмотр
прогулка
полёт
столкновения
по умолчанию:
•центр в начале
координат
•цвет – белый
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

109. Точка наблюдения

109
Трёхмерная графика, 11 класс
Точка наблюдения
#VRML V2.0
Shape
{
geometry
}
Viewpoint
{
position
}
utf8
Box { size 4 3 0.1 }
0 0 5
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
начальная позиция
наблюдателя (X, Y, Z)
http://kpolyakov.spb.ru

110. Материал: цвет

Трёхмерная графика, 11 класс
110
Материал: цвет
#VRML V2.0 utf8
Shape
{
geometry Box { size 4 3 0.1 }
appearance
appearance Appearance
Appearance
внешний вид
{{
material
material Material{
Material{ diffuseColor
diffuseColor 0.7
0.7 0.7
0.7 0.7
0.7 }}
}}
R
G
B
}
цвет
материал
диффузного
от 0 до 1
отражения
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

111. Материал: текстура

111
Трёхмерная графика, 11 класс
Материал: текстура
#VRML V2.0
Shape
{
geometry
utf8
Box { size 4 3 0.1 }
appearance Appearance
{
{ url["texture.png"] }
}текстура
рисунок
}
!
texture
ImageTexture
адрес файла
Рисунок растягивается на всю поверхность!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

112. «Левая стена»

112
Трёхмерная графика, 11 класс
«Левая стена»
размеры по осям
size 0.1 3 4
Y
Z
X
смещение опорной точки по
осям
translation -2.05 0 1.95
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

113. Преобразования (Transform)

113
Трёхмерная графика, 11 класс
Преобразования (Transform)
преобразования
rotation – поворот
scale – изменение размеров
Transform
перенос опорной точки
{
translation -2.05 0 1.95
children
[
дочерние объекты
Shape
{
geometry Box { size 0.1 3 4 }
}
]
}
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

114. Конец фильма

114
Трёхмерная графика, 11 класс
Конец фильма
ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич
д.т.н., учитель информатики
ГБОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург
[email protected]
ЕРЕМИН Евгений Александрович
к.ф.-м.н., доцент кафедры мультимедийной
дидактики и ИТО ПГГПУ, г. Пермь
[email protected]
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

115. Источники иллюстраций

Трёхмерная графика, 11 класс
115
Источники иллюстраций
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
www.fallingpixel.com
3darchitect.by
oldchisinau.com
aneyeforscience.tumblr.com
sketchup.google.com
games.imhonet.ru
www.flightgear.org
www.solidworks.ru
www.carbodydesign.com
ru.wikipedia.org
авторские материалы
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru