на тему:
Зміст
Вступ
Моделювання, Анімація і Візуалізація тривимірних сцен
Створення Геометрії або Моделювання
Джерела світла, Знімальні камери, Матеріали
Анімація
Візуалізація
Системні вимоги
Теоретична частина
Керування Матеріалами
Матеріал Standard (Звичайний)
Basic Parameters (Базові Параметри)
Типи тонування Blinn (Алгоритм Блінна),
Oren-Nayar-Blinn (Алгоритм Оурена-Наяра-Блінна),
Phong (Алгоритм Фонга)
Типи тонування Metal (Метал) і Strauss
(Алгоритм Штрауса).
Extended Parameters (Розширені Параметри)
Текстурні Карти
Використання Текстурних Карт
Мapping (Проектування)
Bitmap (Растрова Карта)
Звиток Coordinates (Координати)
Звиток Noise (Нерегулярність)
Звиток Bitmap Parameters (Параметри Растрової Карти)
Звиток Time (Тимчасові Параметри)
Звиток Output Procedural Maps (Процедурні карти)
2D Maps (Двовимірні Текстурниє Карти)
3D Maps (Тривимірні Текстурні Карти)
Сompositors (Багатокомпонентні Карти) і Color Modifiers
Модифікатори кольору)
Other Maps (Інші Текстурні Карти)
Практична частина
Рекомендована література
Вступ : На порозі 3D світу.
3D Max розроблена одним з підрозділів всесвітньо відомої американської
фірми Autodesk, в доній курсовій розглядатиметься версія – 5.0. В
результаті свого розвитку Мах став галузевим стандартом і область його
вживання величезна і багатогранна. Насправді, ця програма тривимірного
моделювання і анімації знайшла своїх численних користувачів по всьому
світу від домашнього новачка до професіонала кіноіндустрії. Ідеї,
закладені авторами Мах, блискуче реалізуються на практиці, зараз це не
тільки наймогутніший, але і найбільш популярний пакет тривимірної
графіки в світі.
Моделювання архітектурних інтер’єрів і фасадів, анімація персонажів,
фотореалістичні 3D сцени для Internet, візуалізація фізичних процесів
(мал. 1.01) – ось далеко неповний список задач, легко вирішуваних цією
програмою. Причому, може йтися як про оптимальну розстановку меблів у
квартирі, оригінальну «начинку» домашньої сторіночки WEB або вітального
ролику, так і про курсовий або дипломний проект, комерційну реалізацію
цілого інтернет-серверу або представницький відеокліп великої компанії.
Масштабованість і модульна структура пакету дозволяє одержати кінцевий
результат буквально за декілька годин роботи користувача, що тільки
починає свою ЗD-самонавчання. Професіоналу ж надані необмежені засоби
для творчого пошуку і вдосконалення.
Малюнок 1.01. Приклад тривимірної сцени 3D Studio Max
Моделювання, Анімація і Візуалізація тривимірних сцен
У результаті роботи програми створюються статичні сцени, що складаються
з певного набору геометричних об’єктів (плоских і об’ємних), які є
тривимірними, тобто описуються трьома координатами. Спрощений ці
координати можна назвати Довжиною, Шириною і Висотою. Четверте
вимірювання – Час, присутній тільки в динамічних сценах або сценах, що
використовують Анімацію (або пожвавлення). Найхарактерніший приклад
статичної сцени – тривимірна модель архітектурного об’єкту, динамічної –
демонстрація роботи автомобільного двигуна. Будь-яка сцена формується з
використанням стандартного алгоритму, який детально може бути описаний
таким чином:
Створення геометрії.
Відладка джерел світла, знімальних камер і матеріалів.
Налаштування анімації.
Візуалізація.
Кінцевим результатом, що завершує роботу над статичною тривимірною
сценою, є «картинка» – графічний файл зображення. Динамічна сцена дає на
виході набір «картинок» або анімаційну послідовність, де кожний кадр
відбиває зміни, що відбувалися з об’єктами сцени. Результати
візуалізації можуть бути перенесені на папір, плівку, тканину або
записані на відеострічку, CD-диск і т.д. Стисло зупинимося на основних
пунктах алгоритму роботи із створення, відладки і візуалізації
тривимірної сцени.
Створення Геометрії або Моделювання
Це один з основних етапів роботи, що характеризується вимогами значних
навиків і знань основних команд і інструментів середовища Мах. Причому
реально враховується саме геометрія тіл, а не їх фізичні властивості або
взаємодії – ці поняття лише імітуються. Освоюючи роботу по моделюванню
сцени, можна переконатися, що об’єм первинних знань доступний для
запам’ятовування будь-яким користувачем, що починає, і кінцевий
результат може бути досягнутий досить швидко.
Джерела світла, Знімальні камери, Матеріали
Наступний етап, що полягає в настройці і відладці візуальних
характеристик сцени. Яскравість і тон основного і допоміжного
освітлення, наявність рефлексних джерел світла, глибина і різкість тіней
і багато інших параметрів задаються за допомогою спеціальних службових
об’єктів – джерел світла, а знімальні камери управляють розміром кадру,
перспективою, точкою зору і повороту і т.д. Крім того, висота точки
розташування спостерігача регулює так званий «ефект присутності» –
вигляд з висоти «пташиного польоту» або людського зростання відразу
задає «настрій» глядачу. Реальність одержуваної «картинки» в значній
мірі залежить від матеріалів і застосованих в них текстурних карт –
зображеннь, що імітують фактуру дерева, каменя, водної поверхні і т.п.,
ще використовуються численні параметри Редактора Матеріалів, вони
дають необмежені можливості у відладці і настройці фотореалістичності
сцени, наближенню її зображень до натуральності реального світу.
