Основы трехмерного моделирования в графической системе 3ds Max 2009

Основы трехмерного

моделирования в

графической системе

3ds Max 2009

Москва

Аббасов И. Б.

Допущено УМО вузов по образованию в области дизайна,

монументального и декоративного искусств в качестве учебного
пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся

по специальности 070601 «Дизайн»

УДК 004.45
ББК 32.973.26018.2

Аббасов И. Б.
Основы трехмерного моделирования в графической системе
3ds Max 2009: Учеб. пособие. – М.: ДМК Пресс. – 176 с. : ил.

ISBN 9785940744115

Учебное пособие предназначено для изучения основ трехмерного  компьютерного моделирования студентамидизайнерами. Рассмотрены вопросы двухмерного и трехмерного моделирования, присвоения материалов и установки освещения и
камер. Методические материалы приведены в виде упражнений, от поэтапного построения элементов интерьера до выполнения фотореалистичной визуализации помещения. Представлены работы для самостоятельного выполнения.

Книга может быть полезной также для тех, кто решил освоить мир увлекательных путешествий трехмерной графики.

Рецензенты:    ê.ò.í, äîöåíò Ñîêîëîâà Ò.Þ., äåêàí ôàêóëüòåòà «Äèçàéí» Ìîñêîâ
ñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî èíñòèòóòà ýëåêòðîííîé òåõíèêè;
êàíäèäàò àðõèòåêòóðû, ä.ô.í., ïðîôåññîð Ëàçàðåâ À.Ã.,
çàâ.êàôåäðîé àðõèòåêòóðû è ãðàäîñòðîèòåëüñòâà Ðîñòîâñêîãî
ãîñóäàðñòâåííîãî ñòðîèòåëüíîãî óíèâåðñèòåòà.

УДК 681.3.06
ББК 32.973.26018.2

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без
письменного разрешения владельцев авторских прав.

Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не
может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

© Аббасов И. Б.

ISBN 9785940744115
© Оформление, ДМК Пресс

Содержание

Введение.....................................................5

Глава 1
Окно графического редактора
3ds Max 2009............................................7
1.1. Основные элементы окна редактора .........................................9
1.2. Преобразование объектов ..........................................................16

Глава 2
Основы двухмерного моделирования.............26
2.1. Двухмерные формы ......................................................................26
2.2. Модификаторы двухмерных форм .........................................36
2.3. Визуализация двухмерных форм ............................................41

Глава 3
Основы трехмерного моделирования.............45
3.1. Модификатор Extrude .................................................................46
3.2. Модификатор Bevel ......................................................................49
3.3. Модификатор Bevel Profile ........................................................52
3.4. Модификатор Lathe .....................................................................55
3.5. Метод лофтинга .............................................................................58
3.6. Лофтинг на основе нескольких опорных сечений .............66

Глава 4
Трехмерное моделирование на основе
примитивов................................................73
4.1. Использование решетки примитивов ...................................73
4.2. Редактируемые полигоны ..........................................................81
4.3. Сбор и дублирование объектов ................................................86

Содержание

Глава 5
Назначение материалов и текстур.................95
5.1. Редактор материалов ...................................................................97
5.2. Материал типа Multi/SubObject .........................................108
5.3. Текстурные карты .......................................................................112
5.4. Зеркальное отражение. Материал типа Raytrace.............118
5.5. Методы раскраски объектов....................................................126

Глава 6
Создание освещения.................................133
6.1. Типы источников света в 3ds Max ........................................134
6.2. Подсветка ......................................................................................137
6.3. Всенаправленный осветитель .................................................138
6.4. Типы теней ....................................................................................139
6.5. Прожекторы ..................................................................................142
6.6. Направленные источники света ............................................152

Глава 7
Установка и настройка камер......................160
7.1. Настройки камеры ......................................................................160
7.2. Управление камерами ...............................................................163

Заключение..............................................168

Контрольные вопросы................................169

Библиографический список........................172

Введение

Сегодня трудно представить разработку трехмерных сцен, интерактивных игр, реалистичных эффектов в киноиндустрии без применения современных технологий компьютерного моделирования. Здесь
незаменимой становится работа дизайнера, который должен не только создавать реалистичные сцены, но и учесть её художественные
качества. Данная книга посвящена освоению инструмента по моделированию трехмерных компьютерных сцен.
В соответствии с учебным планом студенты специальности
070601 «Дизайн» изучают курсы «Компьютерные технологии»,
«Трехмерное компьютерное моделирование». При изучении этих
курсов студенты должны получить навыки по созданию реалистичных трехмерных объектов и сцен с использованием современных
компьютерных систем трехмерного моделирования. В качестве одной из таких систем в данной работе используется графическая система трехмерного моделирования 3ds Max 2009.
Графическая система 3ds Max 2009 разработана компанией
Autodesk (США) и предназначена для моделирования трехмерных
сцен и анимации. Первые версии данной программы появились более пятнадцати лет назад, за это время она стала почти самым популярным инструментом моделирования, как для начинающих, так и
для профессиональных дизайнеров.
Данное пособие является переработанным и дополненным изданием работы: Аббасов И.Б. «Основы трехмерного моделирования в
графической системе 3ds max»: Учебное пособие. Таганрог: Издво
ТРТУ. 2005. 207 с. [1]. В учебном пособии использован многолетний
опыт работы автора в качестве преподавателя компьютернографических дисциплин. Учебнометодический материал, представленный в пособии, прошел успешную апробацию в течение 7 лет в Таганрогском технологическом институте Южного федерального
университета.
Данное пособие выполнено по технологии пошагового освоения:
от создания плоских форм для дальнейшего моделирования, присвоения материалов, установки освещения, до реалистичной визуализации. Освоение команд и инструментов осуществляется конкретными упражнениями, в которых поэтапно моделируются объекты

