Редактор матеріалів

Оскільки будь-які об'єкти, що оточують нас в реальному житті, мають свій характерний малюнок, по якому ми можемо безпомилково дізнатися про об'єкт. В програмному пакеті 3ds max передбачено потужний модуль матеріалів кий відповідає за реалістичність відображення даних об’єктів при рендерінгу. Ідентифікація об’єкта відбувається на підсвідомому рівні, світло, що проходить через предмет, означає, що він зроблений з скла, а віддзеркалення на поверхні об'єкту дає нам право припустити, що він відполірований.

Створені в тривимірному редакторові об'єкти виглядають, як кам'яні скульптури з однотонним кольором, і зовсім не схожі на реальні. Щоб «розфарбувати» всі елементи сцени, а також наділити їх такими фізичними властивостями матеріалів, як прозорість, шорсткість, здатністю відображати і заломлювати світло і т. д., необхідно для кожного об'єкту сцени встановити характеристики матеріалу, або текстурувати сцену [9].

Це дуже непросте завдання, особливо для непідготовленого користувача. У реальному житті ми сприймаємо об'єкти такими, які вони є, не замислюючись про коефіцієнти віддзеркалення і заломлення, розмір відблиску і інші фізичні параметри об'єкту. У тривимірній графіці всі ці властивості матеріалу необхідно встановлювати уручну.

Проект, створений в програмі 3ds max, можна вважати за вдалий, якщо при першому погляді на прораховане зображення всі об'єкти, що потрапили в кадр, добре пізнаються, і у глядача не виникає питання, що це таке. Як правило, геометричну форму об'єкта легко показати, анімував його.

Для статичного зображення продемонструвати форму набагато складніше, тому для статичного зображення особливу роль грають чинники, що розкривають суть об'єкту. Наприклад, зображення білої, серпанкової пір'їнки створює враження легкості, ілюзії того, що воно може відлетіти при щонайменшому подиху вітерця. Якщо те ж саме перо буде темним і не пропускатиме світло, то при погляді на картинку такі думки не виникнуть. Очевидно, що чорний колір здається важким, і якщо в сцені будуть зображений два предмети (білий і чорний), то глядачеві чорний здаватиметься важче. Матеріали, які імітуються в тривимірній графіці, можуть бути найрізноманітнішими: метал, дерево, пластик, скло, камінь і багато що інше. При цьому кожен матеріал визначається великою кількістю властивостей (рельєф поверхні, дзеркальність, малюнок, розмір відблиску і т. д.) [10].

Для опису характеристик матеріалу використовуються числові значення параметрів (відсоток прозорості, розмір відблиску і ін.).

Одну з основну ролей в описі характеристик матеріалу грають процедурні карти (карти текстур) — двомірні зображення, що генеруються програмою або завантажені з графічного файлу. Процедурна карта дозволяє певним чином задати зміну параметра матеріалу. Наприклад, використання як карта прозорості стандартної процедурної карти Checker (Шахова текстура) робить матеріал прозорим і клітчастим.

Візуалізуючи будь-який матеріал, потрібно пам'ятати, що якість матеріалу на отриманому зображенні дуже сильно залежить від безлічі чинників, серед яких: параметри освітлення (яскравість, кут падіння світла, колір джерела світла і т. д.), алгоритм візуалізації (тип використовуваного візуалізатора і його налаштування) і дозвіл растрової текстури [12].

Велике значення також має метод проектування текстури на об'єкт. Із-за невдало накладеної текстури на тривимірному об'єкті може виникнути шов або малюнок, що непривабливо повторюється.

Крім того, зазвичай реальні об'єкти не бувають ідеально чистими. Якщо ви моделюєте кухонний стіл, то не дивлячись на те, що кухонна церета має малюнок, що повторюється, її поверхня не повинна здаватися однорідною — церета може бути потерта на кутах столу, мати порізи від ножа і так далі

Щоб тривимірні об'єкти не виглядали неприродно чистими, можна використовувати зроблені уручну (наприклад, в програмі Adobe Photoshop) карти «забрудненості» і змішувати їх з наявними в 3ds max процедурними картами, отримуючи реалістичний, «зношений» матеріал. Ще зручніший і швидший спосіб — використовувати додаткові модулі для 3d max, наприклад Digimation Quickdirt або Blur Beta Dirt [13].

