PROIECTAREA ȘI MODELAREA UNEI TERASE ÎN 3DSMAX Candidat: Ardelean Ioan Călin Profesor coordonator: Egri Angela INTRODUCERE Din necesitatea de a… [302004]

UNIVERSITATEA DIN PETROȘANI

LUCRARE DE ABSOLVIRE

PROIECTAREA ȘI MODELAREA UNEI TERASE ÎN 3DSMAX

Candidat: [anonimizat]:

Egri Angela

INTRODUCERE

Din necesitatea de a [anonimizat], văzul, de către toată tehnologia zilelor noastre,

s-a născut o parte importantă a informaticii, grafica asistată de calculator.

Imaginile sintetizate cu ajutorul calculatorului trebuie să fie cât mai apropiate de acelea care ar fi percepute de ochiul uman dacă scenele reprezentate în imagini ar exista în realitate. [anonimizat]. Următorul pas constă în redarea luminii și a umbrelor, [anonimizat], poziția și orientarea lor.

[anonimizat], de orientarea și caracteristicele fizice ale suprafeței. Într-un model global se ține cont în plus de lumina reflectată și transmisă de celelalte obiecte ale scenei sintetizate. Redarea în imagine a umbrelor produse de obiectele dintr-o scenă 3D luminată de una sau mai multe surse conferă un grad înalt de realism imaginii.

Lumina este energie electromagnetică. Ea reprezintă zona din spectrul electromagnetic cuprinsă între lungimile de undă de 380 și 780 nanometri. Limita inferioară a zonei corespunde culorii violet iar cea superioară culorii roșu. Intre cele două limite ochiul poate distinge circa 350000 de culori.

Lumina care conține toate lungimile de undă din spectrul vizibil în proporții aproximativ egale se numește acromatică și este percepută ca albă.

Lumina care conține mai multe lungimi de undă în proporții inegale se numește cromatică.

[anonimizat]. [anonimizat]. [anonimizat] o aceeași culoare să nu fie percepută la fel de doi indivizi.

[anonimizat] a unei culori cuprinde:

 Nuanța, care caracterizează culoarea (roșu, galben, verde, etc); ea este determinată de lungimea de undă dominantă a distribuției spectrale a culorii.

 [anonimizat] o măsură a amestecului de alb într-o culoare pură; [anonimizat], etc. O culoare pură are saturația 100%. Lumina acromatică are saturația 0%.

 [anonimizat]. Luminozitatea este o caracteristică a [anonimizat].

Culorile percepute de ochi sunt în general amestecuri de culori pure. [anonimizat], [anonimizat].

Culorile roșu (Red), verde(Green) și albastru (Blue) se numesc culori primare. Prin amestecul lor în proporții egale se obține alb.

Două culori care prin amestec produc lumină albă se numesc complementare.

Culorile complementare culorilor primare sunt : cian (Cyan), magenta (Magenta), galben (Yellow).

Amestecând două culori primare in proporții egale se obține culoarea complementară celei de a treia.

R G B

C M Y

Culorile roșu, verde și albastru se numesc și “primitive aditive“ deoarece ele permit formarea de nuanței prin adunarea lor în diferite proporții. Acest mod de definire a culorilor corespunde echipamentelor emițătoare de lumină (dispozitive de vizualizare cu ecran).

Culorile cian, magenta, galben se numesc “primitive extractive”. Ele se obțin prin extragerea culorilor primare din lumina alba. Primitivele extractive se folosesc pentru a defini culorile reflectate de un document imprimat.

Modele de culoare pot fi:

Orientate către echipamente – se bazează pe culorile primare folosite de echipamente pentru redarea culorilor; în această categorie sunt: RGB, CMY și YIQ.

Orientate către utilizator -se bazează pe proprietățile psiho-fiziologice ale culorilor : HSV și HLS.

Un model de culoare specifică un sistem de coordonate 3D și un subspațiu al culorilor în sistemul de coordonate respectiv. Fiecare culoare se reprezintă printr-un punct în subspațiul culorilor.

Cu ajutorul matematicii și fizicii s-a reușit simularea majorității fenomenelor legate de lumină, lucru ce a permis implementarea în proceduri informatice a diverselor modele de generare și prelucrare a imaginilor.

În ziua de azi există atât programe de prelucrare a imaginilor, destinate publicului, inserate in toate sistemele de operare, fixe sau mobile, cât și programe specializate, de creare și prelucrare imagini, pentru o grafică cu rezultate apropiate de realitate, pentru domenii specializate(foto, film, arhitectură) prin proiectare asistată de calculator.

