Моделирование процесса решения задач начертательной геометрии является актуальной задачей, позволяющей повысить наглядность процесса решения[1]. Основной целью работы является создание коротких динамичных сцен, которые облегчают пользователю понимание правил построения проекций объектов, их сечений, а так же позволяют увидеть сам процесс проецирования. Результатом моделирования являются файлы в формате avi.

При создании моделей основное внимание уделялось геометрической правильности решения задачи и легкости понимания протекающих процессов. Поэтому использовалось малое количество примитивов, чтобы избежать перегрузки сцены. В основном, использовались следующие средства: Box, Cylinder, Text, Sphere, Lights, Cameras, Loft, Select and Move, Select and Rotate, Group[2]. Процесс создания сцены разбит на несколько этапов.

• создание основных объектов сцены (точек, лучей проекций, плоскостей);
• работа со свойствами объектов (изменение видимости, размерности, положения в пространстве);
• установка вспомогательных объектов (камеры, освещение);
• анимирование сцены;
• визуализация сцены.

Рассмотрим каждый этап подробнее на примере построения сечения пирамиды.

Для решения этой задачи необходимо проделать следующее: создаем в окнах проекций Front, Left и Top плоскости с помощью примитива Plane; меняем у плоскостей опорные точки - вкладка Hierarchy, Pivot, Affect Pivot Only, применяем команду Select and Move, чтобы перенести опорные точки в точку (0,0,0); создаем пирамиду (Pyramid, 6 граней, без сглаживания), поднимаем ее по координате z командой Select and Move, дважды клонируем ее, один раз ставим нулевую высоту и опускаем на горизонтальную плоскость, второй раз сжимаем (Select and Uniform Scale) до минимальной толщины и опускаем на фронтальную плоскость. Получаем проекции. Последний главный объект - секущая плоскость в окне Front. Поворачиваем ее, чтобы она пересекала 4 грани пирамиды. Вспомогательные объекты (лучи, моделируемые цилиндрами, точки, моделируемые сферами) создаются по мере необходимости.

В сцене могут присутствовать объекты, появляющиеся с течением времени (например, проекции точек). Для реализации этого эффекта используется свойство видимости объекта - контекстное меню, visibility=0. Изменение этого свойства в режиме анимации приводит к замедленному проявлению объекта на экране. Движение задается с помощью изменения свойств размерности и положения в пространстве объектов с течением времени, для чего используется режим анимации (рис. 1).

Особого внимания заслуживает выбор объектива. В реальной камере поле зрения объектива (FOV) определяется фокусным расстоянием линз, измеряемым в миллиметрах. Чем короче фокусное расстояние, тем шире поле зрения. Счетчики Lens (объектив) и FOV взаимосвязаны. Щелчок на любой кнопке в поле Stock Lenses (сменные линзы) приведет к автоматическому подбору этой пары параметров, соответствующих одному из фокусных расстояний реальной камеры. При разработке выбран объектив 35 мм (рис. 2).

Подбор освещения также является важной задачей, однако в рамках представленной работы освещение несет скорее эстетическую функцию, поэтому разница между возможными источниками освещения не является критичной.

Для реализации анимации в проекте использовалась функция Toogle AutoKey Mode. При нажатой кнопке AutoKey активируется режим создания ключевых кадров. При этом указывается только начальное и конечное состояние объектов. Временной промежуток между этими состояниями заполняется автоматически. С помощью кнопки Time Configuration регулируется временной отрезок, на котором происходит изменение состояния объектов. Линейка времени разделена покадрово, поэтому для моделирования одной секунды действия необходимо выделять 24 кадра. Для просмотра результата кнопка AutoKey возвращается в неактивное. Сам просмотр можно запустить с помощью кнопки Play Animation[3].

После завершения работы со сценой наступает последний этап работы- визуализация. Это процесс формирования двумерного изображения с учетом материалов и параметров настройки окружающей среды.

При визуализации анимации происходит сохранение множества растровых изображений в определенной последовательности. Для получения итогового ролика необходимо выполнить определенные настройки. Для начала переключаемся из режима Single (по-умолчанию) в режим Range (задает интервал в номерах кадров, визуализация будет проводиться в этих пределах). Очень большую роль играет размер изображения. Он регулируется параметрами Width и Height (ширина и высота соответственно). Параметр Pixel Aspect (пропорции пикселя) задает соотношения пикселя в результирующем ролике (рис.3).

Рис. 3. Установка параметров в диалоговом окне визуализации

В свитке Current Renderes выбирается способ визуализации. Визуализация начинается при нажатии кнопки Render. Таким образом, создание модели можно считать оконченным после получения выходного файла в формате avi.

Литература

• Карабчевский В.В., Бабкова А.А. Моделирование процессов решения задач начертательной геометрии. // Научные труды Донецкого национального технического университета. Серия «Информатика, кибернетика и вычислительная техника» (ИКВТ-2007). Выпуск 8 (120). Донецк, 2007, 126-132.
• И.Мак-Фарланд, Р.Полевой. 3ds max для профессионалов.-СПб.: Питер, 2002.-736 с.:ил.
• В.Верстак. 3ds max 7. Секреты мастерства. СПб.: Питер, 2005.-640 с.:ил.