Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
1
Spis tre
ś
ci
1.
Wprowadzenie do programu. ........................................................................................................... 2
2.
Modelowanie w przestrzeni trójwymiarowej ................................................................................... 2
3.
Płaszczyzna konstrukcyjna i układy współrzędnych ....................................................................... 3
4.
Sterowanie układami współrzędnych............................................................................................... 4
5.
Oglądanie modelu w przestrzeni ...................................................................................................... 5
6.
Tworzenie brył, prymitywy bryłowe................................................................................................ 6
7.
Bryły i powierzchnie złożone........................................................................................................... 7
8.
Modyfikowanie brył ......................................................................................................................... 9
9.
Tworzenie powierzchni .................................................................................................................. 11
10.
Model bryłowo-powierzchniowy detalu budowlanego.............................................................. 12
11.
Minimalizacja pliku źródłowego................................................................................................ 14
12.
Wizualizacja ............................................................................................................................... 14
12.1.
Parametry renderingu - Materiały ...................................................................................... 15
12.2.
Ś
wiatło – ikona z paska narzędziowego Renderowanie..................................................... 18
12.3.
Tło ...................................................................................................................................... 20
12.4.
Zaawansowane ustawienia renderowania .......................................................................... 20
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
2
Celem pracy jest:
•
wykonanie wirtualnego modelu detalu
budowlanego,
•
zaprezentowanie modelu w postaci zdj
ęć
z
wizualizacji.
Rys.1.1. Model bryłowo-powierzchniowy
ś
ciany z
wie
ń
cem.
W przykładzie pokazano techniki modelowania bryłowo - powierzchniowego. Zaprezentowano zestaw
brył podstawowych tzw. prymitywów bryłowy, oraz techniki tworzenia brył zło
ż
onych. Pokazano zalety
modelowania bryłami, z uwzgl
ę
dnieniem przypadków, w których utworzenie bryły jest niemo
ż
liwe. Do
tych przypadków wykorzystano modelowanie powierzchniami, z wyszczególnieniem technik tworzenia
powierzchni. Na koniec wykonano wizualizacj
ę
utworzonego modelu korzystaj
ą
c z metod renderingu
dost
ę
pnych w AutoCADzie.
1. Wprowadzenie do programu.
System AutoCAD w wersji 2009 ma wiele narz
ę
dzi do kre
ś
lenia, modelowania bryłowego i
powierzchniowego oraz renderingu. Zakładamy,
ż
e
student korzystaj
ą
cy z tych materiałów pracował ju
ż
ś
rodowisku AutoCADa i poj
ę
cia takie jak warstwy,
style linii, style wymiarowania, bloki nie s
ą
mu obce.
W materiale tym skoncentrujemy si
ę
na technikach
modelowania
umo
ż
liwiaj
ą
cych
tworzenie
trójwymiarowych
obiektów
(praca
z
układami
współrz
ę
dnych), narz
ę
dziach do tworzenia i edycji
brył, tworzenia i edycji powierzchni, prezentowania
modelu.
Podobnie jak w kre
ś
leniu dwuwymiarowym, w celu
zapewnienia przejrzysto
ś
ci rysunku, zalecane jest
tworzenie osobnych grup elementów na oddzielnych
warstwach.
Rys 1.2. Model bryłowy poł
ą
czenia stalowego.
2. Modelowanie w przestrzeni trójwymiarowej
Tworz
ą
c trójwymiarowy model rzeczywistego obiektu mo
ż
emy przedstawi
ć
go w postaci:
•
kraw
ę
dziowej tworz
ą
c jedynie linie odwzorowuj
ą
ce szkielet obiektu,
•
modelu powierzchniowego składaj
ą
cego si
ę
z nieprze
ź
roczystych
ś
cianek odwzorowuj
ą
cych
powierzchni
ę
brzegow
ą
modelu,
•
modelu bryłowego, najlepiej oddaj
ą
cego rzeczywisto
ść
, w którym obiekty maj
ą
ś
cianki zewn
ę
trzne
oraz wn
ę
trze.
Modelowanie kraw
ę
dziowe realizowane jest głównie za pomoc
ą
odcinków (narz
ę
dzie Linia, Polilinia
lub Polilinia 3D). Mo
ż
e by
ć
wykorzystywane np. przy projektowaniu instalacji.
Modelowanie siatkowe to tworzenie siatek odwzorowuj
ą
cych płaszczyzny i powierzchnie
zewn
ę
trzne obiektów z wykorzystaniem ró
ż
nych technik np. przez wyci
ą
ganie elementów płaskich lub
u
ż
ycie obiektów predefiniowanych, takich jak: prostopadło
ś
cian, ostrosłup, itp. Mo
ż
e by
ć
wykorzystywane do odwzorowania powierzchni o nieregularnym kształcie np. powierzchni terenu. W
systemie AutoCAD powierzchnie tworzone s
ą
technik
ą
siatkow
ą
, tzn. powierzchnia przybli
ż
ana jest
siatk
ą
ś
cianek, o których g
ę
sto
ś
ci decyduje u
ż
ytkownik.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
3
Modelowanie bryłowe jest najwierniejsze i daje najwi
ę
ksze mo
ż
liwo
ś
ci. Obiekt bryłowy reprezentuje
cał
ą
obj
ę
to
ść
obiektu, ma najpełniejsz
ą
informacj
ę
o modelu. Modelowanie bryłowe jest najbardziej
przejrzystym i jednoznacznym rodzajem modelowania w przestrzeni, jest łatwiejsze od modelowania
kraw
ę
dziowego i siatkowego. Bryły mo
ż
na dodawa
ć
, odejmowa
ć
, znajdowa
ć
cz
ęś
ci wspólne. Mo
ż
na
bez trudu znale
źć
przekrój bryły czy odcina
ć
jej kawałki. Modeluj
ą
c bryłami mo
ż
emy korzysta
ć
z
predefiniowanych brył elementarnych, takich jak: prostopadło
ś
cian, ostrosłup, walec, kula, itp.,
mo
ż
emy wyci
ą
ga
ć
dowolny, dwuwymiarowy obiekt po dowolnej linii, łuku czy polilinii oraz obraca
ć
wzgl
ę
dem dowolnej osi.
3. Płaszczyzna konstrukcyjna i układy współrz
ę
dnych
ś
eby tworzy
ć
trójwymiarowy model na płaskim ekranie komputera trzeba sprawnie porusza
ć
si
ę
w
przestrzeni modelu. Ka
ż
dy punkt modelu ma okre
ś
lone współrz
ę
dne kartezja
ń
skie (x,y,z).
Standardowo współrz
ę
dne odnosz
ą
si
ę
do Globalnego Układu Współrz
ę
dnych, na stałe zwi
ą
zanego z
modelem (ikona układu – lewy dolny naro
ż
nik ekranu). Tworz
ą
c rysunki dwuwymiarowe korzystamy
jedynie z płaszczyzny XY tego układu, cz
ę
sto nie maj
ą
c
ś
wiadomo
ś
ci,
ż
e o
ś
Z w ogóle istnieje.
Rys. 3.1. Układ współrz
ę
dnych w rysunkach dwu-wymiarowych.
W rysunku dwuwymiarowym współrz
ę
dna „z” zawsze była równa „0”. Modeluj
ą
c w przestrzeni 3D
tworzymy obiekty wprowadzaj
ą
c wszystkie 3 współrz
ę
dne.
Pozostaje pytanie, co oznacza wskazanie punktu na ekranie, jaki punkt przestrzeni zostanie wybrany,
jakie współrz
ę
dne zostan
ą
mu przypisane?
Odpowiedzi
ą
jest poj
ę
cie „płaszczyzna konstrukcyjna”.
Płaszczyzna konstrukcyjna to płaszczyzna XY obowi
ą
zuj
ą
cego
układu współrz
ę
dnych. Na tej płaszczy
ź
nie pojawi si
ę
obiekt
tworzony wskazaniami kursora, np. linia czy punkt.
Faktycznie, w rysunku dwuwymiarowym, po wskazaniu punktów
tworz
ą
cych obiekt powstawał obiekt wła
ś
nie na płaszczy
ź
nie XY.
ś
eby utworzy
ć
obiekt, który nie b
ę
dzie cz
ęś
ci
ą
naszego rysunku
dwuwymiarowego musimy zmieni
ć
poło
ż
enie płaszczyzny
konstrukcyjnej XY, czyli zdefiniowa
ć
nowy układ współrz
ę
dnych.
Rys. 3.2. Płaszczyzna konstrukcyjna aktywnego układu współrz
ę
dnych.
U
ż
ytkownik mo
ż
e zdefiniowa
ć
dowoln
ą
liczb
ę
własnych układów współrz
ę
dnych (LUW – Lokalny
Układ Współrz
ę
dnych), wzgl
ę
dem których mo
ż
e
wprowadza
ć
dane, okre
ś
laj
ą
c, który układ w danej
chwili jest obowi
ą
zuj
ą
cy (aktywny). Układ
współrz
ę
dnych jednoznacznie definiujemy wskazuj
ą
c
punkt b
ę
d
ą
cy pocz
ą
tkiem układu oraz okre
ś
laj
ą
c
kierunki i zwroty osi X,Y i Z.
Rys. 3.3. Przykładowe LUW.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
4
Układ współrz
ę
dnych u
ż
ytkownika jest narz
ę
dziem, które stanowi podstaw
ę
tworzenia modeli
trójwymiarowych. Płaszczyzna XY aktywnego układu współrz
ę
dnych stanowi płaszczyzn
ę
konstrukcyjn
ą
, na której mo
ż
emy umieszcza
ć
elementy. Zmiana poło
ż
enia i orientacji układu
współrz
ę
dnych powoduje zmian
ę
poło
ż
enia płaszczyzny konstrukcyjnej, dzi
ę
ki czemu elementy
mo
ż
emy umieszcza
ć
w przestrzeni w ró
ż
nym poło
ż
eniu. Przy modelowaniu przestrzennym podstawa
danego elementu zawsze znajduje si
ę
na
płaszczy
ź
nie konstrukcyjnej XY aktywnego układu.
Na rysunku 3.4. pokazano bryły wymodelowane w
ró
ż
nych układach współrz
ę
dnych. Widoczny sto
ż
ek
powstał w GUW, jego podstawa znajduje si
ę
na
płaszczy
ź
nie XY tego układu. Ostrosłup powstał w
układzie lokalnym LUW1, podstawa ostrosłupa
znajduje si
ę
na płaszczy
ź
nie xy tego układu.
Prostopadło
ś
cian powstał w LUW2, walec w LUW3,
podstawy tych brył le
żą
na płaszczyznach xy tych
układów.
