Model_brylowo_powierzchniowy

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Celem pracy jest:

•

wykonanie wirtualnego modelu detalu

budowlanego,

•

zaprezentowanie modelu w postaci zdj

ęć

wizualizacji.

Rys.1.1. Model bryłowo-powierzchniowy

ciany z

wie

cem.

W przykładzie pokazano techniki modelowania bryłowo - powierzchniowego. Zaprezentowano zestaw
brył podstawowych tzw. prymitywów bryłowy, oraz techniki tworzenia brył zło

onych. Pokazano zalety

modelowania bryłami, z uwzgl

dnieniem przypadków, w których utworzenie bryły jest niemo

liwe. Do

tych przypadków wykorzystano modelowanie powierzchniami, z wyszczególnieniem technik tworzenia
powierzchni. Na koniec wykonano wizualizacj

utworzonego modelu korzystaj

c z metod renderingu

dost

pnych w AutoCADzie.

1. Wprowadzenie do programu.
System AutoCAD w wersji 2009 ma wiele narz

dzi do kre

lenia, modelowania bryłowego i

powierzchniowego oraz renderingu. Zakładamy,

student korzystaj

cy z tych materiałów pracował ju

rodowisku AutoCADa i poj

cia takie jak warstwy,

style linii, style wymiarowania, bloki nie s

mu obce.

W materiale tym skoncentrujemy si

na technikach

modelowania

umo

liwiaj

cych

tworzenie

trójwymiarowych

obiektów

(praca

układami

współrz

dnych), narz

dziach do tworzenia i edycji

brył,  tworzenia  i  edycji  powierzchni,    prezentowania
modelu.
Podobnie  jak  w  kre

leniu dwuwymiarowym, w celu

zapewnienia przejrzysto

ci rysunku, zalecane jest

tworzenie osobnych grup elementów na oddzielnych
warstwach.

Rys 1.2. Model bryłowy poł

czenia stalowego.

2. Modelowanie w przestrzeni trójwymiarowej
Tworz

c trójwymiarowy model rzeczywistego obiektu mo

emy przedstawi

go w postaci:

•

kraw

dziowej tworz

c jedynie linie odwzorowuj

ce szkielet obiektu,

•

modelu powierzchniowego składaj

cego si

z nieprze

roczystych

cianek odwzorowuj

cych

powierzchni

brzegow

modelu,

•

modelu bryłowego, najlepiej oddaj

cego rzeczywisto

ść

, w którym obiekty maj

cianki zewn

trzne

oraz wn

trze.

Modelowanie kraw

dziowe realizowane jest głównie za pomoc

odcinków (narz

dzie Linia, Polilinia

lub Polilinia 3D). Mo

e by

wykorzystywane np. przy projektowaniu instalacji.

Modelowanie siatkowe to tworzenie siatek odwzorowuj

cych płaszczyzny i powierzchnie

zewn

trzne obiektów z wykorzystaniem ró

nych technik np. przez wyci

ganie elementów płaskich lub

ycie obiektów predefiniowanych, takich jak: prostopadło

cian, ostrosłup, itp. Mo

e by

wykorzystywane do odwzorowania powierzchni o nieregularnym kształcie np. powierzchni terenu. W
systemie AutoCAD powierzchnie tworzone s

technik

siatkow

, tzn. powierzchnia przybli

ana jest

siatk

cianek, o których g

sto

ci decyduje u

ytkownik.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Modelowanie bryłowe jest najwierniejsze i daje najwi

ksze mo

liwo

ci. Obiekt bryłowy reprezentuje

cał

obj

ść

obiektu, ma najpełniejsz

informacj

o modelu. Modelowanie bryłowe jest najbardziej

przejrzystym i jednoznacznym rodzajem modelowania w przestrzeni, jest łatwiejsze od modelowania
kraw

dziowego i siatkowego. Bryły mo

na dodawa

, odejmowa

, znajdowa

ęś

ci wspólne. Mo

bez trudu znale

źć

przekrój bryły czy odcina

jej kawałki. Modeluj

c bryłami mo

emy korzysta

predefiniowanych brył elementarnych, takich jak: prostopadło

cian, ostrosłup, walec, kula, itp.,

emy wyci

dowolny, dwuwymiarowy obiekt po dowolnej linii, łuku czy polilinii oraz obraca

wzgl

dem dowolnej osi.

3. Płaszczyzna konstrukcyjna i układy współrz

dnych

eby tworzy

trójwymiarowy model na płaskim ekranie komputera trzeba sprawnie porusza

przestrzeni modelu. Ka

dy punkt modelu ma okre

lone współrz

dne kartezja

skie (x,y,z).

Standardowo współrz

dne odnosz

do Globalnego Układu Współrz

dnych, na stałe zwi

zanego z

modelem (ikona układu – lewy dolny naro

nik ekranu). Tworz

c rysunki dwuwymiarowe korzystamy

jedynie z płaszczyzny XY tego układu, cz

sto nie maj

wiadomo

ci,

e o

Z w ogóle istnieje.

Rys. 3.1. Układ współrz

dnych w rysunkach dwu-wymiarowych.

W rysunku dwuwymiarowym współrz

dna „z” zawsze była równa „0”. Modeluj

c w przestrzeni 3D

tworzymy obiekty wprowadzaj

c wszystkie 3 współrz

dne.

Pozostaje pytanie, co oznacza wskazanie punktu na ekranie, jaki punkt przestrzeni zostanie wybrany,
jakie współrz

dne zostan

mu przypisane?

Odpowiedzi

jest poj

cie „płaszczyzna konstrukcyjna”.

Płaszczyzna konstrukcyjna to płaszczyzna XY obowi

zuj

cego

układu współrz

dnych. Na tej płaszczy

nie pojawi si

obiekt

tworzony wskazaniami kursora, np. linia czy punkt.

Faktycznie, w rysunku dwuwymiarowym, po wskazaniu punktów
tworz

cych obiekt powstawał obiekt wła

nie na płaszczy

nie XY.

eby utworzy

obiekt, który nie b

dzie cz

ęś

naszego rysunku

dwuwymiarowego musimy zmieni

poło

enie płaszczyzny

konstrukcyjnej XY, czyli zdefiniowa

nowy układ współrz

dnych.

Rys. 3.2. Płaszczyzna konstrukcyjna aktywnego układu współrz

dnych.

ytkownik mo

e zdefiniowa

dowoln

liczb

własnych układów współrz

dnych (LUW – Lokalny

Układ Współrz

dnych), wzgl

dem których mo

wprowadza

dane, okre

laj

c, który układ w danej

chwili jest obowi

zuj

cy (aktywny). Układ

współrz

dnych jednoznacznie definiujemy wskazuj

punkt b

cy pocz

tkiem układu oraz okre

laj

kierunki i zwroty osi X,Y i Z.

Rys. 3.3. Przykładowe LUW.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Układ współrz

dnych u

ytkownika jest narz

dziem, które stanowi podstaw

tworzenia modeli

trójwymiarowych. Płaszczyzna XY aktywnego układu współrz

dnych stanowi płaszczyzn

konstrukcyjn

, na której mo

emy umieszcza

elementy. Zmiana poło

enia i orientacji układu

współrz

dnych powoduje zmian

poło

enia płaszczyzny konstrukcyjnej, dzi

ki czemu elementy

emy umieszcza

w przestrzeni w ró

nym poło

eniu. Przy modelowaniu przestrzennym podstawa

danego elementu zawsze znajduje si

płaszczy

nie konstrukcyjnej XY aktywnego układu.

Na rysunku 3.4. pokazano bryły wymodelowane w
ró

nych układach współrz

dnych. Widoczny sto

powstał w GUW, jego podstawa znajduje si

płaszczy

nie XY tego układu. Ostrosłup powstał w

układzie lokalnym LUW1, podstawa ostrosłupa
znajduje si

na płaszczy

nie xy tego układu.

Prostopadło

cian powstał w LUW2, walec w LUW3,

podstawy tych brył le

Ŝą

na płaszczyznach xy tych

układów.

Rys. 3.4. Przykłady modelowania w ró

nych LUW.

Znamy wi

c ju

odpowied

na nasze pytanie, wskazuj

c punkt na ekranie monitora wskazujemy

poło

enie tego punktu na płaszczy

nie konstrukcyjnej aktywnego układu współrz

dnych.

Podsumowuj

•

w trójwymiarowej przestrzeni modelu poruszamy si

definiuj

c nowe układy współrz

dnych,

•

elementy dwuwymiarowe zawsze umieszczane s

na płaszczy

nie konstrukcyjnej XY aktywnego

układu współrz

dnych,

•

elementy trójwymiarowe umieszczane s

zgodnie z aktywnym układem czyli podstawa elementu

znajduje si

na płaszczy

nie konstrukcyjnej XY, o

Z wyznacza kierunek wysoko

ci.