Анімуючи процедурні карти, можна отримати дуже цікаві візуальні ефекти, а також імітувати, наприклад, водні брижі, полум'я і так далі.

Програма 3ds max містить окремий модуль для роботи з матеріалами, який називається Material Editor. З його допомогою можна управляти такими властивостями об'єктів, як колір, фактура, яскравість, прозорість і ін.

У верхній частині вікна Material Editor (Редактор матеріалів) розташовуються осередки матеріалів (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Вікно Material Editor (Редактор матеріалів)

У них відображаються заготовки відповідно до встановлених характеристик. Налаштування кожного матеріалу містяться в свитах під осередками матеріалів. Вибраний осередок виділяється кольором. Робота ведеться саме з матеріалом виділеного осередку, і всі параметри, розташовані нижче, відносяться до неї [14, 15].

Нижче, під осередками, знаходиться панель інструментів для роботи з матеріалами і об'єктами, до яких вони застосовуються.

Програма 3ds max містить декілька типів матеріалу, кожен з яких включає специфічні налаштування. Що призначаються об'єктам матеріали можуть характеризуватися різними параметрами:

Specular Level (Рівеньблиску);

Glossiness (Глянець);

Selfillumination (Самоосвещеніє);

Opacity (Непрозорість);

Diffuse Color (Колір дифузійного розсіювання), Ambient (Колір підсвічування) і так далі В 3d max використовуються наступні типи матеріалів.

Ø Standard (Стандартний) — найпоширеніший матеріал, використовується для текстурування більшості об'єктів в 3ds max.

Ø Advanced Lighting Override (Освітлюючий) — управляє налаштуваннями, які відносяться до системи прорахунку розсіюваного світла.

Ø Architectural (Архітектурний) — дозволяє створювати матеріали високої якості, що володіють реалістичними фізичні властивостями. Дозволяє добитися добрих результатів, тільки якщо в сцені використовуються джерела світла Photometric Lights (Фотометрія), а прорахунок освітлення враховує розсіювання світла Global Illumination(Загальне освітлення).

Ø HI Blend (Змішуваний) — виходить при змішуванні на поверхні об'єкту двох матеріалів. Параметр Mask (Маска) його налаштувань визначає малюнок змішування матеріалів. Ступінь змішування задається при допомозі MixAmount (Величина змішування). При нульовому значенні цього параметра відображатися буде тільки перший матеріал, при значенні 100 — другий [17].

Ø Composite (Складений) — дозволяє змішувати до 10 різних матеріалів, один з яких є основним, а останні — допоміжними. Допоміжні матеріали можна змішувати з головним, додавати і віднімати з нього.

Ø Double Sided (Двосторонній) — підходить для об'єктів, які потрібно текстурувати по-різному з переднього і заднього боку.

Ø Ink'n Paint (Нефотореалістічний) — служить для створення мальованого двовимірного зображення і може бути використаний при створенні двовимірної анімації.

Ø Matte/shadow (Матове покриття/Тінь) — володіє властивістю зливатися з фоновим зображенням. При цьому об'єкти з матеріалом Matte/shadow (Матове покриття/Тінь) можуть відкидати тінь і відображати тіні, що відкидаються іншими об'єктами. Така властивість матеріалу може бути використана при поєднанні реальних знятих кадрів і тривимірної графіки.

Ø Morpher (Морфінг) — дозволяє управляти розфарбовуванням об'єкту залежно від його форми. Використовується разом з однойменним модифікатором.

Ø Mutti/sub-object (Багатокомпонентний) — складається з двох і більш за матеріали, використовується для текстурування складних об'єктів.

Ø Raytrace (Трасування) — для візуалізації цього матеріалу використовується трасування променів. При цьому відстежуються шляхи проходження окремих світлових променів від джерела світла до об'єктиву камери з урахуванням їх віддзеркалення від об'єктів сцени і заломлення в прозорих середовищах.

