Проблема скручивания

Неприятным моментом при создании loft-моделей с несколькими сечениями является скручивание объекта от сечения к сечению, если первые вершины сечений не находятся на одной прямой. В некоторых объектах это может не слишком бросаться в глаза, но если количество вершин разных сечений различается, то это может оказаться очень заметным. Для примера создайте лофт на основе сплайнов (рис. 28), указав линию в качестве пути, а окружность, квадрат и звезду — в качестве сечений. Окружность установите на уровне 0, квадрат — на уровне 50, а звезду — на уровне 100. Результат лофтинга представлен на рис. 29.

Рис. 28. Исходные сплайны для loft-объекта

Рис. 29. Исходный loft-объект: перекосы видны очень сильно

Для ликвидации скручивания необходимо выровнять первые вершины всех входящих в loft-объект сечений (данные вершины в режиме редактирования вершин выделяются квадратиками). Суть процесса выравнивания состоит в том, чтобы установить все первые вершины на одной прямой. Сделать это можно двумя путями. Можно последовательно перебрать все сечения в режиме редактирования вершин и установить в них первые вершины там, где это необходимо, каждый раз выделяя вершину и щелкая на кнопке Make First (Сделать первой). Очевидно, что данный вариант возможен лишь в том случае, если все сечения loft-объекта были превращены в редактируемые сплайны до проведения лофтинга. Можно пойти и другим путем: выделить loft-объект, перейти в режим редактирования подобъектов модификатора Loft на уровне редактирования сечений (Shape, рис. 30) и щелкнуть на кнопке Compare (Сравнить). Это приведет к открытию пустого окна Compare, куда нужно загрузить все нужные сечения. Для этого щелкните на кнопке Pick Shape (в стадии активности она будет желтого цвета) и последовательно укажите в одном из окон проекций все сечения (в момент попадания указателя мыши на сечение внешний вид указателя меняется на знак «+»). В результате окно Compare станет выглядеть примерно так, как на рис. 31. С помощью инструмента Select and Rotate (Выделить и повернуть) поверните каждое из сечений таким образом, чтобы все первые вершины оказались на одной прямой (рис. 32). Данную операцию выполняют в любом из окон проекций, а окноCompare служит для контроля за положением начальной точки поворачиваемого сечения. Результатом выравнивания первых вершин будет исчезновение скручивания (рис. 33).

Рис. 30. Выбор режима редактирования Shape для loft-объекта

Рис. 31. Окно Compare после добавления сечений

Рис. 32. Окно Compare после выравнивания первых вершин

Рис. 33. Loft-объект после выравнивания вершин

Создание loft-объектов на основе составных сплайнов

Как уже было отмечено, в качестве сечений могут выступать не только одиночные, но и составные сплайны, что существенно расширяет возможности лофтинг-моделирования. При этом даже объедение двух элементарных фигур (например, квадрата и окружности), в зависимости от их расположения по отношению друг к другу, позволяет генерировать самые разные модели — как полые, так и представляющие собой объединение двух объемных тел, что достигается без использования булевых операций.

Для примера создайте произвольную кривую в качестве пути, а квадрат и окружность — в качестве сечения. При этом сплайны сечения нужно конвертировать в редактируемые и объединить в составной сплайн, воспользовавшись кнопкой Attach (Присоединить; рис. 34). Проведите лофтинг и получите объект, показанный на рис. 35. Выделите сечение, перейдите в режим редактирования сплайна на уровне Spline и переместите окружность внутрь квадрата — loft-объект изменится и станет полым (рис. 36). Затем перетащите окружность вне квадрата — loft-объект окажется представленным двумя отдельными телами (рис. 37).

Рис. 34. Исходный составной сплайн и сплайн-путь

Рис. 35. Первый loft-объект

Рис. 36. Второй loft-объект

Рис. 37. Третий loft-объект

Создание loft-объектов на основе разомкнутых сплайнов

Комбинации замкнутых и разомкнутых сплайнов позволяют создавать разнообразные поверхности с разрезами и разрывами. Задействованные в них разомкнутые сплайны часто создаются на основе замкнутых, в которых выделяются вершины в местах разрыва, а затем к ним применяется команда Break (Разорвать). Стоит отметить, что в такого рода loft-объектах согласование первых вершин приобретает еще большее значение, поскольку такие поверхности сильнее подвержены скручиванию.

В качестве примера формирования простейшего объекта данного типа создайте обычную окружность, конвертируйте ее в редактируемый сплайн, выделите все четыре сегмента окружности и добавьте в каждый из них по четыре дополнительных вершины, щелкнув на кнопке Divide (Разделить) — рис. 38. Сделайте копию окружности и разорвите данный сплайн в указанной на рис. 39 точке, активировав кнопку Break (Разорвать) и щелкнув в соответствующей вершине. Скопируйте уже разорванный сплайн и измените положение граничных вершин — например так, как показано на рис. 40. Согласуйте первые вершины — в данном случае проще всего это сделать вручную, назначив первую вершину для окружности, щелкнув на кнопкеMake First (Сделать первой) и указав нужную вершину. Проведите лофтинг, указав вначале первый слева сплайн, затем на уровне пути 30 — второй, на уровне 50 — третий, 70 — второй и 100 — первый. Loft-объект с разрывом представлен на рис. 41.