•

narz

dzia dwuwymiarowej operacji na elementach działaj

tylko na płaszczy

nie konstrukcyjnej

aktywnego układu (przesuni

cie, kopia, obrót itp.),

•

narz

dzia do operacji na elementach w przestrzeni 3D np. obrót 3D, odbicie lustrzane 3D i szyk 3D

pozwalaj

na modyfikacj

obiektów poza płaszczyzn

konstrukcyjn

Symbol aktywnego układu współrz

dnych widoczny jest na ekranie w lewym dolnym naro

niku. Je

eli

wybierzemy opcj

Widok

→

wietl

→

Ikona LUW

→

”W pocz

tku” symbol b

dzie wy

wietlany w

pocz

tku bie

Ŝą

cego układu współrz

dnych. Symbol jest niewidoczny je

eli nie wybrana jest opcja

wietl

→

LUW

→

”Wy

wietl Ikon

LUW”.

4. Sterowanie układami współrz

dnych

Narz

dzia dost

pne w palecie narz

dziowej LUW (lub polecenia z menu Wy

wietl) pozwalaj

tworzenie nowych Lokalnych Układów Współrz

dnych z wykorzystaniem ró

nych technik, oraz na

poruszanie si

dzy nimi, a układem globalnym. Przydatne ikony z narz

dziami:

pierwsza z ikon uaktywnia globalny układ współrz

dnych,

druga umo

liwia przej

cie do poprzedniego układu,

kolejne trzy tworz

aktywny układ współrz

dnych: zwi

zany ze wskazan

ciank

elementu

bryłowego, zwi

zany z orientacj

wskazanego obiektu lub równoległy do płaszczyzny ekranu,

pierwsza z ikon przesuwa pocz

tek aktywnego układu do wskazanego punktu,

kolejna tworzy nowy układ współrz

dnych na podstawie wektora osi Z

(wskazujemy poło

enie dwóch punktów, pocz

tku i kierunku dodatniego zwrotu osi Z), o

jednoznacznie okre

la poło

enie LUW,

ostatnia tworzy nowy układ przez wskazanie trzech punktów b

cych odpowiednio pocz

tkiem

układu, kierunkiem osi X i kierunkiem osi Y, kierunek osi Z wyznacza reguła prawej dłoni,

nast

pne narz

dzia pozwalaj

tworzy

nowe układy przez obrót układu

aktywnego wokół osi X, Y lub Z, jako parametr podajemy warto

ść

ta obrotu.

eli aktywnych jest wiele rzutni, mo

na przypisa

do ka

dej z nich inny Lokalny Układ

Współrz

dnych.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

5. Ogl

danie modelu w przestrzeni

Podczas tworzenia rysunku płaskiego na ekranie, w rzutni, wy

wietlany jest jego widok z góry, czyli

zawsze patrzymy na płaszczyzn

XY. W czasie tworzenia trójwymiarowego modelu niezb

dna jest

liwo

ść

spojrzenia na model pod ró

nymi k

tami, z ró

nych wysoko

ci i odległo

ci. Funkcj

tak

zapewniaj

nam narz

dzia z palety Orbita.

Rys. 5.1. Ikony narz

dzia Orbita.

Pierwsze narz

dzie, Orbita ograniczona, przyjmuje,

e punkt celowy widoku pozostaje

nieruchomy, a poło

enie kamery lub punktu obserwacji przemieszcza si

dookoła celu.

Drugie narz

dzie, Orbita swobodna, wy

wietla obiekt steruj

cy, który jest okr

giem. Je

li opcja z

menu podr

cznego (prawego klawisza myszy) „Wł

cz cel automatyczny orbity” jest wł

czona,

obracamy modelem wzgl

dem

rodka wy

wietlanych obiektów. W przeciwnym wypadku, punktem

celu jest okr

g steruj

cy.

Trzecie narz

dzie, Ci

głe okr

ąŜ

anie, umo

liwia ogl

danie obiektów w ci

głym ruchu.

Menu podr

czne (prawego klawisza myszy) narz

dzia Orbita umo

liwia wł

czenie perspektywy. Po

uaktywnieniu narz

dzia wybieramy „Perspektywa”.

Orientacj

w przestrzeni modelu ułatwia nam zestaw predefiniowanych widoków, takich jak: widok z

góry, z boku, czy izometryczny (paleta z narz

dziami Widok) . Widoki predefiniowane maj

własne

układy współrz

dnych.

Rys. 5.2. Ikony widoku z palety narz

dziowej Widok.

Modele mog

wietlane w rzutni z ró

dokładno

. Im wi

ksza b

dzie dokładno

ść

, tym

lepsza b

dzie jako

ść

wietlania modelu, ale dłu

szy b

dzie czas tworzenia obrazu . Model

wietlany jest zgodnie z wybranym stylem wizualnym. Mo

e by

to model szkieletowy 2D, 3D,

model z ukrytymi liniami niewidocznymi lub wycieniowany realistycznie lub koncepcyjnie (paleta z
narz

dziami Style wizualne). Najszybciej tworzony jest widok szkieletowy, najwolniej realistyczny.

Ostatnia ikona z paska „Style wizualne” pozwala precyzyjnie okre

parametry wybranego stylu

wizualnego. W cieniowanych stylach wizualnych doł

czone jest o

wietlenie domy

lne, które

równomiernie do

wietla wszystkie powierzchnie modelu tak,

eby mo

na było je wizualnie rozró

Domy

lne o

wietlenie jest dost

pne tylko wtedy, gdy inne

wiatła s

wył

czone.

Rys. 5.3. Ikony z palety narz

dziowej Style wizualne.

Rys. 5.4. Model w widoku szkieletowym, z liniami ukrytymi, w widoku realistycznym i w widoku
koncepcyjnym.

W dowolnej chwili mo

na wybra

styl wizualny i zmieni

jego ustawienia. Wprowadzone zmiany s

odzwierciedlane w rzutniach, w których dany styl wizualny jest zastosowany. Wszystkie zmiany stylu
wizualnego s

zapisywane w rysunku.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Tło jest tak

e parametrem stylu wizualnego. Jako tła w rzutni mo

na u

koloru, wypełnienia

gradientowego lub obrazu. Aby u

tła, najpierw nale

y utworzy

nazwany widok, okre

dla niego

tło i ustawi

go jako widok bie

Ŝą

cy w rzutni. Je

li w bie

Ŝą

cym stylu wizualnym dla opcji Tło jest

ustawiona warto

ść

„Tak”, tło jest wy

wietlane.

Styl wizualny steruje tak

e wy

wietlaniem cieni w modelu. Cienie podło

a to cienie rzucane przez

obiekty na podło

e. Pełne cienie to cienie rzucane przez obiekty na inne obiekty. Aby były

wietlane pełne cienie, o

wietlenie w rzutni musi pochodzi

wiateł utworzonych przez

ytkownika lub od sło

ca. Wy

wietlanie cieni mo

e obni

wydajno

ść

. Cienie mo

na wył

cza

bie

Ŝą

cym stylu wizualnym na czas pracy i wł

cza

, gdy b

potrzebne.

6. Tworzenie brył, prymitywy bryłowe
Bryły modelu mog

tworzone z wykorzystaniem ró

nych technik. Mo

emy korzysta

predefiniowanych prymitywów bryłowych – pasek narz

dziowy Modelowanie. Nale

Ŝą

do nich:

•

polibryła (bryła składaj

ca si

z prostopadło

ciennych i łukowych

cianek),

•

prostopadło

cian,

•

klin,

•

sto

ek,

•

sfera,

•

walec,

•

torus,

•

ostrosłup,

•

helisa – umo

liwia tworzenie spr

ęŜ

yn, gwintów

i zakr

canych schodów,

•

powierzchnia płaska.

Rys. 6.1. Ikony prymitywów bryłowych.

Po wybraniu narz

dzia podajemy warto

ci niezb

dnych do zdefiniowania danej bryły parametrów, np.

dla kostki prostopadło

ciennej s

to dwa punkty b

ce przeciwległymi wierzchołkami podstawy i

wysoko

ść

. Nale

y pami

e podstawy brył znajd

na płaszczy

nie konstrukcyjnej XY. Je

eli

chcemy utworzy

np. walec, którego o

jest pozioma, powinni

my wykorzysta

układ współrz

dnych,

którego płaszczyzna XY jest pionowa.

Rys. 6.2. Tworzenie bryły prostopadło

cianu (kostki) –

wskazujemy jeden z wierzchołków podstawy,
definiujemy wymiary podstawy lub wskazujemy
poło

enie przeciwległego wierzchołka, okre

lamy

wysoko

ść

wskazuj

c punkt lub wpisuj

c warto

ść

(przechodzenie mi

dzy danymi – klawisz <Tab>).