Din ce în ce mai des, în majoritatea domeniilor de activitate, sunt folosite expresii care conțin secvența “3D – tridimensional”. Grafica este 3D, componentele electronice redau sunetul 3D, clipurile publicitare și efectele speciale din filme sunt concepute în 3D. Până și desenele animate încep să lase în urmă vremurile în care erau realizate imagine cu imagine pe hârtie de către graficieni. Locul sutelor de mii de poziții desenate cu creionul a fost luat de calculator împreună cu programele profesionale de grafică 3D.

Interesul pentru programele de grafică 3D devine cu atât mai mare cu cât acestea au fost mai bine proiectate. La ora actuală există câțiva lideri pe piața de software, concurența dintre aceștia fiind acerbă. Se iau în considerare toate aspectele: tip, interfață, existența documentației, ușurința în exploatare, adresabilitate, compatibilitatea cu alte programe, sistemul de operare pe care rulează și, nu în ultimul rând, prețul. Acesta face deseori diferența între programele profesionale (care ajung să coste mii sau zeci de mii de dolari) și cele simple, cu mai puține caracteristici, care, de obicei, sunt folosite numai pentru a realiza o secvență limitată de acțiuni.

Creat și dezvoltat de firma Discreet, divizie a companiei Autodesk, 3D Studio Max este unul dintre principalele programe de animație 3D creat pentru PC. Nici un alt produs de grafică 3D realizat până în prezent nu aduce atâtea satisfacții imediate precum 3D Studio Max, aceasta fiindcă numai prin câteva operații simple sunt create scene tridimensionale cu fenomene fizice reale, efecte de reflexie și refracție, efecte speciale de lumină, animații complexe etc.

3D Studio Max este utilizat în întreaga lume de către sute de mii de graficieni, fiind întâlnit în artă digitală, arhitectură, tehnică, reclame TV, filme, publicitate și jocuri.

CAPITOLUL 1

MEDIUL DE PROIECTARE 3DSMAX

3D Studio Max este cel mai puternic program de modelare 3D, extrem de vast, cu care putem realiza orice obiect tridimensional, orice scenă 3D, jocuri, efecte de film și animație, simulare dinamică 3D.

3D Studio Max este folosit în întreaga lume pentru simulări 3D, artă digitală 3D, prezentări de arhitectură sau de produs, modelări și vizualizări de prototip în industrie, în producția publicitară de reclamă TV, jocuri video.

3D Studio Max a fost folosit, alături de Adobe After Effects, pentru crearea efectelor speciale în filme ca Terminator 2, Independence Day, The Fifth Element, Hollow Man, Shrek, The Last Samurai, Tomb Raider, Gladiator.

Programul conține operații și tehnici avansate de modelare 3D, animație, simulare 3D, ciocniri, cloth, randare și iluminare directă, respectiv iluminare globală, plecând de la Clay Render și ajungând la iluminare globală avansată GI.

Randarea este operația prin care obținem o imagine sau o succesiune de imagini, un film, din modelul 3D. 3D Studio Max poate executa tehnici de randare plecând de la cele simple – Scanline clasic, până la randare fotorealistă cu Mental Ray și Global Illumination.

Voi prezenta in continuare câteva funcții din prietenoasa interfață a programului, fiind detaliate mai târziu în Capitolul 2.

File -> Reset O comandă foarte importantă pentru deschiderea unui document nou. Neutilizarea ei determină programul Max să folosească parametrii introduși în documentul precedent, chiar dacă a fost dintr-o sesiune de lucru anterioară.

Customize -> Units Setup Această linie de comandă o folosiți o singură dată, când stabiliți unitățile de măsură.

File -> Xrefs Este o metodă de plasare a unor obiecte sau chiar a unei întregi scene externe în scena curentă (numită scena părinte). Dacă se fac modificări asupra obiectului de referință, MAX va face modificările în toate scenele părinte în care sunt referințe la el. Obiectele din scena curentă cu referințe externe pot fi mutate, scalate și rotite, admițând și modificarea materialelor asociate, dar nu pot fi aplicați modificatori ai structurii geometrice.

