Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Spis treści
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 zło\
one........................................................................................................... 7
8. Modyfikowanie brył......................................................................................................................... 9
9. Tworzenie powierzchni .................................................................................................................. 11
10. Model bryłowo-powierzchniowy detalu budowlanego.............................................................. 12
11. Minimalizacja pliku z
ródłowego................................................................................................ 14
12. Wizualizacja............................................................................................................................... 14
12.1. Parametry renderingu - Materiały ...................................................................................... 15
12.2. Światło  ikona z paska narzędziowego Renderowanie..................................................... 18
12.3. Tło ...................................................................................................................................... 20
12.4. Zaawansowane ustawienia renderowania .......................................................................... 20
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 1
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Celem pracy jest:
" wykonanie wirtualnego modelu detalu
budowlanego,
" zaprezentowanie modelu w postaci zdjęć z
wizualizacji.
Rys.1.1. Model bryłowo-powierzchniowy ściany z
wieńcem.
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 uwzględnieniem przypadków, w których utworzenie bryły jest niemo\
liwe. Do
tych przypadków wykorzystano modelowanie powierzchniami, z wyszczególnieniem technik tworzenia
powierzchni. Na koniec wykonano wizualizację utworzonego modelu korzystając z metod renderingu
dostępnych w AutoCADzie.
1. Wprowadzenie do programu.
System AutoCAD w wersji 2009 ma wiele narzędzi do kreślenia, modelowania bryłowego i
powierzchniowego oraz renderingu. Zakładamy, \
e
student korzystający z tych materiałów pracował ju\

środowisku AutoCADa i pojęcia takie jak warstwy,
style linii, style wymiarowania, bloki nie są mu obce.
W materiale tym skoncentrujemy się na technikach
modelowania umo\
liwiających tworzenie
trójwymiarowych obiektów (praca z układami
współrzędnych), narzędziach do tworzenia i edycji
brył, tworzenia i edycji powierzchni, prezentowania
modelu.
Podobnie jak w kreśleniu dwuwymiarowym, w celu
zapewnienia przejrzystości rysunku, zalecane jest
tworzenie osobnych grup elementów na oddzielnych
warstwach.
Rys 1.2. Model bryłowy połączenia stalowego.
2. Modelowanie w przestrzeni trójwymiarowej
Tworząc trójwymiarowy model rzeczywistego obiektu mo\
emy przedstawić go w postaci:
" krawędziowej tworząc jedynie linie odwzorowujące szkielet obiektu,
" modelu powierzchniowego składającego się z nieprzez
roczystych ścianek odwzorowujących
powierzchnię brzegową modelu,
" modelu bryłowego, najlepiej oddającego rzeczywistość, w którym obiekty mają ścianki zewnętrzne
oraz wnętrze.
Modelowanie krawędziowe realizowane jest głównie za pomocą odcinków (narzędzie Linia, Polilinia
lub Polilinia 3D). Mo\
e być wykorzystywane np. przy projektowaniu instalacji.
Modelowanie siatkowe to tworzenie siatek odwzorowujących płaszczyzny i powierzchnie
zewnętrzne obiektów z wykorzystaniem ró\
nych technik np. przez wyciąganie elementów płaskich lub
u\
ycie obiektów predefiniowanych, takich jak: prostopadłościan, ostrosłup, itp. Mo\
e być
wykorzystywane do odwzorowania powierzchni o nieregularnym kształcie np. powierzchni terenu. W
systemie AutoCAD powierzchnie tworzone są techniką siatkową, tzn. powierzchnia przybli\
ana jest
siatką ścianek, o których gęstości decyduje u\
ytkownik.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 2
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Modelowanie bryłowe jest najwierniejsze i daje największe mo\
liwości. Obiekt bryłowy reprezentuje
całą objętość obiektu, ma najpełniejszą informację o modelu. Modelowanie bryłowe jest najbardziej
przejrzystym i jednoznacznym rodzajem modelowania w przestrzeni, jest łatwiejsze od modelowania
krawędziowego i siatkowego. Bryły mo\
na dodawać, odejmować, znajdować części wspólne. Mo\
na
bez trudu znalez
ć przekrój bryły czy odcinać jej kawałki. Modelując bryłami mo\
emy korzystać z
predefiniowanych brył elementarnych, takich jak: prostopadłościan, ostrosłup, walec, kula, itp.,
mo\
emy wyciągać dowolny, dwuwymiarowy obiekt po dowolnej linii, łuku czy polilinii oraz obracać
względem dowolnej osi.
3. Płaszczyzna konstrukcyjna i układy współrzędnych
śeby tworzyć trójwymiarowy model na płaskim ekranie komputera trzeba sprawnie poruszać się w
przestrzeni modelu. Ka\
dy punkt modelu ma określone współrzędne kartezjańskie (x,y,z).
Standardowo współrzędne odnoszą się do Globalnego Układu Współrzędnych, na stałe związanego z
modelem (ikona układu  lewy dolny naro\
nik ekranu). Tworząc rysunki dwuwymiarowe korzystamy
jedynie z płaszczyzny XY tego układu, często nie mając świadomości, \
e oś Z w ogóle istnieje.
Rys. 3.1. Układ współrzędnych w rysunkach dwu-wymiarowych.
W rysunku dwuwymiarowym współrzędna  z zawsze była równa  0 . Modelując w przestrzeni 3D
tworzymy obiekty wprowadzając wszystkie 3 współrzędne.
Pozostaje pytanie, co oznacza wskazanie punktu na ekranie, jaki punkt przestrzeni zostanie wybrany,
jakie współrzędne zostaną mu przypisane?
Odpowiedzią jest pojęcie  płaszczyzna konstrukcyjna .
Płaszczyzna konstrukcyjna to płaszczyzna XY obowiązującego
układu współrzędnych. Na tej płaszczyz
nie pojawi się obiekt
tworzony wskazaniami kursora, np. linia czy punkt.
Faktycznie, w rysunku dwuwymiarowym, po wskazaniu punktów
tworzących obiekt powstawał obiekt właśnie na płaszczyz
nie XY.
śeby utworzyć obiekt, który nie będzie częścią naszego rysunku
dwuwymiarowego musimy zmienić poło\
enie płaszczyzny
konstrukcyjnej XY, czyli zdefiniować nowy układ współrzędnych.
Rys. 3.2. Płaszczyzna konstrukcyjna aktywnego układu współrzędnych.
U\
ytkownik mo\
e zdefiniować dowolną liczbę
własnych układów współrzędnych (LUW  Lokalny
Układ Współrzędnych), względem których mo\
e
wprowadzać dane, określając, który układ w danej
chwili jest obowiązujący (aktywny). Układ
współrzędnych jednoznacznie definiujemy wskazując
punkt będący początkiem układu oraz określając
kierunki i zwroty osi X,Y i Z.
Rys. 3.3. Przykładowe LUW.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 3
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Układ współrzędnych u\
ytkownika jest narzędziem, które stanowi podstawę tworzenia modeli
trójwymiarowych. Płaszczyzna XY aktywnego układu współrzędnych stanowi płaszczyznę
konstrukcyjną, na której mo\
emy umieszczać elementy. Zmiana poło\
enia i orientacji układu
współrzędnych powoduje zmianę poło\
enia płaszczyzny konstrukcyjnej, dzięki czemu elementy
mo\
emy umieszczać w przestrzeni w ró\
nym poło\
eniu. Przy modelowaniu przestrzennym podstawa
danego elementu zawsze znajduje się na
płaszczyz
nie konstrukcyjnej XY aktywnego układu.
Na rysunku 3.4. pokazano bryły wymodelowane w
ró\
nych układach współrzędnych. Widoczny sto\
ek
powstał w GUW, jego podstawa znajduje się na
płaszczyz
nie XY tego układu. Ostrosłup powstał w
układzie lokalnym LUW1, podstawa ostrosłupa
znajduje się na płaszczyz
nie xy tego układu.
Prostopadłościan powstał w LUW2, walec w LUW3,
podstawy tych brył le\
ą na płaszczyznach xy tych
układów.