Rys. 6.3. Tworzenie walca – wskazujemy poło

enie

rodka

podstawy, definiujemy promie

(wskazanie lub warto

ść

okre

lamy wysoko

ść

(wskazanie lub warto

ść

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Rys. 6.4. Tworzenie helisy – wskazujemy poło

enie

rodka dolnej podstawy, definiujemy promie

dolnej podstawy (wskazanie lub warto

ść

), okre

lamy promie

górnej podstawy (wskazanie lub

warto

ść

), podajemy wysoko

ść

(wskazanie lub warto

ść

). Liczba zwojów lub skok s

parametrami tego

obiektu, mo

emy je poda

w trakcie wstawiania.

7. Bryły i powierzchnie zło

one

Druga grupa ikon z paska narz

dziowego Modelowanie, to narz

dzia umo

liwiaj

ce tworzenie brył i

powierzchni zło

onych. Je

eli operujemy obiektem zamkni

tym, powstanie bryła, obiekty otwarte

utworz

powierzchnie.

Rys. 7.1. Ikony narz

dziowe do tworzenia brył zło

onych – pasek Modelowanie.

Dost

pne narz

dzia:

Wyci

gnij – tworzy brył

lub powierzchni

przez wyci

gni

cie obiektu płaskiego (np. okr

gu,

wieloboku, regionu, łuku, itp.) na podan

odległo

ść

i w podanym kierunku (opcja Kierunek) lub według

innej tworz

cej (opcja

Cie

ka) np.: łuku, polilinii, splajnu. Je

eli wyci

ganiu poddamy obiekt

zamkni

ty, powstanie bryła, je

eli wyci

ganie wykonamy na obiekcie otwartym, w wyniku tej operacji

powstanie powierzchnia. Je

eli wyci

gamy dany profil wzdłu

cie

ki, bryła która powstanie

rozpoczyna si

płaszczyzn

profilu, a ko

czy w punkcie ko

cowym

cie

ki, na płaszczy

nie

prostopadłej do

cie

ki. W operacji wyci

gania mo

emy zastosowa

t zw

ęŜ

enia,

cianki boczne

powstaj

cej bryły b

wtedy odchylone o zadany k

t. Je

eli k

t b

dzie zbyt du

y, profil mo

e zbiec

w jednym punkcie przed osi

gni

ciem wymaganej wysoko

ci.

Aby narysowany profil podda

wyci

ganiu prostemu nale

wybra

ten obiekt lub grup

obiektów, <Enter> lub PKM,

wpisa

wysoko

ść

wyci

gni

cia lub wybra

opcj

„c” – „

Cie

ka”,

eli bryła ma by

ze zw

ęŜ

eniem, nale

y wybra

opcj

„t” - „k

T zw

ęŜ

enia” i wpisa

warto

ść

ta.

Rys. 7.2. Przykład modelowania wiaduktu – wyci

gni

cie przekroju (regionu) po łuku.

Naci

nij i ci

gnij – tworzy brył

przez wyci

gni

cie dowolnego obszaru zamkni

tego. W trakcie

wykonywania polecenia system automatycznie tworzy region uwzgl

dniaj

cy otwory znajduj

ce si

wewn

trz obszaru zamkni

tego. Aby utworzy

brył

rysujemy jej przekrój,

wybieramy narz

dzie „Naci

nij i ci

gnij”,

wskazujemy dowolny punkt wewn

trz

przekroju,

podajemy wysoko

ść

wyci

gni

cia.

Rys. 7.3. Przykład modelowania pustaka – wyci

gni

cie przekroju na zadan

wysoko

ść

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Przeci

gni

cie – tworzy powierzchni

lub brył

3D przez

przeci

gni

cie obiektu 2D wzdłu

otwartej lub zamkni

tej

cie

2D lub 3D. Podczas przeci

gania profilu wzdłu

cie

ki profil jest

przenoszony i wyrównywany prostopadle do

cie

ki.

Po wybraniu narz

dzia wybieramy obiekty do przeci

gni

cia,

czymy wybór klawiszem <Enter> lub PKM , nast

pnie

wybieramy obiekt, po którym przeci

gamy, czyli

cie

Rys. 7.4. Model spr

ęŜ

yny - przykład przeci

gni

cia okr

gu po helisie.

Przekr

ęć

– tworzy powierzchni

lub brył

za pomoc

przekr

cania otwartych lub zamkni

tych obiektów wokół

osi. Mo

na przekr

cej ni

jeden obiekt naraz. O

obrotu mo

na okre

przez: wskazanie dwóch punktów,

jako o

X, Y lub Z, o

zdefiniowan

przez obiekt (opcja

Obiekt).

Rys. 7.5. Bryła obrotowa – przykład przekr

cenia regionu wokół osi.

Aby narysowany profil podda

operacji przekr

ęć

nale

wybra

ten obiekt, <Enter> lub PKM,

okre

obrotu,

poda

warto

ść

ta, o jaki profil zostanie przekr

cony.

Wyci

gni

cie zło

one – tworzy brył

lub powierzchni

przechodz

przez zdefiniowany zestaw

dwóch lub wi

cej krzywych przekroju poprzecznego. Przekroje

poprzeczne (na ogół krzywe lub linie), definiuj

ce kształt wynikowej

bryły lub płaszczyzny, mog

otwarte (np. łuk) lub zamkni

te (np.

okr

g). Wyci

ganie zło

one mo

e odbywa

wzdłu

cie

ki (opcja

sCie

ka). Zaleca si

, aby pocz

tek krzywej definiuj

cej

cie

znajdował si

na płaszczy

nie pierwszego przekroju poprzecznego, a

koniec na płaszczy

nie ostatniego przekroju poprzecznego.

Rys. 7.6. Przykład bryły przechodz

cej przez 3 zdefiniowane przekroje.

Bryły zło

one powstaj

tak

e w wyniku sumowania, odejmowania lub znajdowania cz

ęś

ci wspólnej

brył składowych. Niezb

dne narz

dzia do tych operacji znajduj

w pasku z narz

dziami Edycja

brył.

Rys. 7.7. Ikony operacji na bryłach: Suma, Ró

nica, Iloczyn czyli cz

ęść

wspólna.

Poni

ej przykład modelownia dwuteownika z sze

ciok

tnym otworem w

rodniku. Prac

rozpocz

od wymodelowania bryły dwuteownika i bryły otworu, nast

pnie odj

to od bryły dwuteownika brył

otworu. Kolejne kroki powstawania modelu:
a) narysowano (płaszczyzna XY) przekrój dwuteownika i sze

ciok

tnego otworu,

b) zamieniono kontur w obiekt dwuwymiarowy z wn

trzem, takim obiektem jest Region,

c) wyci

gni

to region przekroju dwuteownika na okre

lon

wysoko

ść

, oraz regionu przekroju otworu

na wysoko

ść

co najmniej równ

grubo

rodnika (otwór musi przebi

rodnik dwuteownika),

d) precyzyjnie umieszczono brył

otworu wzgl

dem dwuteownika - brył

otworu obrócono i

przesuni

to dowi

zuj

c si

np. do górnego naro

nika dwuteownika,

e) kolejnego przesuni

cia bryły otworu dokonano o

le wyliczony wektor,

f) odj

to od bryły dwuteownika brył

otworu narz

dziem „Ró

nica” z paska „Edycja brył”.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

a) b) c) d) e) f)

Rys. 7.8. Przykład modelowania dwuteownika z otworem.

8. Modyfikowanie brył
Gdy istniej

ce w modelu bryły wymagaj

korekty mo

emy wykorzysta

narz

dzia do edycji brył

(pasek narz

dziowy Edycja brył). Pierwsza grupa ikon (rys. 7.7.) to operacje logiczne na bryłach.

Druga grupa ikon pozwala modyfikowa

bryły zmieniaj

c poło

enie

cianek, czyli powierzchni

ograniczaj

cych brył

eli chcemy np. rozci

ąć

brył

, wybieramy jedn

lub wi

cej

cianek i zmieniamy ich poło

enie.

Pozostałe

cianki dopasuj

do przekształconych, bryła zostanie zmodyfikowana.

cianki brył

na przesuwa

, obraca

, odsuwa

, usuwa

, kopiowa

oraz nadawa

im okre

lony kolor.

Zmianie podlegaj

wybrane

cianki. Wyboru dokonujemy wskazuj

c dowolny punkt

cianki lub jej

kraw

. Je

eli wybranych zostało wi

cej

cianek (np. wybrany punkt nale

y do wielu) mo

emy

usun

ąć

ciank

ze zbioru wskaza

, wybieramy j

powtórnie z wci

tym klawiszem <Shift>.