Rys. 3.4. Przykłady modelowania w ró
ż
nych LUW.
Znamy wi
ę
c ju
ż
odpowied
ź
na nasze pytanie, wskazuj
ą
c punkt na ekranie monitora wskazujemy
poło
ż
enie tego punktu na płaszczy
ź
nie konstrukcyjnej aktywnego układu współrz
ę
dnych.
Podsumowuj
ą
c:
•
w trójwymiarowej przestrzeni modelu poruszamy si
ę
definiuj
ą
c nowe układy współrz
ę
dnych,
•
elementy dwuwymiarowe zawsze umieszczane s
ą
na płaszczy
ź
nie konstrukcyjnej XY aktywnego
układu współrz
ę
dnych,
•
elementy trójwymiarowe umieszczane s
ą
zgodnie z aktywnym układem czyli podstawa elementu
znajduje si
ę
na płaszczy
ź
nie konstrukcyjnej XY, o
ś
Z wyznacza kierunek wysoko
ś
ci.
•
narz
ę
dzia dwuwymiarowej operacji na elementach działaj
ą
tylko na płaszczy
ź
nie konstrukcyjnej
aktywnego układu (przesuni
ę
cie, kopia, obrót itp.),
•
narz
ę
dzia do operacji na elementach w przestrzeni 3D np. obrót 3D, odbicie lustrzane 3D i szyk 3D
pozwalaj
ą
na modyfikacj
ę
obiektów poza płaszczyzn
ą
konstrukcyjn
ą
.
Symbol aktywnego układu współrz
ę
dnych widoczny jest na ekranie w lewym dolnym naro
ż
niku. Je
ż
eli
wybierzemy opcj
ę
Widok
→
Wy
ś
wietl
→
Ikona LUW
→
”W pocz
ą
tku” symbol b
ę
dzie wy
ś
wietlany w
pocz
ą
tku bie
żą
cego układu współrz
ę
dnych. Symbol jest niewidoczny je
ż
eli nie wybrana jest opcja
Wy
ś
wietl
→
LUW
→
”Wy
ś
wietl Ikon
ę
LUW”.
4. Sterowanie układami współrz
ę
dnych
Narz
ę
dzia dost
ę
pne w palecie narz
ę
dziowej LUW (lub polecenia z menu Wy
ś
wietl) pozwalaj
ą
na
tworzenie nowych Lokalnych Układów Współrz
ę
dnych z wykorzystaniem ró
ż
nych technik, oraz na
poruszanie si
ę
mi
ę
dzy nimi, a układem globalnym. Przydatne ikony z narz
ę
dziami:
-
pierwsza z ikon uaktywnia globalny układ współrz
ę
dnych,
-
druga umo
ż
liwia przej
ś
cie do poprzedniego układu,
-
kolejne trzy tworz
ą
aktywny układ współrz
ę
dnych: zwi
ą
zany ze wskazan
ą
ś
ciank
ą
elementu
bryłowego, zwi
ą
zany z orientacj
ą
wskazanego obiektu lub równoległy do płaszczyzny ekranu,
-
pierwsza z ikon przesuwa pocz
ą
tek aktywnego układu do wskazanego punktu,
-
kolejna tworzy nowy układ współrz
ę
dnych na podstawie wektora osi Z
(wskazujemy poło
ż
enie dwóch punktów, pocz
ą
tku i kierunku dodatniego zwrotu osi Z), o
ś
Z
jednoznacznie okre
ś
la poło
ż
enie LUW,
-
ostatnia tworzy nowy układ przez wskazanie trzech punktów b
ę
d
ą
cych odpowiednio pocz
ą
tkiem
układu, kierunkiem osi X i kierunkiem osi Y, kierunek osi Z wyznacza reguła prawej dłoni,
-
nast
ę
pne narz
ę
dzia pozwalaj
ą
tworzy
ć
nowe układy przez obrót układu
aktywnego wokół osi X, Y lub Z, jako parametr podajemy warto
ść
k
ą
ta obrotu.
Je
ż
eli aktywnych jest wiele rzutni, mo
ż
na przypisa
ć
do ka
ż
dej z nich inny Lokalny Układ
Współrz
ę
dnych.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
5
5. Ogl
ą
danie modelu w przestrzeni
Podczas tworzenia rysunku płaskiego na ekranie, w rzutni, wy
ś
wietlany jest jego widok z góry, czyli
zawsze patrzymy na płaszczyzn
ę
XY. W czasie tworzenia trójwymiarowego modelu niezb
ę
dna jest
mo
ż
liwo
ść
spojrzenia na model pod ró
ż
nymi k
ą
tami, z ró
ż
nych wysoko
ś
ci i odległo
ś
ci. Funkcj
ę
tak
ą
zapewniaj
ą
nam narz
ę
dzia z palety Orbita.
Rys. 5.1. Ikony narz
ę
dzia Orbita.
-
Pierwsze narz
ę
dzie, Orbita ograniczona, przyjmuje,
ż
e punkt celowy widoku pozostaje
nieruchomy, a poło
ż
enie kamery lub punktu obserwacji przemieszcza si
ę
dookoła celu.
-
Drugie narz
ę
dzie, Orbita swobodna, wy
ś
wietla obiekt steruj
ą
cy, który jest okr
ę
giem. Je
ś
li opcja z
menu podr
ę
cznego (prawego klawisza myszy) „Wł
ą
cz cel automatyczny orbity” jest wł
ą
czona,
obracamy modelem wzgl
ę
dem
ś
rodka wy
ś
wietlanych obiektów. W przeciwnym wypadku, punktem
celu jest okr
ę
g steruj
ą
cy.
-
Trzecie narz
ę
dzie, Ci
ą
głe okr
ąż
anie, umo
ż
liwia ogl
ą
danie obiektów w ci
ą
głym ruchu.
Menu podr
ę
czne (prawego klawisza myszy) narz
ę
dzia Orbita umo
ż
liwia wł
ą
czenie perspektywy. Po
uaktywnieniu narz
ę
dzia wybieramy „Perspektywa”.
Orientacj
ę
w przestrzeni modelu ułatwia nam zestaw predefiniowanych widoków, takich jak: widok z
góry, z boku, czy izometryczny (paleta z narz
ę
dziami Widok) . Widoki predefiniowane maj
ą
własne
układy współrz
ę
dnych.
Rys. 5.2. Ikony widoku z palety narz
ę
dziowej Widok.
Modele mog
ą
by
ć
wy
ś
wietlane w rzutni z ró
ż
n
ą
dokładno
ś
ci
ą
. Im wi
ę
ksza b
ę
dzie dokładno
ść
, tym
lepsza b
ę
dzie jako
ść
wy
ś
wietlania modelu, ale dłu
ż
szy b
ę
dzie czas tworzenia obrazu . Model
wy
ś
wietlany jest zgodnie z wybranym stylem wizualnym. Mo
ż
e by
ć
to model szkieletowy 2D, 3D,
model z ukrytymi liniami niewidocznymi lub wycieniowany realistycznie lub koncepcyjnie (paleta z
narz
ę
dziami Style wizualne). Najszybciej tworzony jest widok szkieletowy, najwolniej realistyczny.
Ostatnia ikona z paska „Style wizualne” pozwala precyzyjnie okre
ś
li
ć
parametry wybranego stylu
wizualnego. W cieniowanych stylach wizualnych doł
ą
czone jest o
ś
wietlenie domy
ś
lne, które
równomiernie do
ś
wietla wszystkie powierzchnie modelu tak,
ż
eby mo
ż
na było je wizualnie rozró
ż
ni
ć
.
Domy
ś
lne o
ś
wietlenie jest dost
ę
pne tylko wtedy, gdy inne
ś
wiatła s
ą
wył
ą
czone.
Rys. 5.3. Ikony z palety narz
ę
dziowej Style wizualne.
Rys. 5.4. Model w widoku szkieletowym, z liniami ukrytymi, w widoku realistycznym i w widoku
koncepcyjnym.
W dowolnej chwili mo
ż
na wybra
ć
styl wizualny i zmieni
ć
jego ustawienia. Wprowadzone zmiany s
ą
odzwierciedlane w rzutniach, w których dany styl wizualny jest zastosowany. Wszystkie zmiany stylu
wizualnego s
ą
zapisywane w rysunku.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
6
Tło jest tak
ż
e parametrem stylu wizualnego. Jako tła w rzutni mo
ż
na u
ż
y
ć
koloru, wypełnienia
gradientowego lub obrazu. Aby u
ż
y
ć
tła, najpierw nale
ż
y utworzy
ć
nazwany widok, okre
ś
li
ć
dla niego
tło i ustawi
ć
go jako widok bie
żą
cy w rzutni. Je
ś
li w bie
żą
cym stylu wizualnym dla opcji Tło jest
ustawiona warto
ść
„Tak”, tło jest wy
ś
wietlane.
Styl wizualny steruje tak
ż
e wy
ś
wietlaniem cieni w modelu. Cienie podło
ż
a to cienie rzucane przez
obiekty na podło
ż
e. Pełne cienie to cienie rzucane przez obiekty na inne obiekty. Aby były
wy
ś
wietlane pełne cienie, o
ś
wietlenie w rzutni musi pochodzi
ć
od
ś
wiateł utworzonych przez
u
ż
ytkownika lub od sło
ń
ca. Wy
ś
wietlanie cieni mo
ż
e obni
ż
a
ć
wydajno
ść
. Cienie mo
ż
na wył
ą
cza
ć
w
bie
żą
cym stylu wizualnym na czas pracy i wł
ą
cza
ć
, gdy b
ę
d
ą
potrzebne.
6. Tworzenie brył, prymitywy bryłowe
Bryły modelu mog
ą
by
ć
tworzone z wykorzystaniem ró
ż
nych technik. Mo
ż
emy korzysta
ć
z
predefiniowanych prymitywów bryłowych – pasek narz
ę
dziowy Modelowanie. Nale
żą
do nich:
•
polibryła (bryła składaj
ą
ca si
ę
z prostopadło
ś
ciennych i łukowych
ś
cianek),
•
prostopadło
ś
cian,
•
klin,
•
sto
ż
ek,
•
sfera,
•
walec,
•
torus,
•
ostrosłup,
•
helisa – umo
ż
liwia tworzenie spr
ęż
yn, gwintów
i zakr
ę
canych schodów,
•
powierzchnia płaska.
Rys. 6.1. Ikony prymitywów bryłowych.