Rys. 3.4. Przykłady modelowania w ró\
nych LUW.
Znamy więc ju\
odpowiedz
na nasze pytanie, wskazując punkt na ekranie monitora wskazujemy
poło\
enie tego punktu na płaszczyz
nie konstrukcyjnej aktywnego układu współrzędnych.
Podsumowując:
" w trójwymiarowej przestrzeni modelu poruszamy się definiując nowe układy współrzędnych,
" elementy dwuwymiarowe zawsze umieszczane są na płaszczyz
nie konstrukcyjnej XY aktywnego
układu współrzędnych,
" elementy trójwymiarowe umieszczane są zgodnie z aktywnym układem czyli podstawa elementu
znajduje się na płaszczyz
nie konstrukcyjnej XY, oś Z wyznacza kierunek wysokości.
" narzędzia dwuwymiarowej operacji na elementach działają tylko na płaszczyz
nie konstrukcyjnej
aktywnego układu (przesunięcie, kopia, obrót itp.),
" narzędzia do operacji na elementach w przestrzeni 3D np. obrót 3D, odbicie lustrzane 3D i szyk 3D
pozwalają na modyfikację obiektów poza płaszczyzną konstrukcyjną.
Symbol aktywnego układu współrzędnych widoczny jest na ekranie w lewym dolnym naro\
niku. Je\
eli
wybierzemy opcję WidokWyświetlIkona LUW W początku symbol będzie wyświetlany w
początku bie\
ącego układu współrzędnych. Symbol jest niewidoczny je\
eli nie wybrana jest opcja
WyświetlLUW Wyświetl Ikonę LUW .
4. Sterowanie układami współrzędnych
Narzędzia dostępne w palecie narzędziowej LUW (lub polecenia z menu Wyświetl) pozwalają na
tworzenie nowych Lokalnych Układów Współrzędnych z wykorzystaniem ró\
nych technik, oraz na
poruszanie się między nimi, a układem globalnym. Przydatne ikony z narzędziami:
- pierwsza z ikon uaktywnia globalny układ współrzędnych,
- druga umo\
liwia przejście do poprzedniego układu,
- kolejne trzy tworzą aktywny układ współrzędnych: związany ze wskazaną ścianką elementu
bryłowego, związany z orientacją wskazanego obiektu lub równoległy do płaszczyzny ekranu,
- pierwsza z ikon przesuwa początek aktywnego układu do wskazanego punktu,
- kolejna tworzy nowy układ współrzędnych na podstawie wektora osi Z
(wskazujemy poło\
enie dwóch punktów, początku i kierunku dodatniego zwrotu osi Z), oś Z
jednoznacznie określa poło\
enie LUW,
- ostatnia tworzy nowy układ przez wskazanie trzech punktów będących odpowiednio początkiem
układu, kierunkiem osi X i kierunkiem osi Y, kierunek osi Z wyznacza reguła prawej dłoni,
- następne narzędzia pozwalają tworzyć nowe układy przez obrót układu
aktywnego wokół osi X, Y lub Z, jako parametr podajemy wartość kąta obrotu.
Je\
eli aktywnych jest wiele rzutni, mo\
na przypisać do ka\
dej z nich inny Lokalny Układ
Współrzędnych.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 4
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
5. Oglądanie modelu w przestrzeni
Podczas tworzenia rysunku płaskiego na ekranie, w rzutni, wyświetlany jest jego widok z góry, czyli
zawsze patrzymy na płaszczyznę XY. W czasie tworzenia trójwymiarowego modelu niezbędna jest
mo\
liwość spojrzenia na model pod ró\
nymi kątami, z ró\
nych wysokości i odległości. Funkcję taką
zapewniają nam narzędzia z palety Orbita.
Rys. 5.1. Ikony narzędzia Orbita.
- Pierwsze narzędzie, Orbita ograniczona, przyjmuje, \
e punkt celowy widoku pozostaje
nieruchomy, a poło\
enie kamery lub punktu obserwacji przemieszcza się dookoła celu.
- Drugie narzędzie, Orbita swobodna, wyświetla obiekt sterujący, który jest okręgiem. Jeśli opcja z
menu podręcznego (prawego klawisza myszy)  Włącz cel automatyczny orbity jest włączona,
obracamy modelem względem środka wyświetlanych obiektów. W przeciwnym wypadku, punktem
celu jest okręg sterujący.
- Trzecie narzędzie, Ciągłe okrą\
anie, umo\
liwia oglądanie obiektów w ciągłym ruchu.
Menu podręczne (prawego klawisza myszy) narzędzia Orbita umo\
liwia włączenie perspektywy. Po
uaktywnieniu narzędzia wybieramy  Perspektywa .
Orientację w przestrzeni modelu ułatwia nam zestaw predefiniowanych widoków, takich jak: widok z
góry, z boku, czy izometryczny (paleta z narzędziami Widok) . Widoki predefiniowane mają własne
układy współrzędnych.
Rys. 5.2. Ikony widoku z palety narzędziowej Widok.
Modele mogą być wyświetlane w rzutni z ró\
ną dokładnością. Im większa będzie dokładność, tym
lepsza będzie jakość wyświetlania modelu, ale dłu\
szy będzie czas tworzenia obrazu . Model
wyświetlany jest zgodnie z wybranym stylem wizualnym. Mo\
e być to model szkieletowy 2D, 3D,
model z ukrytymi liniami niewidocznymi lub wycieniowany realistycznie lub koncepcyjnie (paleta z
narzędziami Style wizualne). Najszybciej tworzony jest widok szkieletowy, najwolniej realistyczny.
Ostatnia ikona z paska  Style wizualne pozwala precyzyjnie określić parametry wybranego stylu
wizualnego. W cieniowanych stylach wizualnych dołączone jest oświetlenie domyślne, które
równomiernie doświetla wszystkie powierzchnie modelu tak, \
eby mo\
na było je wizualnie rozró\
nić.
Domyślne oświetlenie jest dostępne tylko wtedy, gdy inne światła są wyłączone.
Rys. 5.3. Ikony z palety narzędziowej Style wizualne.
Rys. 5.4. Model w widoku szkieletowym, z liniami ukrytymi, w widoku realistycznym i w widoku
koncepcyjnym.
W dowolnej chwili mo\
na wybrać styl wizualny i zmienić jego ustawienia. Wprowadzone zmiany są
odzwierciedlane w rzutniach, w których dany styl wizualny jest zastosowany. Wszystkie zmiany stylu
wizualnego są zapisywane w rysunku.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 5
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Tło jest tak\
e parametrem stylu wizualnego. Jako tła w rzutni mo\
na u\
yć koloru, wypełnienia
gradientowego lub obrazu. Aby u\
yć tła, najpierw nale\
y utworzyć nazwany widok, określić dla niego
tło i ustawić go jako widok bie\
ący w rzutni. Jeśli w bie\
ącym stylu wizualnym dla opcji Tło jest
ustawiona wartość  Tak , tło jest wyświetlane.
Styl wizualny steruje tak\
e wyświetlaniem 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
wyświetlane pełne cienie, oświetlenie w rzutni musi pochodzić od świateł utworzonych przez
u\
ytkownika lub od słońca. Wyświetlanie cieni mo\
e obni\
ać wydajność. Cienie mo\
na wyłączać w
bie\
ącym stylu wizualnym na czas pracy i włączać, gdy będą potrzebne.
6. Tworzenie brył, prymitywy bryłowe
Bryły modelu mogą być tworzone z wykorzystaniem ró\
nych technik. Mo\
emy korzystać z
predefiniowanych prymitywów bryłowych  pasek narzędziowy Modelowanie. Nale\
ą do nich:
" polibryła (bryła składająca się z prostopadłościennych i łukowych ścianek),
" prostopadłościan,
" klin,
" sto\
ek,
" sfera,
" walec,
" torus,
" ostrosłup,
" helisa  umo\
liwia tworzenie sprę\
yn, gwintów
i zakręcanych schodów,
" powierzchnia płaska. Rys. 6.1. Ikony prymitywów bryłowych.