Rys. 8.1. Narz

dzia edycji brył.

Operacje paska narz

dziowego „Edycja brył” (kolejno):

Wyci

gnij powierzchnie – przesuwa

ciank

równolegle z

liwo

podania k

ta zw

ęŜ

enia (mo

emy np. wydłu

istniej

brył

). Na rysunku 8.2. przykład u

ycia tej funkcji -

dwuteownik z wybran

górn

ciank

i dwuteownik po

wyci

gni

ciu tej

cianki ze zw

ęŜ

eniem 5

Rys. 8.2. Przykład wyci

gni

cia górnej

cianki dwuteownika.

Przesu

powierzchnie – przesuwa

cianki, umo

liwia np.

przesuni

cie istniej

cego otworu. Na rysunku 8.3. przykład

ycia tej funkcji do przesuni

cia otworu w

rodniku

dwuteownika - dwuteownik z zaznaczon

ciank

otworu i

rezultat operacji przesuni

cia o wskazany wektor.

Rys. 8.3. Przykład przesuni

cia otworu.

Odsu

powierzchnie – odsuwa wybrane

cianki o okre

lon

odległo

ść

. Na rysunku 8.4. przykład pogrubienia

rodnika

dwuteownika - dwuteownik z wybran

ciank

i efekt operacji,

cianka odsuni

ta na podan

przez u

ytkownika odległo

ść

Rys. 8.4. Przykład odsuni

cia

cianki

rodnika.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Usu

powierzchnie – usuwa wskazane

cianki, np. mo

emy

zlikwidowa

otwór usuwaj

ciank

, która go ogranicza –

rysunek 8.5. Dwuteownik z zaznaczon

ciank

otworu i

rezultat operacji.

Rys. 8.5. Przykład usuni

cia

cianki otworu.

Obró

powierzchnie – obraca

ciank

wzgl

dem wskazanej

osi obrotu, o okre

lony k

t. Na rysunku 8.6. przykład

obrócenia bocznych

cianek półek dwuteownika o k

t (-10)

(warto

ść

ta podajemy wzgl

dem osi obrotu).

Rys. 8.6. Przykład obrócenia

cianek bocznych.

ęź

powierzchnie – zw

ęŜ

a powierzchni

pod okre

lonym k

tem.

Kopiuj powierzchnie – kopiuje wskazan

ciank

(umo

liwia

stworzenie linii konturowej danej

cianki). Na rysunku 8.6.

przykład skopiowania górnej

cianki dwuteownika.

Utworzona kopia jest regionem.

Rys. 8.7. Przykład utworzenia kopii

cianki bryły.

Koloruj powierzchnie – zmienia kolor wskazanych

cianek bryły.

Ponadto mo

emy

cina

i zaokr

gla

kraw

dzie brył oraz wykonywa

ich przekroje i rozci

cia.

Kraw

dzie bryły mo

emy

cina

i zaokr

gla

za pomoc

znanych z palety

Zmiana narz

dzi Fazuj i Zaokr

glaj .

Rys. 8.8. Ikony narz

dzi Fazuj i Zaokr

glaj.

Post

pujemy zgodnie z poleceniami wydawanymi przez system, czyli w przypadku

cia

wskazujemy kraw

cinanej

cianki. System wybierze jedn

z dwóch zawieraj

wskazan

kraw

. Akceptujemy, je

eli wybór jest wła

ciwy, je

eli nie, wybieramy opcj

„Nast

pna”. Nast

pnie

okre

lamy parametry

cia i wskazujemy kraw

, która ma przesta

istnie

. Opcja „P

tla”

spowoduje

cie wszystkich kraw

dzi

nale

Ŝą

cych do wybranej

cianki. W

przypadku Zaokr

glania wskazujemy

kraw

, która przestanie istnie

nast

pnie okre

lamy parametr

wyokr

glenia (promie

Rys. 8.9. Przykład u

ycia narz

dzia Fazuj i Zaokr

glaj.

Rozci

cia modelu płaszczyzn

emy dokona

za pomoc

polecenia Płat z menu Zmiana

→

Operacje 3D. Po wybraniu obiektów do rozci

cia definiujemy (ró

nymi sposobami) płaszczyzn

rozcinaj

np. przez wskazanie 3 niewspółliniowych punktów nale

Ŝą

cych do niej. Do u

ytkownika

nale

y wybór czy obie rozci

te cz

ęś

ci maj

pozosta

w modelu, czy tylko jedna z nich.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

9. Tworzenie powierzchni
Modele powierzchniowe odwzorowuj

kształty obiektów, maj

zastosowanie tam, gdzie nie chcemy

modelowa

trza oraz w przypadkach, w których wykonanie modelu

bryłowego jest niemo

liwe lub bardzo skomplikowane. Powierzchnie

reprezentowane s

przez siatki o wybranej przez u

ytkownika g

sto

ci.

Powierzchniami mo

emy wymodelowa

teren (na podstawie danych

wysoko

ciowych) lub inne skomplikowane kształty. Narz

dzia słu

Ŝą

ce do

tworzenia modeli powierzchniowych znajduj

w menu Rysuj

→

Modelowanie

→

Siatki.

Rys. 9.1. Narz

dzia do tworzenia siatek powierzchniowych.

Nale

Ŝą

do nich:

Siatka 3D – tworzy powierzchni

wielok

na podstawie wskazanej macierzy NxM punktów.

Siatka przekr

cona – tworzy siatk

przez obrót krzywej lub profilu (linii, okr

gów, łuków, elips, łuków

eliptycznych, polilinii lub splajnów, zamkni

tych polilinii, wieloboków, zamkni

tych splajnów lub

pier

cieni) wokół wybranej osi.

Siatka walcowa - tworzy siatk

reprezentuj

powierzchni

walcow

zdefiniowan

przez

wyci

gni

cie linii lub krzywej (nazywanej krzyw

cie

ki) w okre

lonym kierunku i na okre

lon

odległo

ść

(nazywan

wektorem kierunkowym).

Siatka prostokre

lna – tworzy siatk

wielok

reprezentuj

powierzchni

prostokre

dzy

dwoma liniami lub krzywymi.

Siatka kraw

dziowa - tworzy siatk

wielok

przybli

siatk

powierzchni płata Coonsa

powstałego z czterech przylegaj

cych kraw

dzi. Płat Coonsa jest powierzchni

bikubiczn

utworzon

metod

interpolacji czterech stykaj

cych si

kraw

dzi (które mog

dowolnymi

krzywymi w przestrzeni).

Gładko

powierzchni (g

sto

siatki

cianek) steruj

dwie zmienne Surftab1 i Surftab2

(odpowiednio dla dwóch kierunków). Im wi

ksza warto

ść

tych zmiennych, tym bardziej g

sta b

dzie

siatka

cianek. Aby dokona

zmiany warto

ci jednej z tych zmiennych wpisujemy jej nazw

w linii

komend i podajemy now

warto

ść

Rys. 9.2. Powierzchnia kraw

dziowa utworzona dla 4 kraw

dzi, dla zmiennych Surftab równych

odpowiednio 6 i 30.

Powierzchnie mog

modyfikowane jedynie w oparciu o punkty charakterystyczne, czyli w

zły

siatki. Tak jak w przypadku innych elementów przesuwaj

c poło

enie w

zła zmieniamy geometri

całego obiektu. Powierzchnie nie podlegaj

operacjom sumowania, odejmowania czy znajdowania

ęś

ci wspólnej. Jedyn

operacj

, która pozwoli nam usun

ąć

fragment powierzchni jest rozbicie

powierzchni na

cianki (polecenie Rozbij z paska narz

dziowego Zmiana) i usuni

cie pojedynczych

cianek. Ta operacja nie zapewni nam jednak

gładkich wci

ęć

Rys. 9.3. Modyfikowanie powierzchni przez
przesuniecie w

złów siatki i przez usuni

cie

cianek siatki po rozbiciu powierzchni na

cianki.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

10.

Model bryłowo-powierzchniowy detalu budowlanego.

Naszym zadaniem jest wykonanie przykładowego modelu bryłowego detalu budowlanego - stropu
g

sto

ebrowego. Wykorzystamy narz

dzia z pasków

Modelowanie, Edycja brył, LUW, Widok, Style
wizualne, Orbita. Przed przyst

pieniem do pracy

nale

y wykona

niezb

dne ustawienia dotycz

jednostek i warstw. Definiuj

c układ warstw

powinni

my uwzgl

dni

podział elementów ze wzgl

na materiał, z którego s

wykonane. Ułatwi nam to

przygotowanie modelu do wizualizacji.

