1 of 50

Трёхмерная графика

1

2 of 50

Что такое 3D-графика?

2

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

проекции (на плоскость)

расчёты (на прочность и т.п.)

анимация

3D-печать

Трёхмерная графика, 11 класс

3 of 50

Области применения

3

САПР – системы автоматизированного проектирования

компьютерные тренажеры и обучающие программы

Трёхмерная графика, 11 класс

4 of 50

Области применения

4

построение трёхмерных моделей в науке, промышленности, медицине

дизайн зданий и интерьера

компьютерные эффекты в кино и телевидении
телевизионная реклама
интерактивные игры

Трёхмерная графика, 11 класс

5 of 50

Этапы работы с 3D-моделями

5

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

Трёхмерная графика, 11 класс

6 of 50

Программы для 3D-моделирования

6

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

для версии 2.69

Трёхмерная графика, 11 класс

7 of 50

Проекции

7

Проекция – плоское (двухмерное) изображение трёхмерного объекта.

вид сверху:

вид спереди:

произвольная проекция:

вид справа:

Сюзанна

Ctrl+Alt+Q: 4 проекции/только проекция пользователя

Трёхмерная графика, 11 класс

8 of 50

Управление проекциями

8

меню Вид (View)

7

Home

8

9

PgUp

4

5

6

1

End

2

3

PgDn

вид спереди

(+Ctrl: вид сзади)

вид сверху

(+Ctrl: вид снизу)

вид справа

(+Ctrl: вид слева)

Num1

Num7

Num3

или…

Трёхмерная графика, 11 класс

9 of 50

Ортогональные и перспективные проекции

9

линия горизонта

перспективная

ортогональная

размеры не зависят от расстояния
параллельные грани остаются параллельными

Num5 – ортогональная/перспективная

Сверху персп.

Сверху орто

Трёхмерная графика, 11 класс

10 of 50

Управление видами

10

Колёсико мыши: изменить масштаб

При нажатом колёсике мыши: вращение проекции

+Shift: перемещение без вращения

7

Home

8

9

PgUp

4

5

6

1

End

2

3

PgDn

Num2, Num4, Num6, Num8:

вращение проекции

+Ctrl: перемещение

Трёхмерная графика, 11 класс

11 of 50

Выделение объектов

11

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

Трёхмерная графика, 11 класс

12 of 50

Преобразования

12

Перемещение:

Z

Y

X

перемещение вдоль одной оси

свободное перемещение в плоскости проекции

опорная точка (origin)

G: перемещение в плоскости проекции

G, X: перемещение вдоль оси X

G, Y: перемещение вдоль оси Y

G, Z: перемещение вдоль оси Z

ЛКМ: фиксация

включение манипулятора

Трёхмерная графика, 11 класс

13 of 50

Преобразования

13

Вращение:

R (rotate): вращение в плоскости проекции

R, X: вращение вокруг оси X

R, Y: вращение вокруг оси Y

R, Z: вращение вокруг оси Z

манипулятор вращения

ЛКМ: закончить

Трёхмерная графика, 11 класс

14 of 50

Преобразования

14

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

Z

Y

X

по одной оси

все сразу

Трёхмерная графика, 11 класс

15 of 50

Преобразования

15

N: показать/скрыть панель преобразований

Del: удалить выделенные объекты

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

Трёхмерная графика, 11 класс

16 of 50

Системы координат

16

Z

Y

X

Z_лок

X_лок

Y_лок

глобальная («мировая»)

не зависит от положения объекта

локальная

связана с объектом

Трёхмерная графика, 11 класс

17 of 50

Слои

17

есть объекты

активный слой

Shift+ЛКМ: выделить несколько слоёв

M: перевести объект на другой слой

Трёхмерная графика, 11 класс

18 of 50

Связывание объектов

18

Задача: привязать к столу стоящие на нём предметы.

Стол: родительский объект

Чашка: дочерний объект

свойства объекта

… или

выделить все чашки (Shift+ПКМ)
выделить стол (Shift+ПКМ)
Ctrl+P

Трёхмерная графика, 11 класс

19 of 50

Трёхмерная графика

Сеточные модели

19

20 of 50

Что такое сеточная модель?

20

Режим Каркас (Wireframe):

A

B

C

D

E

F

G

H

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

Трёхмерная графика, 11 класс

21 of 50

Что такое сеточная модель?

21

Сеточная модель (mesh) – это поверхность, которая строится на сетке из рёбер.

Грани:

треугольники
четырехугольники
многоугольники (полигоны)

полигональные модели

Все тела (в т.ч. сферы!) состоят из граней!

!

Векторный формат: хранятся координаты вершин.

Чем больше граней, тем сложнее расчёты!

!

Трёхмерная графика, 11 класс

22 of 50

Редактирование сетки

22

Tab – перейти в режим редактирования сетки (Edit mode)

Выбор объектов:

или Ctrl+Tab:

+Shift – несколько

выделять только видимые

вершины

грани

рёбра

Трёхмерная графика, 11 класс

23 of 50

Редактирование сеточной модели

23

в режиме работы с вершинами:

Ctrl+ЛКМ – новая вершина, соединённая с выделенной

Ctrl+ЛКМ

новое ребро

ПКМ

Shift+ПКМ

F

новая грань

ПКМ

Shift+ПКМ

F

ПКМ

Ctrl+V – меню для

вершин

Ctrl+E – меню для

рёбер

Ctrl+F – меню для

граней

Трёхмерная графика, 11 класс

24 of 50

Редактирование сеточной модели

24

Пропорциональное редактирование:

включение:

