WYŻSZA SZKOŁA INFORMATYKI

WYDZIAŁ ZAMIEJSCOWY WE WŁOCŁAWKU

KIERUNEK INFORMATYKA

PRACA DYPLOMOWA

INŻYNIERSKA

Tytuł pracy: MODELOWANIE OBIEKTÓW ARCHITEKTONICZNYCH. MODEL KOŚCIOŁA ŚW.WITALISA WE WŁOCŁAWKU

Imię i Nazwisko: Marta Anna Przekwas

Studia: Stacjonarne

Specjalność: Grafika komputerowa

Nr albumu: 12155

Promotor: dr inż. Jan Turant

Rok akademicki 2007/2008

SPIS TREŚCI

1 Wstęp

• Wstęp

Pierwszy komputer, w pełni funkcjonalny, działający w systemie binarnym został skonstruowany w 1941 roku. Już w latach 50-tych pojawiło się zagadnienie grafiki komputerowej. Początkowo komputery były wykorzystywane do skomplikowanych obliczeń, a i ich wielkość oraz koszty powodowały, że grafika komputerowa była jedną z najwęższych dziedzin informatyki. Pierwsze komputery były maszynami o dużych rozmiarach, lecz technika w XX wieku rozwijała się w szybkim tempie i na przestrzeni czterdziestu-sześćdziesięciu lat po potężnych maszynach pozostały tylko wspomnienia, zaś każda z dziedzin informatyki rozwinęła się niebywale[3]. Dziś komputer to małe, nierzucające się w oczy urządzenie, dzięki któremu można robić praktycznie wszystko. Tworzenie muzyki, gier, filmów, obróbka zdjęć, ale także komunikacja z bliskimi i znajomymi, szybki dostęp do wszelkiego rodzaju informacji. Dla niektórych komputer, to nieodzowny dodatek, niemalże „przyjaciel”, dla innych to narzędzie pracy. W dzisiejszych czasach komputery spotykane wszędzie, służą do kierowania ruchem, produkcją, czy nawet ludźmi. Niejednokrotnie wyręczają ludzi w zadaniach, co przyspiesza znacznie pracę. Ich producenci prześcigają się coraz to wymyślniejszych rozwiązaniach, zaś rynek oprogramowania jest tak bogaty, że nie sposób jest go opisać w kilku słowach, a pisane są wciąż to nowe, coraz lepsze i bezpieczniejsze programy. Także dziedzina grafiki komputerowej się rozwinęła. Od czasu, gdy tzw. komputery osobiste zostały rozpowszechnione, grafika komputerowa również stała się zajęciem dla każdego. W dzisiejszych czasach powszechnie dostępne są pogramy do tworzenia różnych rodzajów grafik, czy urządzenia umożliwiające taką pracę. Przy odrobinie cierpliwości i chęci, każdy z nas może stać się grafikiem.

• Cel pracy

Celem pracy jest stworzenie modelu kościoła św. Witalisa we Włocławku oraz jego prezentacja przy wykorzystaniu techniki ruchomej kamery. Ze względu na nierozerwalny związek kościoła i Wyższego Seminarium Duchownego obie te budowle zostaną zaprezentowane jako jeden kompleks budynków. Ponieważ jest to budynek i kościół, który należy do wyłącznego użytku studentów, zwykli ludzie mogą oglądać ten ciekawy budynek jedynie od jednej strony. Wizualizacja trójwymiarowa umożliwi podejrzenie otoczenia, elementów ozdabiających budynek i rozwiązań architektonicznych, które nie są powszechnie dostępne.

• Grafika komputerowa

Jedna z dziedzin informatyki, bez której coraz trudniej wyobrazić sobie otaczający nas świat. W obecnych czasach wszędzie dokoła nas można, potocznie mówiąc, spotkać barwy, cienie, tekstury, kształty. Plakaty wywieszone w kinie, reklamy w telewizji, popularne gazetki rozrzucane pod naszymi drzwiami, czy zdjęcia robione u fotografa - wszędzie tam wykorzystywana jest grafika komputerowa. Najbardziej rozwinięte obecnie technologie umożliwiają nam tworzenie nie tylko obrazów, ale także animacji i trójwymiarowych fotorealistycznych wizualizacji. Najpopularniejsze zastosowania grafiki komputerowej to film, telewizja i świat gier komputerowych. To dzięki grafice komputerowej tworzone są wyimaginowane postacie i światy, które - dzięki wysoko obecnie rozwiniętym technikom - są tak idealnie dopracowane pod względem wyglądu, jak i ruchów, że wyglądają niemal realnie. Podobnie realne wydają nam się fantastyczne efekty specjalne, których stworzenie w komputerze jest o wiele tańsze, choć bardzo pracochłonne. Animowane postacie w filmach dla dzieci, które na dobre wyparły stare filmy rysunkowe, czy nawet kukiełkowe, to także efekt wielogodzinnych prac ludzi wykorzystujących programy do grafiki. Ale grafika komputerowa to nie tylko przyjemność, ale także pożyteczne zastosowanie. Dziś wszystko, co nas otacza, ma swój początek w komputerowych programach graficznych, które praktycznie za nas projektują budynki, drogi, mosty. Dzięki tak daleko posuniętej technice obecnie jesteśmy w stanie wykluczyć możliwość błędu w konstrukcji. Szerokie jest zastosowanie grafiki w równie szeroko pojętym przemyśle rozrywkowym. Nowoczesne gry komputerowe tworzone są przez programistów, z których jedni projektują otoczenie, inni animują postacie, a jeszcze inni nadają im wygląd. Wymyślne strony internetowe i portale swój fantastyczny wygląd zawdzięczają nie tylko zręcznemu posługiwaniu się przez programistów językami programowania, ale dopracowanej grafice, którą jest zarówno ogólny wygląd, jak i poszczególne części menu, przyciski, czy bannery. Kolorowe gazety plotkarskie, które codziennie możemy oglądać, to w szerokiej mierze zasługa pracy grafików, którzy nie tylko składają tekst, ale również retuszują zdjęcia, często z jednego tworząc całą historię, zwykle nieprawdziwą, ale napędzającą machinę marketingu. Okładki płyt CD, będące w dzisiejszych czasach już niemal małymi dziełami sztuki, to również zasługa grafiki komputerowej. To projektanci zasiadają przy tabletach i tworzą obrazki, które są dopełnieniem muzyki, a także graficy, którzy zespoły muzyczne przenoszą w krainy fantazji i marzeń poprzez odpowiedni retusz zdjęć.

Grafikę komputerową podzielić można wg trzech założeń:

• Technika tworzenia:

• Grafika wektorowa - tworzenie obrazu to proces rysowania kresek, czy też łuków. Cechą tego typu grafiki jest to, że charakterystyczne dla danych figur dane (parametry), np. dla okręgu będzie to środek i promień, dla odcinka współrzędne punktów końcowych, a dla krzywych parametrycznych współrzędne punktów kontrolnych, są zapamiętywane. Ważną zaletą w tego typu pracy jest możliwość powiększania obrazów bez straty ich jakości.

• Grafika rastrowa -obraz tworzony jest z prostokątnej siatki leżących blisko siebie punktów (tzw. pikseli). Najważniejszym parametrem w przypadku takiej grafiki jest wielkość bitmapy, czyli liczba pikseli, podawana zazwyczaj, jako wymiary prostokąta.

• Charakter danych:

• Grafika dwuwymiarowa (grafika 2D) - wszystkie obiekty są płaskie.

• Grafika trójwymiarowa (grafika 3D) - obiekty są umieszczone w przestrzeni trójwymiarowej i celem programu komputerowego jest przede wszystkim przedstawienie trójwymiarowego świata na dwuwymiarowym obrazie.

• Cykl generacji obrazu:

• Grafika nieinterakcyjna - program wczytuje uprzednio przygotowane dane i na ich podstawie tworzy wynikowy obraz.

• Grafika interakcyjna - program na bieżąco uaktualnia obraz w zależności od działań użytkownika, dzięki temu użytkownik może od razu ocenić skutki. Bardzo ważne w tym przypadku jest to, że czas odświeżenia obrazu nie może być zbyt długi. Dlatego w przypadku grafiki interakcyjnej akceptuje i stosuje się uproszczone metody rysowania obiektów, aby zminimalizować czas oczekiwania.

