Объекты категории Geometry (Геометрия) в 3ds Max 2008 являются базовым материалом для создания более сложных моделей. Для редактирования поверхности примитивов используются различные инструменты моделирования.
Существуют различные подходы к трехмерному моделированию:
• моделирование на основе примитивов;
• использование модификаторов;
• сплайновое моделирование;
• правка редактируемых поверхностей: EditableMesh (Редактируемая поверхность), EditablePoly (Редактируемая полигональная поверхность), EditablePatch (Редактируемая патч-поверхность);
• создание объектов при помощи булевых операций;
• создание трехмерных сцен с использованием частиц;
• NURBS-моделирование (NURBS – NonUniformRationalB-Splines, неоднородные нерациональные В-сплайны).
Примитивы служат инструментами построения и моделирования при создании составных объектов [6, с. 17]. Любой примитив, созданный в 3ds Max, характеризуется набором параметров, которые определяют его геометрическую форму. Изменяя настройки объекта, вы тем самым изменяете его форму. Каждый из примитивов имеет свой уникальный набор параметров.
Одна из характеристик, присущих любому примитиву, – Segments (Количество сегментов). Этот параметр определяет количество полигонов в структуре объекта. Чем большее значение принимает параметр Segments (Количество сегментов), тем точнее отображается поверхность трехмерной модели.
Один из эффективных способов создания трехмерных моделей – использование техники сплайнового моделирования. В конечном итоге создание модели при помощи сплайнов (трехмерных кривых) сводится к построению сплайнового каркаса, на основе которого создается огибающая трехмерная геометрическая поверхность.
Сплайны – это двумерные примитивы (например, линия, окружность, текст), имеющие, как и трехмерные, различные параметры задания форм [9, с. 75].
Сплайновые примитивы представляют собой такой же рабочий материал, как и простейшие трехмерные объекты, создаваемые в 3ds Max 2008.
Сплайны часто используются в архитектуре, употребляются для создания моделей с осевой симметрией. Например, плафон люстры, тарелки, бокалы, кувшины, колонны.
Еще один используемый в трехмерной графике способ моделирования – работа с редактируемыми поверхностями. Программа 3ds Max 2008 позволяет работать со следующими типами редактируемых поверхностей:
• Editable Mesh (Редактируемая поверхность);
• Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность);
• Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность);
• NURBS Surface (NURBS-поверхность).
Все эти методы построения поверхностей схожи между собой, различаются они настройками моделирования на уровне подобъектов.
В объектах типа Editable Mesh (Редактируемая поверхность) модель состоит из треугольных граней. Для работы с Editable Mesh (Редактируемая поверхность) можно использовать режимы редактирования Vertex (Вершина), Edge (Ребро), Face (Грань), Polygon (Полигон) и Element (Элемент).
В объектах типа Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность) модель состоит из многоугольников. Для работы с такими объектами можно использовать режимы редактирования Vertex (Вершина), Edge (Ребро), Border (Граница), Polygon (Полигон) и Element (Элемент).
В объектах типа Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность) модель состоит из лоскутов треугольной или четырехугольной формы, которые создаются сплайнами Безье. Особенность этого типа редактируемой поверхности – гибкость управления формой создаваемого объекта. Для работы с Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность) можно использовать режимы редактирования Vertex (Вершина), Edge (Ребро), Patch (Патч), Element (Элемент) и Handle (Вектор).
NURBS Surface (NURBS-поверхность) – это поверхность, построенная на NURBS-кривых. Этот метод создания поверхностей основан на неоднородных рациональных В-сплайнах (NonUniformRationalB-Splines). Чаще всего данный способ используется для моделирования органических объектов, анимации лица персонажей. Этот метод является самым сложным в освоении, но вместе с тем самым гибким.
Объект Editable Mesh (Редактируемая сетка) предназначен для создания основных форм трехмерных моделей. Он не является параметрическим объектом, то есть у него нет параметров, как, например, у примитивов. Практически любой трехмерный объект можно преобразовать в редактируемую сетку (поверхность). После преобразования его можно использовать для полигонального моделирования.
Настройки режимов редактирования объединены в четыре основных свитка – Selection (Выделение), Soft Selection (Плавное выделение), Edit Geometry (Редактирование геометрических характеристик) и Surface Properties (Свойства поверхности). Эти свитки одинаковы для всех режимов, однако инструменты в них могут отличаться в зависимости от выбранного типа подобъектов.