Rys. 10.1. Przykładowy model stropu gesto

ebrowego.

ciana z pustaków to nic innego jak powielony pojedynczy pustak, który tworzymy przez wyci

gni

cie

przekroju. Podobnie powstan

pustaki w stropie. Pr

ty zbrojenia głównego to walce, a strzemiona i

ty odgi

te to okr

gi przeci

gni

te po odpowiednio poskładanej polilinii. Deski, beton, papa,

podłoga drewniana to prostopadło

ciany.

Przy wielokrotnym powielaniu danego elementu, dobrze jest skorzysta

z funkcji tworzenia bloku.

Pozwala to zmniejszy

wielko

ść

pliku

ródłowego. Tworz

c blok zapami

tujemy jego model, kolejne

kopie s

odwołaniami do zdefiniowanego wzoru.

Rys. 10.2. Etapy modelowania pustaka

ciennego i stropowego: kontur, region, wyci

gni

cie bryły.

Modeluj

c pustaki najpierw tworzymy lini

przekroju korzystaj

c z linii, łuków, krzywych. Aby przekrój

stanowił cz

ęść

płaszczyzny z otworami tworzymy region. W tym celu wybieramy narz

dzie Region z

palety Rysuj, wybieramy wszystkie elementy wchodz

ce w skład zewn

trznego konturu pustaka oraz

linii brzegowej otworów. Je

eli kontur narysowany został precyzyjnie powinni

my otrzyma

komunikat

o utworzeniu regionów. Korzystaj

c z mo

liwo

ci wykonywania operacji logicznych na regionach

takich jak odejmowanie czy dodawanie, od obszaru zewn

trznego odejmujemy obszary b

dziurami (narz

dzie odejmowania z palety Edycja brył). Po wycieniowaniu obrazu powinni

zobaczy

przekrój pustaka jak na rys. 10.2.

Narz

dzie „Wyci

gnij” z palety Modelowanie umo

liwi nam pogrubienie przekroju i utworzenie bryły

pustaka. W tym celu wybieramy narz

dzie, wskazujemy przekrój i podajemy wysoko

ść

pogrubienia.

emy te

skorzysta

z narz

dzia „Naci

nij i wyci

gnij”, które pozwala utworzy

brył

bez

konieczno

ci tworzenia regionu. Po narysowaniu konturu, wybieramy to narz

dzie i wskazujemy

punkt wewn

trz konturu, region zostanie utworzony automatycznie, ostatni etap to okre

lenie

wysoko

ci.

Nale

y pami

e ze wzgl

du na swoje poło

enie, pustaki (

cienny i stropowy) powinny powstawa

w innych Lokalnych Układach Współrz

dnych. Zawsze płaszczyzna XY tych układów powinna

znajdowa

na płaszczy

nie przekroju bryły. Aby dostosowa

poło

enie LUW po wymodelowaniu pustaka

ciennego, do

modelowania pustaka stropowego, mo

emy obróci

pierwszy LUW

(rys. 10.2.) wzgl

dem osi X o 90

Rys. 10.3.

ciana z pustaków z zapraw

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Aby wymodelowa

zapraw

wypełniaj

wszystkie przestrzenie mi

dzy pustakami w

cianie

wykorzystamy operacje na bryłach. Zamiast precyzyjne modelowa

poszczególne

prostopadło

cienne fragmenty spoiny, mo

emy utworzy

jedn

Ŝą

brył

, troch

mniejsz

wymiarów

ciany. Wzajemne przenikanie si

brył uwidoczni tylko te cz

ęś

ci zaprawy, które znajduj

dzy cegłami, reszta utonie we wn

trzu cegieł. Odejmuj

c od bryły zaprawy bryły cegieł

otrzymamy brył

zaprawy wypełniaj

szczelnie przestrzenie mi

dzy cegłami. Musimy pami

skopiowaniu brył cegieł. Jako obiekt odejmowany zostanie ona usuni

ta w procesie odejmowania.

Kolejny etap to wymodelowanie zbrojenia, którego pr

ty główne

walcami, strzemiona, to okr

gi przeci

gni

te po poliliniach.

Rys. 10.4. Model zbrojenia wie

ca.

Aby wymodelowa

strzemiona najpierw kre

limy

cie

, po której przeci

dziemy koło b

przekrojem strzemienia (rys. 10.5.a).

cie

ka składaj

ca si

z odcinków linii i łuków musi stanowi

jeden element. Mo

emy wi

c wielokrotnie wyci

koło wzdłu

odcinka lub łuku, lub zbudowa

tych elementów jeden obiekt, jakim jest polilinia. Wa

ne jest,

eby elementy

cie

ki wzajemnie si

nie

przecinały. Trudnym do wymodelowania miejscem s

haczyki strzemion, które w rzeczywisto

ci s

odgi

te wzgl

dem siebie. Takiego „odgi

cia” dokonamy te

w trakcie modelowania, obracaj

wzgl

dem punktu A cz

ęść

osi strzemienia wraz z jednym haczykiem. W tym celu skorzystamy z

narz

dzia „Obrót 3D” z menu Zmiana

→

Operacje 3D. Po wybraniu narz

dzia wybieramy elementy

podlegaj

ce obrotowi, czyli całe ramie osi od punktu A. Nast

pnie wybieramy o

obrotu wskazuj

jeden z trzech kierunków (rys. 10.5.b). Wpisujemy warto

ść

ta obrotu.

a) b) c) d)
Rys. 10.5. Modelowanie strzemienia: a) kontur osi, b) odgi

cie haczyka, c) utworzenie dwóch poliginii,

d) przeci

gni

cie okr

gu po obu poliliniach.

Kolejny etap to utworzenie polilinii. Jest to obiekt 2D, musi by

tworzony na płaszczy

nie XY. Ze

wzgl

du na odgi

cie, nasza o

powstała na dwóch ró

nych płaszczyznach XY, dlatego utworzymy

dwie polilinie. Najpierw dostosujemy LUV do narysowanej pierwszej cz

ęś

ci osi strzemienia, tak, aby

ała ona na płaszczy

nie XY aktualnego LUV. Najłatwiej dostosujemy LUV korzystaj

c z opcji

wskazania 3 punktów jednoznacznie definiuj

cych płaszczyzn

XY (rys. 5.10.c). Teraz mo

emy

poł

czy

obiekty w polilini

, wybieramy „Polilinia” z menu Zmiana

→

Obiekt. Wybieramy pierwszy

(skrajny) segment zamieniaj

c go w polilini

. Opcja „d” jak „Doł

cz” pozwala doł

czy

kolejne

segmenty. Ko

c operacj

klawiszem <Enter> powinni

my otrzyma

komunikat,

e segmenty

zostały dodane. Drug

z polilinii tworzymy analogicznie pami

taj

c o zmianie poło

enia LUW, tak,

eby kontur osi le

ał na aktualnej płaszczy

nie XY.

Ostatni etap to przeci

gni

cie (narz

dzie Przeci

gni

cie z palety Modelowanie) okr

gu przez dwie

polilinie (rys. 10.5.d). Okr

g mo

e by

narysowany w dowolnej płaszczy

nie. Wybieramy narz

dzie,

wskazujemy okr

g, zatwierdzamy, wskazujemy

cie

, zatwierdzamy.

Podobn

technik

modelujemy pozostałe pr

ty zbrojenia.

W naszym modelu bryła betonu to zwykły prostopadło

cian. W rzeczywisto

ci, w stropie, beton

zakrywa elementy pustaków i zbrojenia.

eby dobrze zaprezentowa

detal zmniejszono brył

betonu

pokazuj

c wn

trze stropu. Inny pomysł na zaprezentowanie betonu to wymodelowanie kształtu

kojarz

cego si

z procesem wylewania betonu (rys. 10.6.).

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

a) b) c) d)
Rys. 10.6. Bryła betonu (a) i kolejne kroku tworzenia powierzchni wylewania: b) 4 kraw

dzie konturu,

b) powierzchnia brzegowa, c) powierzchnia z brył

Taki kształt nie jest mo

liwy do utworzenia narz

dziami do modelowania bryłowego. Niezb

dne jest

wykorzystanie narz

dzi do tworzenia powierzchni, czyli aby osi

ąć

Ŝą

dany efekt, cz

ęś

ciowo

utworzymy brył

przez wyci

gni

cie (rys. 10.6.a), fragment rozlewaj

cego si

betonu wymodelujemy

powierzchni

kraw

dziow

(rys 10.6.c). Powierzchnie kraw

dziow

tworzymy na podstawie

narysowanych 4 kraw

dzi. W naszym przypadku b

to 4 krzywe, które zostały narysowane w

ró

nych Lokalnych Układach Współrz

dnych (na ró

nych płaszczyznach XY). Rysowanie kraw

dzi

na upro

rysuj

c je na jednej płaszczy

nie XY i obracaj

c je do wła

ciwego poło

enia (Zmiana

→

Operacje 3D

→

Obrót 3D). Siatk

kraw

dziow

tworzymy korzystaj

c z narz

dzia Rysuj

→

Modelowanie

→

Siatki

→

Siatka kraw

dziowa. Je

eli siatka nie jest wystarczaj

co gładka, nale

zwi

kszy

parametry surftab1 i surftab2. Wła

ciwie rozmieszczaj

c brył

i siatk

, uzyskamy efekt

widoczny na rys. 10.6.d.