Po wybraniu narzędzia podajemy wartości niezbędnych do zdefiniowania danej bryły parametrów, np.
dla kostki prostopadłościennej są to dwa punkty będące przeciwległymi wierzchołkami podstawy i
wysokość. Nale\
y pamiętać, \
e podstawy brył znajdą się na płaszczyz
nie konstrukcyjnej XY. Je\
eli
chcemy utworzyć np. walec, którego oś jest pozioma, powinniśmy wykorzystać układ współrzędnych,
którego płaszczyzna XY jest pionowa.
Rys. 6.2. Tworzenie bryły prostopadłościanu (kostki) 
wskazujemy jeden z wierzchołków podstawy,
definiujemy wymiary podstawy lub wskazujemy
poło\
enie przeciwległego wierzchołka, określamy
wysokość wskazując punkt lub wpisując wartość
(przechodzenie między danymi  klawisz ).
Rys. 6.3. Tworzenie walca  wskazujemy poło\
enie środka
podstawy, definiujemy promień (wskazanie lub wartość),
określamy wysokość (wskazanie lub wartość).
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 6
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Rys. 6.4. Tworzenie helisy  wskazujemy poło\
enie środka dolnej podstawy, definiujemy promień
dolnej podstawy (wskazanie lub wartość), określamy promień górnej podstawy (wskazanie lub
wartość), podajemy wysokość (wskazanie lub wartość). Liczba zwojów lub skok są parametrami tego
obiektu, mo\
emy je podać w trakcie wstawiania.
7. Bryły i powierzchnie zło\
one
Druga grupa ikon z paska narzędziowego Modelowanie, to narzędzia umo\
liwiające tworzenie brył i
powierzchni zło\
onych. Je\
eli operujemy obiektem zamkniętym, powstanie bryła, obiekty otwarte
utworzą powierzchnie.
Rys. 7.1. Ikony narzędziowe do tworzenia brył zło\
onych  pasek Modelowanie.
Dostępne narzędzia:
Wyciągnij  tworzy bryłę lub powierzchnię przez wyciągnięcie obiektu płaskiego (np. okręgu,
wieloboku, regionu, łuku, itp.) na podaną odległość i w podanym kierunku (opcja Kierunek) lub według
innej tworzącej (opcja śCie\
ka) np.: łuku, polilinii, splajnu. Je\
eli wyciąganiu poddamy obiekt
zamknięty, powstanie bryła, je\
eli wyciąganie wykonamy na obiekcie otwartym, w wyniku tej operacji
powstanie powierzchnia. Je\
eli wyciągamy dany profil wzdłu\
ście\
ki, bryła która powstanie
rozpoczyna się płaszczyzną profilu, a kończy w punkcie końcowym ście\
ki, na płaszczyz
nie
prostopadłej do ście\
ki. W operacji wyciągania mo\
emy zastosować kąt zwę\
enia, ścianki boczne
powstającej bryły będą wtedy odchylone o zadany kąt. Je\
eli kąt będzie zbyt du\
y, profil mo\
e zbiec
się w jednym punkcie przed osiągnięciem wymaganej wysokości.
Aby narysowany profil poddać wyciąganiu prostemu nale\
y:
- wybrać ten obiekt lub grupę obiektów, lub PKM,
- wpisać wysokość wyciągnięcia lub wybrać opcję  c   śCie\
ka ,
- je\
eli bryła ma być ze zwę\
eniem, nale\
y wybrać opcję  t -  kąT zwę\
enia i wpisać wartość
kąta.
Rys. 7.2. Przykład modelowania wiaduktu  wyciągnięcie przekroju (regionu) po łuku.
Naciśnij i ciągnij  tworzy bryłę przez wyciągnięcie dowolnego obszaru zamkniętego. W trakcie
wykonywania polecenia system automatycznie tworzy region uwzględniający otwory znajdujące się
wewnątrz obszaru zamkniętego. Aby utworzyć bryłę:
- rysujemy jej przekrój,
- wybieramy narzędzie  Naciśnij i ciągnij ,
- wskazujemy dowolny punkt wewnątrz
przekroju,
- podajemy wysokość wyciągnięcia.
Rys. 7.3. Przykład modelowania pustaka  wyciągnięcie przekroju na zadaną wysokość.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 7
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Przeciągnięcie  tworzy powierzchnię lub bryłę 3D przez
przeciągnięcie obiektu 2D wzdłu\
otwartej lub zamkniętej ście\
ki
2D lub 3D. Podczas przeciągania profilu wzdłu\
ście\
ki profil jest
przenoszony i wyrównywany prostopadle do ście\
ki.
Po wybraniu narzędzia wybieramy obiekty do przeciągnięcia,
kończymy wybór klawiszem lub PKM , następnie
wybieramy obiekt, po którym przeciągamy, czyli ście\
kę.
Rys. 7.4. Model sprę\
yny - przykład przeciągnięcia okręgu po helisie.
Przekręć  tworzy powierzchnię lub bryłę za pomocą
przekręcania otwartych lub zamkniętych obiektów wokół
osi. Mo\
na przekręcić więcej ni\
jeden obiekt naraz. Oś
obrotu mo\
na określić przez: wskazanie dwóch punktów,
jako oś X, Y lub Z, oś zdefiniowaną przez obiekt (opcja
Obiekt).
Rys. 7.5. Bryła obrotowa  przykład przekręcenia regionu wokół osi.
Aby narysowany profil poddać operacji przekręć nale\
y:
- wybrać ten obiekt, lub PKM,
- określić oś obrotu,
- podać wartość kąta, o jaki profil zostanie przekręcony.
Wyciągnięcie zło\
one  tworzy bryłę lub powierzchnię przechodzącą przez zdefiniowany zestaw
dwóch lub więcej krzywych przekroju poprzecznego. Przekroje
poprzeczne (na ogół krzywe lub linie), definiujące kształt wynikowej
bryły lub płaszczyzny, mogą być otwarte (np. łuk) lub zamknięte (np.
okrąg). Wyciąganie zło\
one mo\
e odbywać się wzdłu\
ście\
ki (opcja
sCie\
ka). Zaleca się, aby początek krzywej definiującej ście\
kę
znajdował się na płaszczyz
nie pierwszego przekroju poprzecznego, a
koniec na płaszczyz
nie ostatniego przekroju poprzecznego.
Rys. 7.6. Przykład bryły przechodzącej przez 3 zdefiniowane przekroje.
Bryły zło\
one powstają tak\
e w wyniku sumowania, odejmowania lub znajdowania części wspólnej
brył składowych. Niezbędne narzędzia do tych operacji znajdują się w pasku z narzędziami Edycja
brył.
Rys. 7.7. Ikony operacji na bryłach: Suma, Ró\
nica, Iloczyn czyli część wspólna.
Poni\
ej przykład modelownia dwuteownika z sześciokątnym otworem w środniku. Pracę rozpoczęto
od wymodelowania bryły dwuteownika i bryły otworu, następnie odjęto od bryły dwuteownika bryłę
otworu. Kolejne kroki powstawania modelu:
a) narysowano (płaszczyzna XY) przekrój dwuteownika i sześciokątnego otworu,
b) zamieniono kontur w obiekt dwuwymiarowy z wnętrzem, takim obiektem jest Region,
c) wyciągnięto region przekroju dwuteownika na określoną wysokość, oraz regionu przekroju otworu
na wysokość co najmniej równą grubości środnika (otwór musi przebić środnik dwuteownika),
d) precyzyjnie umieszczono bryłę otworu względem dwuteownika - bryłę otworu obrócono i
przesunięto dowiązując się np. do górnego naro\
nika dwuteownika,
e) kolejnego przesunięcia bryły otworu dokonano o ściśle wyliczony wektor,
f) odjęto od bryły dwuteownika bryłę otworu narzędziem  Ró\
nica z paska  Edycja brył .
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 8
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
a) b) c) d) e) f)
Rys. 7.8. Przykład modelowania dwuteownika z otworem.