Po wybraniu narz
ę
dzia podajemy warto
ś
ci niezb
ę
dnych do zdefiniowania danej bryły parametrów, np.
dla kostki prostopadło
ś
ciennej s
ą
to dwa punkty b
ę
d
ą
ce przeciwległymi wierzchołkami podstawy i
wysoko
ść
. Nale
ż
y pami
ę
ta
ć
,
ż
e podstawy brył znajd
ą
si
ę
na płaszczy
ź
nie konstrukcyjnej XY. Je
ż
eli
chcemy utworzy
ć
np. walec, którego o
ś
jest pozioma, powinni
ś
my wykorzysta
ć
układ współrz
ę
dnych,
którego płaszczyzna XY jest pionowa.
Rys. 6.2. Tworzenie bryły prostopadło
ś
cianu (kostki) –
wskazujemy jeden z wierzchołków podstawy,
definiujemy wymiary podstawy lub wskazujemy
poło
ż
enie przeciwległego wierzchołka, okre
ś
lamy
wysoko
ść
wskazuj
ą
c punkt lub wpisuj
ą
c warto
ść
(przechodzenie mi
ę
dzy danymi – klawisz <Tab>).
Rys. 6.3. Tworzenie walca – wskazujemy poło
ż
enie
ś
rodka
podstawy, definiujemy promie
ń
(wskazanie lub warto
ść
),
okre
ś
lamy wysoko
ść
(wskazanie lub warto
ść
).
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
7
Rys. 6.4. Tworzenie helisy – wskazujemy poło
ż
enie
ś
rodka dolnej podstawy, definiujemy promie
ń
dolnej podstawy (wskazanie lub warto
ść
), okre
ś
lamy promie
ń
górnej podstawy (wskazanie lub
warto
ść
), podajemy wysoko
ść
(wskazanie lub warto
ść
). Liczba zwojów lub skok s
ą
parametrami tego
obiektu, mo
ż
emy je poda
ć
w trakcie wstawiania.
7. Bryły i powierzchnie zło
ż
one
Druga grupa ikon z paska narz
ę
dziowego Modelowanie, to narz
ę
dzia umo
ż
liwiaj
ą
ce tworzenie brył i
powierzchni zło
ż
onych. Je
ż
eli operujemy obiektem zamkni
ę
tym, powstanie bryła, obiekty otwarte
utworz
ą
powierzchnie.
Rys. 7.1. Ikony narz
ę
dziowe do tworzenia brył zło
ż
onych – pasek Modelowanie.
Dost
ę
pne narz
ę
dzia:
Wyci
ą
gnij – tworzy brył
ę
lub powierzchni
ę
przez wyci
ą
gni
ę
cie obiektu płaskiego (np. okr
ę
gu,
wieloboku, regionu, łuku, itp.) na podan
ą
odległo
ść
i w podanym kierunku (opcja Kierunek) lub według
innej tworz
ą
cej (opcja
ś
Cie
ż
ka) np.: łuku, polilinii, splajnu. Je
ż
eli wyci
ą
ganiu poddamy obiekt
zamkni
ę
ty, powstanie bryła, je
ż
eli wyci
ą
ganie wykonamy na obiekcie otwartym, w wyniku tej operacji
powstanie powierzchnia. Je
ż
eli wyci
ą
gamy dany profil wzdłu
ż
ś
cie
ż
ki, bryła która powstanie
rozpoczyna si
ę
płaszczyzn
ą
profilu, a ko
ń
czy w punkcie ko
ń
cowym
ś
cie
ż
ki, na płaszczy
ź
nie
prostopadłej do
ś
cie
ż
ki. W operacji wyci
ą
gania mo
ż
emy zastosowa
ć
k
ą
t zw
ęż
enia,
ś
cianki boczne
powstaj
ą
cej bryły b
ę
d
ą
wtedy odchylone o zadany k
ą
t. Je
ż
eli k
ą
t b
ę
dzie zbyt du
ż
y, profil mo
ż
e zbiec
si
ę
w jednym punkcie przed osi
ą
gni
ę
ciem wymaganej wysoko
ś
ci.
Aby narysowany profil podda
ć
wyci
ą
ganiu prostemu nale
ż
y:
-
wybra
ć
ten obiekt lub grup
ę
obiektów, <Enter> lub PKM,
-
wpisa
ć
wysoko
ść
wyci
ą
gni
ę
cia lub wybra
ć
opcj
ę
„c” – „
ś
Cie
ż
ka”,
-
je
ż
eli bryła ma by
ć
ze zw
ęż
eniem, nale
ż
y wybra
ć
opcj
ę
„t” - „k
ą
T zw
ęż
enia” i wpisa
ć
warto
ść
k
ą
ta.
Rys. 7.2. Przykład modelowania wiaduktu – wyci
ą
gni
ę
cie przekroju (regionu) po łuku.
Naci
ś
nij i ci
ą
gnij – tworzy brył
ę
przez wyci
ą
gni
ę
cie dowolnego obszaru zamkni
ę
tego. W trakcie
wykonywania polecenia system automatycznie tworzy region uwzgl
ę
dniaj
ą
cy otwory znajduj
ą
ce si
ę
wewn
ą
trz obszaru zamkni
ę
tego. Aby utworzy
ć
brył
ę
:
-
rysujemy jej przekrój,
-
wybieramy narz
ę
dzie „Naci
ś
nij i ci
ą
gnij”,
-
wskazujemy dowolny punkt wewn
ą
trz
przekroju,
-
podajemy wysoko
ść
wyci
ą
gni
ę
cia.
Rys. 7.3. Przykład modelowania pustaka – wyci
ą
gni
ę
cie przekroju na zadan
ą
wysoko
ść
.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
8
Przeci
ą
gni
ę
cie – tworzy powierzchni
ę
lub brył
ę
3D przez
przeci
ą
gni
ę
cie obiektu 2D wzdłu
ż
otwartej lub zamkni
ę
tej
ś
cie
ż
ki
2D lub 3D. Podczas przeci
ą
gania profilu wzdłu
ż
ś
cie
ż
ki profil jest
przenoszony i wyrównywany prostopadle do
ś
cie
ż
ki.
Po wybraniu narz
ę
dzia wybieramy obiekty do przeci
ą
gni
ę
cia,
ko
ń
czymy wybór klawiszem <Enter> lub PKM , nast
ę
pnie
wybieramy obiekt, po którym przeci
ą
gamy, czyli
ś
cie
ż
k
ę
.
Rys. 7.4. Model spr
ęż
yny - przykład przeci
ą
gni
ę
cia okr
ę
gu po helisie.
Przekr
ęć
– tworzy powierzchni
ę
lub brył
ę
za pomoc
ą
przekr
ę
cania otwartych lub zamkni
ę
tych obiektów wokół
osi. Mo
ż
na przekr
ę
ci
ć
wi
ę
cej ni
ż
jeden obiekt naraz. O
ś
obrotu mo
ż
na okre
ś
li
ć
przez: wskazanie dwóch punktów,
jako o
ś
X, Y lub Z, o
ś
zdefiniowan
ą
przez obiekt (opcja
Obiekt).
Rys. 7.5. Bryła obrotowa – przykład przekr
ę
cenia regionu wokół osi.
Aby narysowany profil podda
ć
operacji przekr
ęć
nale
ż
y:
-
wybra
ć
ten obiekt, <Enter> lub PKM,
-
okre
ś
li
ć
o
ś
obrotu,
-
poda
ć
warto
ść
k
ą
ta, o jaki profil zostanie przekr
ę
cony.
Wyci
ą
gni
ę
cie zło
ż
one – tworzy brył
ę
lub powierzchni
ę
przechodz
ą
c
ą
przez zdefiniowany zestaw
dwóch lub wi
ę
cej krzywych przekroju poprzecznego. Przekroje
poprzeczne (na ogół krzywe lub linie), definiuj
ą
ce kształt wynikowej
bryły lub płaszczyzny, mog
ą
by
ć
otwarte (np. łuk) lub zamkni
ę
te (np.
okr
ą
g). Wyci
ą
ganie zło
ż
one mo
ż
e odbywa
ć
si
ę
wzdłu
ż
ś
cie
ż
ki (opcja
sCie
ż
ka). Zaleca si
ę
, aby pocz
ą
tek krzywej definiuj
ą
cej
ś
cie
ż
k
ę
znajdował si
ę
na płaszczy
ź
nie pierwszego przekroju poprzecznego, a
koniec na płaszczy
ź
nie ostatniego przekroju poprzecznego.
Rys. 7.6. Przykład bryły przechodz
ą
cej przez 3 zdefiniowane przekroje.
Bryły zło
ż
one powstaj
ą
tak
ż
e w wyniku sumowania, odejmowania lub znajdowania cz
ęś
ci wspólnej
brył składowych. Niezb
ę
dne narz
ę
dzia do tych operacji znajduj
ą
si
ę
w pasku z narz
ę
dziami Edycja
brył.
Rys. 7.7. Ikony operacji na bryłach: Suma, Ró
ż
nica, Iloczyn czyli cz
ęść
wspólna.
Poni
ż
ej przykład modelownia dwuteownika z sze
ś
ciok
ą
tnym otworem w
ś
rodniku. Prac
ę
rozpocz
ę
to
od wymodelowania bryły dwuteownika i bryły otworu, nast
ę
pnie odj
ę
to od bryły dwuteownika brył
ę
otworu. Kolejne kroki powstawania modelu:
a) narysowano (płaszczyzna XY) przekrój dwuteownika i sze
ś
ciok
ą
tnego otworu,
b) zamieniono kontur w obiekt dwuwymiarowy z wn
ę
trzem, takim obiektem jest Region,
c) wyci
ą
gni
ę
to region przekroju dwuteownika na okre
ś
lon
ą
wysoko
ść
, oraz regionu przekroju otworu
na wysoko
ść
co najmniej równ
ą
grubo
ś
ci
ś
rodnika (otwór musi przebi
ć
ś
rodnik dwuteownika),
d) precyzyjnie umieszczono brył
ę
otworu wzgl
ę
dem dwuteownika - brył
ę
otworu obrócono i
przesuni
ę
to dowi
ą
zuj
ą
c si
ę
np. do górnego naro
ż
nika dwuteownika,
e) kolejnego przesuni
ę
cia bryły otworu dokonano o
ś
ci
ś
le wyliczony wektor,
f) odj
ę
to od bryły dwuteownika brył
ę
otworu narz
ę
dziem „Ró
ż
nica” z paska „Edycja brył”.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
9
a) b) c) d) e) f)
Rys. 7.8. Przykład modelowania dwuteownika z otworem.
8. Modyfikowanie brył
Gdy istniej
ą
ce w modelu bryły wymagaj
ą
korekty mo
ż
emy wykorzysta
ć
narz
ę
dzia do edycji brył
(pasek narz
ę
dziowy Edycja brył). Pierwsza grupa ikon (rys. 7.7.) to operacje logiczne na bryłach.