Анімація
При моделюванні динамічних сцен дуже могутній механізм управління рухом,
як окремих об’єктів, так і цілих потоків і груп, дозволяє досягати
справжньої достовірності, що наближає модельовану імітацію до реальних
знімальних кадрів, одержуваних відеокамерою. Такі параметри, як
уповільнення і прискорення, цикли і повтори, масштабування тимчасових
проміжків і деякі інші керують анімацією і дають гнучкий інструмент для
користувача.
Візуалізація
Фінальний етап, що полягає в налаштуванні параметрів, регулюючих якість
одержуваної «картинки», формат і тип кадрів, що генеруються, додавання
спеціальних ефектів (сяйва, віддзеркалень і відблисків в лінзах камер,
розмиття різкості, розмазаність при швидкому русі, туман і багато
інших). Процес обрахунку кожного кадру напряму залежить від складності
сцени, матеріалів, що використовуються, і, безумовно, від комп’ютера, на
якому відбувається обрахунок. Тому далі ми детально зупинимося на
апаратних і програмних вимогах, що пред’являються програмою Мах.
Системні вимоги
Мінімальна конфігурація для роботи в Мах
Процесор – Duron 800 Mhz або швидший;
Пам’ять – 256 Mb DDR RAM;
Відеокарта – акселератор з підтримкою дозволу 1152×864 і вище при
32-бітовому кольорі.
Конфігурація, що рекомендується:
Процесор – Dual Athlon 1000 Mhz або швидший;
Пам’ять – 512 Mb DDR RAM;
Відеокарта – акселератор на базі чипсетів фірми nVidia (TNT2 і вище).
Оскільки Мах все ж таки графічна програма, то звернете належну увагу на
свою відеопідсистему. Можна працювати в режимі 256 кольорів і одержувати
досить прийнятні результати, проте добитися фотореалізму з такою
колірною палітрою проблематично, та і стадія відладки матеріалів і
текстур буде швидше важкою роботою, ніж задоволенням. Безумовно,
раціональніше використовувати напрацьовані бібліотеки геометрії,
матеріалів, текстурних карт і т.п., ніж створювати все це самому, тому
бажано мати підключення до Інтернет і привід для CD-дисків.
Керування Матеріалами
Для керування і відлагодження численних параметрів Редактора Матеріалів
призначені горизонтальна і вертикальна Toolbars (Панелі Інструментів),
розташовані знизу і праворуч від поля комірок матеріалів (мал. 7.04).
Малюнок 7.04. Панель Інструментів Редактора Матеріалів. Нижче наводиться
короткий огляд функціональних кнопок і їх опис.
Get Material (Витягнути Матеріал) — викликає Material / Map Browser
(Перегляд і вибір матеріалів і текстурних карт).
Put Material to Scene (Помістити Матеріал в Сцену) – призначає матеріал
активної комірки всім об’єктам, що мають його.
Assign Material to Selection (Призначити Матеріал Виділенню) – призначає
матеріал активної комірки всім об’єктам, виділеним у цей момент.
Reset Map / Mtl to Default (Повернути Значення за умовчанням) –
встановлює всі параметри матеріалу активної комірки в початкові.
Make Material Сору (Створити Копію Матеріалу) – поміщає повну копію
поточного матеріалу в активну комірку; копіювання – повне, включаючи всі
параметри і ім’я початкового матеріалу оригіналу.
Put to Library (Помістити в бібліотеку) – виконує запис матеріалу
активної комірки в завантажену бібліотеку зразків. Зазвичай –
бібліотека Sdsmax.mat. Для збереження змін необхідно зберегти бібліотеку
на диск.
Show Map in Viewport (Показувати Текстури) – включає / вимикає показ
текстурних карт в режимах Shaded View (Тонований Вигляд) в
інтерактивному візуалізація. Якість показу достатня настільки, щоб
одержати лише спрощене уявлення про фінальний вигляд сцени.
Show End Result (Показати Фінальний Вигляд) – включає / вимикає
відображення складових матеріалів і компонентів текстурних карт.
Go to Sibling (Перейти до Компоненту) – виконує перехід до наступного
компоненту в багаторівневих матеріалах / текстурних картах.
Go to Parent (Повернутися до Складового Матеріалу) – виконує повернення
з компонентного на складовий рівень в багаторівневих матеріалах /
текстурних картах.
Materials / Map Navigator (Путівник по Матеріалам / Текстурам) –
використовується для перегляду через додаткове вікно повної ієрархії
активного матеріалу.
Select Material (Виділити за Матеріалом) – показує в окремому вікні
повний список об’єктів сцени; всі об’єкти, яким призначений матеріал
активної комірки, виділяються в цьому списку.
Options (Параметри) – настройка вікна Material Editor (Редактора
Матеріалів).
Make Preview (Попередній Перегляд) – виконує прорахунок анімації
матеріалу активної комірки і дозволяє проглянути результат в реальному
часі.
Sample UV Tiling (Мозаїка в площині UV) – встановлює кількість повторень
зразків текстури 1-одно, 4-х, 9-ти або 16-ти кратними плитками.
Background (Задній план / Фон) – призначає вид фону в активній комірці
матеріалу.
Backlight (Рефлексне Підсвічування) – дозволяє бачити і візуально
змінювати параметри зворотного підсвічування матеріалу.
Sample Type (Тип Зразка) – вибирає 1 з 3-х можливих видів (сфера,
циліндр, куб) зразка.
Video Color Check (Контроль Кольоровості) – відповідність кольорів, що
генеруються, телетрансляційним стандартам.
Material Effects Channel (Канал Спецефектів) – призначення матеріалу
окремого ідентифікатора для вживання спеціальних ефектів.
Для набору імені матеріалу слід використовувати список імен, причому
краще не застосовувати тих, що генеруються Мах імена матеріалів і
текстурних карт типу Material #1, Map #1 і т.д., а іменувати докладніше
і інформативніше – Dark Plastic, Gold Metal і т.п.