Ø Shell Material (Оболонка) — використовується, якщо сцена містить велику кількість об'єктів. Щоб було зручніше розрізняти об'єкти у вікні проекцій, можна вказати в налаштуваннях матеріалу, як об'єкт буде розфарбований у вікні проекції і як — після візуалізації.

Ø Shellac (Шелак) — багатошаровий матеріал, що складається з декількох матеріалів: Base Material (Основний матеріал) і Shellac Material (Шелак). Ступінь прозорості останнього можна регулювати.

Ø Top/bottom (Верх/Низ) — складається з двох матеріалів, призначених для верхньої і нижньої частини об'єкту. У налаштуваннях можна встановити різний рівень змішування матеріалів [18].

Кожен тип матеріалу має свій спосіб затінювання (шейдер). Типи затінювання можуть додавати характерне для того або іншого матеріалу оформлення. Наприклад, тип затінювання Metal (Метал) робить вибраний тип матеріалу більш схожим на металевий. За умовчанням об'єкту задається тип матеріалу Standard (Стандартний). Щоб змінити тип, необхідно натиснути кнопку Get Material (Встановити матеріал) і вибрати потрібний у вікні Material/map Browser (Вікно вибору матеріалів і карт).

Задати об'єкту матеріал можна двома способами:

Ø перетягнути створений матеріал з вікна Material Editor (Редактор матеріалів) на об'єкт у вікні проекції;

Ø виділити об'єкт (об'єкти) у вікні проекції, вибрати необхідний матеріал у вікні Material Editor (Редактор матеріалів) і клацнути на кнопці Assign Material to Selection (Призначити матеріал виділеним об'єктам) на панелі інструментів вікна Material Editor (Редактор матеріалів) [19].

Використовувані матеріали можна зберігати в бібліотеці матеріалів у файли з розширенням МАТ. Проте при цьому слід пам'ятати, що використання бібліотек матеріалів з великою кількістю зразків помітно збільшує час завантаження програми і знижує її продуктивність.

У одній сцені можуть використовуватися різні матеріали, деякі параметри яких збігаються. Тому для групи параметрів в 3ds max передбачена можливість швидкого копіювання. Наприклад, для установки параметрів кольору уручну необхідно викликати вікно Color Selection (Вибір кольору), у якому проводиться налаштування кольору [20].

Якщо в сцені необхідно вибрати один і той же колір для декількох параметрів, можна не використовувати вікно Color Selection (Вибір кольору) кожного разу, а набудувати колір для одного параметра, після чого просто копіювати і вставити необхідний колір. Клацніть на кольорі, який потрібно перенести, правою кнопкою миші і виберіть команду Сміттю (Копіювати). Потім клацніть на кольорі, який потрібно змінити, і виберіть команду Paste (Вставити).

Таким же чином зручно копіювати матеріали. У деяких сценах можуть знадобитися два матеріали, схожі по налаштуваннях. В цьому випадку можна створити перший матеріал, копіювати його і виправити необхідні параметри в клонованому матеріалі. Це набагато простіше, ніж створювати другий матеріал з нуля, порівнюючи його параметри з першим і вводячи значення уручну. Для копіювання матеріалу клацніть правою кнопкою миші на кнопці вибору матеріалу і виберіть команду Сміттю (Копіювати).

Потім перейдіть в осередок, в якому необхідно створити другий матеріал, клацніть правою кнопкою миші на кнопці вибору матеріалу і виберіть команду Paste (Вставити).

Як ми вже говорили вище, разом з іншими параметрами для опису властивостей матеріалу використовуються процедурні карти, які є двомірним малюнком, що згенерував 3d max. Цей малюнок може визначати характер впливу параметра матеріалу в якій-небудь області поверхні тривимірного об'єкту. Кожна процедурна карта має свої налаштування.

Процедурну карту можна призначити практично будь-якому параметру, який описує матеріал. Для цього потрібно зробити наступне.

1. У світі налаштувань матеріалу Maps (Карти) натиснути кнопку, розташовану поряд з параметром, якому потрібно призначити карту.

2. Вибрати карту у вікні, що з'явилося Material/map Browser (Вікно вибору матеріалів і карт). Воно містить набір процедурних карт, які можна використовувати для опису характеристик матеріалу [21, 22,23].

