Одним из широко используемых способов моделирования объектов в 3D Studio MAX является метод формования, или лофтинга (lofting), позволяющий преобразовывать сплайны в трехмерные тела самых разных форм — начиная от абстрактных объектов (например, изученных ранее примитивов) и заканчивая совершенно реалистичными моделями. Довольно часто лофтинг оказывается самым быстрым способом создания той или иной модели методом моделирования. Например, сложный объект, на моделирование которого посредством полигонов понадобилось бы не меньше часа, можно смоделировать при помощи лофтинга за 10-15 минут.

Тема лофтинга необычайно обширна, но в этом уроке мы остановимся лишь на основных понятиях lofting -моделирования.

Лофтинг и loft-объекты

Термин «лофтинг» пришел из старинной практики кораблестроения, когда при формировании корпуса судна последующие поперечные сечения шпангоута как бы поднимались (lift off) по отношению к предыдущему поперечному сечению. Наверное, поэтому при объяснении данного понятия сегодня в качестве аналогии довольно часто прибегают к описанию строительства корпуса судна.

Loft-объекты строятся путем формирования оболочки по опорным сечениям, расставляемым вдоль некоторой заданной траектории. Оболочка как бы натягивается на сечения вдоль указанного пути, а в результате получается трехмерная модель. Данный метод моделирования прекрасно подходит для тех моделей, форма которых может быть охарактеризована некоторым набором поперечных сечений. В основе любого подобного объекта всегда лежат траектория (путь) и одно или более сечений (форм). Путь задает основную линию loft-объекта и может иметь форму прямой, окружности, спирали, произвольной кривой и т.п., а сечения определяют его форму и тоже могут быть самыми разнообразными (рис. 1). При использовании нескольких сечений они размещаются вдоль пути по указанному пользователем принципу, а в случае одного сечения данная форма размещается на обоих концах пути.

Рис. 1. Пример loft-объекта с отображением пути и одного поперечного сечения

Оба типа структурных элементов — путь и сечения — представлены обычными сплайнами. Форма пути может содержать только один сплайн, так как программа отказывается принимать любую форму, содержащую в качестве пути более одного сплайна. И если при попытке создания loft-объекта кнопка выбора пути не активизируется, то это значит, что выделенная форма содержит более одного сплайна.

Сплайны форм поперечных сечений могут иметь любое количество сплайнов, но число сплайнов во всех задействованных в данном loft-объекте сечений должно быть одинаково. Кроме того, если сечение представлено составными формами из нескольких сплайнов, то данные формы должны иметь одинаковый порядок вложения. Это означает, что если первое сечение содержит внутри одного сплайна два других сплайна, то и все последующие сечения должны быть сформированы по тому же принципу. А если в копии данной составной формы переместить два внутренних сплайна вне исходного, то ее уже нельзя будет указать в качестве второго сечения (рис. 2). Правда, при желании в ряде случаев данное ограничение можно обойти, превратив обычные замкнутые сплайны в разомкнутые (рис. 3).

Рис. 2. Пример двух сечений, которые не могут входить в состав одного и того же loft-объекта (в верхнем сечении два сплайна находятся внутри третьего, а в нижнем — рядом с ним)

Рис. 3. Пример двух сечений, которые могут входить в состав одного и того же loft-объекта (в выделенных вершинах оба сплайна искусственно разомкнуты)

Форма loft-объекта определяется не только за счет пути и определенного набора сечений — не менее важны положение внутренних сечений вдоль пути и согласование первых вершин каждой формы поперечного сечения. От размещения сечений вдоль пути зависит то, как и в какой момент будет смоделирован переход от одного сечения к другому, а согласование вершин позволяет избежать перекручивания моделей при переходе от сечения к сечению или, наоборот, при необходимости искусственно скручивать объекты.

При работе с loft-объектами массу вопросов вызывают обычные трансформации, осуществляемые инструментами Select and Move (Выделить и передвинуть), Select and Scale (Выделить и масштабировать) и Select and Rotate (Выделить и повернуть), поскольку попытка воспользоваться ими для преобразования пути или сечения никак не сказывается на loft-объекте (рис. 4). Дело в том, что трансформации, применяемые к исходным объектам лофтинга (к пути и сечениям), игнорируются — такова особенность работы 3D Studio MAX. Однако не стоит думать, что редактировать loft-объект невозможно и что нужно изначально создавать его на основе идеально подобранных пути и сечений. Возможностей редактирования предостаточно, и мы с ними ознакомимся.

