Grafika komputerowa Ćwiczenie R-3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni Instrukcja laboratoryjna opracował: Marcin Skotnicki Człowiek - najlepsza inwestycja Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Warszawa 2009
2 Ćwiczenie 3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni Spis treści 3. Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni 2 3.1. WPROWADZENIE 2 3.1.1. Interfejs - przypomnienie potrzebnych narzędzi 2 1) Submenu - Powierzchnia 2 2) Narzędzia tworzenia krzywych 2 3) Submenu - Edycja punktu 3 3.2. WYKONANIE ĆWICZENIA 4 3.2.1. Zadanie - bryła, powierzchnia, lub scena 4 3.2.2. Przykład - uproszczony model głowy 5 3.2.2.1. Dodatek: łączenie powierzchni 12 3.3. LITERATURA 15
Ć wiczenie 2 3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelwoanie powierzchni 3. Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni 3.1. WPROWADZENIE Powierzchnie NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) to matematycznie najbardziej elastyczna metoda przedstawiania powierzchni w modelu. Jest łatwa do utworzenia, poprzez rozpięcie na kilku krzywych, a dzięki siatce kontrolnej jest łatwa również i w modyfikacji, dzięki czemu w prosty sposób można wymodelować nawet bardzo zaawansowane powierzchnie. 3.1.1. Interfejs - przypomnienie potrzebnych narzędzi 1) Submenu - Powierzchnia: Tworzenie powierzchni z linii lub punktów. 1. Powierzchnia z krzywych krawędziowych - rozpięcie powierzchni pomiędzy 2-4 krzywymi, niekoniecznie tworzącymi zamknięty obwód. 2. Powierzchnia z płaskich krzywych - tworzy powierzchnię z jednej, lub kilku płaskich krzywych zamkniętych. 3. Wyciągnij prosto. Tworzy z krzywej powierzchnię prostopadle do płaszczyzny, na której znajduje się krzywa. 4. Wyciągnięcie po profilach (polska nazwa jest trochę myląca, chodzi o lofting, czyli rozpięcie powierzchni na krzywych). 5. Wyciągnięcie po 1 lub 2 ścieżkach (prowadnicach) 6. Powierzchnie obrotowe. 7. Powierzchnie z siatki punktów. 2) Narzędzia tworzenia krzywych Zestaw narzędzi do rysowania linii łamanych, krzywych, okręgów łuków, spirali itd. Najczęściej używane z tych narzędzi, to: 1. Linia łamana. 2. Linia krzywa. Linia krzywa standardowo jest rysowana jako krzywa B- sklejana stopnia 3, a punkty stawiane w trakcie rysowania krzywej są wierzchołkami wieloboku kontrolnego. Stopień krzywej można zmienić z linii komend, natomiast z rozwijanego, poprzez dłuższe przytrzymanie przycisku myszy, podmenu można zmienić sposób rysowanej krzywej. (np. na krzywą interpolowaną przez stawiane punkty - przy zastosowaniach graficznych zazwyczaj jest to najwygodniejsza metoda)
4 Ćwiczenie 3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni 3) Submenu - Edycja punktu Krótkie naciśnięcie przycisku powoduje włączenie edycji punktów kontrolnych na wybranym obiekcie i pokazanie siatki kontrolnej. Naciśnięcie prawym przyciskiem myszy wyłącza edycję punktów. Dłuższe wciśnięcie przycisku pokazuje submenu Edycja punktu, zawierające najważniejsze narzędzia do edycji krzywych i powierzchni, poprzez modyfikację punktów, węzłów, wag itd. 5. Usunięcie węzła 1. Włączenie/wyłączenie punktów wieloboku kontrolnego (dla krzywych), lub siatki kontrolnej (dla powierzchni) 2. Włączenie/wyłączenie punktów edycyjnych - leżących na krzywej (tylko dla krzywych) 3. Zmiana wagi punktu kontrolnego 4. Wstawianie węzła (kliknięcie lewym przyciskiem myszy), lub punktu edycyjnego (kliknięcie prawym klawiszem myszy) 6. Edycja kierownic w dowolnym miejscu krzywej, lub powierzchni 3.2. WYKONANIE ĆWICZENIA 1. Zapoznanie się z metodami tworzenia i edycji powierzchni NURBS. 2. Wykonanie sceny, lub modelu z wykorzystaniem poznanych narzędzi. 3.2.1. Zadanie - bryła, powierzchnia, lub scena Zamodelować w Rhino wybraną przez siebie scenę, lub obiekt przy użyciu powierzchni i krzywych NURBS i narzędzi edycji punktów kontrolnych. Przy wykonaniu ćwiczenia można wzorować się na poniższym przykładzie, lub stworzyć dowolną wymyśloną przez siebie scenę.