Введение

единой сцены. В качестве моделируемой сцены используется интерьер помещения бара. Для самостоятельного освоения материала
представлены творческие задания по моделированию трехмерных
объектов. В пособии также представлены вопросы для контроля,
список учебной и методической литературы.
В работе рассмотрены следующие темы:
описание основных элементов окна редактора 3ds Max 2009;
основы  моделирования двумерных форм;
основные методы трехмерного моделирования;
моделирование на основе трехмерных примитивов;
назначение материалов и текстур трехмерным объектам;
установка и настройка источников освещения для создания
фотореалистичных сцен;
установка и настройка камер.

Глава 1
Окно графического
редактора
3ds Max 2009

После первого запуска графического редактора 3ds Max 2009 на
экране появляется окно Learning Movies (Учебные видеофильмы).
С его помощью можно просмотреть учебные видеофильмы, поставляемые вместе с 3ds Max. Для отключения отображения этого окна
при запуске необходимо сбросить флажок Show this dialog at
startup (Показать это диалоговое окно при запуске) и щелкнуть мышью на кнопке Close (Закрыть).
Окно графического редактора (пользовательский интерфейс) 3ds
Max 2009 при первом запуске представлено на рис.1.1.
Ниже строки меню находится панель инструментов (Main
Toolbar), предназначенная для реализации основных функций программы.
 В центре окна редактора располагаются четыре окна проекций
(три из них ортогональные) — Тор (Верх), Front (Фронт), Left (Вид
слева) и Perspective (Перспектива), отображающих виды сцены.
Справа от окон проекций находится командная панель (Command
Panel). В верхней части панели находится шесть вкладок. Каждая
вкладка содержит разворачивающиеся панели, параметры и настройки которых зависят от типа вкладки и выбранного объекта.
Под окнами проекций находится ползунок таймера анимации и
строка треков (Track Bar), а также строка состояния со значением
текущих координат. В правом нижнем углу окна располагаются
кнопки управления окнами проекций и навигацией.
 К новшествам 3ds Max 2009 относится панель Info Center (Информационный центр), предназначенная для быстрого контекстного
поиска информации в интерактивной справочной системе 3ds Max
2009 и на webсервере компании Autodesk (рис.1.1) [2,3].

Окно графического редактора 3ds Max 2009

В 3ds Max 2009 появились также специальная система манипуляторов View Cube (Виды куба) и специальное графическое меню
Steering Wheel (Штурвал). Система манипуляторов View Cube
(Виды куба) размещена в правом верхнем углу каждого окна проекции (рис.1.1).

Рис. 1.1 Окно графического редактора 3ds Max

Окна проекций 

Рис. 1.2 Система манипуляторов View Cube (Виды куба)
и графическое меню Steering Wheel (Штурвал)

Панель инструментов 
Строка меню 
Командная панель 

Ползунок таймера 

 

Строка состояния 
Кнопки управления окнами

Щелчок на грани куба (рис.1.2 слева) переводит ракурс в соответствие с видом на выбранной грани, на ребре и вершине куба меняет
взгляд со стороны выбранного элемента, на символах компаса меняет соответствующую ориентацию. Щелчок на пиктограмме в виде
дома приводит к ракурсу по умолчанию.
Специальное графическое меню Steering Wheel (Штурвал)
(рис.1.2 справа) предоставляет быстрый доступ к различным инструментам навигации в окнах проекций. Штурвал отображается в левом нижнем углу окна проекций Perspective (Перспектива). Для активации соответствующего инструмента навигации необходимо
щелкнуть на соответствующей секции штурвала, а затем, удерживая
нажатой левую кнопку мыши, переместить указатель. Действие инструмента завершается после отпускания кнопки мыши. Для скрытия штурвала можно щелкнуть на окне проекции правой кнопкой
или нажать клавишу Esc. Вызов и скрытие манипуляторов View
Cube (Виды куба) и графического меню Steering Wheel (Штурвал)
осуществляется одноименными командами меню Views (Виды).

