В книге приведено максимально полное изложение геометрических и алгоритмических основ современной компьютерной графики: математические модели графических элементов на плоскости и в пространстве, фундаментальные законы геометрической оптики и основанные на них алгоритмы построения оптических эффектов, методы геометрических преобразований, анализа и синтеза моделей линий, поверхностей и объектов, геометрические задачи визуализации - комплекс алгоритмов 2d- и 3d-отсечения и удаления. Материал сопровождается большим числом иллюстраций, блок-схем алгоритмов и примеров их реализации.
Не всегда хорошая программа стоит много денег. Не которые бесплатные программы, например, такие как VirtualDub или 7-Zip стали более популярными, чем их платные аналоги. Создание таких программ начинается с простого энтузиазма людей, которые хотят сделать вещь полезную всем. А результат работы целой команды людей всегда оказывается успешным.
3D-редактор Blender 2.45
Не всегда хорошая программа стоит много денег. Не которые бесплатные программы, например, такие как VirtualDub или 7-Zip стали более популярными, чем их платные аналоги. Создание таких программ начинается с простого энтузиазма людей, которые хотят сделать вещь полезную всем. А результат работы целой команды людей всегда оказывается успешным.
Так случилось и с программой трехмерной графики Blender. Это ещё один пример коллективной работы многих людей. И сейчас Blender является полноценным бесплатным 3D-редактором.
Внешний вид всех программ для работы с трехмерной графикой очень похож. По этому производители коммерческих пакетов для работы с 3D выпускают специальные брошюры, где подробно разъясняются отличия в «горячих клавишах» и инструментах управления сценой между их программой и приложением, с которого они хотят переманить пользователя.
Программисты, сделавшие Blender, не ставят перед собой цель заработать деньги, и им не нужно подстраиваться под тех, кто раньше работал в другом 3D-редакторе. Поэтому, открывая для себя Blender, работе с трехмерной графикой приходится учиться заново.
Необычный внешний вид Blender говорит о том, что разработчики создавали свой проект «с нуля», не привязываясь к внешнему виду прочих программ для работы с трехмерной графикой. В какой-то мере это было правильное решение, ведь только так можно было создать удобный и в то же время принципиально новый интерфейс. Казалось бы, что можно придумать удобнее нескольких окон проекций и панели с настройками объектов?
Удобнее может быть только возможность гибкой настройки интерфейса под нужды каждого пользователя. В Blender реализована технология, благодаря которой внешний вид программы изменяется до неузнаваемости. Изюминка интерфейса Blender состоит в том, что в процессе работы над трехмерной сценой можно «разбивать» окно программы на части. Каждая часть – независимое окно, в котором отображается определенный вид на трехмерную сцену, настройки объекта, линейка временной шкалы timeline или любой другой режим работы программы.
Таких частей может быть неограниченно много – все зависит от разрешения экрана. Но сколько бы окошек ни было создано, они никогда не пересекутся между собой. Размер одного зависит от размера остальных, то есть если пользователь увеличивает размер одной части, размер соседних уменьшается, но никаких "накладываний" окон друг на друга не происходит. Это невероятно удобно, и тут создателям коммерческих приложений стоило бы посмотреть в сторону Blender, чтобы взять новшество на заметку.
Еще одна сильная сторона программы – хорошая поддержка «горячих клавиш», при помощи которых можно выполнять практически любые операции. Сочетаний довольно много, и запомнить все сразу тяжело, однако их знание значительно ускоряет и упрощает работу в Blender.
Таким образом, сложным интерфейс программы кажется только с непривычки. На самом же деле, инструменты Blender расположены очень удобно. Для того чтобы это понять, нужно поработать в программе какое-то время, привыкнуть к ней.
Для создания трехмерных моделей используются полигональные и NURBS-поверхности. Имеются в Blender и инструменты сплайнового моделирования. Создание 3D-объектов производится также с использованием кривых Безье иB-сплайнов.
Инструментарий Blender столь универсален, что позволяет воссоздавать даже очень сложные органические формы. Для этой цели можно использовать метаболы и технологию «трехмерной лепки» с помощью виртуальных кистей. Редактирование формы трехмерной модели с помощью кистей производится примерно так же, как это делается в Maya. Вносить изменения в геометрию можно в режиме симметрии, что особенно важно при моделировании персонажей.