Ć wiczenie 2 5 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelwoanie powierzchni 3.2.2. Przykład - uproszczony model głowy Przykład złożonej bryły wymodelowanej przy pomocy krzywych NURBS i loftingu. Wiele szczegółów nie jest dopracowanych ze względu na ograniczony czas, ale cześć z nich można nadrobić odpowiednią teksturą - bryła powinna być wystarczająco szczegółowa do zastosowania np. jako model w grze 3D. 1) Na początku za pomocą krzywej interpolowanej przez punkty narysować obrys głowy z profilu. Obrys składa się z 2 krzywych, spotykających się w jednym punkcie na czubku głowy. Aby mieć pewność, że obie linie kończą się w tym samym punkcie - można włączyć edycję punktów kontrolnych na obu krzywych, zaznaczyć oba krańcowe punkty i umiejscowić je za pomocą polecenia Ustaw punkty, z menu Przekształć. Krzywe nie powinny być zbyt dokładne, bo skomplikuje to późniejszą edycję bryły - lepiej stworzyć prostszą bryłę i później dodawać węzły. 2) Następnie narysować krzywe półprzekroju głowy w kilku różnych miejscach, wszystkie wychodzące z tego samego punktu na styku poprzednich krzywych. Krzywe mogą być rysowane na tej samej rzutni (widok z prawej strony), a następnie obracane za pomocą narzędzia Obróć 2D
6 Ćwiczenie 3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni. 3) Gotowe krzywe po jednej stronie głowy: Nast ę pnie za pomoc ą narz ę dzia Lustro odbicie krzywych po drugiej stronie. stworzy ć 4) Po narysowaniu wszystkich profili utworzyć z nich powierzchnię przy pomocy loftingu. (Narzędzie Wyciągnięcie po profilach ) [Uwaga na kolejność zaznaczania krzywych!] Część krzywych może być przez narzędzie Loft potraktowana jako ujemnie skierowane, trzeba wtedy będzie to naprawić, klikając na przycisk Wyrównaj Krzywe w oknie opcji loftingu, a następnie klikając kolejne punkty, w których krzywa kształtu (widoczna na zrzucie ekranu jako biała linia) nie znajduje się na obwodzie bryły. Na koniec zaznaczyć opcję Zamknięte wyciągnięcie po profilach, żeby stworzyć pełną bryłę.
Ć wiczenie 2 7 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelwoanie powierzchni 5) Widok powierzchni po loftingu:
8 Ćwiczenie 3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni. Bryła zaczyna już przypominać humanoidalną głowę, jednak może być konieczne nieco poprawek. W tym celu włączyć edycję punktów kontrolnych na bryle Jak widać punktów jest znacznie więcej, niż na rysowanych wcześniej krzywych, co utrudnia nieco edycję kształtu. Większość poprawek powierzchni można wykonać przesuwając tylko gotowe punkty kontrolne. W utworzonej tu bryle poprawki zdecydowanie wymagały łuki brwiowe - zewnętrzne ich krawędzie cofnięto nieco do tyłu. Przy przesuwaniu punktów tylko do przodu i tyłu wygodnie jest zaznaczać je na widoku bocznym - żeby przesuwać jednocześnie te po lewej i prawej stronie bryły. Głowa jest wymodelowana bez uszu - są to dość skomplikowane kształty, więc wygodniej byłoby wymodelować je oddzielnie i dokleić. 6) Edycja węzłów. W kilku miejscach zagęszczenie punktów może być niedostateczne, żeby uzyskać wymaganą dokładność kształtu powierzchni - wtedy wstawić dodatkowe węzły (Polecenie Wstaw węzeł ) - spowoduje to powstanie nowych punktów siatki kontrolnej. Można dodawać dodatkowe prowadnice poziome (w kierunku U), lub pionowe (w kierunku V); aby przełączyć kierunek - wpisać w osi poleceń K i wcisnąć enter, a następnie literę odpowiadającą kierunkowi i ponownie potwierdzić enterem. Linie w kierunku V będą tworzone tylko po jednej stronie głowy, wygodnie jest więc ustawić symetryczne dodawanie węzłów - symetrię przełącza się wpisując w linii poleceń literę S.
