3DS MAX - БАҒДАРЛАМАСЫНЫҢ КОМПЬЮТЕРЛІК ГРАФИКАДАҒЫ ЖАҢАША МҮМКІНДІКТЕРІ

Құрмалас объектілермен жұмыс жасау ерекшеліктері: құрмалас объектілер – бұл бір немесе бірнеше жай объектілерден тұратын үшөлшемді денелер. 3DS MAX-та сегіз типті құрмалас объектілер бар:

v Morph (морфингтік) – бұл типтегі объектілер анимацияны сатылы орындауға рұқсат етеді. Олар уақытқа байланысты жинақталған және бір дененің екінші денеге айналуының аралық сатылар жиындарын иемденеді.

v Scatter (таратылған) – осы типтегі объектілер бір объектінің дубликаттарын басқа объектінің бетіне немесе үшөлшемді кеңістіктің белгілі-бір аймақта таратылуы деп саналады. Олар ағаш бұтақтарын, құс немесе балық топтарын имитациялауға қолданылады.

v Conform (байланыстырған) - осы типтегі объектілер бір үшөлшемді дене ұштарын екіншісіне проекциялайды. Нәтиже ретінде таю сияқты эффекттерді имитациялауға болады.

v Connect (байланыстыратын) – осы типтегі объектілер өзіндік туннельмен екі дене қабықшаларындағы тесіктеріді

байланыстырады.

v Shape merge (бейнемен тұйықталған) – бұл типтегі объектілер сплайндық бейнені үшөлшемді дененің бетімен байланыстырады. Бейнелер дене бетінің торларына не қыстырылады, не одан қиылады.

v Boolean (логикалық) – екі үшөлшемді дене қабықшаларының бірігу, айыру не қиылысу жолымен құрылған объектілерін атайды.

v Terraіn (ландшафт) – бұл типті объектілерге бірнеше тұйықталған бейнелердің бірігуінен құрылатын тау ландшафтының үшөлшемді рельефтері кіреді.

v Loft (лофтингті) – бұл типті объектілер лофтинг әдісімен жасалған үшөлшемді денелерді құрайды. Яғни, кез-келген бейнелі берілген траектория бойымен тіреу қималары арқылы қимамарды құру.

Лофтинг әдісімен құрылған объект – бұл “жол” (Path) деп аталатын белгілі-бір қисық бойында жатқан  бір немесе бірнеше тіреу екіөлшемді бейнелерді айналдыра орналасқан үшөлшемді дененің беті. Лофтинг әдісімен денені құру үшін, кем дегенде екі бейне болуы керек – біріншісі, қима ретінде, екіншісі, оның жолын анықтайды. Қима бейнелерге бір ғана шек қоятын ұсыныс – олардың сплайндар немесе NURBS қисықтардың саны бірдей болуы қажет және олардың құрамындағы сплайндардың ішкі салымдарының саны бірдей болуы қажет. Мысалға, қималардың біреуі сплайн-сақина сияқты бір-біріне салынған екі тұйықталған қисық ретінде бейнеленсе, онда басқалары да бір-біріне салынған екі қисық бейнеден тұруы қажет.  Ал жол бейнесіне бір ғана шек қоятын ұсыныс – ол бір ғана сплайннан немесе NURBS қисығынан тұруы қажет. Мысалға, сақина жол ретінде бола алмайды, өйткені ол екі сплайннан тұрады. Екі бейнені құрған соң, лофтинг инструменттеріне жолын ашу үшін, біреуін белгілеу керек. Артық ерекшеліктерді алып тастасақ, лофтинг әдісімен не жасауға болатынын бірнеше сөйлеммен атап кетейік:

v бір объектінің үстінде жол қисығының берілген нүктелерінде түрлі бейнелі қималарды қолдану

v қима және жол бейнелерін редакциялаудың арқасында қабық- ша бейнесін түзету

v дайын қабықшаға лофтинг денесінің алғашқы түріне ұқсамайтындай түрлі деформацияларды жасау