В программе можно создавать обычную анимацию, а также работать над персонажной оснасткой, строить скелет и выполнять привязку костей к внешней оболочке. Трехмерный редактор работает с прямой и инверсной кинематикой.
В программе предусмотрена и возможность работы с частицами. Система частиц может быть привязана к любому трехмерному объекту. Поток частиц управляется с помощью направляющих кривых, эффектов ветра и завихрений. Кроме этого, влияние на частицы может определяться как окрашивание, в зависимости от силы воздействия на них. Есть вариант проверить, как частицы будут отражаться от движущейся трехмерной поверхности, или заставить их подчиняться законам гравитации. С помощью статической системы частиц можно даже моделировать волосы.
Blender включает в себя симулятор флюидов, благодаря которому в программе можно моделировать «текучие» эффекты жидкостей. Нужно отметить, что эта разновидность эффектов присутствует далеко не во всех 3D-редакторах, например, в 3ds Max нет инструментов для моделирования текучих флюидов.
Создать реалистичную анимацию особенно сложно, если необходимо имитировать физически точное поведение тел. В Blender есть инструменты для просчета поведения тел в определенных условиях. В режиме реального времени можно просчитать деформацию мягких тел, а затем «запечь» ее для экономии ресурсов и оптимизации визуализации анимации. Физически точное поведение может быть определено также и для упругих тел, с последующим «запеканием» измененных параметров в анимационные кривые.
Что касается визуализации, то и тут возможности Blender на высоте. Можно рассчитывать на поддержку рендеринга по слоям, на получение эффектов смазанного движения и глубины резкости (depth of field). Также поддерживается "мультяшный" рендеринг и имитация глобального освещения (ambient occlusion). Вместе с программой удобно использовать бесплатный движок визуализации YafRay, который может похвастаться работой с HDRI, возможностями просчета каустики и глобального освещения. Есть и другие подключаемые визуализаторы, например, Indigo.
В Blender-сообществе – был выпущен первый 3D-мультфильм, полностью созданный при помощи этой программы. Короткометражный фильм Elephants Dream создавался в течение полугода командой из шести аниматоров и других специалистов, которые постоянно работали в офисе компании Montevideo, поддерживающей проект. Приложить свою руку к созданию мультфильма могли все желающие, помогая основной команде разработчиков удаленно, через интернет.
Целью проекта было показать, что Blender является полноценным 3D-редактором, который с успехом может использоваться не только студентами и школьниками в целях обучения, но и профессионалами, работающими в команде над производством сложных проектов.
Одной из особенностей проекта Elephants Dream стало то, что в интернете был выложен для свободной загрузки не только сам фильм, но и все исходные материалы, которые использовались при его создании: сцены, текстуры и т.д.
После успеха Elephants Dream CG-энтузиасты, работающие в Blender, создали ещё один анимационный проект - фильм Peach. В нем аниматоры обращают внимание общественности на другие сильные стороны Blender, которые не удалось показать в первом фильме. В частности, это касается средств для работы с мехом и шерстью. И Peach стал "забавным и пушистым".
Blender – это отличный инструмент для трехмерного моделирования и анимации. Вне всякого сомнения, у этой программы есть будущее, она постоянно совершенствуется и обрастает новыми возможностями.
Flash и трехмерная графика, становятся всё более популярными и востребованными. Программа Swift 3D совместила в себе обе популярные технологии. В пятой версии возможности программы вплотную приблизилась к настоящему 3D-редактору и при этом она не стала громоздкой. Программа не требует от пользователя знаний программирования так же, разработчикам удалось сделать ее легкой в освоении даже для того, кто никогда не имел дело с 3D.
Два в одном, флеш и 3D.
Flash и трехмерная графика, становятся всё более популярными и востребованными. Программа Swift 3D совместила в себе обе популярные технологии. В пятой версии возможности программы вплотную приблизилась к настоящему 3D-редактору и при этом она не стала громоздкой. Программа не требует от пользователя знаний программирования так же, разработчикам удалось сделать ее легкой в освоении даже для того, кто никогда не имел дело с 3D.