8. Modyfikowanie brył
Gdy istniejące w modelu bryły wymagają korekty mo\
emy wykorzystać narzędzia do edycji brył
(pasek narzędziowy Edycja brył). Pierwsza grupa ikon (rys. 7.7.) to operacje logiczne na bryłach.
Druga grupa ikon pozwala modyfikować bryły zmieniając poło\
enie ścianek, czyli powierzchni
ograniczających bryłę.
Je\
eli chcemy np. rozciągnąć bryłę, wybieramy jedną lub więcej ścianek i zmieniamy ich poło\
enie.
Pozostałe ścianki dopasują się do przekształconych, bryła zostanie zmodyfikowana. Ścianki brył
mo\
na przesuwać, obracać, odsuwać, usuwać, kopiować oraz nadawać im określony kolor.
Zmianie podlegają wybrane ścianki. Wyboru dokonujemy wskazując dowolny punkt ścianki lub jej
krawędz
. Je\
eli wybranych zostało więcej ścianek (np. wybrany punkt nale\
y do wielu) mo\
emy
usunąć ściankę ze zbioru wskazań, wybieramy ją powtórnie z wciśniętym klawiszem .
Rys. 8.1. Narzędzia edycji brył.
Operacje paska narzędziowego  Edycja brył (kolejno):
Wyciągnij powierzchnie  przesuwa ściankę równolegle z
mo\
liwością podania kąta zwę\
enia (mo\
emy np. wydłu\
yć
istniejącą bryłę). Na rysunku 8.2. przykład u\
ycia tej funkcji -
dwuteownik z wybraną górną ścianką i dwuteownik po
wyciągnięciu tej ścianki ze zwę\
eniem 5o.
Rys. 8.2. Przykład wyciągnięcia górnej ścianki dwuteownika.
Przesuń powierzchnie  przesuwa ścianki, umo\
liwia np.
przesunięcie istniejącego otworu. Na rysunku 8.3. przykład
u\
ycia tej funkcji do przesunięcia otworu w środniku
dwuteownika - dwuteownik z zaznaczoną ścianką otworu i
rezultat operacji przesunięcia o wskazany wektor.
Rys. 8.3. Przykład przesunięcia otworu.
Odsuń powierzchnie  odsuwa wybrane ścianki o określoną
odległość. Na rysunku 8.4. przykład pogrubienia środnika
dwuteownika - dwuteownik z wybraną ścianką i efekt operacji,
ścianka odsunięta na podaną przez u\
ytkownika odległość.
Rys. 8.4. Przykład odsunięcia ścianki środnika.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 9
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Usuń powierzchnie  usuwa wskazane ścianki, np. mo\
emy
zlikwidować otwór usuwając ściankę, która go ogranicza 
rysunek 8.5. Dwuteownik z zaznaczoną ścianką otworu i
rezultat operacji.
Rys. 8.5. Przykład usunięcia ścianki otworu.
Obróć powierzchnie  obraca ściankę względem wskazanej
osi obrotu, o określony kąt. Na rysunku 8.6. przykład
obrócenia bocznych ścianek półek dwuteownika o kąt (-10)o
(wartość kąta podajemy względem osi obrotu).
Rys. 8.6. Przykład obrócenia ścianek bocznych.
Zwęz
powierzchnie  zwę\
a powierzchnię pod określonym kątem.
Kopiuj powierzchnie  kopiuje wskazaną ściankę (umo\
liwia
stworzenie linii konturowej danej ścianki). Na rysunku 8.6.
przykład skopiowania górnej ścianki dwuteownika.
Utworzona kopia jest regionem.
Rys. 8.7. Przykład utworzenia kopii ścianki bryły.
Koloruj powierzchnie  zmienia kolor wskazanych ścianek bryły.
Ponadto mo\
emy ścinać i zaokrąglać krawędzie brył oraz wykonywać ich przekroje i rozcięcia.
Krawędzie bryły mo\
emy ścinać i zaokrąglać za pomocą znanych z palety
Zmiana narzędzi Fazuj i Zaokrąglaj .
Rys. 8.8. Ikony narzędzi Fazuj i Zaokrąglaj.
Postępujemy zgodnie z poleceniami wydawanymi przez system, czyli w przypadku ścięcia
wskazujemy krawędz
ścinanej ścianki. System wybierze jedną z dwóch zawierającą wskazaną
krawędz
. Akceptujemy, je\
eli wybór jest właściwy, je\
eli nie, wybieramy opcję  Następna . Następnie
określamy parametry ścięcia i wskazujemy krawędz
, która ma przestać istnieć. Opcja  Pętla
spowoduje ścięcie wszystkich krawędzi
nale\
ących do wybranej ścianki. W
przypadku Zaokrąglania wskazujemy
krawędz
, która przestanie istnieć,
następnie określamy parametr
wyokrąglenia (promień).
Rys. 8.9. Przykład u\
ycia narzędzia Fazuj i Zaokrąglaj.
Rozcięcia modelu płaszczyzną mo\
emy dokonać za pomocą polecenia Płat z menu Zmiana
Operacje 3D. Po wybraniu obiektów do rozcięcia definiujemy (ró\
nymi sposobami) płaszczyznę
rozcinającą np. przez wskazanie 3 niewspółliniowych punktów nale\
ących do niej. Do u\
ytkownika
nale\
y wybór czy obie rozcięte części mają pozostać w modelu, czy tylko jedna z nich.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 10
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
9. Tworzenie powierzchni
Modele powierzchniowe odwzorowują kształty obiektów, mają zastosowanie tam, gdzie nie chcemy
modelować wnętrza oraz w przypadkach, w których wykonanie modelu
bryłowego jest niemo\
liwe lub bardzo skomplikowane. Powierzchnie
reprezentowane są przez siatki o wybranej przez u\
ytkownika gęstości.
Powierzchniami mo\
emy wymodelować teren (na podstawie danych
wysokościowych) lub inne skomplikowane kształty. Narzędzia słu\
ące do
tworzenia modeli powierzchniowych znajdują się w menu Rysuj
Modelowanie Siatki.
Rys. 9.1. Narzędzia do tworzenia siatek powierzchniowych.
Nale\
ą do nich:
Siatka 3D  tworzy powierzchnię wielokątną na podstawie wskazanej macierzy NxM punktów.
Siatka przekręcona  tworzy siatkę przez obrót krzywej lub profilu (linii, okręgów, łuków, elips, łuków
eliptycznych, polilinii lub splajnów, zamkniętych polilinii, wieloboków, zamkniętych splajnów lub
pierścieni) wokół wybranej osi.
Siatka walcowa - tworzy siatkę reprezentującą powierzchnię walcową zdefiniowaną przez
wyciągnięcie linii lub krzywej (nazywanej krzywą ście\
ki) w określonym kierunku i na określoną
odległość (nazywaną wektorem kierunkowym).
Siatka prostokreślna  tworzy siatkę wielokątną reprezentującą powierzchnię prostokreślną między
dwoma liniami lub krzywymi.
Siatka krawędziowa - tworzy siatkę wielokątną przybli\
ającą siatkę powierzchni płata Coonsa
powstałego z czterech przylegających krawędzi. Płat Coonsa jest powierzchnią bikubiczną,
utworzoną metodą interpolacji czterech stykających się krawędzi (które mogą być dowolnymi
krzywymi w przestrzeni).
Gładkością powierzchni (gęstością siatki ścianek) sterują dwie zmienne Surftab1 i Surftab2
(odpowiednio dla dwóch kierunków). Im większa wartość tych zmiennych, tym bardziej gęsta będzie
siatka ścianek. Aby dokonać zmiany wartości jednej z tych zmiennych wpisujemy jej nazwę w linii
komend i podajemy nową wartość.
Rys. 9.2. Powierzchnia krawędziowa utworzona dla 4 krawędzi, dla zmiennych Surftab równych
odpowiednio 6 i 30.