Druga grupa ikon pozwala modyfikowa
ć
bryły zmieniaj
ą
c poło
ż
enie
ś
cianek, czyli powierzchni
ograniczaj
ą
cych brył
ę
.
Je
ż
eli chcemy np. rozci
ą
gn
ąć
brył
ę
, wybieramy jedn
ą
lub wi
ę
cej
ś
cianek i zmieniamy ich poło
ż
enie.
Pozostałe
ś
cianki dopasuj
ą
si
ę
do przekształconych, bryła zostanie zmodyfikowana.
Ś
cianki brył
mo
ż
na przesuwa
ć
, obraca
ć
, odsuwa
ć
, usuwa
ć
, kopiowa
ć
oraz nadawa
ć
im okre
ś
lony kolor.
Zmianie podlegaj
ą
wybrane
ś
cianki. Wyboru dokonujemy wskazuj
ą
c dowolny punkt
ś
cianki lub jej
kraw
ę
d
ź
. Je
ż
eli wybranych zostało wi
ę
cej
ś
cianek (np. wybrany punkt nale
ż
y do wielu) mo
ż
emy
usun
ąć
ś
ciank
ę
ze zbioru wskaza
ń
, wybieramy j
ą
powtórnie z wci
ś
ni
ę
tym klawiszem <Shift>.
Rys. 8.1. Narz
ę
dzia edycji brył.
Operacje paska narz
ę
dziowego „Edycja brył” (kolejno):
Wyci
ą
gnij powierzchnie – przesuwa
ś
ciank
ę
równolegle z
mo
ż
liwo
ś
ci
ą
podania k
ą
ta zw
ęż
enia (mo
ż
emy np. wydłu
ż
y
ć
istniej
ą
c
ą
brył
ę
). Na rysunku 8.2. przykład u
ż
ycia tej funkcji -
dwuteownik z wybran
ą
górn
ą
ś
ciank
ą
i dwuteownik po
wyci
ą
gni
ę
ciu tej
ś
cianki ze zw
ęż
eniem 5
o
.
Rys. 8.2. Przykład wyci
ą
gni
ę
cia górnej
ś
cianki dwuteownika.
Przesu
ń
powierzchnie – przesuwa
ś
cianki, umo
ż
liwia np.
przesuni
ę
cie istniej
ą
cego otworu. Na rysunku 8.3. przykład
u
ż
ycia tej funkcji do przesuni
ę
cia otworu w
ś
rodniku
dwuteownika - dwuteownik z zaznaczon
ą
ś
ciank
ą
otworu i
rezultat operacji przesuni
ę
cia o wskazany wektor.
Rys. 8.3. Przykład przesuni
ę
cia otworu.
Odsu
ń
powierzchnie – odsuwa wybrane
ś
cianki o okre
ś
lon
ą
odległo
ść
. Na rysunku 8.4. przykład pogrubienia
ś
rodnika
dwuteownika - dwuteownik z wybran
ą
ś
ciank
ą
i efekt operacji,
ś
cianka odsuni
ę
ta na podan
ą
przez u
ż
ytkownika odległo
ść
.
Rys. 8.4. Przykład odsuni
ę
cia
ś
cianki
ś
rodnika.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
10
Usu
ń
powierzchnie – usuwa wskazane
ś
cianki, np. mo
ż
emy
zlikwidowa
ć
otwór usuwaj
ą
c
ś
ciank
ę
, która go ogranicza –
rysunek 8.5. Dwuteownik z zaznaczon
ą
ś
ciank
ą
otworu i
rezultat operacji.
Rys. 8.5. Przykład usuni
ę
cia
ś
cianki otworu.
Obró
ć
powierzchnie – obraca
ś
ciank
ę
wzgl
ę
dem wskazanej
osi obrotu, o okre
ś
lony k
ą
t. Na rysunku 8.6. przykład
obrócenia bocznych
ś
cianek półek dwuteownika o k
ą
t (-10)
o
(warto
ść
k
ą
ta podajemy wzgl
ę
dem osi obrotu).
Rys. 8.6. Przykład obrócenia
ś
cianek bocznych.
Zw
ęź
powierzchnie – zw
ęż
a powierzchni
ę
pod okre
ś
lonym k
ą
tem.
Kopiuj powierzchnie – kopiuje wskazan
ą
ś
ciank
ę
(umo
ż
liwia
stworzenie linii konturowej danej
ś
cianki). Na rysunku 8.6.
przykład skopiowania górnej
ś
cianki dwuteownika.
Utworzona kopia jest regionem.
Rys. 8.7. Przykład utworzenia kopii
ś
cianki bryły.
Koloruj powierzchnie – zmienia kolor wskazanych
ś
cianek bryły.
Ponadto mo
ż
emy
ś
cina
ć
i zaokr
ą
gla
ć
kraw
ę
dzie brył oraz wykonywa
ć
ich przekroje i rozci
ę
cia.
Kraw
ę
dzie bryły mo
ż
emy
ś
cina
ć
i zaokr
ą
gla
ć
za pomoc
ą
znanych z palety
Zmiana narz
ę
dzi Fazuj i Zaokr
ą
glaj .
Rys. 8.8. Ikony narz
ę
dzi Fazuj i Zaokr
ą
glaj.
Post
ę
pujemy zgodnie z poleceniami wydawanymi przez system, czyli w przypadku
ś
ci
ę
cia
wskazujemy kraw
ę
d
ź
ś
cinanej
ś
cianki. System wybierze jedn
ą
z dwóch zawieraj
ą
c
ą
wskazan
ą
kraw
ę
d
ź
. Akceptujemy, je
ż
eli wybór jest wła
ś
ciwy, je
ż
eli nie, wybieramy opcj
ę
„Nast
ę
pna”. Nast
ę
pnie
okre
ś
lamy parametry
ś
ci
ę
cia i wskazujemy kraw
ę
d
ź
, która ma przesta
ć
istnie
ć
. Opcja „P
ę
tla”
spowoduje
ś
ci
ę
cie wszystkich kraw
ę
dzi
nale
żą
cych do wybranej
ś
cianki. W
przypadku Zaokr
ą
glania wskazujemy
kraw
ę
d
ź
, która przestanie istnie
ć
,
nast
ę
pnie okre
ś
lamy parametr
wyokr
ą
glenia (promie
ń
).
Rys. 8.9. Przykład u
ż
ycia narz
ę
dzia Fazuj i Zaokr
ą
glaj.
Rozci
ę
cia modelu płaszczyzn
ą
mo
ż
emy dokona
ć
za pomoc
ą
polecenia Płat z menu Zmiana
→
Operacje 3D. Po wybraniu obiektów do rozci
ę
cia definiujemy (ró
ż
nymi sposobami) płaszczyzn
ę
rozcinaj
ą
c
ą
np. przez wskazanie 3 niewspółliniowych punktów nale
żą
cych do niej. Do u
ż
ytkownika
nale
ż
y wybór czy obie rozci
ę
te cz
ęś
ci maj
ą
pozosta
ć
w modelu, czy tylko jedna z nich.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
11
9. Tworzenie powierzchni
Modele powierzchniowe odwzorowuj
ą
kształty obiektów, maj
ą
zastosowanie tam, gdzie nie chcemy
modelowa
ć
wn
ę
trza oraz w przypadkach, w których wykonanie modelu
bryłowego jest niemo
ż
liwe lub bardzo skomplikowane. Powierzchnie
reprezentowane s
ą
przez siatki o wybranej przez u
ż
ytkownika g
ę
sto
ś
ci.
Powierzchniami mo
ż
emy wymodelowa
ć
teren (na podstawie danych
wysoko
ś
ciowych) lub inne skomplikowane kształty. Narz
ę
dzia słu
żą
ce do
tworzenia modeli powierzchniowych znajduj
ą
si
ę
w menu Rysuj
→
Modelowanie
→
Siatki.
Rys. 9.1. Narz
ę
dzia do tworzenia siatek powierzchniowych.
Nale
żą
do nich:
Siatka 3D – tworzy powierzchni
ę
wielok
ą
tn
ą
na podstawie wskazanej macierzy NxM punktów.
Siatka przekr
ę
cona – tworzy siatk
ę
przez obrót krzywej lub profilu (linii, okr
ę
gów, łuków, elips, łuków
eliptycznych, polilinii lub splajnów, zamkni
ę
tych polilinii, wieloboków, zamkni
ę
tych splajnów lub
pier
ś
cieni) wokół wybranej osi.
Siatka walcowa - tworzy siatk
ę
reprezentuj
ą
c
ą
powierzchni
ę
walcow
ą
zdefiniowan
ą
przez
wyci
ą
gni
ę
cie linii lub krzywej (nazywanej krzyw
ą
ś
cie
ż
ki) w okre
ś
lonym kierunku i na okre
ś
lon
ą
odległo
ść
(nazywan
ą
wektorem kierunkowym).
Siatka prostokre
ś
lna – tworzy siatk
ę
wielok
ą
tn
ą
reprezentuj
ą
c
ą
powierzchni
ę
prostokre
ś
ln
ą
mi
ę
dzy
dwoma liniami lub krzywymi.
Siatka kraw
ę
dziowa - tworzy siatk
ę
wielok
ą
tn
ą
przybli
ż
aj
ą
c
ą
siatk
ę
powierzchni płata Coonsa
powstałego z czterech przylegaj
ą
cych kraw
ę
dzi. Płat Coonsa jest powierzchni
ą
bikubiczn
ą
,
utworzon
ą
metod
ą
interpolacji czterech stykaj
ą
cych si
ę
kraw
ę
dzi (które mog
ą
by
ć
dowolnymi
krzywymi w przestrzeni).
Gładko
ś
ci
ą
powierzchni (g
ę
sto
ś
ci
ą
siatki
ś
cianek) steruj
ą
dwie zmienne Surftab1 i Surftab2
(odpowiednio dla dwóch kierunków). Im wi
ę
ksza warto
ść
tych zmiennych, tym bardziej g
ę
sta b
ę
dzie
siatka
ś
cianek. Aby dokona
ć
zmiany warto
ś
ci jednej z tych zmiennych wpisujemy jej nazw
ę
w linii
komend i podajemy now
ą
warto
ść
.
Rys. 9.2. Powierzchnia kraw
ę
dziowa utworzona dla 4 kraw
ę
dzi, dla zmiennych Surftab równych
odpowiednio 6 i 30.