Taka metoda niesie ze sob

pewne komplikacje. Powierzchnie s

elementami, które nie podlegaj

operacji odejmowania. Nie mo

emy wi

c od naszej powierzchni ograniczaj

cej beton odj

ąć

wyst

puj

cych w rzeczywisto

ci pustaków. Beton „wleje” nam si

rodka. Jedyna rada na tak

sytuacj

to rozbicie powierzchni na siatk

cianek i usuwanie zb

dnych fragmentów.

11.

Minimalizacja pliku

ródłowego.

Plik

ródłowy b

cy wynikiem naszej pracy mo

e by

znacznych rozmiarów (kilkadziesi

t MB).

Praca z du

ym plikiem jest czasochłonna, przetwarzanie obrazu trwa bardzo długo. Powinni

stara

, aby tworzony plik był jak najmniejszy. Dlatego nale

y racjonalnie wprowadza

nowe

elementy np. wykorzystuj

c do tworzenia kopii wielokrotnych funkcj

tworzenia bloku. Definiuj

c blok

zapami

tujemy tylko wzorzec, kolejne kopie bloku nie s

nowymi elementami, a tylko odwołaniami do

definicji, nie wpływaj

c na wielko

ść

pliku. W naszym przykładowym modelu uzasadnione byłoby

utworzenie bloku cegły i pustaka stropowego.

Je

eli nadal nasz plik jest du

y, a historia jego tworzenia długa, warto usun

ąć

obiekty utworzone, a

nieu

ywane, które mogły znale

źć

w pliku. Do tego celu słu

y nam polecenie Usu

z menu Plik

→

Narz

dzia rysunkowe. Je

eli wybierzemy opcj

„Poka

elementy, które mo

na usun

ąć

” otrzymamy

list

obiektów, które nie pełni

w modelu

adnej roli, które mo

emy usun

ąć

. Taka operacja cz

sto

zmniejsza plik nawet o połow

12.

Wizualizacja

cowym etapem modelowania jest utworzenie prezentacji fotorealistycznej wykonanego modelu

uwzgl

dniaj

cej materiały, o

wietlenie, tło. Narz

dzia umo

liwiaj

ce zdefiniowanie tych parametrów

znajduj

w pasku narz

dziowym Renderowanie.

Rys. 12.1. Pasek narz

dziowy Renderowanie.

Renderowanie to zło

ony proces tworzenia zdj

cia z wirtualnego modelu. Materiały, przezroczysto

ci,

cienie, odbicia, gładko

ść

kraw

dzi, tło, wielko

ść

obrazu wynikowego to parametry, które powinien

ustali

ytkownik przed wykonaniem wizualizacji. Dobór wła

ciwych parametrów, które sprawi

model b

dzie wygl

dał realnie jest trudne, pracochłonne i czasochłonne, wymaga wykonania wielu

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

próbnych renderingów. Ka

dy rendering to

mudne wyliczanie przez system poszczególnych pixeli

obrazu. Dlatego im obraz mniejszy i procedury obliczania prostsze, tym czas tworzenia obrazu
krótszy. Wniosek jest prosty, próbne, sprawdzaj

ce renderingi wykonujemy do małych zdj

ęć

wył

czaj

c parametry zb

dne (np. cienie, odbicia). Rendering ostateczny wykonujemy tworz

zdj

cia du

e z wykorzystaniem najlepszych procedur obliczeniowych.

Pasek narz

dziowy Renderowanie pozwala wywoła

polecenia (kolejne ikony):

ukrywania linii – wy

wietla model kraw

dziowo z liniami ukrytymi,

renderingu – tworzy wyrenderowany obraz zgodnie z ustawieniami,

ustawienia

wiateł (ikona rozwijalna), w tym

wiatła punktowego, reflektora

wietlnego,

wiatła

odległego,

wietlenia listy

wiateł z mo

liwo

modyfikowania parametrów tych

wiateł,

ustawie

i przypisania materiałów,

odwzorowania (ikona rozwijalna) pozwalaj

cego modyfikowa

usytuowanie tekstury na wybranych

elementach,

ustawie

rodowiska renderowania, czyli takich efektów jak mgła, czy uwzgl

dnianie gł

bi,

zaawansowanych ustawie

renderowania, czyli co (cały model czy tylko wybrane fragmenty), jak

precyzyjnie (jako

ść

robocza, czy prezentacyjna) i gdzie renderujemy (na ekran czy do pliku).

12.1. Parametry renderingu - Materiały
Materiał, to cecha obiektu okre

laj

ca jego kolor, tekstur

, jak odbija lub przepuszcza

wiatło.

Widoczny obok panel uwidacznia próbki materiałów dost

pnych w rysunku. Materiał domy

lny ma

nazw

globalny i jest przypisany do elementów, dla których nie został zdefiniowany inny materiał.

emy doł

cza

nowe materiał korzystaj

c z jednej z ikon. Ustawienia wybranego materiału s

wietlane w panelu Edytor materiałów:

Typ - okre

la typ materiału. Typy Realistyczny i Realistyczny metal s

przeznaczone dla

materiałów opartych o cechy fizyczne. Typy Zaawansowany i Zaawansowany metal s

przeznaczone dla materiałów oferuj

cych wi

cej opcji, w tym wła

ciwo

ci, za pomoc

których

na tworzy

efekty specjalne, np. symulowa

odbicia. Uwaga, realistyczny metal nie oznacza,

e materiałem jest metal, jest to tylko okre

lenie dla danego zestawu cech.

Szablon - wy

wietla list

szablonów dost

pnych dla

wybranego typu materiału.

Kolor – pozwala wybra

kolor materiału np. na podstawie

koloru obiektu, do którego jest on doł

czony – opcja „Jak

obiekt”.

Połysk - ustawia połysk materiału. Pod

wietlenie powierzchni

o du

ym połysku jest mniejsze i ja

niejsze. Powierzchnia o

mniejszym połysku odbija

wiatło w wi

kszej liczbie kierunków,

daj

c wi

ksze, łagodniejsze pod

wietlenie.

Pochłanianie - ustawia pochłanianie materiału. Bryła

całkowicie nieprzezroczysta nie przepuszcza

wiatła przez

swoj

powierzchni

. Obiekt bez pochłaniania jest

przezroczysty.

Indeks załamania - okre

la, w jaki sposób

wiatło jest

załamywane przez obiekt z doł

czonym materiałem cz

ęś

ciowo

przezroczystym. Na przykład przy warto

ci „1.0”, indeksie

załamania powietrza, obiekt znajduj

cy si

za obiektem

przezroczystym nie jest w ogóle zniekształcony. Przy warto

„1.5” obiekt jest zniekształcony znacznie, jakby był ogl

dany

przez szklan

kul

Przezroczysto

ść

– okre

la stopie

przezroczysto

ci materiału.

Obiekt przezroczysty transmituje

wiatło, ale jest ono równie

rozproszone wewn

trz obiektu. Przezroczysto

ść

ma warto

ść

procentow

: przy warto

ci „0.0” materiał nie jest przezroczysty;

przy warto

ci „100.0” materiał jest w pełni przezroczysty.

Rys. 12.2. Paleta ustawie

parametrów materiałów

Nowy materiał

Zastosuj materiał
do obiektów

Materiał globalny

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

wiatło własne - je

li dla tej opcji jest ustawiona warto

ść

ksza ni

„0”, wydaje si

e obiekt

wysyła

wiatło, niezale

nie od

wiateł na rysunku. Je

li jest wybrane

wiatło własne, jaskrawo

ść

jest niedost

pna.

Jaskrawo

ść

jest warto

nat

ęŜ

enia

wiatła odbijanego od powierzchni. Jest to miara

postrzeganej jasno

ci powierzchni. Je

li jest wybrana jaskrawo

ść

wiatło własne jest niedost

pne.

Jaskrawo

ść

jest okre

lona w rzeczywistych jednostkach o

wietlenia.