Трёхмерная графика, 11 класс

25 of 50

Деление рёбер и граней

25

одно ребро:

два ребра:

треугольная грань:

четырёхугольная грань:

Трёхмерная графика, 11 класс

26 of 50

Деление рёбер и граней: Нож

26

Нож (Knife):

при нажатой К резать ЛКМ, Enter – завершить

ЛКМ

Enter

Трёхмерная графика, 11 класс

27 of 50

Деление рёбер и граней

27

Разрезать петлей со сдвигом (Loop Cut and Slide):

Колёсико мыши – менять число сечений

ЛКМ – зафиксировать число сечений

ЛКМ – зафиксировать сдвиг

одиночное сечение

множественное сечение

Трёхмерная графика, 11 класс

28 of 50

Выдавливание (Extrude)

28

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

Трёхмерная графика, 11 класс

29 of 50

Сглаживание (Smooth)

29

без сглаживания

со сглаживанием

Сглаживание (затенение) только при выводе (число граней не меняется)!

!

Трёхмерная графика, 11 класс

30 of 50

Симметрия

30

Зеркало (Mirror):

половина головы

с модификатором Зеркало

Трёхмерная графика, 11 класс

31 of 50

Логические операции

31

объединение

(Union):

пересечение

(Intersection):

«куб минус сфера»

(Difference):

«сфера минус куб»

(Difference):

При сдвиге куба результат меняется!

!

внести изменения в сетку

Трёхмерная графика, 11 класс

32 of 50

Массив

32

оригинал

копии

Копии сохраняют связь с оригиналом!

!

= разорвать связь

Трёхмерная графика, 11 класс

33 of 50

Деформация

33

Решётка (Lattice):

Полезно при анимации!

!

Трёхмерная графика, 11 класс

34 of 50

Деформация

34

Решётка (Lattice):

Добавить – Решётка
выбрать число разбиений сторон решетки
Заключить объект в решётку
Применить модификатор Решётка
выбрать нужный объект-решётку
перемещать узлы решётки – будет изменяться форма объекта

Трёхмерная графика, 11 класс

35 of 50

Пластины

35

Alt+C– замкнуть кривую

контур

выдавливание

выдавливание+скос

Трёхмерная графика, 11 класс

36 of 50

Профили («лофтинг»)

36

сечение

путь

результат

Трёхмерная графика, 11 класс

37 of 50

Тела вращения

37

сечение

путь

результат

R

Перемещение опорной точки:

Объект – Преобразование – Опорную точку к 3D-курсору

(Object – Transform – Origin to 3D Cursor)

R

опорная точка

Трёхмерная графика, 11 класс

38 of 50

Трёхмерная графика

Материалы и текстуры

38

39 of 50

Как мы видим цвет предметов?

39

Глаз видит лучи, отражённые от предметов!

!

источник света

камера

предмет

источник света

камера

предмет

поверхность идеально ровная
угол отражения равен углу падения

размер неровностей больше длины волны
отражение во всех направлениях

зеркальное отражение

диффузное отражение

Трёхмерная графика, 11 класс

40 of 50

Простые материалы

40

Материал

Название

цвет материала (диффузное отражение)

цвет бликов (зеркальное отражение)

градиент

шейдеры – алгоритмы расчёта цвета точек

размер блика

объект для просмотра

Трёхмерная графика, 11 класс

41 of 50

Простые материалы

41

непрозрачность материала

непрозрачность блика

отражение окружающих прежметов

Прозрачность и отражение!

!

Трёхмерная графика, 11 класс

42 of 50

Многокомпонентные материалы

42

Задача: для разных граней объекта использовать разные материалы.

добавить новый материал

удалить материал

новый материал

выбрать из готовых

пустой слот

Трёхмерная графика, 11 класс

43 of 50

Многокомпонентные материалы

43

Назначение материала граням:

Tab – перейти в режим правки (Edit mode)

назначить материал выделенным граням

выделить грани с этим материалом

снять выделение граней с этим материалом

Трёхмерная графика, 11 класс

44 of 50

Текстуры

44

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)

Трёхмерная графика, 11 класс

45 of 50

Текстуры

45

1) Создать новый материал

2) Создать новую текстуру

ЛКМ

3) Выбрать файл с рисунком

Изображение или фильм

Выбрать файл

Трёхмерная графика, 11 класс

46 of 50

Текстуры

46

4) Выбрать тип объекта

Тип объекта

F12 – построить изображение с текстурой (выполнить рендеринг)!

!

Трёхмерная графика, 11 класс

47 of 50

Текстуры: UV-развертка

47

U

V

0

(u, v)

(x, y, z)

UV-развёртка (UV-mapping): (x, y, z) → (u, v)

Трёхмерная графика, 11 класс

48 of 50

Текстуры: UV-развёртка

48

в свойствах текстуры �включить UV-координаты

2) Tab – перейти в режим правки (Edit mode)

3) выделить нужную грань

4) перейти в окно Редактор UV / изображений

5) выбрать рисунок-текстуру

UV

Трёхмерная графика, 11 класс

49 of 50

Текстуры: UV-развёртка

49

6) установить вершины рамки в нужное положение

ПКМ – выделение вершин

G – перемещение

R – вращение

S – изменение размера

ЛКМ – зафиксировать

F12 – рендеринг!

!

Трёхмерная графика, 11 класс

50 of 50

Текстуры: UV-развёртка

50

Сетка сразу для нескольких вершин:

Редактор UV / изображений

Выделить все нужные вершины

ПКМ – выделение вершин

G – перемещение

R – вращение

S – изменение размера

ЛКМ – зафиксировать

Трёхмерная графика, 11 класс