Для того чтобы начать работу с программой, необходимо знать «азбуку» создания трехмерной графики. Во-первых, на основе простейших трехмерных объектов строятся трехмерные модели. Затем, для этих моделей настраивается освещение, подбираются материалы. На следующем этапе, если это необходимо, создается анимация и, наконец, последний этап – сохранение визуализированного изображения или анимации в файл.
Scene Editor.
На этапе работы с редактором сцены, выполняется общая настройка объектов, задаются геометрические размеры, выбирается их положение и освещение.
В программе можно использовать стандартный набор простейших шаблонов. Помимо этого, в сцену можно импортировать трехмерные модели в формате 3ds, а также изображения в векторном формате. Такие изображения будут автоматически открываться как трехмерные объекты.
Один из самых востребованных типов объектов, который часто используется при создании логотипов это текст. Для получения объемного текста в каком-нибудь полноценном 3D-редакторе (например, в 3ds Max) сначала нужно создать 2D-форму, а затем придать ей объемность при помощи модификатора Bevel или Extrude. В Swift 3D этот процесс упрощен – текст становится объемным сразу же после нажатия кнопки Create Text. Используя панель свойств, можно выбрать профиль фаски, подходящую гарнитуру шрифта и задать другие параметры.
Несмотря на то, что в программе есть базовый набор 3D-объектов, разработчики также предоставили пользователю возможность создавать трехмерные модели самостоятельно. В зависимости от того, какой метод будет выбран, можно использовать одну из вкладок - Extrusion Editor, Lathe Editor или Advanced Modeler.
Extrusion Editor.
Принцип работы редактора выдавливания, прост: создается некоторая сплайновая форма, которая используется для создания трехмерного объекта с заданным сечением. Такой метод очень удобен для моделирования предметов, имеющих постоянное поперечное сечение вдоль одной из осей.
Принцип построения сплайна по точкам мало чем отличается от создания кривой в любой программе для векторной графики. Для каждой точки можно выбрать один из трех типов излома, а форму линии можно корректировать с помощью касательных. На панели инструментов редактора выдавливания можно найти инструмент для замыкания кривой, а также кнопки для быстрого создания 2D-форм самых распространенных типов: звездочки, стрелки, значка "плюс" и прочих.
Чтобы увидеть результат работы с этим инструментом, нужно вернуться на этап работы с редактором сцены.
Выдавливание можно также производить со скосом, что даст возможность получить несколько иной профиль конечной модели.
Lathe Editor
Еще один инструмент для создания трехмерных поверхностей, на этот раз образованных вращением профиля вокруг некоторой оси. Lathe Editor напоминает редактор выдавливания. Тут опять требуется создать кривую определенной формы, основные инструменты те же самые, разве что нет кнопок для быстрого создания кривых часто используемой формы.
В окне редактора поверхностей вращения следует нарисовать профиль, который будет иметь будущая трехмерная модель. Затем нужно перейти на вкладку Scene Editor и при необходимости настроить параметры созданного объекта, например, указать угол поворота профиля модели или определить число радиальных сегментов. Если в строке Sweep Angle изменить угол, заданный по умолчанию, поверхность вращения будет незамкнутой.
Интересно, что и при работе с редактором выдавливания, и при использовании редактора поверхностей вращения можно анимировать форму кривой.
Advanced Modeler
Режим Advanced Modeler – это настоящая гордость Swift 3D. Главная особенность этого режима – редактирование оболочки трехмерных объектов. Перед вами раскрываются неограниченные возможности управления их формой.
Для перехода в режим редактирования оболочки используется кнопка Edit Mesh. После этого на панели инструментов становятся активными кнопки для редактирования модели на разных уровнях подобъектов.
Можно выделять вершины, ребра, поверхности, а затем выполнять с выделенными подобъектами разные действия, такие как выдавливание, уплотнение сетки, зеркальное отражение, округление и пр.
Возможность работы в режиме редактирования поверхности дает еще одно преимущество – появляется возможность использовать разные материалы для разных частей объекта.
Добавление материалов
После завершения работы над формой объекта нужно выбрать для него материал. Материалы в Swift 3D выбираются исходя из имеющихся в наличии заготовок, которые находятся в палитре материалов. Библиотека пестрит разнообразием. Материалы разделены на несколько категорий: с прозрачностью, блестящие, имитирующие дерево, кирпич, мрамор, камень и т.д.