 Объектілердің модификация әдістері

Модификаторлар деп 3DS MAX объектілер құрылымын, яғни олардың бір-біріне қатысты орналастыруын, ұштардың типін және санын, бейнесін, қырлардың өлшемдерін және орналастырылуын, сегменттердің ұзындығын және қисықтығын өзгертуге арналған құралдарды атайды. Осында модификаторлардың бүкіл объектілерне әсер ететін және оның ішкі құрылымына тимейтін өзгерту құралдардан айырмашылығы жатыр. Объектіге белгілі бір модификатор қолданғанда, ол стекке орналастырылады. Стек деп пайда болған тәртібіне кері тәртібімен құрылатын барлық модификаторлардың және алғашқы объектінің тип атауларынан тұратын тізбегін атайды. Осы тізбек объектінің толық “биографиясын” анықтайды. Тізбектің арқасында, сіз әрқашанда объектінің немесе модификатор параметрлерінің орната аласыз. Сонда сіз параметрлерді өзгертіп, ал керек болса, модификаторды стектен мүлдем алып тастай аласыз. Стек модификаторларымен басқаруы Modіfіer Stack (модификаторлар стегі) шиыршығында орындалады.

3DS MAX модификаторларының түрлі қолданыстары бар: текстура карталарына негізделген матариалдар объектілердің беттеріне проекциялауымен басқаруы, белгілеу, редактрлеу, бөлек ішкі объектілерді қосып, алып тастау. Бірақ модификаторлардың көбісі үшөлшемді денелердің бейнелеріне түрлі өзгерістерді енгізуге арналған. Модальдердің геометриялық бейнелеріне әсер ететін модификаторларды қолдануымен басқару үшін, модификатордың габаритті контейнері (Gіzmo) деп аталатын арнайы объект қолданылады. Бұл объект модификатор қолдануынан кейін пайда болып, геометриялық модель айналасындағы қоңыр параллелепипедтің түрін алады.

Жалпы үшөлшемді объектілерге модификаторларды қолдану торлы қабықшалар деформациясының көптеген міндеттерін орындауға мүмкіндік береді. Бірақ, кейде, жалпы объектілерді түзетуде сатысынан редакциялаудың төменгі сатысына көшуге тура келеді. Редакциялаудың ішкі объектілер сатысына көшуі мынандай жағдайларда орындалады:

v Лофтинг, сығу және айналдыру әдістерімен қималар немесе профильдер ретінде қолданылатын сплайндардың немесе NURBS қисықтардың бейнелерін үшөлшемді объектілерге өзгерту үшін

v Көпкомпонентті материалдарды қолдану үшін, торлы қабықшаларды дайындау үшін

v Анимация кезінде үшөлшемді стандартты бейнелерге, оларды “жандандыру” үшін, “қолмен түзетулерді” жасау үшін (мысалға, сфера стандартты примитивті кейіпкердің басына айналдыру үшін)

Объектілердің трансформациясы

бъектілер трансформация көмегімен орналастырылады және бейімделінеді. Объектіні трансформациялау кезінде оның сахнаға қатысты өлшемдері өзгертіледі. Бүкіл сахнаның айналасындағы координаттар жүйесін әлем кеңістігі деп атайды. Әлем кеңістігінің координаттар жүйесі сахна координаттарының глобальды басын анықтап, ешқашанда өзгермейтін глобальды координат өстерін орнатады. Object Transforms (объектінің трансформациясы) келесі информацияны анықтайды:

v Позициялау. Әлем кеңістігінің координат басынан объектінің локальді координат басына дейінгі ара қашықтығын анықтайды

v Айналдыру. Локальді координат өстері мен әлемдік координат өстер арасындағы хабарларын анықтайды

v Масштаб. Объектінің локальді өсьтер мен әлемдік өстер арасындағы өлшемін анықтайды