Полигональными являются объекты, основанные на сетке полигонов, из которых состоит поверхность этих объектов. Они похожи на объекты Editable Mesh (Редактируемая поверхность), но обладают уникальными возможностями. Эти объекты доступны только как Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность). В них могут быть преобразованы любые геометрические объекты сцены путем конвертации в Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность), а также после применения модификатора Edit Poly (Редактирование полигонов) или Poly Select (Выделение полигонов) [24, с. 47].
Полигональное моделирование – один из самых распространенных способов создания моделей в трехмерной графике. Несмотря на то, что в 3ds Max реализовано достаточно большое количество средств для создания объектов на основе Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность), эти инструменты не всегда удобны. Например, иногда желательно, чтобы объект был словно пластилиновый, и с трехмерной моделью можно было работать так, как скульптор работает с глиной [3, с. 45].
В 3ds Max 2008 в настройках Editable Poly (Редактируемая полигональная поверхность) находится свиток Paint Deformation (Деформация кистью), который позволяет деформировать объект именно таким образом. Он предоставляет в распоряжение разработчика трехмерной графики набор кистей, при помощи которых можно вдавливать и смещать положение вершин сетки объекта. Свиток Paint Deformation (Деформация кистью) очень удобно использовать при работе с оболочками, содержащими большое количество полигонов.
В объектах типа Editable Patch (Редактируемая патч-поверхность) модель состоит из лоскутов треугольной или четырехугольной формы, которые создаются сплайнами Безье.
Patch Grids (Сетки патчей) – это поверхности Безье, состоящие из четырехугольных (реже треугольных) фрагментов (лоскутов), основанных на сплайнах, которые управляются при помощи манипуляторов Безье.
Моделирование при помощи фрагментов Безье имеет следующие преимущества перед другими способами создания объектов:
• автоматическое сглаживание стыков между фрагментами, при котором получается плавный переход от одного фрагмента к другому;
• управление фрагментами при помощи манипуляторов Безье;
• возможность управления топологией (плотностью) фрагментов Безье, что позволяет при незначительных затратах получить сглаженную модель;
• окончательная модель представляет собой полностью бесшовный каркас, который легко поддается анимированию.
Однако такое моделирование обладает и определенными недостатками:
• автоматическое сглаживание стыков из преимущества превращается в недостаток, когда необходимо выполнить моделирование излома поверхности (например, ногтя);
• фрагменты Безье слишком велики, поэтому работать с маленькими элементами или деталями объекта неудобно.
NURBS – это поверхности или кривые, форма которых описывается неоднородными рациональными В-сплайнами.
Такие поверхности хорошо подходят для создания органических поверхностей, дают возможность неплохого интерактивного контроля над объектом, хотя и не так просты в использовании. Применение NURBS-поверхностей позволяет достичь лучших результатов при моделировании объектов со сглаженными формами, нежели приемы полигонального моделирования [31, с. 113].
NURBS-поверхности предпочтительнее полигональных при моделировании плавных поверхностей объектов, таких, как растения, животные, цветы и т. д.
Таким образом, проведя анализ литературы можно утверждать, что любой вид моделирования самым непосредственным образом влияет на развитие воображения, так как в процессе создания моделей надо точно представлять промежуточный и конечный результаты моделирования. А исходя из того, что в настоящее время интенсивно развивается специализированное программное обеспечение для решения задач моделирования в различных прикладных сферах деятельности: электронике, механике, строительстве, экономике и т.п., следует то, что школа должна развивать воображение старшеклассников, и подготавливать всесторонне развитую личность, способную использовать специализированное программное обеспечение для моделирования в различных сферах деятельности. Занимаясь 3D моделированием в 3dsMax 2008, старшеклассники создают мысленные модели процессов, объектов, предметов (используя при этом воображение), чтобы затем создать трехмерную графическую модель. Трехмерную графическую модель можно перемещать в пространстве, задавая координаты с клавиатуры или перемещая в окнах проекций. Также для модели изготовленной в 3dsMax 2008 можно задавать различные параметры: длину, ширину, высоту, количество сегментов, сглаживание, цвет и т.д. К 3D модели можно применять различные модификаторы, меняя ее форму, размер. Существует возможность наложения текстур на модель, а также сохранение полученного результата, как в статическое изображение, так и в анимационный ролик. Мы предполагаем, что занятия по 3D моделированию позволят повысить уровень воображения у старшеклассников.
2. Опытно-экспериментальная работа по развитию воображения посредством 3DStudioMax 2008
2.1 Выявление уровня развития воображения старшеклассников
На первом этапе целью нашей работы было: изучение уровня продуктивности воображения, уровня сложности воображения, гибкости воображения и степени фиксированности образов представлений.