Для вибору Туре (Типу) матеріалу потрібно використовувати кнопку вибору,
розташовану зліва від списку імен. При натисненні викликається вікно
вибору типів Material / Map Browser (Переглядач Матеріалів / Текстур).
Матеріал Standard (Звичайний)
Один з базових матеріалів Мах, найчастіше вживаний і використовується
при візуалізації досить складних сцен – це матеріал Standard
(Звичайний). Основні параметри матеріалу згруповані в декілька звитків.
Ми розглянемо детально кожну групу і вплив того або іншого параметра на
фінальний вигляд матеріалу.
Basic Parameters (Базові Параметри)
Із списку основних типів тонованого забарвлення (мал. 7.05) перш за все,
вибирається необхідний варіант, найбільш відповідний для задуманого
матеріалу. Всього їх сім; розглянемо випадки вживання кожного з них:
Blinn (Алгоритм Блінна). Oren-Nayar-Blinn (Алгоритм
Оурена-Наяра–Блінна), Phong (Алгоритм Фонга) – основні типи тонованого
забарвлення, вживані в багатьох матеріалах. Ці типи підійдуть для
пластика, дерева, каменя, керамічної плитки, матового скла, гуми і
багатьох інших. Основна відмінність кожного з цих трьох методів – спосіб
формування, інтенсивність, рівень розмиття дзеркального відблиску (мал.
7.06 а, b, с) .
Малюнок 7.06 а, b, с. Забарвлення по Блінну (а), по Оурену-Наяру-Блінну
(Ь), по Фонгу (с)
Metal (Метал), Strauss (Алгоритм Штрауса) – типи забарвлення, ідеально
відповідні для полірованих поверхонь (метал, стекло). Проте їх рідко
можна вдало застосовувати без використання текстурних карт типу Bump
(Рельєф) і Reflection (Віддзеркалення) (мал. 7.07 а, Ь).
Малюнок 7.07 а, b.
Металеве забарвлення (а) забарвлення по Штраусу (b)
Multi-Layer (Багатошаровість), Anisotropic (Анізотропія) – особливі типи
тонування, головною відмінною рисою яких є можливість управляти формою і
кутом повороту дзеркальних відблисків. Найяскравіший приклад матеріалів
на основі цих методів – поверхня лазерного диска і грубо шліфований
металевий лист (мал. 7.08 а, b).
Малюнок 7.08 а, b. Багатошаровий (а) і Анізотропний (b) типи
забарвлення.
Додаткова група прапорців (мал. 7.05) впливає на такі параметри
будь-якого способу тонування, як:
Wire (Каркасний) – відображення матеріалу тільки на видимих гранях
об’єкту. Дуже зручно імітувати дротяні моделі, плетені кошики і т.п.
(мал. 7.09 а).
Малюнок 7.09 а, b, с . Види візуалізації матеріалів: Wire (Каркасний)
(a), Face Map (Гранева Карта) (b), і Faceted (Граневий) (с)
Face Map (Гранева Карта) – додаток матеріалу із застосуванням
текстурних карт до кожної грані об’єкту (мал. 7.09 Ь).
2-Sided (Двосторонній) – відображення зворотних граней геометрії
об’єктів. Застосовно при створенні напівпрозорих матеріалів, аплікацій
(мал. 7.09 з).
Faceted (Граневий) – виключення згладжування ребер і додання об’єктам
огранованого вигляду (мал. 7.09 с).
Залежно від вибраного типу тонування свит Basic Parameters (Базові
Параметри) набуває той або інший вигляд.
Типи тонування Blinn (Алгоритм Блінна),
Oren-Nayar-Blinn (Алгоритм Оурена-Наяра-Блінна),
Phong (Алгоритм Фонга)
Перш за все, слід налаштувати колірні складові створюваного матеріалу
(мал. 7.10). Це Ambient (Оточуючий), Diffuse (Розсіяний) і Specular
(Дзеркальний) кольори.
Малюнок 7.10. Звиток Blinn Basic Parameters (Базові Параметри Тонування
по Блінну)
Для зміни будь-якої з цих компонент необхідно використовувати вікно
Color Selector (Вибір Кольору); його виклик виконується лівим клацанням
на відповідній кнопці (мал. 7.11).
Використовуйте шкалу Hue (Відтінок) для зміни кольору без порушення
співвідношення яскравість / контрастність; шкала Saturation
(Насиченість) зручна для посилення / послаблення кольору; кнопка Reset
для відміни останніх змін в колірних настройках.
Для прив’язки змін одночасно в Ambient, Diffuse, Specular потрібно
включити відповідну кнопку блокування. Кожна з колірних складових може
бути пов’язана з картою текстури, для виклику налаштування якої служать
рельєфні кнопки, розташовані праворуч від кольорових.
Для налаштувань дзеркального відблиску служить підрозділ Specular
Highlights (Дзеркальні Відблиски).
Для встановлення розміру і яскравості дзеркального відблиску служать два
параметри -Specular Level (Рівень Блиску) і Glossiness (Глянцевість).
Звичайно досягти необхідних результатів вдається тільки при сумісному
множинному використанні цих обох лічильників. Параметр Soften
(Пом’якшення) – дозволяє згладити дуже жорсткий і «колючий» дзеркальний
відблиск при установці лічильника в значення від 0.5 до 1.0.
Наступна група параметрів Self-Illumination (Самоілюмінація) дозволяє
варіювати власне свічення матеріалу. Якщо потрібне суто візуальне
налаштування, то потрібно використовувати прапорець Color (Колір) разом
з палітрою, розташованою справа. Для точного налаштування по значенню
лічильника прапорець слід відключити (мал. 7.12 а, 7.12 а, b).
Малюнок 7.12 а, b. Два способи задання Самоілюмінації
І останній лічильник – Opacity (Непрозорість) дозволяє налаштовувати
значення прозорості матеріалу. Значення лічильників Самоілюмінації і
непрозорості знаходяться в діапазоні від 0 до 100 одиниць, причому
нульове значення відповідає повністю самоілюмінованому і прозорому
матеріалам.
