Визуализация трехмерных моделей

Построенная трехмерная модель включает в себя множество линий. Поскольку в этом режиме нет различия между линиями переднего и заднего плана, нагромождение их серьезно затрудняет восприятие модели и работу с ней. В отличие от двухмерного аксонометрического вида удалить невидимые линии посредством обрезки не представляется возможным.

AutoCAD имеет автоматизированное средство удаления невидимых линий на изображении трехмерного объекта. Скрытие невидимых линий действует для поверхностных и твердотельных моделей. Для выполнения данной функции достаточно нажать кнопку  панели инструментов «Тонирование» (см. рис. 8.10) или воспользоваться меню Вид – Скрыть. Невидимые линии будут убраны с изображения. Однако эффект будет продлен лишь до регенерации изображения (см. Практическое занятие №3). К тому же функции масштабирования и панорамирования окажутся заблокированными – также до регенерации.

В программе AutoCAD предусмотрен более мощный инструмент для визуализации – применение к изображению визуальных стилей. Для смены визуальных стилей применяется меню Вид – Визуальные стили – нужный стиль либо кнопки панели инструментов «Визуальные стили» (рис. 8.9).

Рис. 8.9 Панель управления визуальными стилями

По умолчанию в AutoCAD предложены следующие визуальные стили:

2 D Каркас (меню Вид – Визуальные стили – 2 D Каркас либо кнопка ) – первоначальный вариант без дополнительной визуализации. Отображаются линии – как видимые, так и невидимые.

3 D Каркас (меню Вид – Визуальные стили – 3 D Каркас либо кнопка ) – отличается от предыдущего режима лишь тем, что значок ПСК становится трехмерным (объемным и цветным), все линии – сплошными одинаковой толщины, и отрисовка растровых изображений и импортированных объектов (например, таблиц Excel, вставленных в чертеж) блокируется.

3 D со скрытием невидимых линий (меню Вид – Визуальные стили – 3 D Скрытый либо кнопка ) отличается от первого режима постоянным (не сбрасываемым регенерацией) скрытием невидимых линий.

Реалистичный (меню Вид – Визуальные стили – Реалистичный либо кнопка ) заливает поверхности объекта рабочим цветом различной интенсивности. Блики и тени на сложных поверхностях рассчитываются полностью. Следует помнить, что при затенении по умолчанию деталь характеризуется полным поглощением света (при черном цвете на белом экране). В некоторых ракурсах это способствует созданию глубоких теней и плохой видимости деталей. Отчасти положение компенсируется тем, что в добавление к теням и бликам отображаются видимые ребра. Это повышает эффективность редактирования.

Концептуальный (меню Вид – Визуальные стили – Концептуальный либо кнопка ) заливает поверхности объекта рабочим цветом различной интенсивности. При этом переходы между гранями выделяются различными оттенками рабочего цвета (холоднее/теплее, светлее/темнее). Цвет не всегда соответствует освещенности. Более того, оттенок цвета задается контрастирующим с ребрами, что делает их более бросающимися в глаза. В ущерб внешнему виду объекта ставится удобство его восприятия и проработки мелких деталей.

В случае, если данные визуальные стили не позволяют достичь желаемого результата, можно поэкспериментировать с их настройками или создать свой визуальный стиль. Это делается через меню Вид – Визуальные стили – Диспетчер визуальных стилей или кнопкой  панели инструментов «Визуальные стили». Команда вызывает одноименную палитру свойств визуальных стилей, которые можно редактировать.

Визуализация стилями не позволяет в некоторых случаях добиться особо качественного результата. Зеркальный блеск детали не всегда уместен, расположение источника света перпендикулярно экрану часто неудачно, невозможность работы с несколькими источниками света (одного или нескольких цветов), отсутствие отбрасываемых теней и.т.д. В программе AutoCAD предусмотрен еще более мощный инструмент визуализации трехмерных объектов, называемый рендерингом.

Рендеринг (тонирование)

Рендеринг представляет собой мощнейший инструмент для создания фотореалистичных изображений трехмерных объектов в пространстве. Существуют специальные программы, целью которых является создание трехмерных объектов и построение их плоских изображений с учетом множества факторов. Примером может служить программа 3D Studio MAX от AutoDesk, компании-производителя AutoCAD. Поэтому в AutoCAD включен упрощенный модуль рендеринга.

При построении изображений трехмерных объектов (рендеринге) учитываются такие параметры как цвет объекта, наличие в трехмерном пространстве источников света, их количество, тип (направленный или распределенный), расположение, цвет и интенсивность, тип проекции (параллельная или перспективная), характеристика свойств материала трехмерного объекта (зеркальный или матовый, светоотражающий или светопоглащающий). Объект может быть «подвешен» в пустоте либо лежать на плоскости-основании. На грани объекта можно наложить текстуры (древесины, например), добавить картинку заднего фона или эффект тумана.

Рис. 8.10 Панель инструментов рендеринга

Рендеринг в AutoCAD осуществляется через меню Вид – Тонирование – Тонирование или кнопкой  панели инструментов «Тонирование» (рис. 8.10). Результатом действия команды является вычисленная с высочайшей точностью картинка, которую можно сохранить в графический файл.

Команда строит изображение трехмерного объекта на основании указанных до этого свойств объекта, источников света и т.д. Чтобы задать эти параметры, следует воспользоваться пунктами меню Вид – Тонирование или кнопками панели инструментов «Тонирование». При создании сцены можно пользоваться уже готовыми библиотеками, а также сохранять промежуточные результаты.

В зависимости от количества и вида источников света, сложности трехмерной модели и других параметров обсчет изображения может занять продолжительное время даже на современных компьютерах. Тонкости рендеринга не рассматриваются в данном методическом пособии.

Также в AutoCAD можно создать сценарий, согласно которому виртуальная камера с определенной скоростью пролетает по заданной траектории вокруг объекта. Точка, в которую направлен объектив камеры, также может перемещаться. То, что наблюдает камера при данном пролете, записывается в видео файл. Данная возможность реализуется через меню Вид – Анимация траектории перемещения. В открывшемся одноименном диалоговом окне настраиваются все детали данного сценария.

Список использованной литературы

1. Кирпатрик Джеймс М. AutoCAD. Фундаментальный курс. Черчение, моделирование и прикладное проектирование. Пер. с англ. – М.:КУДИЦ_ОБРАЗ, 2006. – 744с.: ил.

2. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). –СПб: ПИТЕР, 2004. –560с.: ил.

3. Справочная система AutoCAD 2004, 2005

4. Ю.А.Тепляков, И.А.Зауголков, В.Н.Шамкин, Г.М.Михайлов. Практикум по начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике. Учебное пособие. – Издательство ТГТУ, электронная версия

5. Д.В.Мамонтов. Сборник лабораторных работ по программе AutoCAD 2000 – Владикавказ 2005г., электронная версия

6. К.А.Вольхин. Инженерная и прикладная компьютерная графика. Индивидуальные графические задания. Новосибирск, 2008., электронная версия

7. К.А.Вольхин, Т.А.Астахова. Геометрические основы построения чертежа (геометрическое черчение). Новосибирск, 2004., электронная версия

8. Материалы с интернет-сайта www.cad.ru Русской промышленной компании

Приложение А