Использование 3D-моделирования для решения инженерных задач: Лабораторный практикум

Министерство образования и науки Российской Федерации

Балтийский государственный технический университет "Военмех"

Институт систем управления и управляющих систем

Кафедра информационных систем и компьютерных технологий

Е. А. СНИЖКО 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ

Лабораторный практикум

Санкт-Петербург

2010

УДК 681.3.06 (075)

Рецензент: канд. пед. наук, доцент каф. информатики и ВТ Тульского  гос. пед. ун-та Ю. М. Мартынюк.

Утверждено

 редакционно-издательским

 советом университета

© Авторы, 2010

© БГТУ, 2010

Предисловие

Практикум содержит шесть лабораторных работ, отражающих основные возможности пакета 3d Studio max для решения задач трехмерного моделирования.

Данное пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Компьютерная геометрия и графика» и нацелено на предварительное ознакомление с одним из наиболее распространенных профессиональных средств создания трехмерных сцен.

В настоящее время существует большая группа программных средств трехмерного моделирования. Пакет  3ds max получил широкое распространение благодаря богатому набору инструментов, позволяющих не только создавать трехмерные сцены, но и получать «реалистичные» изображения за счет применения текстур, свойств материалов, различных атмосферных эффектов. Кроме того, программный продукт позволяет создавать анимацию объектов сцены, что представляет особый интерес при решении инженерных задач имитационного моделирования различных процессов.

 Теоретические сведения, относящиеся к алгоритмическому аспекту геометрического моделирования и визуализации, отражены в конспекте лекций по  дисциплине «Компьютерная геометрия и графика» и в практикуме не рассматриваются. Вопросы выбора и практического применения  конкретных приемов и средств, необходимых для выполнения  заданий, отражены в разделе «Необходимые теоретические сведения» лабораторных работ. 

Лабораторные работы включают одно или несколько заданий, каждое из которых выполняется в виде отдельной сцены и сохраняется в файле в соответствии с форматом, указанным в задании.  При выполнении задания следует  соблюдать порядок перечисленных  действий.  Особое внимание необходимо уделять работе в различных проекциях – несоблюдение этого правила может привести к «рассыпанию» объекта.

При выполнении лабораторных работ практикума на домашних компьютерах следует учитывать проблемы совместимости  версий 3ds max: различия в интерфейсе пользователя, разные наборы  или названия материалов в библиотеках и т.п..  Наибольшие проблемы возникают при попытке открыть файл, созданный в более поздней версии, средствами более ранней.

При защите лабораторной работы студенты должны представить визуализированную трехмерную сцену, соответствующую предложенному заданию и/или файлы указанных в задании форматов, содержащие, например, растровое изображение, полученное в результате визуализации, или видеоролик анимированной трехмерной сцены.

Лабораторная работа № 1. Знакомство с интерфейсом программы 3DS MAX. Моделирование на основе стандартных трехмерных тел.

Цель работы.

Знакомство с основным инструментарием среды и стандартными средствами создания трехмерных сцен.

Необходимые теоретические сведения.

Моделирование – это процесс создания моделей, отражающих некоторые объекты реального или вымышленного мира в какой либо программе трехмерного моделирования.

            Все модели, создаваемые средствами 3ds max, являются сеточными, то есть состоящими из большого числа отдельных многоугольников, связанных друг с другом.

            Методы сеточного моделирования основаны на операциях выдавливания полигонов, разбиения, поворота, перемещения и сглаживания.

В 3ds max применяются сеточные объекты двух видов:

·  стандартные примитивы (standard primitives);

·  сложные примитивы (extended primitives).

            Сеточные объекты также могут создаваться на основе криволинейных форм и сплайнов. Для получения сеточного объекта сплайн может быть подвергнут вращению или выдавливанию.

Интерфейс программы 3d Studio max 9.

Основное окно программы включает следующий набор областей (рис.1):

-  главное меню (Menu bar), предоставляющее доступ ко всем возможностям пакета (рис.1, a);