Powierzchnie mog
ą
by
ć
modyfikowane jedynie w oparciu o punkty charakterystyczne, czyli w
ę
zły
siatki. Tak jak w przypadku innych elementów przesuwaj
ą
c poło
ż
enie w
ę
zła zmieniamy geometri
ę
całego obiektu. Powierzchnie nie podlegaj
ą
operacjom sumowania, odejmowania czy znajdowania
cz
ęś
ci wspólnej. Jedyn
ą
operacj
ą
, która pozwoli nam usun
ąć
fragment powierzchni jest rozbicie
powierzchni na
ś
cianki (polecenie Rozbij z paska narz
ę
dziowego Zmiana) i usuni
ę
cie pojedynczych
ś
cianek. Ta operacja nie zapewni nam jednak
gładkich wci
ęć
.
Rys. 9.3. Modyfikowanie powierzchni przez
przesuniecie w
ę
złów siatki i przez usuni
ę
cie
ś
cianek siatki po rozbiciu powierzchni na
ś
cianki.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
12
10.
Model bryłowo-powierzchniowy detalu budowlanego.
Naszym zadaniem jest wykonanie przykładowego modelu bryłowego detalu budowlanego - stropu
g
ę
sto
ż
ebrowego. Wykorzystamy narz
ę
dzia z pasków
Modelowanie, Edycja brył, LUW, Widok, Style
wizualne, Orbita. Przed przyst
ą
pieniem do pracy
nale
ż
y wykona
ć
niezb
ę
dne ustawienia dotycz
ą
ce
jednostek i warstw. Definiuj
ą
c układ warstw
powinni
ś
my uwzgl
ę
dni
ć
podział elementów ze wzgl
ę
du
na materiał, z którego s
ą
wykonane. Ułatwi nam to
przygotowanie modelu do wizualizacji.
Rys. 10.1. Przykładowy model stropu gesto
ż
ebrowego.
Ś
ciana z pustaków to nic innego jak powielony pojedynczy pustak, który tworzymy przez wyci
ą
gni
ę
cie
przekroju. Podobnie powstan
ą
pustaki w stropie. Pr
ę
ty zbrojenia głównego to walce, a strzemiona i
pr
ę
ty odgi
ę
te to okr
ę
gi przeci
ą
gni
ę
te po odpowiednio poskładanej polilinii. Deski, beton, papa,
podłoga drewniana to prostopadło
ś
ciany.
Przy wielokrotnym powielaniu danego elementu, dobrze jest skorzysta
ć
z funkcji tworzenia bloku.
Pozwala to zmniejszy
ć
wielko
ść
pliku
ź
ródłowego. Tworz
ą
c blok zapami
ę
tujemy jego model, kolejne
kopie s
ą
odwołaniami do zdefiniowanego wzoru.
Rys. 10.2. Etapy modelowania pustaka
ś
ciennego i stropowego: kontur, region, wyci
ą
gni
ę
cie bryły.
Modeluj
ą
c pustaki najpierw tworzymy lini
ę
przekroju korzystaj
ą
c z linii, łuków, krzywych. Aby przekrój
stanowił cz
ęść
płaszczyzny z otworami tworzymy region. W tym celu wybieramy narz
ę
dzie Region z
palety Rysuj, wybieramy wszystkie elementy wchodz
ą
ce w skład zewn
ę
trznego konturu pustaka oraz
linii brzegowej otworów. Je
ż
eli kontur narysowany został precyzyjnie powinni
ś
my otrzyma
ć
komunikat
o utworzeniu regionów. Korzystaj
ą
c z mo
ż
liwo
ś
ci wykonywania operacji logicznych na regionach
takich jak odejmowanie czy dodawanie, od obszaru zewn
ę
trznego odejmujemy obszary b
ę
d
ą
ce
dziurami (narz
ę
dzie odejmowania z palety Edycja brył). Po wycieniowaniu obrazu powinni
ś
my
zobaczy
ć
przekrój pustaka jak na rys. 10.2.
Narz
ę
dzie „Wyci
ą
gnij” z palety Modelowanie umo
ż
liwi nam pogrubienie przekroju i utworzenie bryły
pustaka. W tym celu wybieramy narz
ę
dzie, wskazujemy przekrój i podajemy wysoko
ść
pogrubienia.
Mo
ż
emy te
ż
skorzysta
ć
z narz
ę
dzia „Naci
ś
nij i wyci
ą
gnij”, które pozwala utworzy
ć
brył
ę
bez
konieczno
ś
ci tworzenia regionu. Po narysowaniu konturu, wybieramy to narz
ę
dzie i wskazujemy
punkt wewn
ą
trz konturu, region zostanie utworzony automatycznie, ostatni etap to okre
ś
lenie
wysoko
ś
ci.
Nale
ż
y pami
ę
ta
ć
,
ż
e ze wzgl
ę
du na swoje poło
ż
enie, pustaki (
ś
cienny i stropowy) powinny powstawa
ć
w innych Lokalnych Układach Współrz
ę
dnych. Zawsze płaszczyzna XY tych układów powinna
znajdowa
ć
si
ę
na płaszczy
ź
nie przekroju bryły. Aby dostosowa
ć
poło
ż
enie LUW po wymodelowaniu pustaka
ś
ciennego, do
modelowania pustaka stropowego, mo
ż
emy obróci
ć
pierwszy LUW
(rys. 10.2.) wzgl
ę
dem osi X o 90
o
.
Rys. 10.3.
Ś
ciana z pustaków z zapraw
ą
.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
13
Aby wymodelowa
ć
zapraw
ę
wypełniaj
ą
c
ą
wszystkie przestrzenie mi
ę
dzy pustakami w
ś
cianie
wykorzystamy operacje na bryłach. Zamiast precyzyjne modelowa
ć
poszczególne
prostopadło
ś
cienne fragmenty spoiny, mo
ż
emy utworzy
ć
jedn
ą
du
żą
brył
ę
, troch
ę
mniejsz
ą
od
wymiarów
ś
ciany. Wzajemne przenikanie si
ę
brył uwidoczni tylko te cz
ęś
ci zaprawy, które znajduj
ą
si
ę
mi
ę
dzy cegłami, reszta utonie we wn
ę
trzu cegieł. Odejmuj
ą
c od bryły zaprawy bryły cegieł
otrzymamy brył
ę
zaprawy wypełniaj
ą
c
ą
szczelnie przestrzenie mi
ę
dzy cegłami. Musimy pami
ę
ta
ć
o
skopiowaniu brył cegieł. Jako obiekt odejmowany zostanie ona usuni
ę
ta w procesie odejmowania.
Kolejny etap to wymodelowanie zbrojenia, którego pr
ę
ty główne
s
ą
walcami, strzemiona, to okr
ę
gi przeci
ą
gni
ę
te po poliliniach.
Rys. 10.4. Model zbrojenia wie
ń
ca.
Aby wymodelowa
ć
strzemiona najpierw kre
ś
limy
ś
cie
ż
k
ę
, po której przeci
ą
ga
ć
b
ę
dziemy koło b
ę
d
ą
ce
przekrojem strzemienia (rys. 10.5.a).
Ś
cie
ż
ka składaj
ą
ca si
ę
z odcinków linii i łuków musi stanowi
ć
jeden element. Mo
ż
emy wi
ę
c wielokrotnie wyci
ą
ga
ć
koło wzdłu
ż
odcinka lub łuku, lub zbudowa
ć
z
tych elementów jeden obiekt, jakim jest polilinia. Wa
ż
ne jest,
ż
eby elementy
ś
cie
ż
ki wzajemnie si
ę
nie
przecinały. Trudnym do wymodelowania miejscem s
ą
haczyki strzemion, które w rzeczywisto
ś
ci s
ą
odgi
ę
te wzgl
ę
dem siebie. Takiego „odgi
ę
cia” dokonamy te
ż
w trakcie modelowania, obracaj
ą
c
wzgl
ę
dem punktu A cz
ęść
osi strzemienia wraz z jednym haczykiem. W tym celu skorzystamy z
narz
ę
dzia „Obrót 3D” z menu Zmiana
→
Operacje 3D. Po wybraniu narz
ę
dzia wybieramy elementy
podlegaj
ą
ce obrotowi, czyli całe ramie osi od punktu A. Nast
ę
pnie wybieramy o
ś
obrotu wskazuj
ą
c
jeden z trzech kierunków (rys. 10.5.b). Wpisujemy warto
ść
k
ą
ta obrotu.
a) b) c) d)
Rys. 10.5. Modelowanie strzemienia: a) kontur osi, b) odgi
ę
cie haczyka, c) utworzenie dwóch poliginii,
d) przeci
ą
gni
ę
cie okr
ę
gu po obu poliliniach.
Kolejny etap to utworzenie polilinii. Jest to obiekt 2D, musi by
ć
tworzony na płaszczy
ź
nie XY. Ze
wzgl
ę
du na odgi
ę
cie, nasza o
ś
powstała na dwóch ró
ż
nych płaszczyznach XY, dlatego utworzymy
dwie polilinie. Najpierw dostosujemy LUV do narysowanej pierwszej cz
ęś
ci osi strzemienia, tak, aby
le
ż
ała ona na płaszczy
ź
nie XY aktualnego LUV. Najłatwiej dostosujemy LUV korzystaj
ą
c z opcji
wskazania 3 punktów jednoznacznie definiuj
ą
cych płaszczyzn
ę
XY (rys. 5.10.c). Teraz mo
ż
emy
poł
ą
czy
ć
obiekty w polilini
ę
, wybieramy „Polilinia” z menu Zmiana
→
Obiekt. Wybieramy pierwszy
(skrajny) segment zamieniaj
ą
c go w polilini
ę
. Opcja „d” jak „Doł
ą
cz” pozwala doł
ą
czy
ć
kolejne
segmenty. Ko
ń
cz
ą
c operacj
ę
klawiszem <Enter> powinni
ś
my otrzyma
ć
komunikat,
ż
e segmenty
zostały dodane. Drug
ą
z polilinii tworzymy analogicznie pami
ę
taj
ą
c o zmianie poło
ż
enia LUW, tak,
ż
eby kontur osi le
ż
ał na aktualnej płaszczy
ź
nie XY.
Ostatni etap to przeci
ą
gni
ę
cie (narz
ę
dzie Przeci
ą
gni
ę
cie z palety Modelowanie) okr
ę
gu przez dwie
polilinie (rys. 10.5.d). Okr
ą
g mo
ż
e by
ć
narysowany w dowolnej płaszczy
ź
nie. Wybieramy narz
ę
dzie,
wskazujemy okr
ą
g, zatwierdzamy, wskazujemy
ś
cie
ż
k
ę
, zatwierdzamy.
Podobn
ą
technik
ą
modelujemy pozostałe pr
ę
ty zbrojenia.