Рис. 4. Неудачная попытка масштабирования формы сечения (размер сечения был уменьшен, а loft-объект остался прежним)

Создание loft-объектов

Исходные формы для loft-объектов (путь и сечения) можно создавать в любом окне проекций, поэтому при выборе окна проекций стоит исходить из удобства моделирования, отдавая предпочтение тому окну проекций, которое в наибольшей степени согласуется с видом объекта сверху или спереди.

Loft-объекты относятся к составным объектам (Compound Objects, рис. 5) категории Geometry (Геометрия), и для их построения предназначена кнопка Loft (Лофтинговый), которая становится доступной при выделении одной из исходных форм и активизации типа Compound Objects категории Geometry. Можно пойти и другим путем — выбрать из главного меню команду Create=>Compound=>Loft, что тоже приведет к открытию панели с настройками loft-объекта.

Рис. 5. Тип Compound Objects с входящими в него вариантами составных объектов

Создавать простые loft-объекты можно двумя способами: указывая либо путь — для этого варианта предназначена кнопка Get Path (Указать путь, рис. 6) из свитка Creation Method (Метод создания), либо форму-сечение при помощи кнопки Get Shape (Указать форму). Оба варианта равнозначны, но различаются расположением в пространстве получаемого лофтингового объекта, которое определяется на основании предварительно выделенного объекта: сечения — в первом случае и пути — во втором. Кроме названных кнопок, в свитке Creation Method (Метод создания) имеется важный переключатель, имеющий три положения:

• Move (Переместить) — форма-сечение, указанная после щелчка на кнопке Get Shape (Указать форму) или Get Path (Указать путь), будет помещена в создаваемый loft-объект и перестанет существовать как независимый объект;
• Copy (Копировать) — в составе создаваемого loft-объекта будет использована независимая копия исходной формы-сечения;
• Instance (Образец) — будет применен образец формы-сечения, который установлен по умолчанию и используется чаще всего, так как любое последующее допустимое изменение формы будет отражаться на loft-объекте. Правда, в этом случае сцена постепенно загромождается лишними объектами, поэтому обычно после окончания моделирования loft-объекта ненужные формы скрываются или вообще удаляются со сцены.

Рис. 6. Кнопка Get Path из свитка Creation Method

При создании любого loft-объекта следует обратить внимание на следующие моменты:

• если нет ни одного выделенного объекта, то кнопка Loft (Лофтинговый) будет недоступной;
• если предварительно выделенная форма состоит более чем из одного сплайна, то кнопка Get Shape (Указать форму) в свитке Creation Method (Метод создания) окажется недоступной.

Довольно часто построение лофтинговой модели начинают с создания базового объекта с одним-единственным сечением, который создается на начальном этапе формирования модели. Для примера активизируйте категорию объектов Shapes (Формы) командной панели Create (Создание), в списке разновидностей объектов укажите тип Splines (Сплайны) и постройте два сплайна: звезду (Star) в качестве сечения loft-объекта и линию (Line) в качестве его пути (рис. 7). Выделите звезду, щелкните на кнопке Geometry (Геометрия) командной панели Create (Создать) и выберите в раскрывающемся списке разновидностей объектов вариант Compound Objects (Составные объекты). В свитке Object Type (Тип объекта) сначала щелкните на кнопке Loft (Лофтинговый), потом на кнопке Get Path (Указать путь) — выбранная кнопка подсвечивается желтым цветом, а затем укажите мышью предварительно созданный сплайн пути. В результате получится фигура, образованная движением звезды по линии. Проведя рендеринг, вы увидите примерно такой объект, как показан на рис. 8.

Рис. 7. Исходные формы для первого loft-объекта

Рис. 8. Первый loft-объект

Создайте другую форму пути в виде эллипса (рис. 9) и вновь сформируйте лофтинговый объект, но теперь уже на основе звезды и эллипса; результат рендеринга показан на рис. 10. Затем попробуйте получить loft-объект, взяв в качестве пути криволинейный сплайн. Последний нужно предварительно создать из линейных сплайнов, затем перейти в режим редактирования сплайна на уровне вершин, превратить каждую вершину в сглаженную и откорректировать положение вершин для достижения задуманной кривизны (рис. 11 и 12). Сохраните данный базовый объект, так как он потребуется нам в дальнейшем.