Позициялау, айналдыру мен масштабтың комбинациясы объектінің трансформация матрицасы деп аталады. Ол объектінің трансформация кезіндегі өзгеретін матрицасы, ал жұмыс толық объектімен орындалатынын көрсеткен жөн. Объектінің трансформациясының келесі сипаттамалары бар:

v Сахнадағы объектілердің орналастыруын анықтайды

v Олар бүкіл объектіге әсер етеді

v Олар барлық модификаторларды орнатылған соң ғана есептелінеді

Кеңістіктің бұрмалануы

          Кеңістік бұрмалаушысы - әлемдік кеңістікте орналасуына  байланысты басқа объектілерге әсер ете алатын объекті. Кеңістіктің бұрмалануын модификаторлар және трансформациялар әсерлерінің комбинациясы ретінде қарауға болады. Модификаторлар сияқты, кеңістіктің бұрмалаушылары объектінің ішкі құрылымын өзгерте алады. Бірақ кеңістіктің бұрмалау әсері сахнадағы қарастырылған объектінің қалай трансформацияланатынына байланысты.

          Көптеген жағдайларда модификаторлардың және кеңістік бұрмалаушылардың әсері бірдей екенін байқауға болады. Мысалға, Rіpple (пульсация) модификаторын және Rіpple кеңістік бұрмалаушының әсерін салыстырып көрейік. Rіpple модификаторы тек объектіге қолданылып, оның сахнадағы орын ауыстыруынан өзгермейді. Rіpple кеңістік бұрмалаушысы бөлек объект ретінде “өмір сүреді”. Оның әсері объекттің сахнадағы орын ауыстыруынан өзгереді. Модификаторды ағымды схемадағы басқа модификаторларға тәуелді және объектіге локальді болатын әсерлесулерді жасау үшін қолдануға болады. Модификаторлар әсіресе модельдеу операцияларында қолайлы болмақ. Кеңістік бұрмалаушыларды барлық объектілерге глобальді болатын және олардың сахнадағы орналасуына тәуелді әсерлесуді жасау үшін қолдануға болады. Оларды сыртқы әсерлерді және сыртқы күштерді модельдеу үшін қолданады.

3DS MAX жарық қайнарларының типтері

3DS MAX сахна жарықтандырушысының бес типі бар:

v Әр жаққа бағытталған (Omnі)

v Нысана және еркін бағытталған қайнарлары (Target Dіrectіonal and Free Dіrectіonal)

v Нысана және еркін прожекторлар (Target Spot and Free Spot)

Әр жаққа бағытталған жарықтандырғыш – шам сияқты, бір нүктеден барлық бағыттарға  тең  жарық сәулелерін жіберетін қайнары. Әр жаққа бағытталған  қайнар көлеңкелерді түсіріп, кәдімгі слайдтардың проекторы сияқты, сахна объектілердің беттеріне бейнелер проекторы ретінде бола алады.

Нысана қайнары - әр жаққа бағытталған қайнар сияқты, шексіз үлкен қашықтыққа параллель сәуле шоғырын жібереді. Бұндай шоғырда реттелген өлшемдері бар дөңгелек немесе шаршы қималар болуы мүмкін. Нысана қайнарының мысалы ретінде, күнді алуға болады.

Прожектор - нысана қайнарынан айырмашылығы, оның сәулелері параллель емес, қайнар тұратын нүктеден конустық немесе пирамидалық шоғырымен бағытталады. Оған автомобиль фаралары, қалта фонаригі, театр софирі және кәдімгі прожекторды жатқызуға болады. Сәуле шоғырының шығару бұрышы оңай реттеледі.

Ерікті жарық қайнарлар - сәулелерінің бағыты шоғыр өсінің реттелуімен анықталады. Оны өзгерту үшін, қайнарға бұрыштық өзгертуді қолдану керек.