W naszym modelu bryła betonu to zwykły prostopadło
ś
cian. W rzeczywisto
ś
ci, w stropie, beton
zakrywa elementy pustaków i zbrojenia.
ś
eby dobrze zaprezentowa
ć
detal zmniejszono brył
ę
betonu
pokazuj
ą
c wn
ę
trze stropu. Inny pomysł na zaprezentowanie betonu to wymodelowanie kształtu
kojarz
ą
cego si
ę
z procesem wylewania betonu (rys. 10.6.).
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
14
a) b) c) d)
Rys. 10.6. Bryła betonu (a) i kolejne kroku tworzenia powierzchni wylewania: b) 4 kraw
ę
dzie konturu,
b) powierzchnia brzegowa, c) powierzchnia z brył
ą
.
Taki kształt nie jest mo
ż
liwy do utworzenia narz
ę
dziami do modelowania bryłowego. Niezb
ę
dne jest
wykorzystanie narz
ę
dzi do tworzenia powierzchni, czyli aby osi
ą
gn
ąć
po
żą
dany efekt, cz
ęś
ciowo
utworzymy brył
ę
przez wyci
ą
gni
ę
cie (rys. 10.6.a), fragment rozlewaj
ą
cego si
ę
betonu wymodelujemy
powierzchni
ą
kraw
ę
dziow
ą
(rys 10.6.c). Powierzchnie kraw
ę
dziow
ą
tworzymy na podstawie
narysowanych 4 kraw
ę
dzi. W naszym przypadku b
ę
d
ą
to 4 krzywe, które zostały narysowane w
ró
ż
nych Lokalnych Układach Współrz
ę
dnych (na ró
ż
nych płaszczyznach XY). Rysowanie kraw
ę
dzi
mo
ż
na upro
ś
ci
ć
rysuj
ą
c je na jednej płaszczy
ź
nie XY i obracaj
ą
c je do wła
ś
ciwego poło
ż
enia (Zmiana
→
Operacje 3D
→
Obrót 3D). Siatk
ę
kraw
ę
dziow
ą
tworzymy korzystaj
ą
c z narz
ę
dzia Rysuj
→
Modelowanie
→
Siatki
→
Siatka kraw
ę
dziowa. Je
ż
eli siatka nie jest wystarczaj
ą
co gładka, nale
ż
y
zwi
ę
kszy
ć
parametry surftab1 i surftab2. Wła
ś
ciwie rozmieszczaj
ą
c brył
ę
i siatk
ę
, uzyskamy efekt
widoczny na rys. 10.6.d.
Taka metoda niesie ze sob
ą
pewne komplikacje. Powierzchnie s
ą
elementami, które nie podlegaj
ą
operacji odejmowania. Nie mo
ż
emy wi
ę
c od naszej powierzchni ograniczaj
ą
cej beton odj
ąć
wyst
ę
puj
ą
cych w rzeczywisto
ś
ci pustaków. Beton „wleje” nam si
ę
do
ś
rodka. Jedyna rada na tak
ą
sytuacj
ę
to rozbicie powierzchni na siatk
ę
ś
cianek i usuwanie zb
ę
dnych fragmentów.
11.
Minimalizacja pliku
ź
ródłowego.
Plik
ź
ródłowy b
ę
d
ą
cy wynikiem naszej pracy mo
ż
e by
ć
znacznych rozmiarów (kilkadziesi
ą
t MB).
Praca z du
ż
ym plikiem jest czasochłonna, przetwarzanie obrazu trwa bardzo długo. Powinni
ś
my
stara
ć
si
ę
, aby tworzony plik był jak najmniejszy. Dlatego nale
ż
y racjonalnie wprowadza
ć
nowe
elementy np. wykorzystuj
ą
c do tworzenia kopii wielokrotnych funkcj
ę
tworzenia bloku. Definiuj
ą
c blok
zapami
ę
tujemy tylko wzorzec, kolejne kopie bloku nie s
ą
nowymi elementami, a tylko odwołaniami do
definicji, nie wpływaj
ą
wi
ę
c na wielko
ść
pliku. W naszym przykładowym modelu uzasadnione byłoby
utworzenie bloku cegły i pustaka stropowego.
Je
ż
eli nadal nasz plik jest du
ż
y, a historia jego tworzenia długa, warto usun
ąć
obiekty utworzone, a
nieu
ż
ywane, które mogły znale
źć
si
ę
w pliku. Do tego celu słu
ż
y nam polecenie Usu
ń
z menu Plik
→
Narz
ę
dzia rysunkowe. Je
ż
eli wybierzemy opcj
ę
„Poka
ż
elementy, które mo
ż
na usun
ąć
” otrzymamy
list
ę
obiektów, które nie pełni
ą
w modelu
ż
adnej roli, które mo
ż
emy usun
ąć
. Taka operacja cz
ę
sto
zmniejsza plik nawet o połow
ę
.
12.
Wizualizacja
Ko
ń
cowym etapem modelowania jest utworzenie prezentacji fotorealistycznej wykonanego modelu
uwzgl
ę
dniaj
ą
cej materiały, o
ś
wietlenie, tło. Narz
ę
dzia umo
ż
liwiaj
ą
ce zdefiniowanie tych parametrów
znajduj
ą
si
ę
w pasku narz
ę
dziowym Renderowanie.
Rys. 12.1. Pasek narz
ę
dziowy Renderowanie.
Renderowanie to zło
ż
ony proces tworzenia zdj
ę
cia z wirtualnego modelu. Materiały, przezroczysto
ś
ci,
cienie, odbicia, gładko
ść
kraw
ę
dzi, tło, wielko
ść
obrazu wynikowego to parametry, które powinien
ustali
ć
u
ż
ytkownik przed wykonaniem wizualizacji. Dobór wła
ś
ciwych parametrów, które sprawi
ą
,
ż
e
model b
ę
dzie wygl
ą
dał realnie jest trudne, pracochłonne i czasochłonne, wymaga wykonania wielu
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
15
próbnych renderingów. Ka
ż
dy rendering to
ż
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
ą
ce renderingi wykonujemy do małych zdj
ęć
,
wył
ą
czaj
ą
c parametry zb
ę
dne (np. cienie, odbicia). Rendering ostateczny wykonujemy tworz
ą
c
zdj
ę
cia du
ż
e z wykorzystaniem najlepszych procedur obliczeniowych.
Pasek narz
ę
dziowy Renderowanie pozwala wywoła
ć
polecenia (kolejne ikony):
-
ukrywania linii – wy
ś
wietla model kraw
ę
dziowo z liniami ukrytymi,
-
renderingu – tworzy wyrenderowany obraz zgodnie z ustawieniami,
-
ustawienia
ś
wiateł (ikona rozwijalna), w tym
ś
wiatła punktowego, reflektora
ś
wietlnego,
ś
wiatła
odległego,
-
wy
ś
wietlenia listy
ś
wiateł z mo
ż
liwo
ś
ci
ą
modyfikowania parametrów tych
ś
wiateł,
-
ustawie
ń
i przypisania materiałów,
-
odwzorowania (ikona rozwijalna) pozwalaj
ą
cego modyfikowa
ć
usytuowanie tekstury na wybranych
elementach,
-
ustawie
ń
ś
rodowiska renderowania, czyli takich efektów jak mgła, czy uwzgl
ę
dnianie gł
ę
bi,
-
zaawansowanych ustawie
ń
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
ś
laj
ą
ca jego kolor, tekstur
ę
, jak odbija lub przepuszcza
ś
wiatło.
Widoczny obok panel uwidacznia próbki materiałów dost
ę
pnych w rysunku. Materiał domy
ś
lny ma
nazw
ę
globalny i jest przypisany do elementów, dla których nie został zdefiniowany inny materiał.
Mo
ż
emy doł
ą
cza
ć
nowe materiał korzystaj
ą
c z jednej z ikon. Ustawienia wybranego materiału s
ą
wy
ś
wietlane w panelu Edytor materiałów:
-
Typ - okre
ś
la typ materiału. Typy Realistyczny i Realistyczny metal s
ą
przeznaczone dla
materiałów opartych o cechy fizyczne. Typy Zaawansowany i Zaawansowany metal s
ą
przeznaczone dla materiałów oferuj
ą
cych wi
ę
cej opcji, w tym wła
ś
ciwo
ś
ci, za pomoc
ą
których
mo
ż
na tworzy
ć
efekty specjalne, np. symulowa
ć
odbicia. Uwaga, realistyczny metal nie oznacza,
ż
e materiałem jest metal, jest to tylko okre
ś
lenie dla danego zestawu cech.
-
Szablon - wy
ś
wietla list
ę
szablonów dost
ę
pnych dla
wybranego typu materiału.
-
Kolor – pozwala wybra
ć
kolor materiału np. na podstawie
koloru obiektu, do którego jest on doł
ą
czony – opcja „Jak
obiekt”.
-
Połysk - ustawia połysk materiału. Pod
ś
wietlenie powierzchni
o du
ż
ym połysku jest mniejsze i ja
ś
niejsze. Powierzchnia o
mniejszym połysku odbija
ś
wiatło w wi
ę
kszej liczbie kierunków,
daj
ą
c wi
ę
ksze, łagodniejsze pod
ś
wietlenie.
-
Pochłanianie - ustawia pochłanianie materiału. Bryła
całkowicie nieprzezroczysta nie przepuszcza
ś
wiatła przez
swoj
ą
powierzchni
ę
. Obiekt bez pochłaniania jest
przezroczysty.
-
Indeks załamania - okre
ś
la, w jaki sposób
ś
wiatło jest
załamywane przez obiekt z doł
ą
czonym materiałem cz
ęś
ciowo
przezroczystym. Na przykład przy warto
ś
ci „1.0”, indeksie
załamania powietrza, obiekt znajduj
ą
cy si
ę
za obiektem
przezroczystym nie jest w ogóle zniekształcony. Przy warto
ś
ci
„1.5” obiekt jest zniekształcony znacznie, jakby był ogl
ą
dany
przez szklan
ą
kul
ę
.
-
Przezroczysto
ść
– okre
ś
la stopie
ń
przezroczysto
ś
ci materiału.
Obiekt przezroczysty transmituje
ś
wiatło, ale jest ono równie
ż
rozproszone wewn
ą
trz obiektu. Przezroczysto
ść
ma warto
ść
procentow
ą
: przy warto
ś
ci „0.0” materiał nie jest przezroczysty;
przy warto
ś
ci „100.0” materiał jest w pełni przezroczysty.