Описані групи параметрів повністю співпадають у всіх трьох типів
тонування, згаданих раніше. Проте алгоритм Оурена-Наяра-Блінна має одну
додаткову групу настройок – Advanced Diffuse (Розширене Розсіювання)
(мал. 7.13). Малюнок 7.13. Звиток Oren-Nayar-Blinn Basic Parameters
(Базові Параметри Тонування по Оурену-Наяру-Блінну)
В нього входять два лічильники Diffuse Level (Рівень Розсіювання) і
Roughness (Шершавість), що дають велику гнучкість при відладці
співвідношення освітленої і тіньової сторін матеріалу.
Всі групи кнопок і лічильників, що мають справа рельєфну додаткову
кнопку, можуть поєднуватися з набором текстурних карт для розширеного
управління і відладки. За відсутності каналу текстури ці кнопки не мають
ніяких написів. Якщо канал створений, то кнопка містить літеру «М» або
«т», залежно від того, активний чи ні цей канал.
Типи тонування Metal (Метал) і Strauss (Алгоритм Штрауса).
Налаштування базових параметрів тонування Metal (Метал) (мал. 7.14) в
цілому схоже з методами, описаними вище. Основна відмінність полягає у
відсутності окремого каналу Specular (Дзеркальний Відблиск). Це
пов’язано з властивостями металоподібних поверхонь, у яких колір
відблиску не може задаватися матеріалом. Також характерна відсутність
лічильника Soften (Пом’якшення). Взагалі, при імітації металевих
матеріалів вирішальне значення мають дві основних колірних компоненти –
Ambient (Оточуючий) і Diffuse (Розсіяний).
Малюнок 7.14. Звиток Metal Basic Parameters (Базові Параметри Металевого
типу Тонування)
Варіант Strauss (Алгоритм Штрауса) в цілому схожий з типом Metal і є
його спрощеною копією.
Extended Parameters (Розширені Параметри)
Основне призначення групи Extended Parameters (Розширені Параметри)
(мал. 7.15) настройки типів непрозорості, регулювання віддзеркалень і
товщина каркаса при використанні Wire (Каркасного) типу візуалізації
матеріалу.
Малюнок 7.15. Звиток Extended Parameters
Група параметрів Advanced Transparency (Додаткове Регулювання
Прозорості) включає перемикачі Falloff (Спад) і Туре (Тип Прозорості).
Перший з них використовується для створення матеріалів з неоднорідною
прозорістю, заснованою на куті зору спостерігача; ця неоднорідна
прозорість може бути In (Внутрішня) (мал. 7.16 а) або Out (Зовнішня)
(мал. 7.16 b) і має значення в діапазоні від 0 до 100 одиниць. Перемикач
Туре (Тип Прозорості) дозволяє задати спосіб відображення прозорих
матеріалів через канал кольору Filter (Фільтр), Add (Додаючий) і Sub
(Збавляючий).
Малюнок 7.16 а, b. Види неоднорідної прозорості
Текстурні Карти
Використання Текстурних Карт
Окремий звиток Maps (Текстурні Карти) містить набір лічильників,
рельєфних кнопок і прапорців із списком каналів оптичних властивостей
матеріалу (мал. 8.01).
Кожний з елементів списку управляється прапорцем стану – Ввімкнений /
Вимкнений, і лічильником співвідношення впливу текстурної карти –
зазвичай від 0 до 100 одиниць.
Вибір типу текстурної карти проводиться відповідною кнопкою. Ці рельєфні
кнопки мають напис використовуваної карти текстури і їх натиснення
викликає новий набір звитків з параметрами, що налаштовуються. Якщо
рельєфна кнопка має напис None (Нічого), то призначення карти текстури
відсутнє, і натиснення такої кнопки викликає Material / Map Browser
(Переглядач Матеріалів / Текстурних Карт) (мал. 8.02).
Нижче наводиться список каналів, якими можна керувати:
Основні колірні компоненти – Ambient Color (Навколишній колір), Diffuse
Color (Розсіяний колір) і Specular Color (Дзеркальний колір).
Використання текстурних карт в цих каналах дозволяє активно впливати на
загальний відтінок підсвічуваних, тіньових і блискучих частин об’єкту.
Opacity (Непрозорість) – для текстурних карт, що використовуються в
цьому каналі, важлива тільки складова яскравості. Кожний пікселів (або
растрова крапка) карти проектується на поверхню об’єкту за наступним
правилом, – значення яскравості вибирається з діапазону від 0 до 255
одиниць, причому нульове значення (чорний пікселів) відповідає повністю
прозорій ділянці матеріалу, а максимальне (білий пікселів) – повністю
непрозорому. Всі проміжні значення розраховуються, виходячи з цього
співвідношення.
Bump (Рельєф) – один з найважливіших каналів, якщо потрібне значне
деталювання нерівностей рельєфу об’єкту, але ускладнення його геометрії
дуже ускладнено. Правило проектування карт рельєфу аналогічно картам
Opacity, але рівень яскравості впливає вже на випуклість/ ввігнутість
поверхні об’єкту. Необхідно все ж таки відзначити, що реальна геометрія
об’єкту не змінюється і чим гостріша точка зору, тим менш натурально
виглядають всі нерівності, імітовані картами текстури каналу Bump
(Рельєфу).
Reflection (Віддзеркалення) – при необхідності створення будь-яких
дзеркальних або частково відображають об’єктів застосовуються текстурниє
карти в цьому каналі.
Спосіб відображення текстури на поверхні об’єкту залежить від методу
накладання або Mapping (Проектування). Всього при накладанні
віддзеркалень цих способів 4 – Spherical (Сферичний), Cylindrical
(Циліндричний), Shrink Wrap (Обернутий) і Screen (Плоськоекранний).