1.1. Основные элементы окна редактора

Для вызова и удаления соответствующего элемента интерфейса редактора 3ds Max 2009 можно использовать команду Customize/
Show UI/Show … (Настройка/Показать пользовательский интерфейс/Показать …) (рис.1.3 слева).
Если процесс покажется вам длительным, тогда можно использовать ещё один способ: подвести указатель мыши к границе командРис. 1.3 Вызов панелей интерфейса

Основные элементы окна редактора

Окно графического редактора 3ds Max 2009

ной панели и панели инструментов, когда появится значок в виде
белого двойного прямоугольника, нажмите правую кнопку мыши и
вы получите меню доступа к  основным панелям интерфейса (рис.1.3
справа).
Строка меню включает следующие раскрывающиеся меню: File
(Файл), Edit (Правка), Tools (Сервис), Group (Группа), Views
(Виды), Create (Создать), Modifiers (Модификаторы), Animation
(Анимация), Graph Editors (Графические редакторы), Rendering
(Визуализация), Lighting Analysis (Анализ освещения), Customize
(Настройка), MAXScript (Сценарии), Help (Справка) и Tentacles
(Разветвления).
Панель инструментов (Main Toolbar) предоставляет один из самых простых способов выполнения команд 3ds Max, поскольку для
этого нужно лишь один раз щелкнуть на соответствующей кнопке
панели. Кроме основной панели инструментов, программа 3ds Max
2009 содержит плавающие панели инструментов Floating Toolbars
(Плавающие панели) (рис.1.3).
Можно сделать основную панель плавающей, для этого щелкните
на двух вертикальных линиях в начале панели и, не отпуская кнопку,
переместите указатель в любом направлении. Также можно изменить размеры панели, перетаскивая ее границы или углы. Основную
панель можно «прикрепить» к любому из краев окна 3ds Max. Дважды щелкните на строке заголовка, чтобы автоматически прикрепить
основную панель к последнему месту «стыковки». Основная панель
в плавающем режиме показана на рис. 1.4. На экранах с небольшим
разрешением панель инструментов может отображаться только частично.
В этом случае, если вы захотите увидеть всю панель, поместите
указатель мыши над вертикальной черточкой между некоторыми
кнопками (как только вы поместите указатель в эту область, он примет вид кисти руки). Затем щелкните мышью и, не отпуская кнопку,
перетащите указатель влево или вправо. Основная панель инструментов 3ds Max видна полностью, если разрешение монитора составляет 1280x1024 пикселей.

Рис. 1.4 Панель инструментов (Main Toolbar)

Все кнопки панели инструментов включают подсказки в виде текстовых надписей, для этого необходимо задержать на ней указатель
мыши. Кнопки, содержащие треугольник в правом нижнем углу, содержать дополнительные кнопки, которые появляются, если, не отпуская мышку, держать указатель на кнопке.
Рассмотрим следующие часто используемые кнопки панели инструментов:

             Undo (Отменить), Redo (Повторить).

             Select Object (Выделить объект).

             Select By Name (Выделить по имени).

             Select and Move (Выделить и переместить).

    Select and Rotate (Выделить и повернуть).

    Select and Uniform Scale (Выделить и масштабировать).

    3D Snap Toggle (Переключатель трехмерной привязки).

    Align (Выровнять).

    Material Editor (Редактор материалов).

    Render (Визуализатор).

Окна проекций управляются с помощью команды Views/
Viewport Configuration/Layout (Виды/Конфигурация окон проекций/Компоновка) или щелчком правой кнопкой мыши на названии
окна проекций и выбором строки меню Configure (Конфигурировать). В открывшемся окне диалога Viewport Configuration (Конфигурация окон проекций) щелкните на вкладке Layout (Компоновка),
чтобы увидеть возможные варианты компоновки (рис.1.5).
Если теперь вы щелкнете правой кнопкой мыши на наименовании
окна проекции, то появится меню, показанное на рис. 1.6 слева, при
помощи которого вы можете переназначить тип этого окна.
Для управления окнами проекций предназначены восемь кнопок,
которые расположены в нижнем правом углу экрана. На рис. 1.6

Основные элементы окна редактора

Окно графического редактора 3ds Max 2009

справа, показаны кнопки управления для окна центральной проекции. Вид кнопок различается для разных окон проекций.
Эти кнопки позволяют выполнять масштабирование, панорамирование и вращение видов. Кнопка  Zoom (Масштабировать) имитирует приближение и удаление от объекта в активном окне проекции.
Кнопка Zoom All (Масштабировать все) одновременно меняет масштаб всех окон проекций.  Кнопка Zoom Extents (Масштабировать
до заполнения) масштабирует объект до заполнения окна проекции.
Кнопка Field of View (Поле зрения) и Region Zoom (Масштабировать область) позволяет изменить ширину поля зрения и масштабирует область, выделенную указателем мыши. Кнопка Orbit (Орбита)

Рис. 1.5 Окно диалога Viewport Configuration
(Конфигурация окон проекций)

Рис. 1.6 Меню окна проекции и кнопки управления окнами проекций