Materiał dwustronny - gdy ta opcja jest wł

czona, jest renderowana dodatnia i ujemna normalna

powierzchni. Gdy jest wył

czona, jedynie dodatnie normalne płaszczyzny s

renderowane. To

ustawienie jest wył

czone, je

li wł

czona jest opcja „Wymu

2-stronne” w oknie dialogowym

„Zarz

dzaj ustawieniami wst

pnymi renderowania”.

Mapy pozwalaj

przypisa

wzór lub tekstur

do materiału. Dla typu Realistyczny i Realistyczny metal

to:

Mapa rozproszenia – pozwala doł

czy

tekstur

do materiału (przycisk <Wybierz obraz>),

emy wybra

jedn

z proponowanych przez system, lub zdefiniowa

własn

w oparciu o własn

tekstur

lub materiały proceduralne: Drewno, Marmur. Suwak mapy rozproszenia steruje

intensywno

mapy na obiekcie.

Mapa pochłaniani okre

la, które obszary materiału maj

przezroczyste, a które nie.

Mapa wypukło

ci dodaje rze

do powierzchni, zgodnie z wybranym obrazem (przycisk

<Wybierz>, nie zmieniaj

c jej geometrii. Mapowanie wypukło

ci powoduje,

e obiekt wygl

da tak,

jakby miał wypukł

lub nieregularn

powierzchni

, pozwalaj

usun

ąć

gładko

ść

z powierzchni lub

nada

jej wygl

d wytłoczony. Nale

y jednak pami

e efekt gł

bi mapy wypukło

ci jest

ograniczony. Je

li konieczne jest uzyskanie bardzo du

ej gł

boko

ci powierzchni, nale

y u

technik modelowania. Suwak mapy wypukło

ci umo

liwia dostosowanie stopnia wypukło

ci.

sze warto

ci powoduj

renderowanie wy

szych kraw

dzi, a ni

sze warto

ci ni

szych kraw

dzi

płaskorze

by.

Biblioteki z teksturami, które mog

wykorzystane jako mapy, znajduj

w miejscu

wskazanym przez system,

eby to sprawdzi

, polecenie Opcje z menu Narz

dzia, zakładka Pliki,

zazwyczaj jest tak jak poni

ej:

Jako wzory tekstur mog

ywane nast

puj

ce formaty:

•

TGA (.tga)

•

BMP (.bmp, .rle, .dib)

•

PNG (.png)

•

JFIF (.jpg, .jpeg)

•

TIFF (.tif)

•

GIF (.gif)

•

PCX (.pcx)

Rys. 12.3. Zakładka definiowania skali materiału.

Po wybraniu tekstury, przechodzimy do zakładki „Skalowanie mapy i rozmieszczenie płytek”, która
pozwala na dobranie skali tekstury, przesuni

cia tekstury i jej obrotu do wielko

ci obiektu.

Jednostki umo

liwiaj

wybór obowi

zuj

cych jednostek przy skalowaniu. Aby skalowa

jednostkach rzeczywistych, nale

y wybra

rodzaj jednostek.

Blokuj współczynnik kształtu

→

blokuje proporcje bitmapy. Zmiana jednego ze współczynników

skalowania automatycznie powoduje zmian

drugiego.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Odsuni

cie U, Odsuni

cie V - przesuwa punkt pocz

tkowy

bitmapy wzdłu

osi U i V. Warto

ść

na ustawi

interakcyjnie, przesuwaj

c suwak umieszczony wewn

trz

podgl

du.

Obrót – pozwala obróci

bitmap

wokół osi W układu

współrz

dnych UVW.

a) b) c)

Rys. 12.4. Przykład dopasowania tekstury do obiektu a) bez skalowania, b) ze skalowaniem, c) z
obrotem.

Poni

ej przykłady wyrenderowanego modelu z ró

nymi ustawieniami materiału Globalnego,

przypisanego do wszystkich elementów modelu.

Rys. 12.5. Model wyrenderowany bez przypisanych materiałów (wszystkie elementy – materiał
Globalny, kolor na powierzchniach jak w modelu).

Rys. 12.6 Model jak wy

ej, dla materiału Globalnego nadana przezroczysto

ść

z równoczesnym

zmniejszeniem pochłaniania promieni przez materiał.

Rys. 12.7. Materiał jak na rys. 12.5., doł

czona i doskalowana mapa wypukło

ci w postaci pliku

rastrowego.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Rys. 12.8. Zmiana typu materiału na realistyczny metal, czyli uwzgl

dnianie odbi

(bez

mapy wypukło

ci).

Poło

enie materiału na danym obiekcie mo

na zmodyfikowa

wykorzystuj

c polecenie

„Odwzorowanie” dost

pne w palecie Renderowanie.

Rys. 12.9. Narz

dzia odwzorowania.

Do dyspozycji mamy kilka rodzajów odwzorowa

, których zastosowanie uzale

nione jest od kształtu

obiektu.

•

Odwzorowanie płaskie odwzorowuje obraz na obiekt w taki sposób, jakby był on rzutowany z

rzutnika slajdów na powierzchni

2D. Obraz nie ulega zniekształceniu, ale jest tak skalowany, aby

pasował do obiektu. To odwzorowanie jest najcz

ęś

ciej u

ywane dla powierzchni.

•

Odwzorowanie kostki odwzorowuje obraz na brył

przypominaj

kostk

. Obraz jest powtarzany

na ka

dej stronie obiektu.

•

Odwzorowanie kuliste odkształca obraz poziomo i pionowo. Górna kraw

mapy jest

kompresowana do punktu w „biegunie północnym” sfery, a dolna kraw

do punktu w „biegunie

południowym”.

•

Odwzorowanie walcowe odwzorowuje obraz na obiekcie walcowym; kraw

dzie poziome s

zawini

te; pozostałe kraw

dzie nie s

zawijane. Wysoko

ść

obrazu jest skalowana wzdłu

osi walca.

eli trzeba dokona

dalszych regulacji, np. przesuni

cia lub obrócenia tekstury na obiekcie, mo

narz

dzia odwzorowania materiału uchwytami, które s

wietlane na obiekcie.

Po wybraniu opcji Przesu

lub Obrót, wy

wietlany jest symbol kierunków przesuni

cia lub orbit

obrotu. Kierunek pod

wietlony na

ółto jest aktywny. Ruch kursora

modyfikuje usytuowanie tekstury w
aktywnym kierunku.

Rys. 12.10. Narz

dzia przesuni

cia

i obrotu tekstury na obiekcie.

12.2.

wiatło – ikona z paska narz

dziowego Renderowanie.

Dobre o

wietlenie ma kluczowe znaczenie dla wizualizacji cieniowanych modeli 3D

podczas pracy i tworzenia renderingu.

wietlenie domy

lne

Podczas pracy na rzutni z cieniowanym widokiem 3D domy

lne o

wietlenie pochodzi z dwóch

odległych

ródeł pod

ąŜ

cych za punktem obserwacji wraz z poruszaniem si

po modelu. Wszystkie

powierzchnie w modelu s

wietlone w sposób pozwalaj

cy na ich wizualne rozró

nienie. Mo

regulowa

jasno

ść

i kontrast, ale nie ma potrzeby samodzielnego tworzenia lub umieszczania

wiateł.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Domy

lne o

wietlenie musi by

wył

czone, aby było widoczne o

wietlenie pochodz

ce z

utworzonych przez u

ytkownika

wiateł lub sło

ca.

wiatła utworzone przez u

ytkownika

Aby mie

ksz

kontrol

nad o

wietleniem, mo

na utworzy

wiatła punktowe, reflektory

wietlne i

wiatła odległe pozwalaj

ce uzyska

potrzebny efekt. Mo

na je przesuwa

i obraca

za pomoc

narz

dzi uchwytów, wł

cza

i wył

cza

oraz zmienia

wła

ciwo

ci takie jak kolor. Efekty zmian s

natychmiast widoczne w rzutni.

•

wiatło punktowe emituje

wiatło we wszystkich kierunkach. Nat

ęŜ

enie

wiatła punktowego

zmniejsza si

wraz z odległo

, chyba

e tłumienie ma nadan

warto

ść

Brak.

wiatła punktowego

nale

y u

ywa

do podstawowych efektów o

wietlenia. Aby doda

wiatło punktowe:

wybieramy ikon

okre

lamy (wskazuj

c lub wpisuj

c współrz

dne) poło

enie

ródła

wiatła,

okre

lamy parametry takie jak nazwa czy nat

ęŜ

enie.