Найбільш близький до реального життя тип Shrink Wrap, що дає мінімальні
спотворення і деформації текстурних карт на поверхні об’єкту.
Refraction (Заломлення) – використовується для створення ефектів, що
додають натуральність прозорим і напівпрозорим об’єктам. Виникаючі при
цьому спотворення і світлові ефекти майже повністю імітують фотореалізм
таких матеріалів, як вода і скло.
Self-Illumination (Самосвітіння) – дозволяє управляти власним свіченням
об’єкту за правилом, аналогічним картам непрозорості.
Всі текстурні карти, що використовуються, повинні проектуватися на
поверхню об’єкту. Ця процедура в Мах називається Mapping (Проектування
Карти) і задається накладанням модифікатора UVW Map (UVW Карта). Деякі
типи стандартних об’єктів Мах або об’єкти, одержані процесом Loft
(Формування) генерують координати проектування самостійно на підставі
власної осьової геометрії, і тому не вимагають цей модифікатор для
правильного відображення текстур. Проте ця властивість використовується
все ж таки рідше, ніж стандартне проектування. Розглянемо особливості
модифікатора UVW Map (UVW Карта).
Для призначення об’єкту модифікатора потрібно вибрати UVW Map із
загального списку панелі Modify (Редагування). В стек об’єкту буде
доданий новий модифікатор, що має Gizmo (Габаритний Контейнер)
темно-оранжевого кольору, що відображає тип проектування і його
габаритні розміри.
Всі настройки і перемикачі зосереджені в звитку Parameters (Параметри)
(мал. 8.03).
Малюнок 8.03. Сувій Parameters (Параметри) модифікатора UVW Map (UVW
Карта)
Мapping (Проектування)
Вибір типу проектування текстурних карт проводиться групою перемикачів в
розділі Mapping.
Нижче приводяться основні властивості і особливості типів проектування:
Planar (Плоске) – застосовується до об’єктів типу площин або ним
подібним. Проектування текстури без небажаних спотворень і деформацій
відбувається тільки в площині Alignment (Вирівнювання) (мал. 8.04 а, b).
Сylindrical (Циліндрове) – використовується в об’єктах, форма яких
вписується в циліндр. Текстура натягається на об’єкт по круговій
циліндровій поверхні, замикаючись по шву габаритного контейнера.
Прапорець Сар (Зріз) дозволяє додатково проектувати карту на верхній і
нижній торці (мал. 8.05 а, b).
Spherical (Сферичне) – проектування карт текстур по сфероїдальному
закону застосовне до об’єктів, вписуваних у форму кулі або близької до
неї. Ідеально підходить для об’єктів типу глобуса, футбольного м’яча і
т.п.
Є невеликий неусувний дефект у вигляді деформацій текстури у полюсів,
властивий тільки цьому типу проектування (мал. 8.06 а, b).
Shrink-Wrap (Обернене) – близький до Spherical тип проектування, що
зменшує полюсний дефект останнього. Карта текстури як би натягається на
об’єкт на зразок косинки (мал. 8.06 а. 8.07).
Малюнок 8.07. Візуалізація Shrink-Wrap (Оберненого) Проектування
Box (Коробочка) – прямокутне проектування текстури, що задається
габаритним контейнером у формі паралелепіпеда (коробки) і дає якнайкращі
результати стосовно об’єктів, що вписуються в згадану форму, наприклад,
дитячі кубики, меблевий ящик і т.п (мал. 8.08 а, b).
Face (Граневе) – проектування відбувається по кожній грані окремо, і
текстура проектується безпосередньо по гранях. Найчастіше
використовується для візерунчастих нестандартних текстур.
XYZ to UVW (Координати Об’єкту в Світові) – застосовують для
проектування процедурних, «нескінченних» текстурних карт.
Для точної настройки габаритів UVW Map служать лічильники Length
(Довжина), Width (Ширина) і Height (Висота), число повторень по кожній з
осей задається лічильниками U-V-W Tile (Мозаїка), а дзеркальне
відображення прапорцями Flip (Перевернути). Ідентифікатор каналу
проектування вибирається лічильником Map Channel (Канал Карти) для більш
як одного модифікатора UVW Map, прикладеного до об’єкту.
І, нарешті, підгрупа Alignment (Вирівнювання) дозволяє управляти
орієнтацією і точними розмірами Gizmo (Габаритного Контейнера)
модифікатора UVW Map.
Тепер повернемося в Редактора Матеріалів і розглянемо призначення і види
текстурних карт.
Bitmap (Растрова Карта)
Найуживаніший тип текстури з тих, що є в середовищі Мах. Растрові (або
бітові) карти – є файлами зображення, збереженими на жорсткий або
лазерний диск в одному з графічних форматів.
Мах підтримує майже всі популярні сучасні формати графіки. Існує
найзагальніше розділення цих форматів на Stills (Нерухомі) кадри, –
наприклад .JPG, .TGA або .TIFF, і Animated (Анімовані) – потокові рухомі
послідовності, представлені або одним файлом (.AVI або .MOV), або
нумерованим набором файлів (FileOOOO.JPG, File0001 JPG,…
File0100..JPG). Основною характеристикою будь-якого з них є Resolution
(Дозвіл) – розмір по горизонталі і вертикалі і Color Depth (Глибина
Кольору) – кількість градацій кольору або сірого тону, використаного при
створенні карти.
Створювати текстурні карти можна, використовуючи широкий набір програм
комп’ютерного малювання (Adobe Photoshop, Metacreation Painter і ін.),
скануючи фотографії і ілюстрації за допомогою планшетного або ручного
сканера, «захоплюючи» окремі кадри і цілі відеопослідовності з
використанням систем настільної відеообробки.
Зупинимося докладніше на групах параметрів текстурних карт типа Bitmap
(Растрова Карта).