Нысана жарық қайнарлары еріктілерден нысана бар болуымен ерекшелінеді. Нысана (Target) - қайнар сәулелерінің шоғыры нысанаған қуыс объекті. Нысананың орнын ауыстырғанда, жарық қайнары автоматты түрде өз бағытын өзгереді. Бұл қасиет объектілерді жарықтандырылған аймақтардан жібермей, олардың анимациясын жасауға көмектеседі.

Сахна құрамына бірде-бір жарықтандырылғыш орнатылмаса, оған стандартты түрде өзгертуге болмайтын реттелген параметрлі орнатылған орнатылған жарық қайнарлары қолданылады. Сахнаның жарығы, қайнары болмайтын барлық объектілердің жарықталғандық бастапқы деңгейінің біртекті өзгеруімен бақыланатын көмескі жарыққа да байланысты. Көмескі жарықтың реттелуі Envіronment (сыртқы орта) диалог терезесінде өтеді.

Ескертуінсіз, сахна құрамына бір орнатылған жарық қайнары енгізілген. Ол сахнаны байқаушының артынан  жарықтандырып тұр. Бұндай жарық  суретте көрсетілгендей, өте контрастты және табиғи емес болып көрінеді (1-сурет). Бірақ оның артықшылығы, терезе проекциясын  қайта салу жоғары жылдамдығында жатыр. Екі орнатылған қайнарды пайдаланғанда, олардың біреуі, сәулелері объектіге сахнаның алдыңғы сол жақ жоғары бұрыштан, ал екіншісінің - артқы оң жақ төменгі бұрыштан түсіп жатыр. Ондай жарық, суретте көрсетілгендей, жұмсақтау және нақтылау болып көрінеді. Бірақ оның қайта салу процессі төменгі жылдамдықта өтеді. Орнатылған қайнарлары объектілерден көлеңкелерді түсірткізбейді, сондықтан да олардан түсірілген жарық ешқашан да табиғи болып көрінбейді. Олардың негізгі міндеті, сахна геометриясын орнату кезінде абсолютті қараңғы үшөлшемді виртуальды әлемдегі нәрселердің көрінуін қамтамасыз етуде.

Көмескі жарық (Ambіent Lіghtіng) – бұл барлық объектілер беттерін бытыраңқы жарықпен жарықтандыруы. Көмескі жарықтың деңгейі жоғары болғанмен, объектілер беттерінің түстері ашық болады. Ескертуінсіз, көмескі жарық 3DS MAX-тың орнатылған немесе сыртқы қайнарларымен жарықтандырылатын барлық сахналарында бар.

Прожекторлар туралы

Еркін және нысана прожекторлары өте ұқсас болғанмен, оларды құру әдістері әр түрлі. Нысана прожекторы екі объектіден тұрады – прожектордан және қуыс объект түріндегі нысанадан. Прожектор жарлығы миниатюрлі конус, ал нысана жарлығы кішкентай кубик ретінде белгіленеді. Екеуі де сары түсті. Жарық конусының сыртқы шегі қоңыр-көк түспен белгіленеді. Конус ішіндегі интенсивтілік центрден жақтарға қарай кеми береді, ал шекараның сыртқы жағындағы жарық интенсивтілігі нөлге тең. Прожектор жарлығын және нысананы байланыстыратын ашық көк түсті түзуді жарықтандырғыш өсі деп атайды. Прожектор жарлығының орнын ауыстырсақ, жарық шоғыры бәрі-бір нысанаға бағытталады. Керісінше, нысананы жылжытсақ, прожектор орнында қалады да, оның тек нысанаға қатысты бағдары өзгереді. Еркін прожекторлардың нысана жоқ болғанмен, олар құрылған кезде өзінің жарық конусының өсін активті терезе проекция координат жазықтығына перпендикуляр

етіп орнатылады. Еркін прожектордың элементтері, нысанадан

басқа, нысана прожекторының элементтерінен айрықша емес.

Бейнелеу камералар

Нақты өмірдегідей, үшөлшемді сахнаның бейнелеуі бір камерамен жүрмейді. Өйткені, камера моделінің көмегімен тамаша бейнелеу нүктесін “ұстасаңыз” сол камераны тимеуге кеңес берейін. Сәтті нүктені қайтадан табу үшін, көп уақыт өтеді.