Powierzchnie mogą być modyfikowane jedynie w oparciu o punkty charakterystyczne, czyli węzły
siatki. Tak jak w przypadku innych elementów przesuwając poło\
enie węzła zmieniamy geometrię
całego obiektu. Powierzchnie nie podlegają operacjom sumowania, odejmowania czy znajdowania
części wspólnej. Jedyną operacją, która pozwoli nam usunąć fragment powierzchni jest rozbicie
powierzchni na ścianki (polecenie Rozbij z paska narzędziowego Zmiana) i usunięcie pojedynczych
ścianek. Ta operacja nie zapewni nam jednak
gładkich wcięć.
Rys. 9.3. Modyfikowanie powierzchni przez
przesuniecie węzłów siatki i przez usunięcie
ścianek siatki po rozbiciu powierzchni na ścianki.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 11
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
10. Model bryłowo-powierzchniowy detalu budowlanego.
Naszym zadaniem jest wykonanie przykładowego modelu bryłowego detalu budowlanego - stropu
gęsto\
ebrowego. Wykorzystamy narzędzia z pasków
Modelowanie, Edycja brył, LUW, Widok, Style
wizualne, Orbita. Przed przystąpieniem do pracy
nale\
y wykonać niezbędne ustawienia dotyczące
jednostek i warstw. Definiując układ warstw
powinniśmy uwzględnić podział elementów ze względu
na materiał, z którego są wykonane. Ułatwi nam to
przygotowanie modelu do wizualizacji.
Rys. 10.1. Przykładowy model stropu gesto\
ebrowego.
Ściana z pustaków to nic innego jak powielony pojedynczy pustak, który tworzymy przez wyciągnięcie
przekroju. Podobnie powstaną pustaki w stropie. Pręty zbrojenia głównego to walce, a strzemiona i
pręty odgięte to okręgi przeciągnięte po odpowiednio poskładanej polilinii. Deski, beton, papa,
podłoga drewniana to prostopadłościany.
Przy wielokrotnym powielaniu danego elementu, dobrze jest skorzystać z funkcji tworzenia bloku.
Pozwala to zmniejszyć wielkość pliku z
ródłowego. Tworząc blok zapamiętujemy jego model, kolejne
kopie są odwołaniami do zdefiniowanego wzoru.
Rys. 10.2. Etapy modelowania pustaka ściennego i stropowego: kontur, region, wyciągnięcie bryły.
Modelując pustaki najpierw tworzymy linię przekroju korzystając z linii, łuków, krzywych. Aby przekrój
stanowił część płaszczyzny z otworami tworzymy region. W tym celu wybieramy narzędzie Region z
palety Rysuj, wybieramy wszystkie elementy wchodzące w skład zewnętrznego konturu pustaka oraz
linii brzegowej otworów. Je\
eli kontur narysowany został precyzyjnie powinniśmy otrzymać komunikat
o utworzeniu regionów. Korzystając z mo\
liwości wykonywania operacji logicznych na regionach
takich jak odejmowanie czy dodawanie, od obszaru zewnętrznego odejmujemy obszary będące
dziurami (narzędzie odejmowania z palety Edycja brył). Po wycieniowaniu obrazu powinniśmy
zobaczyć przekrój pustaka jak na rys. 10.2.
Narzędzie  Wyciągnij z palety Modelowanie umo\
liwi nam pogrubienie przekroju i utworzenie bryły
pustaka. W tym celu wybieramy narzędzie, wskazujemy przekrój i podajemy wysokość pogrubienia.
Mo\
emy te\
skorzystać z narzędzia  Naciśnij i wyciągnij , które pozwala utworzyć bryłę bez
konieczności tworzenia regionu. Po narysowaniu konturu, wybieramy to narzędzie i wskazujemy
punkt wewnątrz konturu, region zostanie utworzony automatycznie, ostatni etap to określenie
wysokości.
Nale\
y pamiętać, \
e ze względu na swoje poło\
enie, pustaki (ścienny i stropowy) powinny powstawać
w innych Lokalnych Układach Współrzędnych. Zawsze płaszczyzna XY tych układów powinna
znajdować się na płaszczyz
nie przekroju bryły. Aby dostosować
poło\
enie LUW po wymodelowaniu pustaka ściennego, do
modelowania pustaka stropowego, mo\
emy obrócić pierwszy LUW
(rys. 10.2.) względem osi X o 90o.
Rys. 10.3. Ściana z pustaków z zaprawą.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 12
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Aby wymodelować zaprawę wypełniającą wszystkie przestrzenie między pustakami w ścianie
wykorzystamy operacje na bryłach. Zamiast precyzyjne modelować poszczególne
prostopadłościenne fragmenty spoiny, mo\
emy utworzyć jedną du\
ą bryłę, trochę mniejszą od
wymiarów ściany. Wzajemne przenikanie się brył uwidoczni tylko te części zaprawy, które znajdują
się między cegłami, reszta utonie we wnętrzu cegieł. Odejmując od bryły zaprawy bryły cegieł
otrzymamy bryłę zaprawy wypełniającą szczelnie przestrzenie między cegłami. Musimy pamiętać o
skopiowaniu brył cegieł. Jako obiekt odejmowany zostanie ona usunięta w procesie odejmowania.
Kolejny etap to wymodelowanie zbrojenia, którego pręty główne
są walcami, strzemiona, to okręgi przeciągnięte po poliliniach.
Rys. 10.4. Model zbrojenia wieńca.
Aby wymodelować strzemiona najpierw kreślimy ście\
kę, po której przeciągać będziemy koło będące
przekrojem strzemienia (rys. 10.5.a). Ście\
ka składająca się z odcinków linii i łuków musi stanowić
jeden element. Mo\
emy więc wielokrotnie wyciągać koło wzdłu\
odcinka lub łuku, lub zbudować z
tych elementów jeden obiekt, jakim jest polilinia. Wa\
ne jest, \
eby elementy ście\
ki wzajemnie się nie
przecinały. Trudnym do wymodelowania miejscem są haczyki strzemion, które w rzeczywistości są
odgięte względem siebie. Takiego  odgięcia dokonamy te\
w trakcie modelowania, obracając
względem punktu A część osi strzemienia wraz z jednym haczykiem. W tym celu skorzystamy z
narzędzia  Obrót 3D z menu ZmianaOperacje 3D. Po wybraniu narzędzia wybieramy elementy
podlegające obrotowi, czyli całe ramie osi od punktu A. Następnie wybieramy oś obrotu wskazując
jeden z trzech kierunków (rys. 10.5.b). Wpisujemy wartość kąta obrotu.
a) b) c) d)
Rys. 10.5. Modelowanie strzemienia: a) kontur osi, b) odgięcie haczyka, c) utworzenie dwóch poliginii,
d) przeciągnięcie okręgu po obu poliliniach.
Kolejny etap to utworzenie polilinii. Jest to obiekt 2D, musi być tworzony na płaszczyz
nie XY. Ze
względu na odgięcie, nasza oś powstała na dwóch ró\
nych płaszczyznach XY, dlatego utworzymy
dwie polilinie. Najpierw dostosujemy LUV do narysowanej pierwszej części osi strzemienia, tak, aby
le\
ała ona na płaszczyz
nie XY aktualnego LUV. Najłatwiej dostosujemy LUV korzystając z opcji
wskazania 3 punktów jednoznacznie definiujących płaszczyznę XY (rys. 5.10.c). Teraz mo\
emy
połączyć obiekty w polilinię, wybieramy  Polilinia z menu ZmianaObiekt. Wybieramy pierwszy
(skrajny) segment zamieniając go w polilinię. Opcja  d jak  Dołącz pozwala dołączyć kolejne
segmenty. Kończąc operację klawiszem powinniśmy otrzymać komunikat, \
e segmenty
zostały dodane. Drugą z polilinii tworzymy analogicznie pamiętając o zmianie poło\
enia LUW, tak,
\
eby kontur osi le\
ał na aktualnej płaszczyz
nie XY.
Ostatni etap to przeciągnięcie (narzędzie Przeciągnięcie z palety Modelowanie) okręgu przez dwie
polilinie (rys. 10.5.d). Okrąg mo\
e być narysowany w dowolnej płaszczyz
nie. Wybieramy narzędzie,
wskazujemy okrąg, zatwierdzamy, wskazujemy ście\
kę, zatwierdzamy.