• Grafika czasu rzeczywistego - program musi bardzo szybko (kilkadziesiąt razy na sekundę) regenerować obraz, aby wszelkie zmiany były natychmiast uwidocznione. Grafika czasu rzeczywistego ma szczególnie znaczenie w różnego rodzaju symulatorach, jest również powszechna w grach komputerowych[3].

• 3d Studio Max

Program ten służy do tworzenia grafiki trójwymiarowej i różnego rodzaju animacji. Posiada wiele zaawansowanych opcji, jak również kilka prostych w obsłudze narzędzi. Może być wykorzystywany praktycznie w każdej dziedzinie jako doskonałe narzędzie do projektowania i tworzenia wizualizacji. Obecna wersja jest już jedenastą z kolei.

1. Interfejs użytkownika

Tuż po uruchomieniu programu ukazuje nam się główna część okna, podzielona na cztery widoki: Front, Left, Top i Perspective. Okno interfejsu programu przedstawia rysunek 4.1.

4.1 Interfejs programu

W ostatnim z widoków możemy oglądać cały, trójwymiarowy model, jaki tworzymy, zaś w widokach Top, Front i Left mamy możliwość modelowania danego obiektu jedynie w oparciu o jego siatkę w jednej z płaszczyzn. Opcjonalnie można zmodyfikować zarówno każdy z widoków, jaki i ich ilość oraz rozmieszczenie. Interfejs jest na tyle rozbudowany, że możemy dowolnie modyfikować wygląd okna programu, począwszy od wspomnianych widoków, skończywszy na paskach narzędzi. Domyślnie na paskach znajdują się skróty do najpotrzebniejszych narzędzi, modyfikatorów i opcji. Wszystkie je można znaleźć również w menu, choć niedoświadczony użytkownik może mieć z tym problem. Każdy z dostępnych pasków nadaje się do dostosowania wg własnych upodobań. Można go dowolnie przesunąć lub całkiem usunąć, można także dodać inne narzędzia, edytując pasek wg własnych potrzeb, np. pod kątem tego, co najczęściej używamy. Najważniejszy element znajduje się z prawej strony okna. Jest to panel komend. Tutaj dokonujemy najbardziej złożonych operacji. W panelu znajduje się 6 zakładek:

• Create - tutaj wybieramy nowe obiekty do tworzenia takie, jak proste kształty oraz bryły, czy kamery i różne rodzaje światła.

• Modify - tutaj możemy zarówno modyfikować parametry już istniejących obiektów, jak i przypisywać im wybrane modyfikatory.

• Hierarchy - ta zakładka służy do połączenia obiektów w struktury drzewiaste. Dzięki tej opcji możemy zdefiniować zachowanie połączonych wspólnie obiektów, w przypadku, gdy jeden z nich zmieni położenie.

• Motion - w tej zakładce możemy znaleźć narzędzia, które pozwolą nam na zupełne kontrolowanie ruchu. Tutaj można przypisać obiektowi dowolną ścieżkę, po której chcemy, bo się poruszał; sprecyzować zachowanie obiektu w kluczowych klatkach. W tej zakładce można również przypisać każdemu obiektowi kontroler ruchu, który zdefiniuje na podstawie wielu parametrów sposób, w jaki ma zachować się dany obiekt.

• Display - przydatna zakładka, w której możemy wybrać, które z elementów danej sceny mają być widoczne, a które nie. W przypadku, gdy scena jest rozbudowana, opcje z zakładki pozwalają na ukrycie np. gotowych obiektów, co ułatwia lepszą orientację i skupienie się na pracy nad jednym, aktualnie tworzonym obiektem, jak również prowadzi do szybszego działania programu. Tutaj także możemy ukryć nasze elementy pomocnicze.

• Utilities - znajdują się tu narzędzia dodatkowe[4].

1. Techniki modelowania

3d Studio Max to w rzeczywistości rozbudowany program, w którym zarówno świetny grafik, jak i początkujący w tym zawodzie, mają spore pole do popisu w dziedzinie grafiki trójwymiarowej. Tak naprawdę do dyspozycji jest zaledwie kilka gotowych elementów: figur płaskich i przestrzennych, takich jak Box, Sphere, Cylinder, Cone, Pyramid, Prism, Hedra, Capsule, OilTank, Line, Circle, Rectangle. Używając dostępnych opcji programu i obszernej liczby modyfikatorów uzyskamy pożądany efekt końcowy, mniej lub bardziej zaawansowany graficznie, co będzie zależało jedynie od tego, ile i jakie efekty zastosujemy.

Oto kilka operacji, które zostały wykorzystane w projekcie oraz rysunki przedstawiające ich działanie:

• Editable Mesh - ten modyfikator umożliwia nam zamianę obiektu na obiekt siatkowy, który może być jako taki dalej edytowany. Taką siatkę można modyfikować bez ograniczeń, działając na jej węzłach, krawędziach, frontach, bądź też na całym elemencie. Przykład zastosowania modyfikatora Editable Mesh przedstawia rysunek 4.2. zaznaczone zostały niektóre węzły siatki i odsunięte od reszty bryły deformując ją.




4.2 Modyfikator Editable Mesh

• Extrude - czyli wytłaczanie. Opcja ta pozwala na nadanie figurom płaskim trzeciego wymiaru. Jej działanie widać na rysunku 4.3; sama linia jeżeli nie zostanie zamknięta, w wyniku działania Extrude uzyska trzeci wymiar, zaś jeżeli ją zamkniemy, Extrude stworzy bryłę zamkniętą.




4.3 Modyfikator Extrude

• Cap Holes - po przypisaniu doń obiektu, zamyka wszystkie powycinane lub utworzone w inny sposób otwory. Przykład widać na rysunku 4.4. - kuli wycięto część powłoki a modyfikator Cap Holes zamaskował powstałą dziurę.




4.4 Modyfikator Cap Holes

• UVW Map - bardzo przydatny modyfikator, dzięki któremu można idealnie dopasować wybrany materiał, tak by właściwie został na nim ułożony. Materiały można dopasowywać według kształtu obiektu lub według widoku, można je również zmniejszać, bądź zwiększać. Przykład zastosowania modyfikatora przedstawia rysunek 4.5.




4.5 Modyfikator UVW Map

• Loft - jest to operacja wytłaczania jednego kształtu linii wzdłuż linii drugiej. W efekcie kształt wytłaczany staje się przekrojem poprzecznym nowo utworzonej bryły zaś linia tłoczenia staje się jego osią. W odróżnieniu od Extrude, można to zrobić w każdej płaszczyźnie. Dostępne są do wyboru dwie metody tworzenia: pobieranie ścieżki lub kształtu. Działanie modyfikatora Loft pokazano na rysunku 4.6. W tym przypadku linią tłoczenia była linia o kolorze turkusowym zaś kształtem wytłaczanym profil zaznaczony kolorem czerwonym. W wyniku takiej operacji otrzymano rurę o przekroju kołowym, której oś ma kształt linii tłoczenia.




4.6 Operacja Loft

• Boolean - przydatne operacje zebrane w jednym menu. Tutaj można łączyć obiekty, odejmować je od siebie, lub uzyskiwać ich wspólną część. Rysunek 4.7. przedstawia operację odejmowania. Niebieska rura o przekroju okrągłym została wsunięta w sześcian, następnie od niego odjęta. Efektem jest wycięcie ścian rury w sześcianie.




4.7 Operacja Boolean

• Bend - modyfikator pozwala na gięcie wybranego obiektu o dowolny kąt, w wybranym kierunku i płaszczyźnie. Operację przedstawia rysunek 4.8.




4.8 Modyfikator Bend

• Melt - to modyfikator mający na celu imitowanie procesu roztapiania się. Przykład pokazano na rysunku 4.9.




4.9 Modyfikator Melt

• Mirror - bardzo przydatny modyfikator w przypadkach, gdy chcemy powielić obiekt, a jego kopia ma być lustrzanym odbiciem oryginału. Za pomocą tego modyfikatora można obiekt skopiować i odbić według wybranej płaszczyzny. Na rysunku 4.10. widać operację odbicia w płaszczyznach YZ.




4.10 Modyfikator Mirror

• Mesh Smooth - dzięki tej opcji można zarówno wygładzić powierzchnię obiektu, jak i dowolnie ją wymodelować poprzez edycję położenia poszczególnych punktów (Vertex) i krawędzi (Edge). Rysunek 4.11. przedstawia działanie Mesh Smooth z przypisanymi czterema iteracjami wygładzania.