Рис. 9. Исходные формы для второго loft-объекта

Рис. 10. Второй loft-объект

Рис. 11. Исходные формы для третьего loft-объекта

Рис. 12. Третий loft-объект

Кроме пути и сечения, на внешний вид loft-объекта влияют и другие параметры, устанавливаемые в свитках Surface Parameters (Параметры поверхности) и Skin Parameters (Параметры оболочки). Первый свиток содержит опции для управления способами визуализации поверхности лофтинга; с его помощью, например, можно управлять степенью сглаживания оболочки вдоль и поперек пути (рис. 13 и 14). Второй свиток содержит множество опций, влияющих не только на отображение оболочки лофтинга, но и на плотность каркаса и используемые методы интерполяции; с его помощью можно, в частности, регулировать детальность создаваемой модели (рис. 15 и 16).

Рис. 13. Спираль с включением обоих вариантов сглаживания

Рис. 14. Спираль с отключением сглаживания по длине

Рис. 15. Спираль с обычной плотностью каркаса

Рис. 16. Спираль с уменьшенной плотностью каркаса

Редактирование loft-объектов

Под редактированием loft-объекта понимаются различные операции:

• добавление новых сечений в loft-объекты, что позволяет получать гораздо более интересные модели, чем на основе одного сечения;
• удаление сечений;
• замена одного сечения loft-объекта на другое, что бывает необходимо, если выбор сечения оказался неудачным, а изменить сечение слишком долго или вообще невозможно;
• редактирование сплайнов пути и сечений на уровне параметрической формы. Таким способом можно выполнить только самые простые преобразования, например увеличить или уменьшить радиус сечения, изменить число вершин в случае многоугольника и звезды и т.п.;
• изменение контуров пути и сечений на уровне подобъектов: вершин, сегментов, что позволяет изменять объект до полной неузнаваемости. Данная возможность обязательно предполагает предварительное (то есть до проведения лофтинга) конвертирование соответствующих сплайнов из обычных в редактируемые при помощи команды Convert To=>Convert to Editable Spline (Конвертировать в=>Конвертировать в редактируемый сплайн). При этом редактируемые сплайны перестают быть параметрическими объектами, и их уже нельзя будет редактировать на уровне параметров, изменяя ширину, высоту, радиус и пр.

Добавление в loft-объект новых сечений

После создания базового loft-объекта в него можно добавлять дополнительные сечения, что позволяет превращать простые объекты в гораздо более сложные и интересные. Добавлять новые сечения можно как в режиме создания loft-формы (панель Create — Создание), так и в режиме ее редактирования (панель Modify — Изменение).

Возьмите за основу уже созданный и сохраненный нами лофтинговый объект на основе звезды и криволинейного сплайна и для удобства дальнейшего обзора немного развернем его (рис. 17). Затем создайте дополнительно еще один сплайн в виде окружности, затем выделите loft-объект и активизируйте панель Modify. Теперь нужно указать местоположение нового сечения на пути — для этого предназначено поле Path (Путь) в свитке Path Parameters (Параметры пути), где устанавливается так называемый уровень пути (по умолчанию он равен нулю). Уровень может вводиться либо в процентах длины пути — в данном случае должен быть установлен флажок Percentage (Процент), либо как абсолютное расстояние вдоль пути в случае активизации флажка Distance (Расстояние). В нашем примере удобнее воспользоваться процентами и добавить новое сечение, например, в конце пути. Для этого в поле Path (Путь) при включенном флажке Percentage (Процент) введите число 100. Далее щелкните на кнопкеGet Shape (Указать форму) и укажите созданную окружность — loft-объект изменится и станет напоминать представленный на рис. 18. Ради интереса можно добавить в середине пути еще одно сечение в виде окружности, которую лучше сделать немного побольше диаметром. Для этого создайте окружность, выделите loft-объект, активизируйте панель Modify, в поле Path (Путь) введите число 50, щелкните на кнопке Get Shape(Указать форму) и укажите вторую окружность (рис. 19).