Рис. 38. Исходная окружность

Рис. 39. Разрыв второго сплайна в указанной точке

Рис. 40. Редактирование третьего сплайна

Рис. 41. Loft-объект с разрывом

А теперь рассмотрим моделирование loft-объекта с использованием разомкнутых сплайнов, которые на первый взгляд кажутся замкнутыми. Создайте примерно такие сплайновые объекты, как показаны на рис. 42. Обратите внимание, что две верхние окружности (большая и маленькая) относятся к первому составному сплайну и будут играть роль одного сечения, а нижние — второго сечения. Линия, как обычно, будет использоваться в качестве пути. Соответствующие окружности нужно будет объединить в составные сплайны в режиме редактирования Spline. Напрямую такие составные сплайны в качестве разных сечений одного и того же сплайна указать не удастся, так они имеют разную структуру. Однако мы применим один хитрый прием: в режиме редактирования сплайнов при помощи кнопки Break (Разорвать) разорвем первую большую окружность в двух противоположных точках (они выделены на рис. 43), затем аналогичную операцию проведем в отношении нижнего составного сплайна. После этого выделим линию и создадим loft-объект, указав вначале нижний сплайн, затем на уровне 20 — верхний, а на уровне 60 — опять нижний. В итоге получим объект (рис. 44), который впоследствии вполне можно будет превратить в обычную кружку.

Рис. 42. Исходные формы для loft-объекта

Рис. 43. Разрыв верхнего составного сплайна в указанных точках

Рис. 44. Заготовка для кружки

Примеры создания простейших loft-моделей

Незаточенный карандаш

Пожалуй, самая простая лофтинговая модель — обычный незаточенный карандаш, представляющий собой лофтинг шестиугольника по линейному пути. Для его формирования создайте шестиугольник и линию (рис. 45), выделите линию, щелкните на кнопке Geometry (Геометрия), выберите в раскрывающемся списке разновидностей объектов вариант Compound Objects (Составные объекты), щелкните на кнопке Loft (Лофтинговый), а затем на кнопке Get Shape (Указать форму) и укажите в качестве сечения шестиугольник. Результат представлен на рис. 46. Сохраните объект в файле, так как чуть позже мы к нему вернемся.

Рис. 45. Исходные формы для loft-объекта

Рис. 46. Незаточенный карандаш

Рамка

Попробуем воспользоваться лофтинговым моделированием для создания рамки. Активизируйте инструмент Line и создайте им линейный сплайн в виде замкнутой ломаной (рис. 47). Преобразуйте сплайн в редактируемый при помощи команды Convert To=>Convert to Editable Spline(Конвертировать в=>Конвертировать в редактируемый сплайн), перейдите в режим редактирования вершин и превратите указанные на рис. 48 вершины в сглаженные, выделив их и в контекстном меню выбрав тип Smooth (Сглаженная). Создайте второй сплайн в виде большого прямоугольника, который в данном случае будет играть роль пути. Выделите прямоугольник и создайте на его основе loft-объект, указав криволинейный контур в качестве сечения. Полученная рамка представлена на рис. 49.

Рис. 47. Исходный линейный сплайн

Рис. 48. Изменение типа вершин

Рис. 49. Рамка

Заточенный карандаш

Попытаемся изменить созданную выше loft-модель карандаша таким образом, чтобы он стал заточенным. Для этого придется добавить в нужных точках пути дополнительные сечения. Вначале создайте маленькую окружность и добавьте ее на конце пути — для этого выделите loft-объект, перейдите в режим его редактирования, в поле Path (Путь) введите число 100, щелкните на кнопке Get Shape (Указать форму) и укажите данную окружность (рис. 50). В принципе, заостренный конец карандаша выглядит вполне приемлемо, но уменьшение диаметра должно производиться только в самом конце карандаша, а не на всем его протяжении, поэтому придется заблокировать стачивание дополнительным сечением. Самое простое — указать в качестве такого сечения тот же самый многоугольник, что был использован при создании базовой модели карандаша. Поэтому выделите loft-модель, перейдите в режим ее редактирования, в поле Path (Путь) введите число 75, щелкните на кнопке Get Shape (Указать форму) и укажите многоугольник. Полученный в итоге объект теперь действительно похож на карандаш (рис. 51).

Рис. 50. Loft-объект после добавления первого сечения

Рис. 51. Заточенный карандаш

Ниспадающая складками ткань

Изобразить ниспадающую складками ткань при помощи лофтинга совсем несложно. Для этого достаточно создать два сечения в виде криволинейных контуров с большим числом узлов и задать направление лофтинга (рис. 52). Затем следует указать верхнюю кривую в качестве первого сечения на уровне 0, а вторую — в качестве второго сечения на уровне 100. Результат будет неплохо смотреться даже без наложения материала (рис. 53).