4.11 Modyfikator Mesh Smooth

• Stretch - modyfikator ma działanie podobne do modyfikatora Bend, lecz tym razem rozciągamy obiekt wzdłuż wybranej osi i o dowolnie wybraną długość. Na rysunku 4.12. widać też dodatkowo, że podczas takiego rozciągania, środek rozciąganego elementu zwęża się.




4.12 Modyfikator Stretch

1. Materiały

Każdy obiekt stworzony w programie może wyglądać niemal realistycznie. Powodują to kształty, jakie można uzyskać, ruch obiektu, a także jego tekstura. Ta ostatnia rzecz jest chyba najbardziej potrzebna, gdy chcemy uzyskać rzeczywiście wygląd idealny z oryginałem. W pracy znaczna większość tekstur, to materiały wykonane od podstaw. W przypadku, gdy trzeba było zasymulować nierówne powierzchnie, wykorzystano gotowe bitmapy programowe. Symulacja nierówności polega na wykorzystaniu zdjęć rzeczywistych przedmiotów i otoczenia, takich jak fale na wodzie lub piasek, powodując zakłócenia rzeczywistej tekstury. Techniki wykorzystywane do stworzenia wrażenia nierówności a bazujące na teksturach to: mapowanie wypukłości (bump mapping), mapowanie normalnych (normal mapping), mapowanie przemieszczeń (displacement mapping) czy wreszcie mapowanie paralaksacyjne (parallax maping). Każdy materiał posiada także dodatkowe opcje, takie jak połysk czy odbicie światła, których celem jest powiększenie jego realistyczności. Do symulacji nierówności powierzchni zostały zastosowane bitmapy, które nie są perfekcyjne, ponieważ po przeskalowaniu takiej bitmapy uzyskujemy straty jakości i powierzchnia, na którą jest nałożona owa bitmapa wygląda mało realnie. Można zatem użyć tekstury proceduralnej, która jest obliczana za pomocą procedur matematycznych; kolor punktu jest funkcją współrzędnych rzeczywistych i można ją powiększać na tyle, na ile pozwoli nam precyzja obliczeń[3]. Jednak w niektórych przypadkach trudno jest zachować realistyczność za pomocą takiej tekstury, dlatego w przypadku np. piasku trzeba jednak użyć tekstur bitmapowych.

2. Oświetlenie

Bardzo ważnym elementem programu jest oświetlenie, dzięki niemu scena nie jest zaciemniona i możemy uzyskać efekty cieniowania co podnosi realistykę projektu.

3D Max oferuje kilka rodzajów oświetlenia takich jak:

• Target spot - jest oświetleniem celowym; skupia się jedynie na celu, który ma oświetlać.

• Target direct - działa podobnie do target spot, lecz oświetla nie jeden cel, a daną płaszczyznę, w kierunku której padają promienie światła. Cała płaszczyzna jest oświetlona z taką samą intensywnością.

• Omni - ten typ to oświetlenie wielokierunkowe, wprowadzające żywe kolory i realistykę. Stosując Omni, można w prosty sposób uzyskać takie efekty jak odbicie światła w tafli wody, czy na obiektach (jeśli wcześniej odbicie zostało im przypisane).

• Skylight - jest to symulator światła słonecznego, dzięki zastosowaniu którego można uzyskać efekt naturalnego światła w danej scenie. Zaowocuje to cieniami o różnym nasyceniu, czy oświetleniem sceny w różnym stopniu[1].

Spośród świateł wykorzystanych w pracy, cieniowanie przypisano tylko jednemu z nich. W przeciwnym razie obiekt rzucałby tyle cieni, z ilu stron jest oświetlany.

1. Animacja

Animowanie scen, to już ostatni etap pracy w programie 3D Studio Max. Do wykonywania tych operacji program również oferuje wiele możliwości. Możemy animować zwykły obracający się w jednej osi prostokącik, ale także bardzo skomplikowane animacje każdego obiektu znajdującego się w danej scenie, oraz określić, co się stanie, jeżeli jeden obiekt uderzy w inny. Zależnie od tego, jak zaawansowana jest scena, stworzenie animacji może być bardzo skomplikowane. Do wyboru jest mnóstwo parametrów, którym nadać można równie dużo opcji i właściwości. Animacja po ścieżce to dość prosta funkcja, nazywana wymuszeniem toru. Stworzony tor przypisuje się do kamery, która ma się po nim poruszać, jednocześnie patrząc w odpowiednie miejsca, które zostały przypisane do kluczowych klatek. Poprzez odpowiednie skonstruowanie animacji zachowana jest płynność ruchu. W każdej kluczowej klatce cel kamery przemieszcza się z pozycji na pozycje synchronicznie z ruchem kamery. W tym celu przez cały proces tworzenia animacji powinien być aktywny tryb Auto Key[2].

• Realizacja projektu

Obiekt został stworzony na podstawie zdjęć seminarium, kościoła św. Witalisa oraz jego otoczenia. Na potrzeby tego projektu zezwolono na wejście na podwórze seminarium, dzięki temu została stworzona możliwość pokazania jak ono wygląda za murami.

1. Opis obiektu wizualizacji

Przedmiotem projektu jest budynek Wyższego Seminarium Duchownego oraz kościół św. Witalisa, oba znajdujące się we Włocławku. Wyższe Seminarium Duchowne teologicznym wydziałem zamiejscowym Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Zostało założone 16 sierpnia 1569 r. przez biskupa kujawskiego Stanisława Karnkowskiego i jest najstarszym seminarium duchownym w Polsce. Ok. roku 1581 seminarium praktycznie przestało istnieć ze względu na wiele czynników, które hamowały jego rozwój, takich, jak brak odpowiednich pomieszczeń i funduszy oraz zarazy, jakie w tych czasach nawiedzały Włocławek. W roku 1619 seminarium otrzymało własny piętrowy budynek, znajdujący się w pobliżu kościoła św. Witalisa. Jednak dopiero w 1719 r., po ponownym powołaniu do działalności odżyło. W całej historii wiele razy rozbudowywano kompleks, dlatego stanowi on połączenie wielu stylów. W 1843 r. pobudowano nowy budynek seminaryjny. W wyniku tej rozbudowy w obrębie budynków seminarium znalazł się kościół św. Witalisa[5]. Jest on najstarszym zabytkiem architektonicznym Włocławka. Tuż po wydarzeniach z 1329 r., kiedy to miasto uległo całkowitemu zburzeniu, a dawna katedra, znajdująca się nad Wisłą, została spalona przez Krzyżaków, bp Maciej Gołańczewski w 1330 r. wzniósł budowlę. Zbudowano ją, w stylu gotyckim, z cegły palonej. Budynek seminarium jest także zbudowany z cegły palonej i widać w jego fasadzie wiele elementów nawiązujących do stylistyki gotyku. Tuż po wybudowaniu, kościół pełnił rolę tymczasowej katedry. Po 1411 r. został oddany do użytku pobliskiego szpitala i przytułku. Jeszcze w tym samym wieku budynek został całkowicie zrujnowany, gdyż ani kapituła katedralna, ani kolejni biskupi, nie dbali o niego. Ciekawostką jest, iż bp Władysław Oporowski ogłosił specjalna zbiórkę na rzecz odbudowy kościoła, wyznaczając takoż odpust dla ofiarodawców. Źródła podają, że dopiero 100 lat później kanonik Tobiasz Janikowski wyremontował cały kościół na własny koszt. Wtedy także dokonano wymiany sklepienia drewnianego na murowane sklepienie gotyckie, które zachowało się do dziś. Jest to sklepienie ożebrowane, a snopy żeber spadają na obszerne wsporniki. Po połączeniu z budynkiem seminaryjnym do kościoła wchodziło się bezpośrednio z korytarza jednak wierni nadal mogli przybywać. Od 1866 r. jest na wyłącznym użytku seminarium, zaś wierni zbierają się w nim jedynie w odpust patrona. Najważniejszym niuansem wyglądu zewnętrznego jest prezbiterium, odchylone w lewo od osi symetrii, co ma przywracać na myśl umierającego na krzyżu Jezusa. Zaś najcenniejszym elementem wystroju wnętrza jest tryptyk ze sceny koronacji Najświętszej Marii Panny, pochodzący z ok. 1460 r. Badania konserwatorskie nie wykazały żadnych śladów średniowiecznej polichromii. We wczesnym okresie kościół posiadał czteroboczną wieżę, która w 1888r. została zamieniona na obecną, zaprojektowaną w stylu gotyckim przez Konstantego Wojciechowskiego. Wystrój wewnątrz był wielokrotnie zmieniany. W czasie okupacji w kościele odprawiały się nabożeństwa dla żołnierzy niemieckich, przebywających w szpitalu wojennym, który urządzono w gmachu seminaryjnym. W tym okresie seminarium nie istniało, zaś większość studentów, którzy rozpoczęli naukę tuż przed wybuchem II wojny światowej, zginęła w obozie koncentracyjnym w Dachau. Gruntowną restaurację dokonano w latach 1971 - 1972. Został położony nowy dach ceramiczny, zmurszałe cegły wymieniono na nowe, a zewnętrzne elementy dekoracyjne odrestaurowano. Dawną okazałość odzyskał gotycki portal ceglany. Nowe wnętrze kościoła zostało zbudowane w stylu nowoczesnym. Kościół wyglądał surowo, ale okazale. Dach i wieża zostały jeszcze raz odnowione w 2000 r.[5].