Podobną techniką modelujemy pozostałe pręty zbrojenia.
W naszym modelu bryła betonu to zwykły prostopadłościan. W rzeczywistości, w stropie, beton
zakrywa elementy pustaków i zbrojenia. śeby dobrze zaprezentować detal zmniejszono bryłę betonu
pokazując wnętrze stropu. Inny pomysł na zaprezentowanie betonu to wymodelowanie kształtu
kojarzącego się z procesem wylewania betonu (rys. 10.6.).
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 13
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
a) b) c) d)
Rys. 10.6. Bryła betonu (a) i kolejne kroku tworzenia powierzchni wylewania: b) 4 krawędzie konturu,
b) powierzchnia brzegowa, c) powierzchnia z bryłą.
Taki kształt nie jest mo\
liwy do utworzenia narzędziami do modelowania bryłowego. Niezbędne jest
wykorzystanie narzędzi do tworzenia powierzchni, czyli aby osiągnąć po\
ądany efekt, częściowo
utworzymy bryłę przez wyciągnięcie (rys. 10.6.a), fragment rozlewającego się betonu wymodelujemy
powierzchnią krawędziową (rys 10.6.c). Powierzchnie krawędziową tworzymy na podstawie
narysowanych 4 krawędzi. W naszym przypadku będą to 4 krzywe, które zostały narysowane w
ró\
nych Lokalnych Układach Współrzędnych (na ró\
nych płaszczyznach XY). Rysowanie krawędzi
mo\
na uprościć rysując je na jednej płaszczyz
nie XY i obracając je do właściwego poło\
enia (Zmiana
Operacje 3D Obrót 3D). Siatkę krawędziową tworzymy korzystając z narzędzia Rysuj
Modelowanie Siatki Siatka krawędziowa. Je\
eli siatka nie jest wystarczająco gładka, nale\
y
zwiększyć parametry surftab1 i surftab2. Właściwie rozmieszczając bryłę i siatkę, uzyskamy efekt
widoczny na rys. 10.6.d.
Taka metoda niesie ze sobą pewne komplikacje. Powierzchnie są elementami, które nie podlegają
operacji odejmowania. Nie mo\
emy więc od naszej powierzchni ograniczającej beton odjąć
występujących w rzeczywistości pustaków. Beton  wleje nam się do środka. Jedyna rada na taką
sytuację to rozbicie powierzchni na siatkę ścianek i usuwanie zbędnych fragmentów.
11. Minimalizacja pliku z
ródłowego.
Plik z
ródłowy będący wynikiem naszej pracy mo\
e być znacznych rozmiarów (kilkadziesiąt MB).
Praca z du\
ym plikiem jest czasochłonna, przetwarzanie obrazu trwa bardzo długo. Powinniśmy
starać się, aby tworzony plik był jak najmniejszy. Dlatego nale\
y racjonalnie wprowadzać nowe
elementy np. wykorzystując do tworzenia kopii wielokrotnych funkcję tworzenia bloku. Definiując blok
zapamiętujemy tylko wzorzec, kolejne kopie bloku nie są nowymi elementami, a tylko odwołaniami do
definicji, nie wpływają więc na wielkość 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 usunąć obiekty utworzone, a
nieu\
ywane, które mogły znalez
ć się w pliku. Do tego celu słu\
y nam polecenie Usuń z menu Plik
Narzędzia rysunkowe. Je\
eli wybierzemy opcję  Poka\
elementy, które mo\
na usunąć otrzymamy
listę obiektów, które nie pełnią w modelu \
adnej roli, które mo\
emy usunąć. Taka operacja często
zmniejsza plik nawet o połowę.
12. Wizualizacja
Końcowym etapem modelowania jest utworzenie prezentacji fotorealistycznej wykonanego modelu
uwzględniającej materiały, oświetlenie, tło. Narzędzia umo\
liwiające zdefiniowanie tych parametrów
znajdują się w pasku narzędziowym Renderowanie.
Rys. 12.1. Pasek narzędziowy Renderowanie.
Renderowanie to zło\
ony proces tworzenia zdjęcia z wirtualnego modelu. Materiały, przezroczystości,
cienie, odbicia, gładkość krawędzi, tło, wielkość obrazu wynikowego to parametry, które powinien
ustalić u\
ytkownik przed wykonaniem wizualizacji. Dobór właściwych parametrów, które sprawią, \
e
model będzie wyglądał realnie jest trudne, pracochłonne i czasochłonne, wymaga wykonania wielu
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 14
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
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, sprawdzające renderingi wykonujemy do małych zdjęć,
wyłączając parametry zbędne (np. cienie, odbicia). Rendering ostateczny wykonujemy tworząc
zdjęcia du\
e z wykorzystaniem najlepszych procedur obliczeniowych.
Pasek narzędziowy Renderowanie pozwala wywołać polecenia (kolejne ikony):
- ukrywania linii  wyświetla model krawędziowo z liniami ukrytymi,
- renderingu  tworzy wyrenderowany obraz zgodnie z ustawieniami,
- ustawienia świateł (ikona rozwijalna), w tym światła punktowego, reflektora świetlnego, światła
odległego,
- wyświetlenia listy świateł z mo\
liwością modyfikowania parametrów tych świateł,
- ustawień i przypisania materiałów,
- odwzorowania (ikona rozwijalna) pozwalającego modyfikować usytuowanie tekstury na wybranych
elementach,
- ustawień środowiska renderowania, czyli takich efektów jak mgła, czy uwzględnianie głębi,
- zaawansowanych ustawień renderowania, czyli co (cały model czy tylko wybrane fragmenty), jak
precyzyjnie (jakość robocza, czy prezentacyjna) i gdzie renderujemy (na ekran czy do pliku).
12.1. Parametry renderingu - Materiały
Materiał, to cecha obiektu określająca jego kolor, teksturę, jak odbija lub przepuszcza światło.
Widoczny obok panel uwidacznia próbki materiałów dostępnych w rysunku. Materiał domyślny ma
nazwę globalny i jest przypisany do elementów, dla których nie został zdefiniowany inny materiał.
Mo\
emy dołączać nowe materiał korzystając z jednej z ikon. Ustawienia wybranego materiału są
wyświetlane w panelu Edytor materiałów:
- Typ - określa typ materiału. Typy Realistyczny i Realistyczny metal są przeznaczone dla
materiałów opartych o cechy fizyczne. Typy Zaawansowany i Zaawansowany metal są
przeznaczone dla materiałów oferujących więcej opcji, w tym właściwości, za pomocą których
mo\
na tworzyć efekty specjalne, np. symulować odbicia. Uwaga, realistyczny metal nie oznacza,
\
e materiałem jest metal, jest to tylko określenie dla danego zestawu cech.
Zastosuj materiał
- Szablon - wyświetla listę szablonów dostępnych dla
Materiał globalny do obiektów
wybranego typu materiału.
- Kolor  pozwala wybrać kolor materiału np. na podstawie
koloru obiektu, do którego jest on dołączony  opcja  Jak
obiekt .
- Połysk - ustawia połysk materiału. Podświetlenie powierzchni
o du\
ym połysku jest mniejsze i jaśniejsze. Powierzchnia o
Nowy materiał
mniejszym połysku odbija światło w większej liczbie kierunków,
dając większe, łagodniejsze podświetlenie.
- Pochłanianie - ustawia pochłanianie materiału. Bryła
całkowicie nieprzezroczysta nie przepuszcza światła przez
swoją powierzchnię. Obiekt bez pochłaniania jest
przezroczysty.
- Indeks załamania - określa, w jaki sposób światło jest
załamywane przez obiekt z dołączonym materiałem częściowo
przezroczystym. Na przykład przy wartości  1.0 , indeksie
załamania powietrza, obiekt znajdujący się za obiektem
przezroczystym nie jest w ogóle zniekształcony. Przy wartości
 1.5 obiekt jest zniekształcony znacznie, jakby był oglądany
przez szklaną kulę.