3DS MAX-камераның екі типі бар:

v Нысаналы (Target) камера, камераның өзі орналасқан бейнелеу нүктесімен (eye posіtіon) және нысана нүктесімен (target poіnt) сипатталады

v Еркін камера нысаналыдан тек нысана нүктесі жоқ болуымен ғана ерекшелінеді

3DS MAX камераның көру, “объективтен” шығатын және көз көрерлік пирамида деп аталатын пирамида күйінде көрсетіледі.   Тек пирамида шекарасына енген объектілер ғана, елестейтін камера объективінде көрінеді. Ескертуінсіз, жаңа пайда болған камера 45 градусты көру аймағын алады.

Материалдарды дайындап, тағайындау

3DS MAX материалдары геометриялық модель бетін нақты объектінің бетімен визуалды ұқсастық беретін мінездемелер жиыны. Ерекше сипаттамалары:

v Айналы дақтар, көлеңкелер және диффузиялық шашырау аймағындағы объект бетінің түсі

v Дақтың өлшемі және ашықтығы

v Мөлдірлік емес және өзінен-өзі жарықтандырудың дәрежелері

v Мөлдір материалдардағы жарық сәулелерінің сыну коофициенттердің мәні.

Материалдардың нақты объектілерге ұқсастығы, сахна көрінісінің визуализация процессінің кезінде жетіледі.

Жарықтың шағылу ерекшеліктері

Айналы дақтар нормаль бетіне қатысты жарық сәулелерінің түсу бұрышы байқаушының көз бағытындағы шағылыс бұрышына тең жерлерде пайда болады. Тегіс немесе глянцталған беттерде дақтың пайда болған аймағы аз болады. Идеалды тегіс беті үшін, дақ нүктеге жиналады. Мата немесе күйдірген балшық сияқты, бұдырмақтылау беттерде дақтың болмауы да мүмкін. Дақтың түсін сахна жарықтаушысының түсіне сәйкестендіріп алады.

Диффузиялық шашырауы - жарықтың түзу сәулелерімен бір немесе бірнесе қайнарлардан жарықтандыратын бүкіл ауданға таратылуы. Диффузиялық шашыраудың айналы шағылыстан айырмашылығы ол барлық бағыттарымен таратылады, сондықтан байқаушының көзі шашырау жарығының бөлігін ғана көре алады. Диффузиялық шашырау ауданындағы беттің ашықтығы дақ аудандарыдан әлдеқайда кем болады. Диффузиялық шашыраудың ашықтығы, жарық сәулелерінің бетіне перпендикуляр бағытталғанда максимал болады. Сәулелердің түсу бұрышы кеміген сайын, шашырауының ашықтығы кемиді. Диффузиялық шашыраудың түсі қою болады да, материалдың негізгі түсі болып саналады.

Жарықтың түсу сәулелері жетпеген жерлерде, яғни көлеңкелерде, объект шашыратқыш жарықпен жарықтандырылады. Ол көмескі жарықпен имитацияланады. Көлеңке ауданындағы материалдың түсі жарықтандырудың жағдайларына байланысты. Ашық емес бөлме жарығында бөлме түсі ретінде диффузиялық шашырауының қоңыр түсін пайдалануға болады. Ашық немесе күн жарығына негізгі жарықтандырғыш сәуле түстерінің реңкін пайдаланылады.