•

Reflektor

wietlny emituje ukierunkowany sto

wiatła. Mo

na regulowa

kierunek

wiatła oraz

wielko

ść

sto

wiatła. Nat

ęŜ

enie

wiatła reflektora zmniejsza si

wraz z odległo

. Reflektory s

ywane do wyró

niania (pod

wietlania) szczegółów i fragmentów modelu. Aby doda

reflektor

wietlny:

wybieramy ikon

okre

lamy (wskazuj

c lub wpisuj

c współrz

dne) poło

enie

ródła

wiatła,

okre

lamy (wskazuj

c lub wpisuj

c współrz

dne) poło

enie celu

wiatła,

okre

lamy parametry takie jak nazwa czy nat

ęŜ

enie.

•

wiatło odległe emituje jednolite, równoległe promienie

wiatła tylko w jednym kierunku. W

dowolnych miejscach rzutni nale

y okre

punkty OD i DO w celu okre

lenia kierunku

wiatła.

Nat

ęŜ

enie

wiatła odległego nie zmienia si

wraz z odległo

; jest jednakowo jasne na ka

dej

powierzchni, do której dociera, jak w

ródle.

wiatła odległe s

przydatne do jednolitego o

wietlania

obiektów.
Aby doda

wiatło odległe:

wybieramy ikon

okre

lamy (wskazuj

c lub wpisuj

c współrz

dne) kierunek padania

wiatła przez wskazanie dwóch

punktów, DO i OD,

okre

lamy parametry takie jak nazwa czy nat

ęŜ

enie.

Modyfikowanie listy

wiateł i parametrów – ikona z paska narz

dziowego

Renderowanie wy

wietla list

wiateł na rysunku. Pozwala na usuwanie lub modyfikowanie

parametrów wybranego

wiatła. Po zaznaczeniu jednego lub wi

cej

wiateł wskazujemy je prawym

przyciskiem myszy i wybieramy polecenie Wła

ciwo

ci, co pozwala na usuniecie lub modyfikowanie

takich parametrów jak:

Nat

ęŜ

enie - ustawia intensywno

ść

wiatła. Zakres to od 0.00 do maksymalnej warto

obsługiwanej przez system.

Stan - wł

cza lub wył

cza

wiatła. Je

li o

wietlenie nie jest wł

czone na rysunku, to ustawienie nie

ma skutków.

Cie

– wł

czenie sprawia,

wiatło rzuca cienie. Cie

ostry jest prostszy i wydajniejszy, ale ma

ostre kraw

dzie. Cie

kki, czasochłonny, ma realistyczne, gładkie kraw

dzie.

Tłumienie – steruje zmian

nat

ęŜ

enia o

wietlenia wraz z odległo

Kolor – pozwala dobra

kolor

wiatła.

Geometria – pozwala zmieni

usytuowanie

wiatła w modelu.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

a) b) c)

Rys. 12.11. Przykładowy rendering z u

yciem: a)

wiatła otoczenia, b)

wiatła punktowego (

wiatło otoczenia zostało wył

czone), c)

wiatła

punktowego i reflektora, d)

wiatła punktowego, reflektora i

wiatła

odległego.

12.3. Tło
Tło jest parametrem przypisywanym do zdefiniowanego widoku, który opisujemy korzystaj

c z menu

Widok

→

Nazwane widoki. Wybieramy Nowy widok modelu i okre

lamy mi

dzy innymi Tło,

zast

puj

c domy

lne:

Brył

– jednolity, wybrany kolor,

Wypełnieniem – tło trójkolorowe,

Obrazem – wybranym zdj

ciem.

Po wybraniu przycisku <Ustaw bie

Ŝą

cy> wy

wietlimy model z wybranym tłem.

12.4. Zaawansowane ustawienia renderowania

kona z palety Renderowanie pozwala na wybranie standardu renderowania, który decyduje o jako

otrzymanego obrazu. Mo

emy wybra

jako

ść

Robocz

, Nisk

redni

, Wysok

i Prezentacyjn

Zakładka Kontekst renderowania zawiera ustawienia wpływaj

ce na sposób renderowania modelu:

Procedura pozwala okre

, co b

dzie podlega

renderingowi, widok, wykadrowana cz

ęść

widoku, czy wybrane elementy,

Miejsce pozwala okre

, gdzie b

dzie tworzony obraz, w oknie Rzutni, czy w nowym Oknie,

Rozmiar pozwala precyzyjnie okre

wymiary obrazu wynikowego.

Zakładka Materiały zawiera ustawienia decyduj

ce o sposobie traktowania materiałów:

Zastosuj materiały pozwala stosowa

do obiektów na rysunku materiały powierzchniowe

zdefiniowane przez u

ytkownika (tekstury). Je

eli ta opcja nie jest wybrana, wszystkie obiekty w

rysunku przyjmuj

warto

ci atrybutów kolor, otoczenie, rozproszenie, odbicie, chropowato

ść

przezroczysto

ść

, załamanie i mapa wypukło

ci zdefiniowane dla materiału GLOBALNY.

Filtrowanie tekstury - okre

la sposób filtrowania map tekstur.

Wymu

2-stronne - okre

la, czy s

renderowane obie strony powierzchni, widoczna i

niewidoczna.

Modelowanie bryłowo-powierzchniowe

Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008

Zakładka Próbkowanie steruje wykonywaniem próbkowania. Podana warto

ść

odpowiada liczbie

próbek na jeden piksel. Warto

ść

ksza ni

lub równa 1 wskazuje,

e na jeden piksel jest obliczana

co najmniej jedna próbka. Warto

ść

ułamkowa wskazuje,

e jedna próbka jest obliczana na ka

de N

pikseli (np. 1/4 oznacza obliczanie jednej próbki na ka

de cztery piksele). Ka

dy z dost

pnych

standardów renderingu ma okre

lone własne parametry próbkowania. Typ filtru

okre

la sposób ł

czenia wielu próbek w warto

ść

jednego piksela. Typy

filtru:

•

Kostka. Sumuje wszystkie próbki w obszarze filtru z takimi samymi

wagami. Jest to najszybsza metoda próbkowania.

•

Gauss. Próbki s

one według krzywej (rozkładu) Gaussa

rodkowanej na pikselu.

•

Trójk

t. Próbki s

one według piramidy wy

rodkowanej na

pikselu.

•

Mitchell. Próbki s

one według krzywej (bardziej stromej ni

krzywa Gaussa) wy

rodkowanej na pikselu.

•

Lanczos. Próbki s

one według krzywej (bardziej stromej ni

krzywa Gaussa) wy

rodkowanej na pikselu i zmniejszaj

cej wpływ

próbek na kraw

dzi obszaru filtru.

Zakładka Cienie zawiera ustawienia decyduj

ce o wygl

dzie cieni w

renderowanym obrazie. Mo

emy wł

czy

i wył

czy

wietlanie cieni.

Dost

pne s

nast

puj

ce tryby cieni: Uproszczony, Posortowane lub

Segment.

•

Uproszczony - generuje obiekty rzucaj

ce cienie w losowej

kolejno

ci.

•

Sortuj - generuje obiekty rzucaj

ce cienie w kolejno

ci od obiektu do

wiatła.

•

Segmenty - generuje obiekty rzucaj

ce cienie w kolejno

ci wzdłu

promienia

wiatła od brył do segmentów promienia

wiatła, pomi

dzy

obiektem i

wiatłem.

Rys. 12.12. Okno Zaawansowane ustawienia renderowania.

Zakładka

ledzenie promienia pozwala uwzgl

dni

wyst

puj

ce w rzeczywisto

ci odbicia i

załamania poprzez

ledzenie wi

zki przykładowych promieni emitowanych przez

ródła

wiatła.

Odbicia i załamania

wiatła generowane w taki sposób s

fizycznie dokładne. Jednak wraz ze

wzrostem liczby odbi

i załama

wydłu

a si

czas potrzebny modułowi renderowania na

tworzenie

obrazu, dlatego u

ytkownik mo

e wpłyn

ąć

na dokładno

ść

ledzenia poprzez parametry:

•

gł

boko

ledzenia – okre

la dopuszczaln

liczb

odbi

i załama

•

maksymalna liczba odbi

- okre

la dopuszczaln

liczb

odbi

•

maksymalna liczba załama

- okre

la dopuszczaln

liczb

załama

Kolejna opcja O

wietlenie po

rednie pozwala, w oparciu o metod

symulacji energetycznej, na

uwzgl

dnianie wpływu kolorów obiektów na obiekty s

siaduj

ce.

Wykonanie polecenia Renderuj

(ikona z paska narz

dziowego Renderowanie) utworzy

realistyczny obraz we wskazanym w ustawieniach miejscu.

Po wykonaniu renderingu obraz mo

emy zapisa

(polecenie Zapisz z menu Plik) w jednym z

dost

pnych formatów:

•

BMP (*.bmp),

•

PCX (*.pcx),

•

TGA (*.tga),

•

TIF (*.tif),

•

JPEG (*.jpg),

•

PNG (*.png).