- Przezroczystość  określa stopień przezroczystości materiału.
Obiekt przezroczysty transmituje światło, ale jest ono równie\

rozproszone wewnątrz obiektu. Przezroczystość ma wartość
procentową: przy wartości  0.0 materiał nie jest przezroczysty;
przy wartości  100.0 materiał jest w pełni przezroczysty.
Rys. 12.2. Paleta ustawień parametrów materiałów
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 15
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
- Światło własne - jeśli dla tej opcji jest ustawiona wartość większa ni\
 0 , wydaje się, \
e obiekt
wysyła światło, niezale\
nie od świateł na rysunku. Jeśli jest wybrane światło własne, jaskrawość
jest niedostępna.
- Jaskrawość jest wartością natę\
enia światła odbijanego od powierzchni. Jest to miara
postrzeganej jasności powierzchni. Jeśli jest wybrana jaskrawość, światło własne jest niedostępne.
Jaskrawość jest określona w rzeczywistych jednostkach oświetlenia.
- Materiał dwustronny - gdy ta opcja jest włączona, jest renderowana dodatnia i ujemna normalna
powierzchni. Gdy jest wyłączona, jedynie dodatnie normalne płaszczyzny są renderowane. To
ustawienie jest wyłączone, jeśli włączona jest opcja  Wymuś 2-stronne w oknie dialogowym
 Zarządzaj ustawieniami wstępnymi renderowania .
Mapy pozwalają przypisać wzór lub teksturę do materiału. Dla typu Realistyczny i Realistyczny metal
są to:
- Mapa rozproszenia  pozwala dołączyć teksturę do materiału (przycisk ),
mo\
emy wybrać jedną z proponowanych przez system, lub zdefiniować własną w oparciu o własną
teksturę lub materiały proceduralne: Drewno, Marmur. Suwak mapy rozproszenia steruje
intensywnością mapy na obiekcie.
- Mapa pochłaniani określa, które obszary materiału mają być przezroczyste, a które nie.
- Mapa wypukłości dodaje rzez
bę do powierzchni, zgodnie z wybranym obrazem (przycisk
, nie zmieniając jej geometrii. Mapowanie wypukłości powoduje, \
e obiekt wygląda tak,
jakby miał wypukłą lub nieregularną powierzchnię, pozwalają usunąć gładkość z powierzchni lub
nadać jej wygląd wytłoczony. Nale\
y jednak pamiętać, \
e efekt głębi mapy wypukłości jest
ograniczony. Jeśli konieczne jest uzyskanie bardzo du\
ej głębokości powierzchni, nale\
y u\
yć
technik modelowania. Suwak mapy wypukłości umo\
liwia dostosowanie stopnia wypukłości.
Wy\
sze wartości powodują renderowanie wy\
szych krawędzi, a ni\
sze wartości ni\
szych krawędzi
płaskorzez
by.
Biblioteki z teksturami, które mogą być wykorzystane jako mapy, znajdują się w miejscu
wskazanym przez system, \
eby to sprawdzić, polecenie Opcje z menu Narzędzia, zakładka Pliki,
zazwyczaj jest tak jak poni\
ej:
Jako wzory tekstur mogą być u\
ywane następujące 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, przesunięcia tekstury i jej obrotu do wielkości obiektu.
Jednostki umo\
liwiają wybór obowiązujących jednostek przy skalowaniu. Aby skalować w
jednostkach rzeczywistych, nale\
y wybrać rodzaj jednostek.
Blokuj współczynnik kształtu blokuje proporcje bitmapy. Zmiana jednego ze współczynników
skalowania automatycznie powoduje zmianę drugiego.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 16
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Odsunięcie U, Odsunięcie V - przesuwa punkt początkowy
bitmapy wzdłu\
osi U i V. Wartość tę mo\
na ustawić
interakcyjnie, przesuwając suwak umieszczony wewnątrz
podglądu.
Obrót  pozwala obrócić bitmapę wokół osi W układu
współrzędnych 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 przezroczystość z równoczesnym
zmniejszeniem pochłaniania promieni przez materiał.
Rys. 12.7. Materiał jak na rys. 12.5., dołączona i doskalowana mapa wypukłości w postaci pliku
rastrowego.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 17
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Rys. 12.8. Zmiana typu materiału na realistyczny metal, czyli uwzględnianie odbić (bez
mapy wypukłości).
Poło\
enie materiału na danym obiekcie mo\
na zmodyfikować wykorzystując polecenie
 Odwzorowanie dostępne w palecie Renderowanie.
Rys. 12.9. Narzędzia odwzorowania.
Do dyspozycji mamy kilka rodzajów odwzorowań, 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 powierzchnię 2D. Obraz nie ulega zniekształceniu, ale jest tak skalowany, aby
pasował do obiektu. To odwzorowanie jest najczęściej u\
ywane dla powierzchni.
" Odwzorowanie kostki odwzorowuje obraz na bryłę przypominającą kostkę. Obraz jest powtarzany
na ka\
dej stronie obiektu.
" Odwzorowanie kuliste odkształca obraz poziomo i pionowo. Górna krawędz
mapy jest
kompresowana do punktu w  biegunie północnym sfery, a dolna krawędz
do punktu w  biegunie
południowym .
" Odwzorowanie walcowe odwzorowuje obraz na obiekcie walcowym; krawędzie poziome są
zawinięte; pozostałe krawędzie nie są zawijane. Wysokość obrazu jest skalowana wzdłu\
osi walca.
Je\
eli trzeba dokonać dalszych regulacji, np. przesunięcia lub obrócenia tekstury na obiekcie, mo\
na
u\
yć narzędzia odwzorowania materiału uchwytami, które są wyświetlane na obiekcie.
Po wybraniu opcji Przesuń lub Obrót, wyświetlany jest symbol kierunków przesunięcia lub orbit
obrotu. Kierunek podświetlony na \
ółto jest aktywny. Ruch kursora
modyfikuje usytuowanie tekstury w
aktywnym kierunku.
Rys. 12.10. Narzędzia przesunięcia
i obrotu tekstury na obiekcie.
12.2. Światło  ikona z paska narzędziowego Renderowanie.
Dobre oświetlenie ma kluczowe znaczenie dla wizualizacji cieniowanych modeli 3D
podczas pracy i tworzenia renderingu.
Oświetlenie domyślne
Podczas pracy na rzutni z cieniowanym widokiem 3D domyślne oświetlenie pochodzi z dwóch
odległych z
ródeł podą\
ających za punktem obserwacji wraz z poruszaniem się po modelu. Wszystkie
powierzchnie w modelu są oświetlone w sposób pozwalający na ich wizualne rozró\
nienie. Mo\
na
regulować jasność i kontrast, ale nie ma potrzeby samodzielnego tworzenia lub umieszczania świateł.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 18
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Domyślne oświetlenie musi być wyłączone, aby było widoczne oświetlenie pochodzące z
utworzonych przez u\
ytkownika świateł lub słońca.
Światła utworzone przez u\
ytkownika
Aby mieć większą kontrolę nad oświetleniem, mo\
na utworzyć światła punktowe, reflektory świetlne i
światła odległe pozwalające uzyskać potrzebny efekt. Mo\
na je przesuwać i obracać za pomocą
narzędzi uchwytów, włączać i wyłączać oraz zmieniać właściwości takie jak kolor. Efekty zmian są
natychmiast widoczne w rzutni.
" Światło punktowe emituje światło we wszystkich kierunkach. Natę\
enie światła punktowego
zmniejsza się wraz z odległością, chyba \
e tłumienie ma nadaną wartość Brak. Światła punktowego
nale\
y u\
ywać do podstawowych efektów oświetlenia. Aby dodać światło punktowe:
- wybieramy ikonę,
- określamy (wskazując lub wpisując współrzędne) poło\
enie z
ródła światła,
- określamy parametry takie jak nazwa czy natę\
enie.