Назначается материал очень просто: нужно перетащить выбранный образец на объект. При необходимости, настройки материала можно подкорректировать. Для этого нужно дважды щелкнуть по образцу. Можно создать и собственный материал, используя для этого растровое изображение.
Освещение и камеры
Разработчики Swift 3D уделили достаточно много внимания системе освещения. По умолчанию, в виртуальном пространстве используется двухточечная система освещения, причем, положение источников света, добавленных программой по умолчанию, можно изменять (в большинстве 3D-редакторов такой возможности нет). Для этого используется схематический трекбол с двумя отметками источников света. Центр трекбола соответствует центру сцены. С его помощью также удобно подбирать угол освещения объектов трехмерной сцены новыми источниками.
Несмотря на то, что для такой нереалистичной визуализации, как «рисованный» флэш, освещение не очень важно, авторы Swift 3D добавили в программу четыре разных типа источника. Комбинируя их, можно имитировать освещение в разное время суток.
Для того чтобы иметь возможность точно и гибко выбрать угол съемки, в сцене можно использовать виртуальные камеры. Камеры могут быть двух видов – свободные и направленные, с мишенью.
Анимация объектов
Работа с анимацией выполняется на вкладке Scene Editor. Оживление трехмерных объектов происходит благодаря режиму автоматического создания ключей анимации. Этот режим активируется на временной шкале кнопкой Animate. Для того чтобы заставить двигаться объекты сцены, достаточно в этом режиме передвинуть ползунок на нужный кадр и попробовать изменить положение объекта в сцене, например, повернуть его на некоторый угол.
Если выделить в сцене объект, на шкале анимации отобразится список анимируемых параметров. При дальнейшем создании анимации выбранного объекта напротив каждого параметра, который будет анимироваться, будут появляться метки – ключи анимации. Ключи анимации можно перемещать и копировать. Кроме этого, есть возможность изменять характер протекания анимации.
Анимацию объектов можно также создавать, устанавливая траекторию их движения. Для этого служит режим Animation Path Mode, который также активируется кнопкой на временной шкале. Траекторию движения можно установить вручную, хотя в большинстве случаев удобнее использовать готовые варианты движений, находящиеся в библиотеке предварительных заготовок, о которой мы говорили выше.
Поскольку флэш-анимация в большинстве случаев используется для создания анимированного логотипа, как правило, движения такой эмблемы можно заранее предвидеть – логотип может вращаться, перемещаться вдоль окружности или другой геометрической фигуры.
Чтобы воспользоваться заранее заданными параметрами анимации, достаточно перетащить образец анимации из библиотеки на объект в сцене.
Сохранение проекта
Последний этап работы в Swift 3D – предварительный просмотр анимации и экспорт в выбранный формат. Все это выполняется на вкладке Preview And Export Editor. Тут можно покадрово просмотреть анимацию, задать параметры экспорта и выбрать формат файла.
Программа работает с большим числом форматов и дает возможность сохранить анимацию как файл Mov, Flv, Swf, Avi. Кроме этого, возможно сохранение в виде графического файла или в один из форматов векторной графики – Ai или Eps.
Сразу хотим отметить, что при помощи демонстрационной версии программы сохранить проект не удастся. Она дает возможность оценить все функции Swift 3D, однако результат работы можно просматривать только в окне предварительного просмотра, сохранение в файл не работает. Кроме этого, не удастся экспортировать созданные в программе модели в 3ds.
Триал-версию программы можно скачать с официального сайта. Полная версия Swift 3D оценивается в $250. Кроме версии для Windows, существует также версия для Mac OS.
В этом разделе вы создадите два новых приложения OLE. Первое - простая программа-сервер OLE, второе - пример простого контейнера OLE. Эти программы предназначены для демонстрации минимальных затрат программирования, необходимых для создания приложений OLE 2.
В любом случае, для создания оболочки программы следует воспользоваться приложением AppExpert. Сначала необходимо сгенерировать основу приложения в AppExpert, затем модифицировать созданные файлы для создания законченного рабочего примера.
При написании своих версий этих программ необходимо иметь в виду несколько моментов. Во-первых, в этой главе приводятся листинги только исходных, немодифицированных файлов.
Во-вторых, CLSID этих программ будет отличаться от CLSID программ, которые вы сгенерируете с помощью AppExpert. Это нормально и даже необходимо, поскольку с помощью CLSID одни серверные приложения в Windows отличаются от других.