Рис. 52. Исходные элементы для loft-объекта

Рис. 53. Ниспадающая складками ткань

Гайка

А теперь попробуем создать гайку, причем добавлять новые сечения для разнообразия мы будем не в ходе редактирования, а сразу же в процессе создания модели. Конечно, в большинстве случаев ограничиться простыми сплайнами в качестве сечений не удается, так что придется создавать из них более сложные составные сплайны. В случае гайки роль сечения будет играть сплайн, включающий в свой состав шестиугольник (в качестве наружной границы) и окружность (в качестве внутренней). Если же вспомнить про резьбу гайки, то получится, что радиус окружности — величина переменная, которая будет принимать то одно, то другое значение.

Для начала постройте два отдельных сплайна: многоугольник и окружность (рис. 54), разместите окружность внутри многоугольника. На панелиModify отрегулируйте значения радиусов обоих сплайнов: в нашем случае радиус многоугольника — 35, а окружности — 25. Выделите оба объекта, сделайте копию и для удобства работы разместите ее рядом. Увеличьте радиус скопированной окружности примерно на две единицы. Превратите первую группу из многоугольника и окружности в составной сплайн — для этого выделите многоугольник, переведите его в редактируемый сплайн, перейдите в режим редактирования Spline, щелкните на кнопке Attach (Присоединить) и в качестве добавляемого объекта укажите окружность. Оба объекта станут составными частями одного и того же сплайна, и теперь их можно будет использовать как сечение. Аналогичную операцию выполните в отношении второй группы объектов. Нарисуйте линию, которая потребуется в качестве пути (рис. 55).

Рис. 54. Многоугольник и окружность

Рис. 55. Исходные элементы loft-объекта

Выделите линию, перейдите в режим создания лофтинга, щелкните на кнопке Get Shape (Указать форму) и укажите в качестве первого сечения первый составной объект. В результате будет создана loft-модель гайки без резьбы (рис. 56). После этого сразу же в поле Path (Путь) в свитке Path Parameters (Параметры пути) установите значение 13,5 — это уровень пути для второго сечения. Укажите в качестве второго сечения второй составной объект. Введите в поле Path (Путь) значение 25 и укажите первый составной объект и т.д. в соответствии с таблицей. Разумеется, при ином варианте резьбы гайки закон чередования сечений будет другим. Полученная по завершении операции подключения сечений гайка показана на рис. 57.

Уровень пути для сечений гайки

Рис. 56. Гайка без резьбы

Рис. 57. Гайка с резьбой

Фрагмент кованой мебельной ручки

Мы уже говорили о том, что путь, состоящий из нескольких сплайнов, 3D Studio MAX не принимает. Однако немалая часть моделей предполагает формирование достаточно сложных путей, которые удобнее создавать на базе нескольких сплайнов. Объединение сплайнов в составной здесь не поможет, поскольку программа по-прежнему не позволяет указать такой сплайн в качестве пути. Выйти из положения можно, если превратить составной сплайн в простой путем сварки вершин отдельных сплайнов в местах их соединения. Рассмотрим это на примере создания фрагмента навесной кованой мебельной ручки.

За основу возьмите спираль, созданную инструментом Helix (Спираль), — из нее будем моделировать путь для лофтинга и ромб с четырьмя вершинами как сечение (рис. 58). Создайте копию спирали, зеркально ее отобразите, а затем разместите обе спирали нужным образом. Превратите одну из спиралей в редактируемый сплайн, перейдите в режим редактирования вершин, щелкните на кнопке Attach (Присоединить) и в качестве добавляемого объекта укажите вторую спираль. В результате две отдельные спирали хотя и превратятся в составной объект, но пока еще будут отдельными сплайнами, в чем несложно убедиться по наличию в объекте двух первых вершин (рис. 59). Выделите указанные на рис. 60 вершины и щелкните на кнопке Fuse (Приблизить), чтобы приблизить вершины двух сплайнов друг к другу. Затем щелкните на кнопке Weld (Слить) для объединения двух выделенных концевых вершин в одну. Не забудьте при этом предварительно установить нужное значение параметра Weld Threshold (Порог слияния), задающего расстояние, при котором совпадающие вершины будут объединяться. Две спирали станут единым сплайном — об этом будет свидетельствовать единственная начальная точки (рис. 61). Далее изменяйте сплайн по своему желанию, чтобы он стал напоминать фигурный контур навесной мебельной ручки; один из возможных вариантов такого контура показан на рис. 62. Это и будет путь для лофтинга. Создайте на основе данного пути и подготовленного ранее сечения-ромба loft-объект (рис. 63).

Рис. 58. Исходные элементы

Рис. 59. Составной сплайн

Рис. 60. Выделение свариваемых вершин

Рис. 61. Результат сваривания вершин

Рис. 62. Путь для loft-объекта

Рис. 63. Фрагмент мебельной ручки