Звиток Coordinates (Координати)
Існує два види координат при використанні типу Bitmap – Texture
(Текстурна Карта) і Environment (Карта Оточення) (мал. 8.09). Перший з
них застосовується для більшості каналів, описаних раніше, другий в
основному використовується в каналах Reflection (Віддзеркалення) і
Refraction (Заломлення). Геометричний спосіб проектування текстури
вибирається з додаткового списку. Далі слід звернути увагу на лічильники
Offset (Зсув) і Tiling (Мозаїка Повторень), відповідаючих за
позиціонування карти і її повторюваність, а також перемикачі Mirror
(Дзеркальність) і Tile (Мозаїка).
Малюнок 8.09. Звиток Coordinates (Координати)
Площина проектування UV / VW / WU вибирається з відповідного перемикача,
а величина повороту навкруги трьох локальних осей задається лічильниками
Angle (Кут Повороту) в градусах. Blur (Ступінь Розмиття) і Blur Offset
(Зсув Розмиття) впливають на рівень чіткості вживаної текстурної карти.
Окремо встановлюється ідентифікатор каналу накладання карти, вибираний в
модифікаторі UVW Map (UVW Карта), якщо передбачається використання
більше як одного типу проектування. Прапорець Show Map on Back
(Показувати Карту на Тильних Гранях) управляє видимістю текстур.
Звиток Noise (Нерегулярність)
Основне призначення параметрів групи Noise – додавання в текстурні карти
елементу випадковості і неоднорідності, властивої реальним природним
матеріалам (мал. 8.10).
Малюнок 8.10. Звиток Noise (Нерегулярність)
Звиток Bitmap Parameters (Параметри Растрової Карти)
Головна група параметрів текстур типа Bitmap містить кнопку вибору файлу
текстури і список перемикачів Filtering (Фільтрація), що відповідають за
ступінь згладженої при масштабуванні карти (мал. 8.11 а).
Вказівка файлу текстури здійснюється в діалоговому вікні Select Bitmap
Image File (Виберіть Файл Растрової Текстури), що викликається рельєфною
кнопкою Bitmap (мал. 8.11 b).
Малюнок 8.11 b. Вказівка файлу Текстури
Для оптимального відображення слід вибрати тип фільтрації Summed Area
(Вдосконалений Алгоритм Фільтрації).
Підгрупа Cropping / Placement (Обрізання / Позиціонування) дозволяє
змінити масштаб або виділити фрагмент текстури «на льоту», без
додаткової обробки в редакторах растру.
Рельєфна кнопка View Image (Режим Перегляду) викликає інтерактивне вікно
із зразком текстурной карти, що використовується (мал. 8.12).
Малюнок 8.12. Проглядання зображення Текстури
Значення перемикачів підгрупи Mono / RGB Channel Output (Чорно-білий /
Кольоровий Канал Виводу) і Alpha Source (Джерело Силуетного Зображення)
звичайно залишають в положенні «за замовчуванням».
Звиток Time (Тимчасові Параметри)
Параметри цього звитку впливають на анімаційні послідовності, що
використовуються як текстурні карти.
Звиток Output (Вивід)
Група прапорців і лічильників цього звитку дають гнучкий інструмент по
додатковій наладці текстурної карти (мал. 8.13).
Найбільш частовикористовуваним є прапорець Invert (Негатив), що змінює
карту на негативну. Лічильники Output Amount (Величина Виводу) і RGB
Level (Рівень Кольору) дозволяють впливати на яскравість / контрастність
карти, а RGB Offset (Колірний Зсув) – корегувати колірну гамму. Дуже
зручний і функціональний параметр Bump Amount (Висота Рельєфу), що
впливає тільки на текстурні карти в каналі Bump (Рельєф) і дає
можливість значно посилювати профіль рельєфу.
Малюнок 8.13. Звиток Output (Вивід)
Procedural Maps (Процедурні карти)
Одним з найсерйозніших недоліків карт типу Bitmap є їх обмеженість в
просторі і звідси нереальність, невідповідність натуральному вигляду
матеріалів реального світу. Дійсно, можна зробити їх безшовними і
встановити параметром Tile (Мозаїка) необхідне число повторень, проте
найчастіше однорідність такої текстури видно навіть непрофесійному оку.
Як варіант рішення цієї проблеми були розроблені карти Procedural
(Процедурні або Параметричні). Такі текстури представлені в Max 2D і 3D
(Дво- і Тривимірними) картами. Розглянемо деякі з них.
2D Maps (Двовимірні Текстурниє Карти)
Checker (Шахи) – є чорно-білим (за замовчуванням) полем, в якому можливе
як коректування двох складових кольорів, так і заміна їх на додаткові
карти текстур. Параметр Soften (Пом’якшення) управляє чіткістю меж в
місцях переходу від кольору №1 до кольору №2 (мал. 8.14).
Малюнок 8.14. Зразок Текстури Checker (Шахи)
Gradient (Розтяжка) – створює плавний перехід між трьома кольорами по
лінійному або круговому алгоритму. Кожний з кольорів може бути замінений
на карту текстури. Додаткові групи параметрів Noise (Нерегулярність) і
Noise Threshold (Поріг нерегулярності) керують неоднорідністю і
зашумленням, додаючи матеріалу натуральність (мал. 8.15).
Малюнок 8.15. Зразок Текстури Gradient (Розтяжка)
Gradient Ramp (Поліпшена Розтяжка) – вдосконалений варіант текстури типа
Gradient з великими можливостями налаштування і відладки.
Swirl (Завихрення) – створює кольорові узори, схожі на веселкові
переливи поверхні лазерного диска, бензинових плям на воді і т.п. (мал.
8.16).
Малюнок 8.16. Зразок Текстури Swirl (Завихрення)
3D Maps (Тривимірні Текстурні Карти)
Noise (Нерегулярність) – текстурна карта, що генерується випадковим
чином і розповсюджується по трьох координатах X, У і Z нескінченно.