3DS MAX материалдарының типтері: материалдардың арасында  негізінен және кеңінен қолданылатын тип Standart (стандартты) болып саналады. 3DS MAX объектілердің нақты әлемнің объектілермен визуальды ұқсастығына жету үшін, стандартты материал мінездемеліктерін пайдаланылады. Оларға: жарықтың бөлек компоненттердің түстері; бет жарқырауының күші; мөлдірлігінің және жарығының деңгейі – жатады. Стандартты материалдарының қолдану мүмкіндіктері материалдардың көптеген қасиеттерін текстура карталар көмегі арқылы имитациялаумен кеңейтіледі. Текстуралық карталар (Maps) – белгілі-бір бетінің өзгеше суретін бейнелейтін синтезді бейнелер немесе фотосуреттер. 3DS MAX-та текстуралық карталардың 35 типін қолданылады. Оларды біз кейін қарастырамыз. Ал қазір материалдар типтеріне оралайық. 3DS MAX-та 10 материалдар типі іске асырылған. Олардың ішінде стандартты типтен басқа, тек екеуі ғана ерекше болып келеді:

v Raytraced (жарқырағыш) – стандарттыға ұқсас, бірақ ол жарық сәулелерінің жарқырау әдісімен шарықтау және шағылу эффектілерді құруды қамтамасыз етеді.

v Matte/Shadow (күңгірт/қоңыр) - өзінің бетінде сахна көрінісінің фонын суреттейді. Бірақ ол объектілер үшін мөлдір емес және олардан көлеңкелерді ала алады. Сахнаның алдыңғы жағына осындай материалмен “ширманы” қойсақ, онда ол сахна фонымен бірлесіп, одан артында орналасқан объектілерді жауып тастайды. Осы ширмаға түскен объектілердің көлеңкелері сахна фонына түскендей болып елестейді.

Қалған 7 материалдар құрмалас (Compound materіals) материал қатарына жатады да, жоғарыда айтылған үш ерекше материалдардың базаларында құрылған. Әрбір типті материалдарды құрайтын универсал шеберхана Materіal Edіtor (материалдардың редакторы) болып табылады.

Көпкомпонентті материалдар – бұл 3DS MAX материалдарының үш негізгі типінен тұратын тізімдер. Тізімдегі материал компонентінің нөмірі осы компоненттердің идентификаторы болып табылады. Белгілі-бір объектіге  көпкомпонентті материалдарды тағайындағанда, бөлек материалдар компоненттері автоматты түрде белгіленген материалдар идентификаторы (Materіal ІD) объектілерінің қырларына меншіктеледі. Көпкомпонентті материалдарды бір объектінің бөлек қырларына әр-түрлі материалдарды тағайындау үшін қолданады. Мысалға, терезені жасау үшін, “ағаш+шыны” материалы қолданылады.

Материалдар кітапханалары

3DS MAX белгіл-бір сахнаға қолданылған материалдардың суреттеуін, осы сахналар суреттеуімен бірге . max кеңейтілулері бар файлдарға сақтайды. Бірақ материалдар жиынын сахнадан – материалдар кітапханалары түрінде – бөлек сақтауға болады. Материалдар кітапханалары – материалдардың қасиеттері кіретін параметрлердің жиыны. Онда мұндай суреттеудің шексіз санын ұстауға болады. Дайын материалды кітапханадан кез-келген сахнаға кіргізіп, кез-келген объектіге тағайындауға болады. Ал кейін ағымды сахна қасиеттеріне байланысты, материалдардың қосымша параметрлерін орнатуға  болады. Материалдар кітапханаларын сақтайтын файлдардың аттарына .mat кеңейтілулері қолданылады.

3DS MAX текстура карталары

Нақты әлемде бірдей өңді түстері бар заттар өте сирек кездеседі. Әрбір объект түсінің өзіндік ерекшеліктері бар – жиі қайталанатын ою-өрнектер, кездейсоқ дақтары т.б. Осындай сипаттамалы суреттерді текстуралар деп атайды. Сол текстуралардың көмегімен біз жастық шақтан бастап, өңделген ағашты, теріні, матаны немесе толқындатқан судың бетін бірден ажырата аламыз. Нақты әлемнің текстуралық көпбейнелілігін жасау үшін, 3DS MAX қолданушыға текстуралық карталардың көмегін ұсынады. Текстура карталарының бірнеше арнайы типі бар.