2. Modelowanie okien

Modelowanie okna zaczęto od stworzenia ramy. W przypadku okien o prostokątnej ramie, została ona wymodelowana z Boxów o małej grubości, które zostały odpowiednio ułożone za pomocą narzędzia Select and Move. W przypadku okien, które miały ramy strzeliste, wykorzystano narzędzie Loft. Na początku z linii został utworzony kształt ramy. Aby to zrobić, należało użyć obiektu Line, który można znaleźć w prawym menu, w sekcji Shapes, w rodzinie obiektów Splines. Z linii rysujemy obiekt, który wyglądem przypomina krawędzie otwartej koperty. Odpowiednim punktom nadano gładkość, tak by górna część ramy nie była spiczasta, lecz posiadała delikatne łuki. Aby dwa górne punkty, leżące naprzeciw siebie były gładkie, należy najpierw użyć polecenia Convert To: Editable Spline. Znaleźć je można, klikając prawym przyciskiem na naszym obiekcie, i wybierając opcję Convert To. Potem w prawym menu programu należy wybrać opjce Vertex (przycisk z czerwonymi kropkami). W ten sposób możemy edytować każdy z punktów oddzielnie. Zaznaczmy nasze punkty i ponownie klikamy na nich prawym przyciskiem myszy, wybierając opcję Smooth. Efekt opisanych działań przedstawiono na rysunku 5.1.




5.1 Tworzenie kształtu ramy okna

Używając narzędzia Select and Move odpowiednio manewrujemy punktami, tak by uzyskać pożądany kształt strzelistego okna. Powstała linia została sklonowana za pomocą narzędzia Clone i zeskalowana za pomocą narzędzia Select and Scale, by była mniejsza od oryginału. Dalej wsunięto ją w środek większej linii. Z panelu bocznego wybrano Attach, żeby połączyć oba obiekty. Kolejnym etapem było utworzenie drugiej figury płaskiej, tym razem linii, która posłużyła do nadania obiektowi trzeciego wymiaru. Następnie z prawego menu, z sekcji Geometry wybrano grupę Compound Objects, a z niej przycisk Loft. Przed wciśnięciem przycisku obiekt o kształcie ramy został zaznaczony. Wciśnięto przycisk Loft, a z menu poniżej przycisk GethPath. Pojawił się charakterystyczny kursor, którym kliknięto na linię prostą. I w ten prosty sposób powstał obiekt o łukowatym kształcie w górnej części, który przedstawia rysunek 5.2.




5.2 Rama okna stworzona narzędziem Loft

Poprzeczne elementy stworzono z Boxów i przy pomocy narzędzia Select and Move wstawiono na swoje miejsce. Oba rodzaje ram, ponieważ zrobione z wielu elementów, zgrupowano narzędziem Group. Następnym elementem okna jest szyba, którą tworzy Box o małej grubości, któremu nadano szary kolor, imitujący szybę. W przypadku okien strzelistych do zrobienia szyby stworzono linię taką sama jak w przypadku ramy. Jedyną różnicą jest fakt, że nie użyto drugiego mniejszego obiektu. Dorysowana została druga linia, prosta, która nada szybie grubość. Następnie wybrano polecenie Loft, po uprzednim zaznaczeniu obiektu strzelistego, i nadano mu grubość poprzez użycie opcji GetPath i wybranie naszej prostej linii. Otrzymaną szybę odpowiednio przeskalowano i dosunięto do ramy. Na gotowy element nałożony został materiał. Wciskamy przycisk Material Editor z paska narzędzi. Szare kulki, które zobaczymy w nowo otwartym oknie, to nasze ikony, na których będą pokazywane próbki używanych materiałów. Edytor materiałów przedstawia rysunek 5.3.




5.3 Edytor materiałów

Dalej wciskamy przycisk Standard. Otworzy nam się przeglądarka materiałów, gdzie odnajdujemy sekcję Browse From i wybieramy z niej opcję Mtl Library. Aby dobrze wybrać odpowiedni materiał, w oknie głównym wybieramy widok View Large Icons. Jeśli w tym momencie nie znaleźliśmy interesującego nas materiału, wciskamy przycisk Open. Z folderu matlibs należy wybrać opcję materiałów, jakie można znaleźć w bibliotekach programu. Z odpowiedniej kategorii wybieramy materiał, który najbardziej pasuje do obiektu, w tym przypadku powinien to być materiał imitujący drewno. Poprzez podwójne kliknięcie ustawiamy materiał na jednej ze wspomnianych kulek zaś, aby nałożyć materiał na wybrany obiekt, wystarczy przeciągnąć go z kulki na zaznaczony wcześniej element, lub grupę elementów. Następnie trzeba dopasować naszą mapę do obiektu tak by była wyświetlana poprawnie. Z panelu bocznego, z zakładki Modify, z listy Modifier List należy wybrać modyfikator o nazwie UVW Map. Ponieważ większość naszych obiektów w całej pracy ma podobny kształt, wybieramy typ Box w opcjach parametrów. Wielkość tekstury nie zawsze jest adekwatna do wielkości obiektu, przez co nasza mapa może zwyczajnie wyglądać brzydko po nałożeniu, dlatego dalej nadajemy jej własną wysokość, szerokość i długość. Czasem należy ją powiększyć, a czasem pomniejszyć, wszystko zależy od tego, jaki efekt chcemy uzyskać. Ostatnim ruchem jest dopasowanie materiału pod względem osi, wzdłuż jakiej powinien być nałożony, co można dowolnie zmieniać w sekcji Alignment. W widoku Perspective nie można zobaczyć końcowych efektów naszej pracy, dlatego pojedynczą scenę należy wyrenderować, wciskając klawisz F9. Okno wraz z ramą przedstawia rysunek 5.4.




5.4 Okno i rama z nałożonym materiałem

Podobnie jest, gdy okno jest prostokątne. Za pomocą narzędzia Select and Scale dopasowujemy rozmiar Boxa, zaś używając Select and Move ustawiamy Box na swoim miejscu. Tak przygotowane okno - ramę i szybę - ponownie grupujemy, używając narzędzia Group. Ułatwi nam to późniejszą pracę. Następnym etapem modelowania okien jest ich otoczenie. Element okalający okna znajdujące się w kościele został wykonany w sposób identyczny jak strzelista rama. Ponownie wykorzystano pomocnicze elementy, które posłużyły do stworzenia ram okien strzelistych. Z linii został utworzony kształt ramy. Używając polecenia Convert To: Editable Spline z grupy Convert To znajdującej się w menu podręcznym wszystkie punkty przekonwertowano, wciskając polecenie Vertex, by były edytowalne bez wzajemnego oddziaływania na siebie. Dwa górne punkty, leżące naprzeciw powinny być gładkie. Zaznaczono je i ponownie wybrano menu podręczne i opcję Smooth. Używając narzędzia Select and Move odpowiednio ustawiono gładkie punkty, tak by uzyskać pożądany kształt strzelistego okna. Następie utworzono linię prostą, nadającą obiektowi trzeci wymiar. Obiekt o kształcie strzelistym zaznaczono i wybrano narzędzie Loft z prawego menu, z grupy Compund Objects. Wciśnięto przycisk GetPath i wybrano linię prostą. Następnie element został przeskalowany, tak, by bez trudu można było wsunąć w niego gotowe okno używając nażęcia Select and Move. W dolnej części umieszczony został Box. Odpowiednio przeskalowany i obrócony pod kątem, tak by stworzyć mały parapet, za pomocą narzędzia Select and Rotate. Na oba elementy nałożono odpowiednie materiały. Gotowe okno kościelne, wraz z otoczeniem, zgrupowano, przedstawia je rysunek 5.5.