Рис. 17. Исходный loft-объект

Рис. 18. Loft-объект после добавления второго сечения

Рис. 19. Loft-объект после добавления третьего сечения

Если вы строите модели с несколькими сечениями, то имейте в виду, что хотя теоретически разные сечения могут иметь различное число вершин, но на практике для получения сглаженной формы лучше, чтобы количество вершин у всех сплайнов-сечений было одинаковым. В противном случае, особенно при сильно различающемся количестве вершин, возможно непредсказуемое перекручивание и растягивание loft-модели. Чтобы уравнять число вершин, в сечения в режиме редактирования сплайнов на уровне вершин следует добавить недостающие вершины. Последнее можно сделать как вручную, проставляя вершины при помощи кнопки Refine (Уточнить), так и с помощью операции Divide (Разделить), которая позволяет добавлять указанное количество вершин на выделенном сегменте сплайна, разбивая его при этом на равные части.

Удаление сечений

Для удаления сечения, неверно вставленного в loft-объект, нужно в режиме редактирования loft-объекта выделить его. Активировав панель Modify, установить режим редактирования сечений (Shape), в одном из окон проекций выделить удаляемое сечение и щелкнуть на кнопке Delete (рис. 20) в свитке Shape Commands или нажать клавишу Del.

Рис. 20. Удаление сечения из loft-объекта

Замена сечения в loft-объекте

У кнопки Get Shape (Ввести форму) имеются две функции: она отвечает за добавление сечения в loft-объект и помогает заменить в уже созданном объекте одно сечение на другое. Опробуем данную операцию на созданном ранее и сохраненном базовом рабочем объекте. Выделите его, в полеPath (Путь) введите число 100, щелкните на кнопке Get Shape (Указать форму) и укажите вместо окружности, ранее использовавшейся в качестве последнего сечения пути, ту же самую звезду, что применяется в начале пути. Loft-объект тут же изменится (рис. 21).

Рис. 21. Loft-объект после замены последнего сечения

Обратите внимание, что для перехода от сечения к сечению совсем не обязательно вручную указывать соответствующий ей уровень пути в полеPath (Путь) — можно воспользоваться двумя кнопками свитка Path Parameters (Параметры пути): Next Shape (Следующая форма), которая отвечает за перемещение вдоль пути вперед к уровню следующей формы, и Previons Shape (Предыдущая форма), которая позволяет переместиться на уровень предыдущей формы.

Поменять можно не только сечение, но и сам путь, для чего нужно, выделив loft-объект, щелкнуть на кнопке Get Path (Указать путь) и в качестве нового пути указать другой сплайн. То, что получилось при замене пути в рабочем объекте с криволинейного сплайна на спираль, представлено на рис. 22.

Рис. 22. Loft-объект после замены сплайна пути

Редактирование сплайнов пути и сечений на уровне параметрической формы

Данный вид редактирования возможен только в том случае, если задействованные в loft-объекте сплайны не были конвертированы в редактируемый сплайн, и подразумевает изменение параметрических характеристик пути или сечения. Для примера возьмите наш рабочий объект, выделите сечение-звезду, активизируйте панель Modify и уменьшите количество вершин с 11 до 5 (рис. 23). Loft-объект сразу же изменится (рис. 24).

Рис. 23. Изменение количества вершин сечения-звезды

Рис. 24. Измененный Loft-объект

Изменение контуров пути и сечений на уровне подобъектов

Как уже было сказано, для того чтобы получить возможность редактирования, нужно предварительно превратить сплайны из обычных в редактируемые. В нашем рабочем примере это сделано не было, поэтому придется создать новый loft-объект, на котором мы и будем проводить свои эксперименты. Поэтому сначала выделите сечение-звезду и конвертируйте ее в редактируемый сплайн командой Convert To=>Convert to Editable Spline (Конвертировать в=>Конвертировать в редактируемый сплайн), а потом создайте новый сплайн обычным образом (рис. 25). Выделите звезду, перейдите в режим редактирования вершин и измените форму сплайна произвольным образом, например удалив часть вершин (рис. 26). В результате правый loft-объект тут же изменится (рис. 27).

Рис. 25. Исходные loft-объекты: правый может редактироваться на уровне подобъектов, а левый не может

Рис. 26. Выделение части вершин сечения для их последующего удаления

Рис. 27. Loft-объект после изменения сечения на уровне вершин

                                                                                                                                                                                                                  [ 1 ]