Використання цієї карти в каналах Ambient (Оточуючий), Diffuse
(Розсіяний) і Bump (Рельєф) дозволяє збільшити неоднорідність матеріалу
і тим самим додати йому реалістичності. Налаштовувати зернистість слід,
використовуючи лічильник Size (Розмір) (мал. 8.17).
Smoke (Дим) – дуже потужний засіб для імітації атмосферних ефектів, що
посилюють фотореалізм сцени. Такі явища як пара, туман, задимлення
можуть бути створені достатньо переконливо з використанням текстури
Smoke.
Звиток Smoke Parameters (Параметри Диму) дозволяє змінювати Size
(Розмір Клубів Диму), Iterations (Ступінь Змішаності) і Exponent
(Показник Плавності). Анімація карти задається лічильником Phase
(Фазовий Зсув) (мал. 8.18).
Малюнок 8.17. Зразок Текстури Noise (Нерегулярність)
Малюнок 8.18. Зразок Текстури Smoke (Дим)
Water (Вода) – процедурна тривимірна карта, що імітує водну поверхню.
Аналогічно текстурі Noise карта Water застосовується в каналах Ambient
(Оточуючий) і Diffuse (Розсіяний) для генерації випадкового малюнка на
поверхні води, і в каналі Bump (Рельєф) – для створення бризок, кругів,
хвиль і т.п., що розходяться Звиток Water Parameters містить необхідний
набір лічильників для налаштування і відладки:
Num Wave Set (Число Просумованих Хвиль) – якнайкращі результати дає
значення від 3 до 15 одиниць;
Wave Len Max / Min (Максимальна / Мінімальна Довжина Хвилі), Wave Radius
(Радіус Хвилі) і Amplitude (Амплітуда) – підбір значень визначається
геометрією об’єкту, умовами освітлення, силою віддзеркалень, точкою зору
і т.д.
Лічильник Random Seed (Хаос) керує випадковістю хвиль, а Phase (Фаза)
використовується для анімації.
Перемикач Distribution (Розподіл) задає 3D (Тривимірне) або 2D
(Двовимірне) розповсюдження хвиль.
І, нарешті, налаштування кольорів або їх заміна текстурними картами
виконується відповідними кольоровими або рельєфними кнопками (мал.
8.19).
Малюнок 8.19. Зразок Текстури Water (Вода)
Wood (Деревина) – дозволяє створювати малюнок, подібний зрізам деревних
поверхонь, імітуючи річні кільця, сучковатость і іншу неоднорідність
деревних текстур.
Зовнішній вигляд налаштовується лічильниками Grain Thickness (Величина
Волокон), Radial Noise (Кругова нерегулярність) і Axial Noise (Лінійна
нерегулярність) (мал. 8.20).
Малюнок 8.20. Зразок Текстури Wood (Деревина)
Cellular (Осередки) – карта, вживана в основному в каналі Bump (Рельєф),
що дозволяє імітувати різні комірчасті структури типу пінопласту,
бетону, шкірки лимона або апельсина, шкіри плазунів і т.п. Ступінь
«грубості» рельєфу настроюється лічильником Bump Smoothing (Згладжування
Рельєфу) в діапазоні від 0 до 1 (мал. 8.21).
Малюнок 8.21. Зразок Текстури Cellular (Осередки)
Marble (Мармур) і Perlin Marble (Перламутр) – текстурні карти, що
генерують матеріали, близькі до природного мармуру, малахіту, янтару і
ін. природному камінню. Не дивлячись на мінімальну кількість налаштувань
у звитках цих карт, їх використання дозволяє досягти пристойних
результатів (мал. 8.22 а, b).
Малюнок 8.22 а. Зразок Текстури Marble (Мармур)
Малюнок 8.22 b. Зразок Текстури Perlin Marble (Перламутр)
Dent (Вибоїни) – аналогічна Cellular текстура, придатна для створення
варіацій випадкових вм’ятин і шорсткостей на поверхні об’єкту. Дуже
підходить як доповнення до карти Noise (Нерегулярність), що часто
використовується, для ускладнення і додавання оригінальності матеріалам
(мал. 8.23).
Малюнок 8.23. Зразок Текстури Dent (Вибоїни)
Falloff (Спад) – службова процедурна карта, найчастіше вживана в каналі
Opacity (Непрозорість) для задання неоднорідності прозорості води і скла
в місцях зміни кривизни рельєфу (мал. 8.24).
Малюнок 8.24. Зразок Текстури Falloff (Спад)
Основна зручність використання тривимірних текстур полягає у відсутності
необхідності стежити за Mapping (Проектуванням) на поверхнях складних
об’єктів (особливо торцях), нескінченній протяжності цих карт по всіх
координатах (і тому що дають матеріалу неповторний вигляд), компактності
їх зберігання і перенесення.
Сompositors (Багатокомпонентні Карти) і Color Modifiers (Модифікатори
Кольору)
Окремий набір текстурних карт, організуючих накладання і об’єднання
інших текстур в складні складові карти, який виділений в групу
Compositors (Багатокомпонентні). Їх вживання необхідне в матеріалах з
ускладненою ієрархією зв’язків і позбавляє від необхідності додаткової
обробки початкових файлів в растрових редакторах типу Adobe Photoshop.
Mask (Маска) – складна текстурна карта, що складається з двох
компонентів, один з яких – Map (Карта) є власне текстурою, а другий –
Mask (Маска) використовується як силует, що відсікає зайві пікселі
першого (мал. 8.25).
Спосіб маскування заснований на правилі, вже згадуваному раніше: всі
пікселі Маски чорного кольору (інтенсивність 0 одиниць) вважаються
прозорими, всі білі (інтенсивність 255 одиниць) – повністю непрозорими.