5.5 Okno wraz ramą, okalającym go murkiem i parapetem

Taki obiekt jest gotowy do ustawienia w odpowiednim miejscu. W przypadku okien seminarium, które powstały wcześniej, niż sama bryła budynku, proces modelowania przebiegał podobnie, lecz do zrobienia były trzy rodzaje okien. Najpierw, z dużego Boxa wycięty został prostokątny otwór za pomocą innego, mniejszego Boxa, o szerokości i wysokości, jak nasze okno, zaś jego grubość była na tyle duża, by można było wyciąć dziurę na wylot. Mały Box został wsunięty w duży. Następnie duży zaznaczono i wybrano narzędzie Boolean z prawego menu, z grupy Compound Objects. Przed wycięciem trzeba zaznaczyć, jego rodzaj. W tym przypadku Substraction A-B w sekcji Parameters, w prawym menu. Dalej wciskamy przycisk Pick Operand B i zaznaczamy mały Box, który zniknie, a powinna pozostać wycięta na wylot dziura. W ten otwór wstawimy okno. Lecz każdy z rodzajów okien posiada inne otoczenie. W przypadku okna, które potem znajdzie się na parterze i od strony podwórza, dokoła otworu wycięto również płytkie wgłębienie, o takim samym kształcie, jak kształt ramy. Użyto do tego celu przeskalowanego Boxa, który jest kopią szyby, a następnie wycięto jego kształt w dużym Boxie za pomocą narzędzia Boolean. Wynik tych operacji przedstawia rysunek 5.6.




5.6 Element zdobiący okno wykonany operacją Boolean

W ten sam sposób, jak przy modelowaniu okien z parteru, uzyskano wgłębienie dla okien z drugiego piętra. Również wykorzystano obiekt identyczny, jak szyba (skopiowano szybę). Strzeliste wgłębienie dla prostokątnych okien z pierwszego piętra, uzyskano w podobny sposób, wykorzystując ten sam strzelisty obiekt, co do stworzenia szyb na drugim piętrze, który przeskalowano odpowiednio. Nad oknem, w wyciętym wgłębieniu znajduje się jeszcze jedno ozdobne zagłębienie, które ma kształt okręgu. Uzyskano je, tworząc obiekt o nazwie Cylinder, następnie skalując go i wsuwając za pomocą narzędzia Select and Move w ścianę nad oknem, na niewielką głębokość. Dalej zaznaczono cały obiekt, wybrana została opcja Boolena i sposób wycinania Substraction A-B, a po wciśnięciu przycisku Pick Operand B zaznaczono nasz Cylinder. Zaowocowało to otworem nad szybą. Na każdy obiekt nałożono materiał imitujący drewno, a dla otoczenia materiał imitujący cegły. Gotowe rodzaje okien użytych w seminarium przedstawia rysunek 5.7.




5.7 Poszczególne typy okien w seminarium

Wszystkie rodzaje okien zostały odpowiednio powielone i ustawione, tak by stworzyć zarys bryły budynku.

3. Modelowanie bryły budynku

Ten etap należy rozdzielić na 2 części ponieważ mamy dwa budynki do wymodelowania. Jako pierwsza powstała bryła budynku seminarium, później z kolei dopiero budynek kościoła.

1. Seminarium

Budowę budynku rozpoczniemy od wstawienia ścian pomiędzy okna. Rozstawienie okien widać na rysunku 5.8.




5.8 Rozstawienie okien w seminarium

Utworzone zostały dwa Boxy: pierwszy, którego długość równa się długości całej ściany, drugi, którego wysokość równa się wysokości profili okiennych. Dłuższy element miał na celu wypełnienie przestrzeni pomiędzy oknami horyzontalnie. Został odpowiednio wsunięty na swoje miejsce pod dolną krawędzią okna na parterze, za pomocą narzędzia Select and Move. Następnie został skopiowany przy pomocy narzędzia Clone i umieszczony między ciągiem okien na pierwszym piętrze i na parterze. Operacja została powtórzona jeszcze raz, by wypełnić przestrzeń pomiędzy oknami na drugim i na pierwszym piętrze. Wyższy element wypełniał przestrzenie między oknami wertykalnie i został umieszczony w taki sam sposób przy najdłuższej, lewej krawędzi pierwszego okna. Następnie został również skopiowany i przesunięty w przestrzeń pomiędzy oknem pierwszy i drugim. Operacja została powtórzona, aż wszystkie puste przestrzenie pomiędzy oknami zostały wypełnione. Ponieważ okna nie były ułożone idealnie symetrycznie, pewne elementy mogły być za małe, lub za duże. Konwertujemy zatem obiekt do Editable Mesh wciskając na nim prawy przycisk myszy i wybierając Convert to Editable Mesh. Następnie w panelu bocznym użyto opcji Vertex (przycisk z czerwonymi kropkami), dzięki której możemy edytować dowolnie położenie wybranych wierzchołków (zaznaczonych na niebiesko po wciśnięciu przycisku Vertex). Przytrzymując lewy przycisk myszy przeciągamy kursorem wokół wybranych punktów i zaznaczamy je. Trzeba przy tym bardzo uważać, by nie zaznaczyć punktów, których nie chcemy edytować. Zaznaczone punkty można dowolnie przesunąć za pomocą narzędzia Select and Move (w tym przypadku, ale można je także obracać i skalować za pomocą odpowiednich narzędzi z interfejsu programu). Edycję ścian modyfikatorem Editable Mesh przedstawia rysunek 5.9.




5.9 Edycja ścian seminarium narzędziem Editable Mesh

Jeśli chcemy np. zwiększyć długość naszego obiektu, Boxa, który nie do końca wypełnia przestrzenie pomiędzy oknami, zaznaczamy wszystkie cztery punkty na jego wierzchołkach, które chcemy wyciągnąć w bok. Punkty stają się czerwone. Wciskamy przycisk Select and Move, pojawiają się znajome nam strzałki i przesuwamy nimi by dopasować obiekt. W ten sposób postępujemy wszędzie tam, gdzie Boxy są niedopasowane. Postępując identycznie, jak zostało to opisane powyżej, tworzymy płaszczyznę pozostałych ścian seminarium, ponieważ ze wszystkich jego stron widnieją okna prostokątne, jak na parterze od frontu. Natomiast górne okna na drugim piętrze, od frontu, są zakończone łukiem, co nieco utrudnia stworzenie płaszczyzny w tym miejscu. Tworzymy zatem Boxa, którego wysokość jest równa wysokości długich Boxów, zaś jego długość, to dokładnie połowa szerokości okna. Nadajemy mu w panelu bocznym pożądana liczbę segmentów w tym przypadku 20. Następnie konwertujemy go do Editable Mesh. Wciskamy przycisk Vertex i manipulując poszczególnymi wiązaniami tworzymy kształt, który widać na rysunku 5.10.




5.10 Kształt pojedynczego elementu ściany na drugim piętrze seminarium

Jest to mozolna i pracochłonna czynność, wymagająca dokładności, ale jest ona o wiele wygodniejsza niż funkcje Boolean, które strasznie obciążają program jeśli zaczyna być ich coraz więcej. Przygotowany pół-łuk odbijamy za pomocą narzędzia Mirror. Po wciśnięciu przycisku pojawia nam się okienko, gdzie musimy wybrać płaszczyznę, w której chcemy odbić obiekt oraz zaznaczyć opcję, dzięki której obiekt zostanie skopiowany, a jego kopia odbita. Po wybraniu i wciśnięciu OK obie bryły dosuwamy do siebie, za pomocą modyfikatora Editable Mesh, tak by zakrywały całą przestrzeń od łuku okna, aż do górnej krawędzi ściany. Następnie można je zgrupować. W tym celu zaznaczamy oba obiekty i z menu Group wybieramy takież polecenie. Można nadać grupie własną nazwę. Powstałą grupę kopiujemy i wypełniamy przestrzenie nad kolejnymi oknami na tym piętrze. Stworzony w ten sposób fragment ściany przedstawia rysunek 5.11.




5.11 Ściana dokoła okna na drugim piętrze seminarium wraz z nałożonymi materiałami

Podobnie, jak poprzednio, w razie jakichś niedopasowanych elementów, używamy modyfikatora Editable Mesh, pamiętając uprzednio o rozgrupowaniu. W tym celu zaznaczamy wybraną grupę i z menu Group wybieramy polecenie Ungroup, i edytujemy dowolny obiekt, tak by zakryć wszystkie dziury pomiędzy oknami.