Rys. 12.2. Paleta ustawie
ń
parametrów materiałów
Nowy materiał
Zastosuj materiał
do obiektów
Materiał globalny
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
16
-
Ś
wiatło własne - je
ś
li dla tej opcji jest ustawiona warto
ść
wi
ę
ksza ni
ż
„0”, wydaje si
ę
,
ż
e obiekt
wysyła
ś
wiatło, niezale
ż
nie od
ś
wiateł na rysunku. Je
ś
li jest wybrane
ś
wiatło własne, jaskrawo
ść
jest niedost
ę
pna.
-
Jaskrawo
ść
jest warto
ś
ci
ą
nat
ęż
enia
ś
wiatła odbijanego od powierzchni. Jest to miara
postrzeganej jasno
ś
ci powierzchni. Je
ś
li jest wybrana jaskrawo
ść
,
ś
wiatło własne jest niedost
ę
pne.
Jaskrawo
ść
jest okre
ś
lona w rzeczywistych jednostkach o
ś
wietlenia.
-
Materiał dwustronny - gdy ta opcja jest wł
ą
czona, jest renderowana dodatnia i ujemna normalna
powierzchni. Gdy jest wył
ą
czona, jedynie dodatnie normalne płaszczyzny s
ą
renderowane. To
ustawienie jest wył
ą
czone, je
ś
li wł
ą
czona jest opcja „Wymu
ś
2-stronne” w oknie dialogowym
„Zarz
ą
dzaj ustawieniami wst
ę
pnymi renderowania”.
Mapy pozwalaj
ą
przypisa
ć
wzór lub tekstur
ę
do materiału. Dla typu Realistyczny i Realistyczny metal
s
ą
to:
-
Mapa rozproszenia – pozwala doł
ą
czy
ć
tekstur
ę
do materiału (przycisk <Wybierz obraz>),
mo
ż
emy wybra
ć
jedn
ą
z proponowanych przez system, lub zdefiniowa
ć
własn
ą
w oparciu o własn
ą
tekstur
ę
lub materiały proceduralne: Drewno, Marmur. Suwak mapy rozproszenia steruje
intensywno
ś
ci
ą
mapy na obiekcie.
-
Mapa pochłaniani okre
ś
la, które obszary materiału maj
ą
by
ć
przezroczyste, a które nie.
-
Mapa wypukło
ś
ci dodaje rze
ź
b
ę
do powierzchni, zgodnie z wybranym obrazem (przycisk
<Wybierz>, nie zmieniaj
ą
c jej geometrii. Mapowanie wypukło
ś
ci powoduje,
ż
e obiekt wygl
ą
da tak,
jakby miał wypukł
ą
lub nieregularn
ą
powierzchni
ę
, pozwalaj
ą
usun
ąć
gładko
ść
z powierzchni lub
nada
ć
jej wygl
ą
d wytłoczony. Nale
ż
y jednak pami
ę
ta
ć
,
ż
e efekt gł
ę
bi mapy wypukło
ś
ci jest
ograniczony. Je
ś
li konieczne jest uzyskanie bardzo du
ż
ej gł
ę
boko
ś
ci powierzchni, nale
ż
y u
ż
y
ć
technik modelowania. Suwak mapy wypukło
ś
ci umo
ż
liwia dostosowanie stopnia wypukło
ś
ci.
Wy
ż
sze warto
ś
ci powoduj
ą
renderowanie wy
ż
szych kraw
ę
dzi, a ni
ż
sze warto
ś
ci ni
ż
szych kraw
ę
dzi
płaskorze
ź
by.
Biblioteki z teksturami, które mog
ą
by
ć
wykorzystane jako mapy, znajduj
ą
si
ę
w miejscu
wskazanym przez system,
ż
eby to sprawdzi
ć
, polecenie Opcje z menu Narz
ę
dzia, zakładka Pliki,
zazwyczaj jest tak jak poni
ż
ej:
Jako wzory tekstur mog
ą
by
ć
u
ż
ywane nast
ę
puj
ą
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
ę
cia tekstury i jej obrotu do wielko
ś
ci obiektu.
Jednostki umo
ż
liwiaj
ą
wybór obowi
ą
zuj
ą
cych jednostek przy skalowaniu. Aby skalowa
ć
w
jednostkach rzeczywistych, nale
ż
y wybra
ć
rodzaj jednostek.
Blokuj współczynnik kształtu
→
blokuje proporcje bitmapy. Zmiana jednego ze współczynników
skalowania automatycznie powoduje zmian
ę
drugiego.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
17
Odsuni
ę
cie U, Odsuni
ę
cie V - przesuwa punkt pocz
ą
tkowy
bitmapy wzdłu
ż
osi U i V. Warto
ść
t
ę
mo
ż
na ustawi
ć
interakcyjnie, przesuwaj
ą
c suwak umieszczony wewn
ą
trz
podgl
ą
du.
Obrót – pozwala obróci
ć
bitmap
ę
wokół osi W układu
współrz
ę
dnych UVW.
a) b) c)
Rys. 12.4. Przykład dopasowania tekstury do obiektu a) bez skalowania, b) ze skalowaniem, c) z
obrotem.
Poni
ż
ej przykłady wyrenderowanego modelu z ró
ż
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
ż
ej, dla materiału Globalnego nadana przezroczysto
ść
z równoczesnym
zmniejszeniem pochłaniania promieni przez materiał.
Rys. 12.7. Materiał jak na rys. 12.5., doł
ą
czona i doskalowana mapa wypukło
ś
ci w postaci pliku
rastrowego.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
18
Rys. 12.8. Zmiana typu materiału na realistyczny metal, czyli uwzgl
ę
dnianie odbi
ć
(bez
mapy wypukło
ś
ci).
Poło
ż
enie materiału na danym obiekcie mo
ż
na zmodyfikowa
ć
wykorzystuj
ą
c polecenie
„Odwzorowanie” dost
ę
pne w palecie Renderowanie.
Rys. 12.9. Narz
ę
dzia odwzorowania.
Do dyspozycji mamy kilka rodzajów odwzorowa
ń
, których zastosowanie uzale
ż
nione jest od kształtu
obiektu.
•
Odwzorowanie płaskie odwzorowuje obraz na obiekt w taki sposób, jakby był on rzutowany z
rzutnika slajdów na powierzchni
ę
2D. Obraz nie ulega zniekształceniu, ale jest tak skalowany, aby
pasował do obiektu. To odwzorowanie jest najcz
ęś
ciej u
ż
ywane dla powierzchni.
•
Odwzorowanie kostki odwzorowuje obraz na brył
ę
przypominaj
ą
c
ą
kostk
ę
. Obraz jest powtarzany
na ka
ż
dej stronie obiektu.
•
Odwzorowanie kuliste odkształca obraz poziomo i pionowo. Górna kraw
ę
d
ź
mapy jest
kompresowana do punktu w „biegunie północnym” sfery, a dolna kraw
ę
d
ź
do punktu w „biegunie
południowym”.
•
Odwzorowanie walcowe odwzorowuje obraz na obiekcie walcowym; kraw
ę
dzie poziome s
ą
zawini
ę
te; pozostałe kraw
ę
dzie nie s
ą
zawijane. Wysoko
ść
obrazu jest skalowana wzdłu
ż
osi walca.
Je
ż
eli trzeba dokona
ć
dalszych regulacji, np. przesuni
ę
cia lub obrócenia tekstury na obiekcie, mo
ż
na
u
ż
y
ć
narz
ę
dzia odwzorowania materiału uchwytami, które s
ą
wy
ś
wietlane na obiekcie.
Po wybraniu opcji Przesu
ń
lub Obrót, wy
ś
wietlany jest symbol kierunków przesuni
ę
cia lub orbit
obrotu. Kierunek pod
ś
wietlony na
ż
ółto jest aktywny. Ruch kursora
modyfikuje usytuowanie tekstury w
aktywnym kierunku.
Rys. 12.10. Narz
ę
dzia przesuni
ę
cia
i obrotu tekstury na obiekcie.
12.2.
Ś
wiatło – ikona z paska narz
ę
dziowego Renderowanie.
Dobre o
ś
wietlenie ma kluczowe znaczenie dla wizualizacji cieniowanych modeli 3D
podczas pracy i tworzenia renderingu.
O
ś
wietlenie domy
ś
lne
Podczas pracy na rzutni z cieniowanym widokiem 3D domy
ś
lne o
ś
wietlenie pochodzi z dwóch
odległych
ź
ródeł pod
ąż
aj
ą
cych za punktem obserwacji wraz z poruszaniem si
ę
po modelu. Wszystkie
powierzchnie w modelu s
ą
o
ś
wietlone w sposób pozwalaj
ą
cy na ich wizualne rozró
ż
nienie. Mo
ż
na
regulowa
ć
jasno
ść
i kontrast, ale nie ma potrzeby samodzielnego tworzenia lub umieszczania
ś
wiateł.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
19
Domy
ś
lne o
ś
wietlenie musi by
ć
wył
ą
czone, aby było widoczne o
ś
wietlenie pochodz
ą
ce z
utworzonych przez u
ż
ytkownika
ś
wiateł lub sło
ń
ca.
Ś
wiatła utworzone przez u
ż
ytkownika
Aby mie
ć
wi
ę
ksz
ą
kontrol
ę
nad o
ś
wietleniem, mo
ż
na utworzy
ć
ś
wiatła punktowe, reflektory
ś
wietlne i
ś
wiatła odległe pozwalaj
ą
ce uzyska
ć
potrzebny efekt. Mo
ż
na je przesuwa
ć
i obraca
ć
za pomoc
ą
narz
ę
dzi uchwytów, wł
ą
cza
ć
i wył
ą
cza
ć
oraz zmienia
ć
wła
ś
ciwo
ś
ci takie jak kolor. Efekty zmian s
ą
natychmiast widoczne w rzutni.
•
Ś
wiatło punktowe emituje
ś
wiatło we wszystkich kierunkach. Nat
ęż
enie
ś
wiatła punktowego
zmniejsza si
ę
wraz z odległo
ś
ci
ą
, chyba
ż
e tłumienie ma nadan
ą
warto
ść
Brak.
Ś
wiatła punktowego
nale
ż
y u
ż
ywa
ć
do podstawowych efektów o
ś
wietlenia. Aby doda
ć
ś
wiatło punktowe:
-
wybieramy ikon
ę
,
-
okre
ś
lamy (wskazuj
ą
c lub wpisuj
ą
c współrz
ę
dne) poło
ż
enie
ź
ródła
ś
wiatła,
-
okre
ś
lamy parametry takie jak nazwa czy nat
ęż
enie.