Configurarea viewport-urilor Cu clic dreapta pe denumirea unui viewport se deschide meniul pop-up unde aveți toate opțiunile ce privesc viewport-urile. Pentru a schimba vederile puteți folosi comenzile rapide de pe tastatură, și anume prima literă a vederii pe care o doriți ( de ex. L – pentru left, T – pentru Top)

Elementele de control Zoom, panoramare și rotire a vewport-urilor (aflate în colțul din dreapta jos al ferestrei Max)

Instrumentele de selecție aflate în bara principală cu instrumente. Pentru a putea folosi cu eficiență selectorul după nume este bine să denumiți distinct fiecare obiect din scena în câmpul Name and Color aflat pe panoul din partea dreaptă a ferestrei Max.

Use Pivot Point Center este instrumentul de poziționare a pivotului, care este implicit centrat. Acesta este punctul central al scalărilor, rotirilor si duplicărilor. 1.pozitionează pivotul în centrul poligonului aflat pe planul pe care a fost așezată baza obiectului 2.poziționarea în centrul obiectului 3.muta pivotul pe punctul de origine al axelor Daca se dorește poziționarea în alt loc a pivotului, se poate face activând butonul Hierachy – Pivot – Affect Pivot Only iar executând clic dreapta pe Select and Move si introducând valorile dorite în câmpurile Absolute World veți obține ceea ce doriți.

Comanda Scale (scalare) – aflată în bara cu instrumente – oferă trei moduri de scalare manuală – fără un control de precizie a scalării, dar și posibilitatea de a avea controlul scalării, prin introducerea valorilor dorite în caseta de dialog Scale Transform Type-In ce poate fi accesată efectuând clic dreapta pe instrumentul de scalare.

Comanda Align (aliniere) se afla pe bara cu instrumente. Pot fi aliniate atât obiectele, lumina sau camerele cât si pivoții. Pentru aceștia din urmă deschideți Hierachy – Pivot – Afect Pivot Only

Panoul cu comenzi Panoul cu comenzi este organizat ierarhic. Astfel, de exemplu, dacă selectați Create – Geometry iar din seturile de comenzi alegeți Standard Primitives și vor apare cele zece corpuri geometrice de bază, iar prin selectarea unuia se vor deschide alte liste. Acestea vor trebui expandate si derulate. Pentru un acces mai rapid puteți efectua un clic dreapta pentru a deschide meniul pop-up ce conține elementele de control pentru liste.

Spațierea grilei ce apare în viewport-uri. Pentru a stabili distanța dintre liniile grilei, deschideți cu click dreapta pe oricare din comutatoarele Snap din bara cu instrumente iar la Home Grid stabiliți valorile care vă avantajează.

Punctele de salt forțează cursorul să sară până la o anumită poziție, aceasta vă ajută să poziționați cu precizie punctele selectate (vertexuri). Comenzile pentru acestea se găsesc tot în caseta de dialog Grid and Snap Setings (la care aveți acces dând clic dreapta pe oricare din comutatoarele Snap aflate în bara cu instrumente) unde avem cele 12 tipuri de puncte de salt care după ce au fost selectate vor deveni active doar după activarea unui comutator.

Controlul afișării obiectelor prin ascunderea lor (Hide) și prin înghețarea lor (Freeze). Pentru a accesa paleta plutitoare cu comenzi pentru afișare deschideți pagina cu comenzi Tools de unde alegeți Display Floater unde aveți mai multe opțiuni de ascundere și înghețare (obiectul este vizibil dar nu poate fi editat, nici măcar selectat).

Gestionarul de resurse unde veți putea vizualiza toate tipurile de fișiere acceptate de programul MAX. Puteți trage fișiere din gestionarul de resurse în scenă sau în editorul de materiale.

CAPITOLUL 2

MODELAREA 3D A TERASEI

2.1 Contactul cu mediul 3DS MAX l-am avut prima dată prin intermediul cursului de Grafică asistată de calculator, susținut de d-na Angela Egri, având de pregătit pentru evaluare o lucrare executată cu ajutorul acestui utilitar.

Având ideea construirii unei terase în jurul casei noastre de la țară, mi-am propus să-l folosesc pentru a vedea un plan si totodată aspectul acestei terase, pentru a lua o decizie corectă în privința construirii ei, construcție ce o am în desfășurare.

Am ales să lucrez pe 3DS MAX2016, deoarece era ultima variantă de program ce putea fi instalată pe un laptop, versiunile mai noi necesitând resurse dedicate, plăci video, memorii RAM mai mari de 8 GB ș.a.

Toate printscreen-urile din această lucrare sunt executate în timpul rulării acestui program, pentru a îndeplini sarcina primită în vederea evaluării la finalul cursului.