2. Kościół

Bryła kościoła została stworzona z Boxów o różnych wysokościach oraz szerokościach poprzysuwanych do siebie narzędziem Select and Move i poobracanych pod odpowiednimi kątami względem siebie narzędziem Select and Rotate. Sposób ustawienia ścian kościoła obrazuje rysunek 5.12.




5.12 Ustawienie ścian kościoła

Jeśli któreś z dwóch sąsiednich ścian w jakiś sposób do siebie nie pasują, konwertujemy Boxy do Editable Mesh i uaktywniając tryb Vertex łapiemy odpowiednie wiązania i przysuwamy do Boxa obok. Ponieważ w oryginale kościół również posiada okna, w tym przypadku najpierw zostały wycięte w ścianach otwory, w które potem wstawi się profile okienne. Modele, za pomocą których wytniemy otwory stworzone zostały z obiektów z grupy Splines. Można je znaleźć w prawnym oknie menu, gdzie po wciśnięciu przycisku Shapes, wybieramy właśnie tę rodzinę obiektów z rozwijanej listy dostępnych rodzajów. Wciskamy przycisk Line. Teraz można tworzyć dowolny kształt płaski z linii. Po wykonaniu odpowiedniego kształtu należy go zamknąć, klikając po utworzeniu ostatniej linii, na początek, zaznaczony małym kwadracikiem. My tworzymy obiekt o 5 bokach, w kształcie otwartej koperty. Cały obiekt musimy teraz przekonwertować tak, by można było zmieniać położenie poszczególnych jego punktów. W tym celu klikamy na niego prawym przyciskiem myszy i wybieramy punkt Convert To, z jego opcji Convert To Editable Spline. Po prawej stronie w ukaże nam się menu modyfikatora. Ponownie wybieramy znajomą nam już opcję Vertex. Teraz można punkty poustawiać tak, by kąty pomiędzy liniami były idealne. W tym celu najpierw trzeba zaznaczyć wybrany punkt, a następnie kliknąć na narzędziu Select and Move prawym przyciskiem. Otworzy się okienko, w którym można manualnie wprowadzać współrzędne punktu. W ten sposób ustawimy wszystkie punkty dokładnie względem siebie. Następnie dwom, górnym punktom nadajemy gładkość, ponownie wciskając prawy przycisk myszy po uprzednim zaznaczeniu ich. Z menu podręcznego wybieramy opcję Smooth. W ten sposób przygotowany obiekt można uformować w pożądany kształt, który przedstawia rysunek 5.13.




5.13 Tworzenie elementu, za pomocą którego wycięte zostaną otwory na okna w kościele

Zaznaczając każdy punkt, możemy go dowolnie przesuwać narzędziem Select and Move. Tą metodą otrzymujemy kształt przypominający gotyckie okno. Jest to na razie figura płaska i trzeba jej nadać trzeci wymiar - grubość. W tym celu tworzymy kolejną, dowolną linię prostą. Może być krótka. Jeśli obiekt wyjdzie nam zbyt chudy, lub też zbyt gruby, zawsze można go przeskalować odpowiednio narzędziem Select and Scale. Kiedy już mamy dwie płaskie figury: kształt okna i linię, musimy nadać kształtowi okna grubość, która jest długością linii. W prawym menu przechodzimy ponownie do działu Geometry, wciskając przycisk z szarą kulką. Tam z rozwijalnej listy wybieramy Compound Objects. W tym momencie musimy zaznaczyć kształt naszego okna. Jest to bardzo ważny ruch, gdyż od tego zależy, jakie operacje dalej będziemy wykonywać. Zaznaczamy kształt okna i wciskamy przycisk Loft. Następnie wciskamy przycisk GetPath i najeżdżamy kursorem na linię prostą. Tym sposobem powstaje bryła o kształcie, który widać na rysunku 5.14.




5.14 Gotowy element utworzony operacją Loft

Za pomocą narzędzia Select and Scale skalujemy bryłę do pożądanych rozmiarów. Musi być na tyle gruba, by po ustawieniu przechodziła przez ścianę na wylot. Przesuwamy ją na odpowiednie miejsce i wsuwamy w ścianę, wszystko za pomocą narzędzia Select and Move, tak by koniecznie przechodziła na wylot jednego Boxa. W razie potrzeby obracamy narzędziem Select and Rotate, tak by największa płaszczyzna była równoległa do ściany. Tak przygotowany obiekt jest gotowy do wycięcia. W tym przypadku kościół posiada dwa duże okna i trzy małe, a także drzwi. Za pomocą opcji Clone kopiujemy dopasowaną bryłę kilka razy. Jedną z nich ustawiamy dokładnie na tej samej ścianie, przesuniętą lekko w tej samej płaszczyźnie, tak jak w oryginale. Trzy skopiowane bryły skalujemy, ponieważ pozostałe okna są małe. Następnie odpowiednio ustawiamy przesuwając za pomocą Select and Move i obracając za pomocą Select and Rotate. Każda bryła musi być wsunięta w ścianę, tak by przechodziła na wylot. Sposób wsunięcia bryły w ścianę widać na rysunku 5.15.




5.15 Ustawienie elementu na przelot w ścianie przed odcięciem go operacją Boolean

Tak przygotowany model jest gotowy do utworzenia otworów na okna. Ponownie przechodzimy do menu Compound Objects. Podobnie jak w przypadku modelowania okien Seminarium, zaznaczamy naszą ścianę i wybieramy przycisk Boolean. Następnie z sekcji Parameters wybieramy opcję Substraction (A-B). Wciskamy przycisk Pick Operand B. Teraz należy wybrać, co chcemy wyciąć, czyli nasz kształt okna. Po kliknięciu na niego, obiekt znika, zaś pojawi się otwór, w który będziemy mogli wstawić ramę okna wraz z szybą. W ten sposób postępujemy z resztą okien. Pozostałe dwie skopiowane bryły skalujemy odpowiednio, przesuwamy w miejsce, gdzie w oryginale się drzwi i powtarzamy całą operację by wyciąć otwór na drzwi. Wykorzystanie tej samej bryły było możliwe, gdyż i drzwi, i okna w kościele, mają ten sam kształt. Identycznie jak w przypadku bryły kościoła zostały powycinane wszelkie inne otwory w obiektach. Dosuwamy teraz kolejną sklonowaną bryłę do otworu i mamy gotowe drzwi, na które wystarczy tylko nałożyć materiał w postaci sfotografowanych wcześniej drzwi kościoła. Możemy je obejrzeć na rysunku 5.16.




5.16 Drzwi kościoła po nałożeniu oryginalnego zdjęcia drzwi jako materiału

Dokoła ścian kościoła poustawiane są podpory. Taka podpora została stworzona z wysokiego, smukłego Boxa, z którego na 2/3 wysokości odcięto za pomocą operacji Boolean jego połowę. Następnie na wystającej części ustawiono pod kątem ostrym kolejny Box i odcięto go. Powstała skośna płaszczyzna. W ten sam sposób uzyskano płaszczyznę na górze podpory. Obie te płaszczyzny przykryto cienkimi, lekko wystającymi poza nie Boxami, nachylonymi pod tym samym kątem za pomocą narzędzia Select and Rotate. Całość została zgrupowana. Podporę powielono. Każdą z powstałych kopii ustawiono na odpowiednim miejscu za pomocą narzędzi Select and Move i Select and Rotate. Gotową podporę przedstawia rysunek 5.17.




5.17 Jedna z podpór rozstawionych dokoła kościoła

4. Modelowanie dachu

Dach w projekcie był robiony dwufazowo. Pierwszym etapem było wymodelowanie bryły, która stała się bazą do położenia nań dachówek falistych. Baza pod dach seminarium stworzona została z obiektu o nazwie Prism, który można znaleźć w prawym menu, w dziale Geometry, rozwijając listę i wybierając z niej Extended Primitivies, a następnie wciskając przycisk Prism. Do uformowania dachu, potrzebnych było pięć obiektów tego typu. Wszystkie poustawiano w odpowiedni sposób, używając narzędzia Select nad Move. Dopasowano je, tak by tworzyły jednolitą bryłę, korzystając z konwersji do Editable Mesh. Ze względu na o wiele bardziej złożony kształt połaci baza pod dach kościoła, została wykonana w trochę inny sposób. Na wyższej części bazę wymodelowano z obiektu o przekroju poprzecznym podobnym do trójkąta, lecz bez podstawy. Figurę taką otrzymano, używając narzędzia Loft, gdzie z linii utworzono właśnie taki przekrój i nadano mu trzeci wymiar. Gotową podstawę dachu powstałą poprzez wytłoczenie turkusowego kształtu przedstawia rysunek 5.18.