Ć wiczenie 2 9 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelwoanie powierzchni Tworzenie dodatkowych węzłów: w osi U (rysunek po lewej stronie) i w osi V (rysunek po prawej stronie). 7) Do edycji położenia, lub kąta obrotu kilku punktów wokół wskazanego punktu powierzchni służy narzęzie Edycja kierownic - przeniesienie środkowego wpłynie na pozycję sąsiednich (połączonych na ekranie żółtą linią), z kolei przenoszenie któregoś z 4 bocznych, powoduje obrót punktów siatki kontrolnej - narzędzie jest przydatne zwłaszcza do przenoszenia większych powierzchni, kiedy edycja każdego punktu osobno byłaby uciążliwa.
10 Ćwiczenie 3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni 8) Wstawi ć oczy (2 symetrycznie umieszczone sfery ) 9) Brwi. Na widoku z przodu narysować linię brwi (Widoczna na rysunku na żółto) - linia musi znajdować się przed twarzą, gdyż będzie na nią rzutowana. Następnie za pomocą polecenia Rzutuj na powierzchnię stworzyć linię przylegającą do twarzy. Nowe linie zostały utworzone po obu stronach głowy (z przodu i z tyłu), trzeba więc jedną usunąć.
Ć wiczenie 2 11 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelwoanie powierzchni 10) Do stworzenia bryły brwi użyć narzędzia Rura, zaokrąglone zamknięcia (z podmenu Bryła) - zaznaczyć narysowaną wcześniej linię i promienie tworzonej rury przy obu jej końcach. Na ko ń cu, przy pomocy narz ę dzia Lustro przekopiowa ć brew na drug ą po ł ow ę twarzy. 11) Skończona twarz.
12 Ćwiczenie 3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni 3.2.2.1. Dodatek: łączenie powierzchni Wykonany w poprzednim punkcie model głowy zostanie przerobiony na popiersie na cokole, w celu wykorzystania funkcji łączenia powierzchni. 1) Za pomocą narzędzia Prostopadłościan narysować cokół pod stworzoną wcześniej głową. Oddzielić ścianki za pomocą narzędzia Rozbij, następnie usunąć górną ściankę i połączyć pozostałe za pomocą narzędzia Połącz. 2) Z menu górnego wybrać Powierzchnia -> Połącz. Program poprosi o wskazanie krawędzi pierwszej powierzchni do połączenia - wskazać dolną krawędź głowy. Po wskazaniu krawędzi program poprosi o wskazanie następnych odcinków. Ponieważ wskazana krzywa jest zamknięta - potwierdzić tylko poprzez naciśnięcie klawisza enter. Gdyby obwód składał się z kilku odcinków, jak będzie to miało miejsce przy obwodzie cokołu, kolejno zaznaczyć wszystkie z nich.
Ć wiczenie 2 13 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelwoanie powierzchni Po potwierdzeniu krawędzi pierwszej powierzchni, program poprosi o wskazanie kolejnej. Zaznaczyć kolejno wszystkie górne krawędzie ścian cokołu. Po zaznaczeniu pełnego obszaru program powinien sam rozpoznać zamkniętą krzywą. Gdyby się tak nie stało - potwierdzić poprzez naciśnięcie entera. Po wskazaniu obu krzywych program poprosi o dopasowanie szwów krzywych. Wektory na obu końcach łączącego je odcinka powinny mieć ten sam zwrot, jak widać na poniższym rysunku. Gdyby tak nie było - odwrócić jeden z nich poprzez kliknięcie punktu, z którego wychodzi. Jeśli wszystko jest ok - zatwierdzić enterem.
14 Ćwiczenie 3 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelowanie powierzchni 3) Po wskazaniu obu powierzchni do łączenia pojawi się okno opcji. Dla wygody dobrze jest od razu zaznaczyć opcję podglądu - uprzednio przestawiając rzutnię perspektywiczną na widok cieniowany. Pierwsze dwa suwaki to ciągłość połączenia odpowiednio przy pierwszej i drugiej powierzchni. Działanie ostatniej opcji demostrują poniższe 2 rysunki: Dobrać ustawienia, które sprawdzają się najlepiej przy wykonanym wcześniej modelu i potwierdzić, naciskając OK.
Ć wiczenie 2 15 Modelowanie w Rhino - zaawansowane modelwoanie powierzchni Opcje dobrane w tym przykładzie widać na poniższym rysunku: i wyrenderowa 4) Połączyć wszystkie utworzone powierzchnie (cokół, głowę i utworzoną przed chwilą powierzchnię pośrednią) za pomocą polecenia Połącz i wyrenderować. 3.3. LITERATURA 1. www.rhino3d.com/tutorials.htm