2.2 3DS MAX Interfață și funcționare – deși este un program extraordinar de complex, în capitolul anterior am prezentat câteva din funcțiile principale ale sale, datorită interfeței prietenoase este foarte ușor de folosit, pentru un utilizator de calculator de nivel mediu, lucru ce m-a încurajat și stimulat în utilizarea lui.

După Reset-ul inițial, am început prospectarea mediului de lucru, făcând treptat cunoștință cu termeni de genul Viewport, Pivot, Snap, Scale, Create- Geometry, Shapes, Lights, Cameras, Space Warps, e.t.c.

Multitudinea de funcționalități și modele de utilizat este foarte bine organizată în meniuri și sub meniuri accesibile din barele de control sau cu clic dreapta pe Obiectele puse in scene.

Foarte utilă este funcția de zoom focalizat pe punct chiar în spațialitate 3D, rotirea spațiului având buton special de activare.

Pentru vizualizare obiecte, se pot folosi camerele și luminile default (inițializate de

program), dar se pot adăuga după nevoi atât camere cât și lumini ce pot fi setate în

funcție de necesități.

Produsul final se poate salva in format 3dsmax, AUTOCAD, sau se poate aplica o formă de randare din multitudinea existentă pentru a crea inclusiv secvențe video.

Mai multe facilități ale aplicației vor fi detaliate mai jos, odată cu descrierea proiectării terasei proprii.

2.3 Bazele terasei – am fost nevoit să proiectez o terasă înălțată la capătul casei, datorită nivelului mai ridicat al camerei din care am construit o ieșire de 3m lățime pe 2m înălțime, motiv pentru care baza terasei respective are o înălțime de 0,5m de la sol, reprezentând latura scurtă a formei L în oglindă, latura lungă având o înălțime de doar 0,1m.

Terasa înaltă are o lungime de 7m si o lățime de 3 metri, cea joasă având o lungime de 12m și o lățime de 2,5m.

FIG. 1 Bazele terasei RIGHT

Fig. 2 Bazele terasei TOP

Ca material am ales din galeria de materiale Finishes.Masonry Flooring.Marble.Brown, aplicându-l pe ambele baze.

Cu ajutorul editorului de materiale(fig.3), se poate alege dintr-o multitudine de forme, texturi, tipuri de materiale din diferite domenii, aranjate într-o bibliotecă bine organizată, cu posibilități de alegere a culorii pentru majoritatea lor, materialul dorit, care apoi se poate aplica pe unul sau mai multe obiecte selectate.

Fig.3 Editorul de materiale

2.4 Stâlpii teraselor – am pus pe terasa înaltă 5 stâlpi de 2m înălțime pe exterior și 3 stâlpi de 2,5m lipiți de casă, pe interior. Deasupra lor sunt grinzi de lungimea terasei. Pe terasa joasă sunt 3 stâlpi interiori de 3m înălțime și 3 stâlpi exteriori de 2.5m, profilul stâlpilor fiind de 0,1m X 0,12m, grinzile fiind, ca și la cealaltă terasă, deasupra lor pe toată lungimea terasei, având același profil ca și stâlpii.

Fig.4 Stâlpii teraselor FRONT

Fig.5 Stâlpii teraselor LEFT

Materialul ales pentru tot ce înseamnă lemn în această lucrare este Woods and Plastics.Finish Carpentry.Wood.Paneling.1.

O adevărată provocare a fost la început manipularea obiectelor în spațiul 3D, descoperind funcția de aliniere a obiectelor în funcție de necesități, după una din cele trei axe(X,Y,Z), sau unul din cele 3 plane formate de ele(XY, YZ, ZX), prin selectarea multiplă a obiectelor ce trebuiau aliniate.

2.5 Căpriorii- sunt poziționați de pe o grindă pe alta, formând panta acoperișului.

Pe terasa înaltă sunt de 3.5m lungime, iar pe cealaltă terasă de 3m lungime, având un profil de 0,1mX0,1m.

Fig.6 Terasa lungă cu căpriori

Dificultatea de moment a fost realizarea înclinării, până am găsit funcția de rotație a Obiectelor pe cele trei axe, vezi fig.7. Axele de rotație sunt marcate colorat, pe ce 3 plane determinate de axele X,Y,Z, albastru, verde, roșu, care se transformă în galben pentru a marca selecția planului în care se face rotația.

Ulterior fixării primului căprior, folosind funcția de multiplicare prin copiere, ca și la stâlpi, de altfel, am pus câți erau necesari la distanță de aproximativ 1m unul de celălalt.