5.18 Podstawa dachu kościoła wraz z elementami, z których została wytłoczona

Baza pod dach na niższej części wykonana została z pryzmy, której nadano dwa segmenty wysokości i skonwertowano ją do Editable Mesh. Środkowe punkty wysokości przesunięto lekko do wewnątrz tworząc załamanie, następnie wykonano trzy płaszczyzny w kształcie trójkątów za pomocą linii i nadano im trzeci wymiar narzędziem Loft. Zostały obrócone pod odpowiednimi kątami i przysunięte do siebie wierzchołkami, by ich podstawa tworzyła połowę kształtu sześciokąta. Dach na niższej części przedstawia rysunek 5.19.




5.19 Dach niższej części kościoła

Całość podsunięto do pryzmy tworząc dach. Do stworzenia kształtu jednej dachówki ponownie wykorzystano narzędzie Loft. Z linii uformowano figurę tak, by przypominała przekrój poprzeczny dachówki, następnie nadano jej grubość używając polecenia GetPath. Dachówkę i jej przekrój przedstawia rysunek 5.20.




5.20 Dachówka i jej przekrój

Tak przygotowany obiekt został rozłożony na całej powierzchni dachu. Najpierw musimy dachówkę nachylić pod odpowiednim kątem, używając narzędzia Select and Rotate, a także dopasować jej długość do długości dachu. Ponieważ dachówka jest stosunkowo mała, zaś połać do pokrycia ogromna, do rozłożenia dachówki po dachu użyto narzędzia Array. Można je znaleźć klikając prawym przyciskiem myszki na pustym miejscu na pasku narzędzi. Z menu, które nam się pokaże, wybieramy opcję Extras. Następnie, po uprzednim zaznaczeniu naszej dachówki, z małego paska z narzędziami, który nam się otworzy wybieramy narzędzie Array (przycisk z kuleczkami). Otworzy nam się macierz, za pomocą której możemy skopiować dachówki na całej długości jednej połaci dachu. W otwartej tablicy, w wierszu Move przechodzimy do sekcji Totals, wciskając strzałkę w prawo. W kolumnie X, w wierszu Move, wpisujemy wartość przesunięcia. Wartość dodatnia kopiuje elementy w prawo, zaś wartość ujemna w lewo. W sekcji Array Dimensions zaznaczamy wybór 1D i wpisujemy obok ilość elementów, jaką ma nam utworzyć program. Wciskamy przycisk OK i elementy są skopiowane i rozłożone symetrycznie. Dachówki nałożone na dach kościoła oraz gąsiory będące wykończeniem dachu obrazuje rysunek 5.21.




5.21 Dachówki na dachu kościoła

Tą samą operacją rozkładamy dachówki na seminarium, pamiętając o zmianie płaszczyzny z X na Y. Wszelkie dachówki, które są za długie, bądź za krótkie, co wynika z faktu, iż połacie dachu załamują się w pewnym momencie, można skrócić w prosty sposób przekształcając je do Editable Mesh i zmniejszając ich długość za pomocą polecenia Vertex. Gąsiory, będące wykończeniem dachu na jego szczycie, to także nasza pierwotna dachówka, lecz odpowiednio obrócona (Select and Rotate), ustawiona (Select and Move) i powielona (Clone). Dach seminarium przedstawia rysunek 5.22.




5.22 Dach seminarium

5. Modelowanie wieży

Baza, od której zaczęto modelowanie obiektu, to gotowy element Gengon, który można znaleźć w grupie obiektów Extender Primitives. Standardowo obiekt ten ma 5 boków, więc w prawym menu, w polu Sides nadana została mu liczba 8, ponieważ podstawa wieży jest figurą foremną. Obiekt następnie został skopiowany, i odpowiednio pomniejszony, tak by z większej kopii można było wyciąć mniejszą, uzyskując w ten sposób pustą przestrzeń wewnątrz. Zaznaczono duży element i wybrano narzędzie Boolean z prawego menu, z grupy Compound Objects. Przed wycięciem zawsze trzeba zaznaczyć, jego rodzaj. W tym przypadku Substraction A-B w sekcji Parameters, w prawym menu. Następnie należy wcisnąć przycisk Pick Operand B i zaznaczyć mmniejszy obiekt, który zniknie, a pozostanie wycięty otwór na wylot. Następnym etapem było wycięcie otworów w naszej sześciokątnej figurze, które kształtem powinny przypominać kształt okien. W tym celu została wykorzystana odpowiednia forma, do stworzenia której użyto narzędzia Loft. Kształt formy utworzono z obiektów Line. Narysowana została również druga linia, która posłużyła za nadanie obiektowi grubości. Zaznaczono kształt i wybrano narzędzie Loft. Po wciśnięciu przycisku GetPath kliknięto na krótką linię, po wybraniu której powstał obiekt trójwymiarowy. Do wycięcia za jego pomocą otworów - użyto narzędzia Boolean. Jeden obiekt został ustawiony na swoim miejscu, lekko wsunięty w ścianę na wylot. Dookoła rozmieszczono go przy użyciu narzędzia Array, stosując kopiowanie po okręgu. W sekcji Array Transformation w kolumnie Z wpisujemy 45 w wierszu Rotate, dlatego, że okrąg ma 360 stopni, a my dzielimy go na 8 ponieważ tyle będzie elementów. Przechodzimy do sekcji Array Dimensions i ustawiamy ją na 1D, a wartość w polu Count będzie równać się ilości zdobień - 8. Zanim wciśniemy przycisk OK, możemy zrobić podgląd, czy wszystko zostało właściwie skopiowane, jeżeli tak, to klikamy OK. Wynik tego wycięcia przedstawia rysunek 5.23




5.23 Podstawa wieży

W dalszej części modelowania stworzono ozdobne pierścienie znajdujące się dokoła obiektu. Jest to nic innego, jak kopia naszego obiektu, przeskalowana tak, by była stosunkowo cienka, i odpowiednio większa w obwodzie od bazowego obiektu. W ten sposób otrzymaliśmy dwa pierścienie. Pojedyncze pierścienie na każdym ze słupków zostały wymodelowane przy użyciu modyfikatora Editable Mesh. Podobnie jak pozostałe elementy ozdobne, które zostały utworzone z obiektów takich, jak Box i Prism, a wymodelowano je, używając tego samego modyfikatora. Wszystkie elementy znajdujące się na słupkach zostały rozmieszczone przy użyciu narzędzia Array, identycznie jak w przypadku rozmieszczenia elementów, którymi wycięto otwory w wieży. Podstawowa cześć wieży jest gotowa, przedstawia ją rysunek 5.24.




5.24 Elementy ozdobne na wieży kościoła

Zwieńczenie obiektu tworzy figura w kształcie stożka, o nazwie Cone, pierwotnie ma kształt okrągły, dlatego w panelu bocznym, w jej właściwościach trzeba odznaczyć Smooth oraz nadać jej 8 segmentów by stworzyć ośmiokątny stożek. Element ustawiono przy pomocy narzędzia Select and Move, tak by boki te pokrywały się z bokami naszej ośmiokątnej wieży. Całość, włącznie z elementami ozdobnymi została zgrupowana przy użyciu polecenia group. Gotową wieżę przedstawia rysunek 5.25




5.25 Gotowa wieża kościoła

Teraz mamy już wszystkie elementy całego obiektu, możemy je zatem pogrupować i rozpocząć pracę nad animacją. Cały obiekt widać na rysunku 5.26.