Проміжні значення інтерполюються. Для файлів Масок слід використовувати
чорно-білі зображення типа Grayscale (Градації Сірого), оскільки важлива
лише інформація яскравості.
Composite (Суміш) – складова текстура, утворена змішуванням 2-х і більше
текстурних карт, що накладаються одна на одну з урахуванням їх
прозорості (мал. 8.26).
Малюнок 8.26. Параметри Текстури Composite (Суміш)
Прозорість компонентів може бути задана як з використанням типу карти
Mask
(Маска), так і з використанням типу Bitmap (Растрова Карта) у файловому
форматі, що припускає наявність Alpha Channel (Силуетного Каналу) –
спеціальної інформації про прозорість, якою володіють, наприклад,
32-бітові файли .TGA.
Mix (Змішування) – текстура, аналогічна Composite, але використовується
для накладання складових її компонентів у процентному співвідношенні
яскравостей за правилом: 0 одиниць – повна прозорість, 100 одиниць –
повна непрозорість, проміжні значення – інтерполяція.
Малюнок 8.27. Параметри Текстури Mix (Змішення)
Існує можливість задавати Mixing Curve (Криву Змішення) у звитку Mix
Parameters (Параметри Змішування) (мал. 8.27).
RGB Multiply (Колірне Множення) – результуюча карта, виходить шляхом
перемножування значень колірних складових RGB (Червоний-Зелений-Синій)
кожного пікселя текстурних карт. Додатково може враховуватися Alpha
Channel (Силуетний Канал).
Output (Вивід) – тип карти, що повністю дублює розглянутий раніше
однойменний звиток карти Bitmap (Растрова Карта) (мал. 8.13). Цей тип
застосовують в основному до інших типів текстур, що не мають такого
звитку в списку параметрів.
RGB Tint (Колірний Відтінок) – призначений для колірної корекції карти
текстури, що використовується. Кожна з колірних компонент може бути
перевизначена для зміни загального колірного відтінку текстурної карти
(мал. 8.28).
Малюнок 8.28. Параметри Текстури RGB Tint (Колірний Відтінок)
Other Maps (Інші Текстурні Карти)
Flat Mirror (Площина Дзеркала) – достатньо умовний тип карти,
використовуваний тільки до пласких граней об’єктів, що не мають ніякого
згладжування ребер. Цей тип дозволяє задати рівень віддзеркалення
об’єктів сцени і оточення поверхнею об’єкту в діапазоні від 0 до 100
одиниць. Причому використовувати Flat Mirror слід тільки в каналі
Reflection (Віддзеркалення).
Raytrace (Трасована) – тип текстурної карти, що використовується для
генерації оптичних ефектів віддзеркалення і заломлення, що виникає в
твердотільних (заповнених) об’єктах.
На відміну від типів карт, описаних раніше в цьому розділі, текстура
Raytrace може бути використана і в каналі Reflection (Віддзеркалення),
причому алгоритм обрахунку віддзеркалень відрізняється підвищеним
фотореалізмом, хоча і більш тривалий за часом.
Якщо текстура Thin Wall Refraction (Тонкостінне Заломлення), що
розглядається далі, зручна наприклад, для створення матеріалу порожніх
скляних келихів і ваз, то тип карт Raytrace незамінний, якщо весь цей
посуд наповнений.
Reflect / Refract (Віддзеркалення / Заломлення) – карта аналогічна
Raytrace, але використовує інший, більш спрощений алгоритм обрахунку
сцени. Відрізняється невеликим набором параметрів, що настроюються, і
меншою достовірністю зображення в порівнянні з текстурами, що
генерується, типом Raytrace.
Thin Wall Refraction (Тонкостінне Заломлення) – спеціальна текстурна
карта, розроблена для отримання заломлень, характерних при проходженні
світла через прозорі тонкостінні об’єкти (посуд, скління, водяні
струмені і т.п.). Ця текстура, як і Flat Mirror (Площина Дзеркала),
використовується тільки в каналі Reflection (Віддзеркалення).
Підгрупа параметрів Refraction (Заломлення) із звитку Thin Wall
Refraction Parameters (Параметри Тонкостінного Заломлення) дозволяє
встановити Thickness Offset (Оптичний Зсув) – товщину зсуву заломлень, і
задати Bump Map Effect (Вплив Карти Рельєфу) – ступінь спотворень
заломлюваного проміння нерівностями рельєфу, які генеруються текстурами
каналу Bump (Рельєф).
Матеріали, які використовувалися під час написання курсової роботи:
HYPERLINK “http://www.havok.com” \t “_top” www.havok.com
HYPERLINK “http://www.3DMax.com” www.3DMax.com
HYPERLINK “http://www.3DWorld.ru” www.3DWorld.ru
www.animal3D.nm.ru
PAGE
Малюнок 7.05. Звиток Shader Basic Parameters(Базові Параметри
Тонування)
с
b
а
b
b
а
а
b
с
Малюнок 7.11. Діалогове вікно Color Selector
b
а
Мал.7.13.
b
а
Малюнок 8.02. Діалогове вікно Material /Map Browser (Переглядач
Матеріалів / Текстурних Карт)
Малюнок 8.01. Сувій Maps
(Текстурні Карти)
Малюнок 8.04 b. Візуалізація Planar (Плоского) Проектування
Малюнок 8.04 а. Planar (Плоске) Проектування
Малюнок 8.04 b. Візуалізація Cylindriсal (Цилінричне) Проектування
Малюнок 8.05 а. Cylindrical (Циліндричне) Проектування
Малюнок 8.06 b. Візуалізація Spherical (Сферичного/ Проектування)
Малюнок 8.06 а. Spherical (Сферичне) Проектування
Малюнок 8.08 а. Box (Коробочка) Проектування
Малюнок 8.08 b. Візуалізація Box (Коробочки) Проектування
Малюнок 8.25. Параметри Текстури Mask (Маска)
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