" Reflektor świetlny emituje ukierunkowany sto\
ek światła. Mo\
na regulować kierunek światła oraz
wielkość sto\
ka światła. Natę\
enie światła reflektora zmniejsza się wraz z odległością. Reflektory są
u\
ywane do wyró\
niania (podświetlania) szczegółów i fragmentów modelu. Aby dodać reflektor
świetlny:
- wybieramy ikonę,
- określamy (wskazując lub wpisując współrzędne) poło\
enie z
ródła światła,
- określamy (wskazując lub wpisując współrzędne) poło\
enie celu światła,
- określamy parametry takie jak nazwa czy natę\
enie.
" Światło odległe emituje jednolite, równoległe promienie światła tylko w jednym kierunku. W
dowolnych miejscach rzutni nale\
y określić punkty OD i DO w celu określenia kierunku światła.
Natę\
enie światła odległego nie zmienia się wraz z odległością; jest jednakowo jasne na ka\
dej
powierzchni, do której dociera, jak w z
ródle. Światła odległe są przydatne do jednolitego oświetlania
obiektów.
Aby dodać światło odległe:
- wybieramy ikonę,
- określamy (wskazując lub wpisując współrzędne) kierunek padania światła przez wskazanie dwóch
punktów, DO i OD,
- określamy parametry takie jak nazwa czy natę\
enie.
Modyfikowanie listy świateł i parametrów  ikona z paska narzędziowego
Renderowanie wyświetla listę świateł na rysunku. Pozwala na usuwanie lub modyfikowanie
parametrów wybranego światła. Po zaznaczeniu jednego lub więcej świateł wskazujemy je prawym
przyciskiem myszy i wybieramy polecenie Właściwości, co pozwala na usuniecie lub modyfikowanie
takich parametrów jak:
- Natę\
enie - ustawia intensywność światła. Zakres to od 0.00 do maksymalnej wartości
obsługiwanej przez system.
- Stan - włącza lub wyłącza światła. Jeśli oświetlenie nie jest włączone na rysunku, to ustawienie nie
ma skutków.
- Cień  włączenie sprawia, \
e światło rzuca cienie. Cień ostry jest prostszy i wydajniejszy, ale ma
ostre krawędzie. Cień miękki, czasochłonny, ma realistyczne, gładkie krawędzie.
- Tłumienie  steruje zmianą natę\
enia oświetlenia wraz z odległością.
- Kolor  pozwala dobrać kolor światła.
- Geometria  pozwala zmienić usytuowanie światła w modelu.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 19
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
a) b) c)
Rys. 12.11. Przykładowy rendering z u\
yciem: a) światła otoczenia, b)
światła punktowego (światło otoczenia zostało wyłączone), c) światła
punktowego i reflektora, d) światła punktowego, reflektora i światła
odległego.
d)
12.3. Tło
Tło jest parametrem przypisywanym do zdefiniowanego widoku, który opisujemy korzystając z menu
Widok Nazwane widoki. Wybieramy Nowy widok modelu i określamy między innymi Tło,
zastępując domyślne:
- Bryłą  jednolity, wybrany kolor,
- Wypełnieniem  tło trójkolorowe,
- Obrazem  wybranym zdjęciem.
Po wybraniu przycisku wyświetlimy model z wybranym tłem.
12.4. Zaawansowane ustawienia renderowania
Ikona z palety Renderowanie pozwala na wybranie standardu renderowania, który decyduje o jakości
otrzymanego obrazu. Mo\
emy wybrać jakość Roboczą, Niską, Średnią, Wysoką i Prezentacyjną.
Zakładka Kontekst renderowania zawiera ustawienia wpływające na sposób renderowania modelu:
- Procedura pozwala określić, co będzie podlegać renderingowi, widok, wykadrowana część
widoku, czy wybrane elementy,
- Miejsce pozwala określić, gdzie będzie tworzony obraz, w oknie Rzutni, czy w nowym Oknie,
- Rozmiar pozwala precyzyjnie określić wymiary obrazu wynikowego.
Zakładka Materiały zawiera ustawienia decydujące o sposobie traktowania materiałów:
- Zastosuj materiały pozwala stosować do obiektów na rysunku materiały powierzchniowe
zdefiniowane przez u\
ytkownika (tekstury). Je\
eli ta opcja nie jest wybrana, wszystkie obiekty w
rysunku przyjmują wartości atrybutów kolor, otoczenie, rozproszenie, odbicie, chropowatość,
przezroczystość, załamanie i mapa wypukłości zdefiniowane dla materiału GLOBALNY.
- Filtrowanie tekstury - określa sposób filtrowania map tekstur.
- Wymuś 2-stronne - określa, czy są renderowane obie strony powierzchni, widoczna i
niewidoczna.
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 20
Modelowanie bryłowo-powierzchniowe
Zakładka Próbkowanie steruje wykonywaniem próbkowania. Podana wartość odpowiada liczbie
próbek na jeden piksel. Wartość większa ni\
lub równa 1 wskazuje, \
e na jeden piksel jest obliczana
co najmniej jedna próbka. Wartość 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 dostępnych
standardów renderingu ma określone własne parametry próbkowania. Typ filtru
określa sposób łączenia wielu próbek w wartość jednego piksela. Typy
filtru:
" Kostka. Sumuje wszystkie próbki w obszarze filtru z takimi samymi
wagami. Jest to najszybsza metoda próbkowania.
" Gauss. Próbki są wa\
one według krzywej (rozkładu) Gaussa
wyśrodkowanej na pikselu.
" Trójkąt. Próbki są wa\
one według piramidy wyśrodkowanej na
pikselu.
" Mitchell. Próbki są wa\
one według krzywej (bardziej stromej ni\

krzywa Gaussa) wyśrodkowanej na pikselu.
" Lanczos. Próbki są wa\
one według krzywej (bardziej stromej ni\

krzywa Gaussa) wyśrodkowanej na pikselu i zmniejszającej wpływ
próbek na krawędzi obszaru filtru.
Zakładka Cienie zawiera ustawienia decydujące o wyglądzie cieni w
renderowanym obrazie. Mo\
emy włączyć i wyłączyć wyświetlanie cieni.
Dostępne są następujące tryby cieni: Uproszczony, Posortowane lub
Segment.
" Uproszczony - generuje obiekty rzucające cienie w losowej
kolejności.
" Sortuj - generuje obiekty rzucające cienie w kolejności od obiektu do
światła.
" Segmenty - generuje obiekty rzucające cienie w kolejności wzdłu\

promienia światła od brył do segmentów promienia światła, pomiędzy
obiektem i światłem.
Rys. 12.12. Okno Zaawansowane ustawienia renderowania.
Zakładka Śledzenie promienia pozwala uwzględnić występujące w rzeczywistości odbicia i
załamania poprzez śledzenie wiązki przykładowych promieni emitowanych przez z
ródła światła.
Odbicia i załamania światła generowane w taki sposób są fizycznie dokładne. Jednak wraz ze
wzrostem liczby odbić i załamań wydłu\
a się czas potrzebny modułowi renderowania na tworzenie
obrazu, dlatego u\
ytkownik mo\
e wpłynąć na dokładność śledzenia poprzez parametry:
" głębokości śledzenia  określa dopuszczalną liczbę odbić i załamań,
" maksymalna liczba odbić - określa dopuszczalną liczbę odbić,
" maksymalna liczba załamań - określa dopuszczalną liczbę załamań.
Kolejna opcja Oświetlenie pośrednie pozwala, w oparciu o metodę symulacji energetycznej, na
uwzględnianie wpływu kolorów obiektów na obiekty sąsiadujące.
Wykonanie polecenia Renderuj (ikona z paska narzędziowego Renderowanie) utworzy
realistyczny obraz we wskazanym w ustawieniach miejscu.
Po wykonaniu renderingu obraz mo\
emy zapisać (polecenie Zapisz z menu Plik) w jednym z
dostępnych formatów:
" BMP (*.bmp),
" PCX (*.pcx),
" TGA (*.tga),
" TIF (*.tif),
" JPEG (*.jpg),
" PNG (*.png).
Beata Pawłowska, Politechnika Warszawska 2008 21