5.26 Seminarium i kościół św. Witalisa

• Oświetlenie sceny

Przed przystąpieniem do stworzenia animacji, wstawione zostało światło, dzięki któremu cała scena stała się bardziej realistyczna. Niektóre elementy w pracy nie będą odbijały światła, gdyż są pokryte materiałami, które w naturalnym środowisku nie odbijają promieni, jak np. cegły. Natomiast wszystkim elementom przypisane jest rzucanie cieni. W ten sposób scena będzie wyglądała jeszcze bardziej realnie. Tą cechę można przypisać w indywidualnych opcjach każdego obiektu. Standardowo opcja rzucania cieni jest aktywa, lecz wszystko zależy od ustawienia światła, uwzględnienia cieni przy renderingu, jak również ustalenia, które elementy mają rzucać cień. W celu umieszczenia światła w panelu bocznym wybieramy kategorię Lights z zakładki Create, a dalej wybieramy wspomniany typ światła Omni. Jest to oświetlenie punktowe o działaniu podobnym do żarówki. Wstawiamy cztery obiekty Omni i ustawiamy je odpowiednio za pomocą narzędzia Select and Move. Wszystkim światłom zmniejszona została intensywność o połowę. W sekcji Intensity/Color/Attenuation wartość Multiplier zmniejszono z 1 do 0,5. Teraz scena jest gotowa do stworzenia animacji.

• Ustawienia kamer i animacja

By efektownie zaprezentować model, utworzona została animacja, którą zapisano jako plik AVI. Pierwszym krokiem jest wstawienie kamery, co zostało wykonane poprzez użycie kombinacji klawiszy Crtl+C. Przed wstawieniem kamery, scenę w widoku Perspective należy obrócić, tak, by widać był tę część budynku, od której będzie się zaczynała animacja. Ustawienie widoku będzie miało wpływ na wygląd klatki startowej. W tym przypadku jest to widok ogólny na kościół i ścianę seminarium przylegającą do niego. Po wstawieniu kamery w bocznym panelu należy wybrać szerokość obiektywu 28mm i typ kamery Target Camera. Wybieramy akurat ten typ, gdyż ułatwi nam on tworzenie całej animacji. W tym przypadku przemieszczać będzie się jedynie cel kamery i w ten sposób unikniemy użycia wielu dodatkowych modyfikatorów, co znacznie przyspieszy pracę. Teraz musimy wybrać liczbę i ilość klatek na sekundę. W prawym, dolnym rogu okna znaleźć można przycisk Time Configuration. Po wciśnięciu, w oknie, które nam się pokaże wybieramy opcję PAL w sekcji Frame Rate. Automatycznie zostanie dobrana ilość klatek 25 na sekundę. W sekcji Animation należy wpisać w polu End Time żądaną ilość klatek. Wciskamy przycisk OK. Kolejnym krokiem w tworzeniu animacji jest tor kamery. Taki tor tworzymy w prosty sposób z linii, które można znaleźć w zakładce Create. Koniecznie musimy zaznaczyć w sekcji Creation Methond opcję Smooth. Tor rysujemy w widoku Top, gdyż na tym etapie, będzie on na jednym poziomie. Aby to zmienić, wybieramy opcję Convert to Editable Spline, którą można znaleźć klikając prawym przyciskiem myszy na naszej linii. Następnie wciskamy przycisk Vertex w prawym panelu bocznym. Używając widoków Left i Front przesuwamy kolejne punkty tak, by odzwierciedlały tor kamery, jaki sobie wymyśliliśmy. Na tym etapie tor jest gotowy, lecz dalej będzie jeszcze modyfikowany. Przystępujemy do przypisania kamerze toru, po którym ma się poruszać. Należy ją zaznaczyć, a następnie w zakładce Morion wybieramy przycisk Trajectories. Przechodzimy do sekcji Sample Range i wpisujemy znane nam już wartości. W sekcji Spline Conversion wybieramy przycisk Convert To i zaznaczamy wcześniej utworzony tor. W ten sposób kamerze został przypisany tor, jaki sobie wyobraziliśmy, po którym będzie się poruszać w trakcie animacji. Następnym krokiem jest takie skonfigurowanie kamery, by nie patrzyła przed siebie, lecz rozglądała się w kierunkach, jakie sobie wybierzemy. Przed rozpoczęciem tej operacji należy wcisnąć przycisk Auto Key. Uaktywnienie go podczas tworzenia animacji pozwala na przypisanie kamerze konkretnego celu, a także na płynne przejście pomiędzy jednym a drugim celem. Na tym etapie posługujemy się przyciskami do odtwarzania animacji i narzędziem Select and Move, za pomocą którego będziemy ustawiali cel kamery w wybranym miejscu. Za każdym razem, gdy przesuniemy cel, utworzy się nowa kluczowa klatka, do której będzie podążała kamera w trakcie odtwarzania animacji. Przycisk Auto Key musi być aktywny w trakcie całego procesu tworzenia animacji. Wyłączamy go jedynie wtedy, gdy uznamy, że trzeba zmodyfikować sam tor, bo np. przebiega przez jakiś element, czy nie w tym miejscu, co powinien[2]. Ponieważ nasza animacja ma być ciągła, końcowe współrzędne kamery należy ustawić takie same, jak początkowe.

• Rendering

Ostatni etap projektu, to rendering. Operacja zabierająca najwięcej czasu, w zależności od tego, jak bardzo złożona jest scena, oraz jak dobrym sprzętem dysponujemy. Przetwarzamy obraz trójwymiarowy na obraz dwuwymiarowy. Program 3D Studio Max oferuje całą gamę różnych opcji, jednak do tej prezentacji wystarczą nam podstawowe funkcje. Ważne jest, by wybrać odpowiedni kolor tła, tak by nasza animacja była idealnie wyeksponowana, a zarazem realistyczna. W tym celu z menu Rendering wybieramy opcję Environment. W oknie, które nam się otworzy należy wybrać pożądany kolor. W przypadku tego projektu jest to kolor błękitny imitujący niebo. Po potwierdzeniu i zamknięciu okna, wciskamy klawisz F10, aby otworzyć okno z opcjami renderingu. W zakładce Common przechodzimy to sekcji Time Output. Należy zaznaczyć Active Time Segment i w sekcji Output Size wybieramy opcję Custom, a z listy wybieramy opcję 800x600. Teraz należy jeszcze wybrać rodzaj pliku, w jakim ma nam się zapisać nasza animacja, czyli AVI. W sekcji Render Output wybieramy przycisk File, a następnie podajemy miejsce zapisania pliku i jego nazwę. Z listy wybieramy typ pliku AVI File. To jeszcze nie koniec. Po wybraniu typu pliku otworzy się okno ustawień kompresji. Należy wybrać kompresor XviD MPEG-4 Codec. Nie zmieniamy żadnych jego ustawień i wciskamy OK, a dalej przycisk Zapisz. Wracamy do pierwotnego okna i na samym dole odnajdujemy przycisk Render. Nasza animacja zaczyna się renderować. Wystarczy jedynie poczekać na końcowy efekt naszej pracy, którym będzie krótka animacja poglądowa w postaci filmu w pliku w formacie AVI.

• Podsumowanie

Przedmiotem pracy był wirtualny model kościoła pod wezwaniem św. Witalisa oraz budynku Wyższego Seminarium Duchownego. Do realizacji projektu wykorzystano programu 3D Studio Max. W nowoczesny sposób, przy użyciu komputera i rozbudowanego programu, stworzony został model zabytkowej budowli, który nie tylko przetrwa wiele lat, zapisany w postaci danych na twardym dysku, ale jest także multimedialnym obrazem kompleksu dostępnym dla każdego. Przy zastosowaniu narzędzi do modelowania, takich jak Loft, Editable Mesh, Boolean czy UVW Map, oraz narzędzi do animowania scen powstał model, a potem film, którego odtworzenie nie wymaga nawet posiadania zainstalowanego programu 3D Studio Max, dzięki czemu jest on dostępny dla wszystkich tych, którzy posiadają odpowiedni sprzęt do odtwarzania filmów AVI. Rozmiar powstałej prezentacji (niespełna 6MB) umożliwia łatwe jej dystrybuowanie przez Internet, a tym samym daje możliwość obejrzenia jednego z najznamienitszych zabytków Włocławka, jeśli tylko udostępniono by ją w Internecie. Powstała prezentacja może stanowić pierwszy etap prac, w wyniku których można byłby przybliżyć wszystkie znamienitsze budowle regionu Włocławka, a tym samym spowodować szersze zainteresowanie regionem i jego kulturą.

Bibliografia

[1] Steven Eliott, Philip Miller, 3D Studio Max. Vademecum profesjonalisty, Helion, 1998

[2] Kelly L. Murdock, 3D Studio Max 3.x. Techniki i narzędzia animacyjne. Biblia, Helion, 2001

[3] www.pl.wikipedia.org

[4] www.issi.uz.zgora.pl

[5] www.web.diecezja.wloclawek.pl

25

---