•
Reflektor
ś
wietlny emituje ukierunkowany sto
ż
ek
ś
wiatła. Mo
ż
na regulowa
ć
kierunek
ś
wiatła oraz
wielko
ść
sto
ż
ka
ś
wiatła. Nat
ęż
enie
ś
wiatła reflektora zmniejsza si
ę
wraz z odległo
ś
ci
ą
. Reflektory s
ą
u
ż
ywane do wyró
ż
niania (pod
ś
wietlania) szczegółów i fragmentów modelu. Aby doda
ć
reflektor
ś
wietlny:
-
wybieramy ikon
ę
,
-
okre
ś
lamy (wskazuj
ą
c lub wpisuj
ą
c współrz
ę
dne) poło
ż
enie
ź
ródła
ś
wiatła,
-
okre
ś
lamy (wskazuj
ą
c lub wpisuj
ą
c współrz
ę
dne) poło
ż
enie celu
ś
wiatła,
-
okre
ś
lamy parametry takie jak nazwa czy nat
ęż
enie.
•
Ś
wiatło odległe emituje jednolite, równoległe promienie
ś
wiatła tylko w jednym kierunku. W
dowolnych miejscach rzutni nale
ż
y okre
ś
li
ć
punkty OD i DO w celu okre
ś
lenia kierunku
ś
wiatła.
Nat
ęż
enie
ś
wiatła odległego nie zmienia si
ę
wraz z odległo
ś
ci
ą
; jest jednakowo jasne na ka
ż
dej
powierzchni, do której dociera, jak w
ź
ródle.
Ś
wiatła odległe s
ą
przydatne do jednolitego o
ś
wietlania
obiektów.
Aby doda
ć
ś
wiatło odległe:
-
wybieramy ikon
ę
,
-
okre
ś
lamy (wskazuj
ą
c lub wpisuj
ą
c współrz
ę
dne) kierunek padania
ś
wiatła przez wskazanie dwóch
punktów, DO i OD,
-
okre
ś
lamy parametry takie jak nazwa czy nat
ęż
enie.
Modyfikowanie listy
ś
wiateł i parametrów – ikona z paska narz
ę
dziowego
Renderowanie wy
ś
wietla list
ę
ś
wiateł na rysunku. Pozwala na usuwanie lub modyfikowanie
parametrów wybranego
ś
wiatła. Po zaznaczeniu jednego lub wi
ę
cej
ś
wiateł wskazujemy je prawym
przyciskiem myszy i wybieramy polecenie Wła
ś
ciwo
ś
ci, co pozwala na usuniecie lub modyfikowanie
takich parametrów jak:
-
Nat
ęż
enie - ustawia intensywno
ść
ś
wiatła. Zakres to od 0.00 do maksymalnej warto
ś
ci
obsługiwanej przez system.
-
Stan - wł
ą
cza lub wył
ą
cza
ś
wiatła. Je
ś
li o
ś
wietlenie nie jest wł
ą
czone na rysunku, to ustawienie nie
ma skutków.
-
Cie
ń
– wł
ą
czenie sprawia,
ż
e
ś
wiatło rzuca cienie. Cie
ń
ostry jest prostszy i wydajniejszy, ale ma
ostre kraw
ę
dzie. Cie
ń
mi
ę
kki, czasochłonny, ma realistyczne, gładkie kraw
ę
dzie.
-
Tłumienie – steruje zmian
ą
nat
ęż
enia o
ś
wietlenia wraz z odległo
ś
ci
ą
.
-
Kolor – pozwala dobra
ć
kolor
ś
wiatła.
-
Geometria – pozwala zmieni
ć
usytuowanie
ś
wiatła w modelu.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
20
a) b) c)
Rys. 12.11. Przykładowy rendering z u
ż
yciem: a)
ś
wiatła otoczenia, b)
ś
wiatła punktowego (
ś
wiatło otoczenia zostało wył
ą
czone), c)
ś
wiatła
punktowego i reflektora, d)
ś
wiatła punktowego, reflektora i
ś
wiatła
odległego.
d)
12.3. Tło
Tło jest parametrem przypisywanym do zdefiniowanego widoku, który opisujemy korzystaj
ą
c z menu
Widok
→
Nazwane widoki. Wybieramy Nowy widok modelu i okre
ś
lamy mi
ę
dzy innymi Tło,
zast
ę
puj
ą
c domy
ś
lne:
-
Brył
ą
– jednolity, wybrany kolor,
-
Wypełnieniem – tło trójkolorowe,
-
Obrazem – wybranym zdj
ę
ciem.
Po wybraniu przycisku <Ustaw bie
żą
cy> wy
ś
wietlimy model z wybranym tłem.
12.4. Zaawansowane ustawienia renderowania
I
kona z palety Renderowanie pozwala na wybranie standardu renderowania, który decyduje o jako
ś
ci
otrzymanego obrazu. Mo
ż
emy wybra
ć
jako
ść
Robocz
ą
, Nisk
ą
,
Ś
redni
ą
, Wysok
ą
i Prezentacyjn
ą
.
Zakładka Kontekst renderowania zawiera ustawienia wpływaj
ą
ce na sposób renderowania modelu:
-
Procedura pozwala okre
ś
li
ć
, co b
ę
dzie podlega
ć
renderingowi, widok, wykadrowana cz
ęść
widoku, czy wybrane elementy,
-
Miejsce pozwala okre
ś
li
ć
, gdzie b
ę
dzie tworzony obraz, w oknie Rzutni, czy w nowym Oknie,
-
Rozmiar pozwala precyzyjnie okre
ś
li
ć
wymiary obrazu wynikowego.
Zakładka Materiały zawiera ustawienia decyduj
ą
ce o sposobie traktowania materiałów:
-
Zastosuj materiały pozwala stosowa
ć
do obiektów na rysunku materiały powierzchniowe
zdefiniowane przez u
ż
ytkownika (tekstury). Je
ż
eli ta opcja nie jest wybrana, wszystkie obiekty w
rysunku przyjmuj
ą
warto
ś
ci atrybutów kolor, otoczenie, rozproszenie, odbicie, chropowato
ść
,
przezroczysto
ść
, załamanie i mapa wypukło
ś
ci zdefiniowane dla materiału GLOBALNY.
-
Filtrowanie tekstury - okre
ś
la sposób filtrowania map tekstur.
-
Wymu
ś
2-stronne - okre
ś
la, czy s
ą
renderowane obie strony powierzchni, widoczna i
niewidoczna.
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008
21
Zakładka Próbkowanie steruje wykonywaniem próbkowania. Podana warto
ść
odpowiada liczbie
próbek na jeden piksel. Warto
ść
wi
ę
ksza ni
ż
lub równa 1 wskazuje,
ż
e na jeden piksel jest obliczana
co najmniej jedna próbka. Warto
ść
ułamkowa wskazuje,
ż
e jedna próbka jest obliczana na ka
ż
de N
pikseli (np. 1/4 oznacza obliczanie jednej próbki na ka
ż
de cztery piksele). Ka
ż
dy z dost
ę
pnych
standardów renderingu ma okre
ś
lone własne parametry próbkowania. Typ filtru
okre
ś
la sposób ł
ą
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
ą
wa
ż
one według krzywej (rozkładu) Gaussa
wy
ś
rodkowanej na pikselu.
•
Trójk
ą
t. Próbki s
ą
wa
ż
one według piramidy wy
ś
rodkowanej na
pikselu.
•
Mitchell. Próbki s
ą
wa
ż
one według krzywej (bardziej stromej ni
ż
krzywa Gaussa) wy
ś
rodkowanej na pikselu.
•
Lanczos. Próbki s
ą
wa
ż
one według krzywej (bardziej stromej ni
ż
krzywa Gaussa) wy
ś
rodkowanej na pikselu i zmniejszaj
ą
cej wpływ
próbek na kraw
ę
dzi obszaru filtru.
Zakładka Cienie zawiera ustawienia decyduj
ą
ce o wygl
ą
dzie cieni w
renderowanym obrazie. Mo
ż
emy wł
ą
czy
ć
i wył
ą
czy
ć
wy
ś
wietlanie cieni.
Dost
ę
pne s
ą
nast
ę
puj
ą
ce tryby cieni: Uproszczony, Posortowane lub
Segment.
•
Uproszczony - generuje obiekty rzucaj
ą
ce cienie w losowej
kolejno
ś
ci.
•
Sortuj - generuje obiekty rzucaj
ą
ce cienie w kolejno
ś
ci od obiektu do
ś
wiatła.
•
Segmenty - generuje obiekty rzucaj
ą
ce cienie w kolejno
ś
ci wzdłu
ż
promienia
ś
wiatła od brył do segmentów promienia
ś
wiatła, pomi
ę
dzy
obiektem i
ś
wiatłem.
Rys. 12.12. Okno Zaawansowane ustawienia renderowania.
Zakładka
Ś
ledzenie promienia pozwala uwzgl
ę
dni
ć
wyst
ę
puj
ą
ce w rzeczywisto
ś
ci odbicia i
załamania poprzez
ś
ledzenie wi
ą
zki przykładowych promieni emitowanych przez
ź
ródła
ś
wiatła.
Odbicia i załamania
ś
wiatła generowane w taki sposób s
ą
fizycznie dokładne. Jednak wraz ze
wzrostem liczby odbi
ć
i załama
ń
wydłu
ż
a si
ę
czas potrzebny modułowi renderowania na
tworzenie
obrazu, dlatego u
ż
ytkownik mo
ż
e wpłyn
ąć
na dokładno
ść
ś
ledzenia poprzez parametry:
•
gł
ę
boko
ś
ci
ś
ledzenia – okre
ś
la dopuszczaln
ą
liczb
ę
odbi
ć
i załama
ń
,
•
maksymalna liczba odbi
ć
- okre
ś
la dopuszczaln
ą
liczb
ę
odbi
ć
,
•
maksymalna liczba załama
ń
- okre
ś
la dopuszczaln
ą
liczb
ę
załama
ń
.
Kolejna opcja O
ś
wietlenie po
ś
rednie pozwala, w oparciu o metod
ę
symulacji energetycznej, na
uwzgl
ę
dnianie wpływu kolorów obiektów na obiekty s
ą
siaduj
ą
ce.
Wykonanie polecenia Renderuj
(ikona z paska narz
ę
dziowego Renderowanie) utworzy
realistyczny obraz we wskazanym w ustawieniach miejscu.
Po wykonaniu renderingu obraz mo
ż
emy zapisa
ć
(polecenie Zapisz z menu Plik) w jednym z
dost
ę
pnych formatów:
•
BMP (*.bmp),
•
PCX (*.pcx),
•
TGA (*.tga),
•
TIF (*.tif),
•
JPEG (*.jpg),
•
PNG (*.png).