Fig.7 Rotația obiectelor

Fig. 8 Selecția și mutarea obiectelor

În printscreenul de mai sus se poate observa cum se face selecția pentru mutare, cu butonul din bara de comenzi aferent selectat, cu click pe obiect, sau din lista din stânga de obiecte.

Mutarea efectivă se poate face pe toate 3 axele simultan, dacă se tine selectat cu clic stânga pe pătratul galben din centrul axelor, sau doar pe o axă, dacă aceasta este ținută cu click stânga în timpul deplasării obiectului.

Funcția de multiplicare se poate face cu clic dreapta pe un obiect și CLONE din lista de opțiuni, deschizându-se fereastra de clonare unde sunt disponibile mai multe opțiuni, generându-se automat și numele obiectului ce va fi creat prin apăsarea butonului OK după selectarea opțiunilor dorite, vezi fig.9 de mai jos.

Fig.9 Clonarea(multiplicarea) obiectelor

2.6 Învelitoarea de tablă – este realizată din două plane la care le-am atribuit ca material Metals.Metal Fabrications.Metal Stairs.Galvanized din biblioteca de materiale,

culoarea aleasă pentru acoperiș fiind cea din figura10 de mai jos.

Pentru un aspect mai plăcut se poate modela tabla în ce formă se dorește cu funcțiile disponibile în aplicație, cu click dreapta pe obiectul de modelat si Convert to:, urmând să selectăm funcția dorită precum și parametrii de modificat di listele expandate ce se pot deschide la fiecare opțiune.

Fig.10 Învelitoarea de tablă(acoperișul)

2.7 Finalul proiectului – fiind un proiect personal, nu am avut nevoie să continui prelucrarea lui în alt format, dar acest lucru este posibil după cum spuneam și mai sus prin File-export în diferite tipuri de fișiere sau File-send pentru alte aplicații.

Fig.11 File- export

CONCLUZII ȘI PROPUNERI

După o perioadă relativ scurtă de utilizare a acestui program, pot să mă consider un inițiat în Grafica asistată de calculator.

Pentru domeniile de utilizare a acestui program, un câștig enorm este ușurința de a lucra cu el cu o pregătire inițială și având ceva noțiuni de grafică, mărind șansele utilizatorilor de nivel mediu de a accesa acest domeniu fără o pregătire de specialitate în prealabil.

Multitudinea de funcții, buna organizare a accesării lor precum și biblioteca imensă de materiale puse la dispoziție, completând cu multitudinea de formate de export, fac din acest program un vârf în topul aplicațiilor de prelucrare grafică,

Doar mintea noastră ne poate impune limitele ce le putem atinge, lucru demonstrat de evoluția informaticii prin punerea la dispoziția publicului larg a unor programe complexe cu interfețe prietenoase de lucru care facilitează folosirea puterilor tot mai mari de procesare ale noilor sisteme de calcul pentru satisfacerea imaginației noastre.

Acum avem imprimante 3d, care puse la treabă în colaborare cu programe de grafică, în viitor vor putea înlocui o multitudine de meserii, limita fiind dată de momentul inovării imprimantelor pentru diferite tipuri de materiale.

Am convingerea că toate cunoștințele și competențele dobândite în cadrul acestui program postuniversitar îmi vor ușura munca depusă la locul de muncă, ducând la creșterea calitativă a serviciilor ce le am de îndeplinit în cadrul instituției al cărui angajat sunt.

Este o bună metodă de update pentru mine atât la nivel informațional cât și la nivel de competențe dobândite.

BIBLIOGRAFIE

Grafică asistată de calculator – suport curs

Realitatea virtuală și prelucrarea imaginilor 2017, autor Angela Egri

https://docslide.net/documents/elemente-de-grafica-computationala.html

https://vdocuments.net/elemente-de-grafica-computationala.html

Atributele reprezentării grafice

http://www.catia.ro/articole/max6/max6.htm

https://docslide.net/documents/proiect-de-diploma-558b078f11633.html

http://www.ctldesign3d.com/ro/

http://www.softedu.eu/ce-este-3d-studio-max.html

http://www.scritub.com/stiinta/informatica/LUCRARE-DE-LICENTA-INFORMATICA91554.php

http://www.softedu.eu/ce-invatam-in-curs-3d-studio-max.html

http://portalwww.agora.ro/index.php?qs_sect_id=708&qs_f_id=101&qs_art_id=909

http://ctldesign3d.com/ro/About.html

http://www.referat.ro/licenta/Instalarea_software_a_unei_linii_flexibile_de_fabricatie_robotizata_4f2c8.html