В-третьих, эти примеры содержат минимум необходимых средств для того, чтобы начать программировать с OLE. Вы можете использовать эти примеры в качестве начального кода для создания своего действительно полезного сервера или контейнера. В этой главе просто не хватает места для описания реализации функциональных сервера и контейнера - в этом случае вам понадобился бы грузоподъемник, чтобы положить эту книгу на стол.
Создание сервера OLE
Первое приложение OLE в этой главе - сервер. В этом примере вы построите полный сервер - сервер, который может использоваться и как автономное приложение, и как сервер. Создавая автономный сервер (т.е. в виде исполняемой программы .ЕХЕ, а не в виде динамически подключаемой библиотеки DLL), вы упрощаете процесс регистрации сервера в Windows.
Начальный процесс разработки сервера прост. Сначала из интегрированной среды Borland C++ версии 4.5 запустите AppExpert. Задайте каталог и имя вашего проекта. Я поместил свой проект в каталог \BC45\SOURCE\OLESVR. Проект я назвал OLESVR (я всегда называю проекты и каталоги проектов одним и тем же именем, это облегчает запоминание). Ниже приводится последовательность действий, в результате которых был создан проект OLESVR.
Запустите AppExpert. В первом диалоговом окне следует задать имя и каталог проекта. Как уже отмечалось, я использовал OLESVR для задания обоих.
После выбора ОК в диалоговом окне имени и каталога проекта следующий раздел АррЕхреrt - диалоговое окно Application General Options (основные опции приложения). Это диалоговое окно позволяет задать конфигурацию приложения, генерируемого AppExpert. Вам придется модифицировать несколько опций для проекта OLESVR.
Первая опция, которую необходимо изменить, находится в блоке Application: Summary. Замените параметр по умолчанию Multiple document interface на Single document interface. Это изменение согласуется с призывом Microsoft делать ставку на однодокументные приложения для Windows. На рис. 21.1 демонстрируется модифицированный блок Application: Summary.
Второе изменение, которое необходимо внести, - указать AppExpert, что ваша программа будет сервером OLE. Это изменение вносится в пункт Application: OLE 2 Options, имеющий ряд опций OLE 2, которые можно задавать. Поскольку вы создаете сервер OLE, вы будете оперировать только элементами блока группы OLE 2 Server: (поищите его в правой верхней части диалога). Выберите кнопку ячейки пометки Server EXE. На рис. 21.2 демонстрируются изменения, проведенные в пункте Application:OLE 2 Options.
При желании вы можете заполнить элементы пункта Application: Admin Options блока диалога AppExpert. С его помощью вы можете задать в приложении заметку об авторском праве, имя и информацию о версии. Все элементы в Application: Admin Options необязательны, и вы можете их не задавать.
Подпункты пункта Main Window не нуждаются в модификациях, их следует оставить заданными значениями по умолчанию. Для данного приложения нет необходимости менять что-либо в этих подпунктах. Пункт MDI Child/View неприменим для этого проекта, поэтому нет нужды в нем что-нибудь менять.
После задания всех необходимых модификаций следует выбрать кнопку Generate в нижней части блока диалога AppExpert Application General Options. AppExpert запросит у вас подтверждение, действительно ли вы собираетесь создать проект; после принятия подтверждения AppExpert сгенерирует приложение. На рис. 21.3 приводится конечный проект, загруженный в интегрированную среду Borland C++ версии 4.5.
Теперь, когда программа сгенерирована, в нее следует добавить код, задающий функциональность сервера OLE. Необходимо включить код, рисующий изображение, а также провести другие незначительные изменения.
К счастью, помимо Borland C++ версии 4.5 можно воспользоваться программой ClassExpert, что облегчит внесение большей части изменений. Предположим, вы хотите сперва заняться вопросами отображения. Как и в любой созданной с помощью AppExpert программе, основная часть рисования выполняется классом отображения, производным от класса OWL TOleView. Файл, в котором содержится реализация отображения, имеет имя LSVROLVW.CPP. В листинге 21.1 приводится первоначальный файл OSROLVW.CPP.
Листинг (файл реализации класса отображения OLESVR, OSVROLVW.CPP)
Поиск