3. Після призначення процедурної карти параметру у вікні Material Editor (Редактор матеріалів) з'являться налаштування вибраної карти. Встановити необхідні значення. Наприклад, значення параметра Amount (Величина) що визначає ступінь впливу карти, можна задати в спеціальному вікні біля назви параметра.

Процедурні карти можуть мати різні призначення і використовуватися тільки у поєднанні з певними параметрами, що характеризують матеріал. Перерахуємо ті карти, які застосовуються найчастіше.

§ Bitmap (Растрове зображення) — дозволяє використовувати для опису характеристик матеріалу будь-яке графічне зображення у форматі, підтримуваному 3ds max 7 (TIFF, JPEG, GIF і ін.).

§ Cellular (Осередки) — генерує структуру матеріалу, що полягає їх осередків. Найчастіше така структура використовується при створенні органічних утворень, зокрема, при моделюванні шкіри.

§ Checker (Шахова текстура) — створює малюнок у вигляді шахових кліток. Кожній клітці можна призначити свою текстуру. Також можна задати відсоток співвідношення кліток першого і другого типів.

§ Combustion (Горіння) — цей тип карти працює з іншим продуктом компанії Discreet — Combustion і дозволяє використовувати ефекти горіння як карта матеріалу.

§ Composite (Складена) — дозволяє об'єднати декілька карт в одну за допомогою використання альфа-канала.

§ Dent (Вм'ятини) — найчастіше використовується як карта Bump (Рельєф). Вона призначена для імітації вм'ятин на поверхні об'єкту.

§ Falloff (Спад) — імітує градієнтний перехід між відтінками сірого кольору. Характер зміни малюнка задається в списку Falloff Type (Тип спаду)який може набувати значень Perpendicular/parallel (Перпендикулярний/паралельний) Fresnel (По Френелю) Shadow/light (Тінь/Світло), Distance Blend (Змішування квітів на відстані) і Towards/away (Прямий/протилежній). Карта Falloff (Спад) часто використовується як карта Reflection (Віддзеркалення).

§ Flat Mirror (Плоске дзеркало) — використовується для створення ефекту віддзеркалення.

§ Gradient (Градієнт) — імітує градієнтний перехід між трьома квітами або текстурами. Змішування може відбуватися з ефектом Noise (Шум) різного типу: Fractal (Фрактальний) Regular (Що повторюється) або Turbulence (Вихровий). Малюнок градієнтного переходу може бути Linear (Лінійний) або Radial (Радіальний).

§ Gradient Ramp (Вдосконалений градієнт) — є модифікованою картою Gradient (Градієнт). У налаштуваннях карти міститься спеціальна градієнтна палітра, на якій за допомогою маркерів можна встановити кольори і визначити їх положення щодо один одного.

§ Marble (Мармур) — генерує малюнок мармуру. Її зручно використовувати як карту Diffuse (Розсіювання) у сценах для моделювання матеріалу типу мармур.

§ Mask (Маска) — дозволяє застосовувати для параметра, який вона використовує, іншу карту, з урахуванням маскуючого малюнка.

§ Mix (Змішування) — використовується для змішування двох різних карт або квітів. По своїй дії нагадує карту Composite (Складена) проте змішує карти не за допомогою альфа-каналу, а ґрунтуючись на значенні параметра Mix Amount (Коефіцієнт змішування) який визначає ступінь змішування матеріалів.

§ Noise (Шум) — створює ефект зашумленності. Характер шуму може бути Fractal (Фрактальний) Regular(Що повторюється) або Turbulence (Вихровий). Основні налаштування карти — High (Верхнє значення) Low (Нижнє значення) Size (Розмір) Levels (Рівні) два базові кольори шуму Color 1 (Колір 1) і Color 2 (Колір 2).

§ Output (Результат) — визначає характер впливу текстури за допомогою наступних параметрів: Output Amount (Вихідний коефіцієнт), RGB Offset (Зсув в RGB-каналах текстури) Alpha from RGB Intensity (Альфа-канал по інтенсивності RGB) RGB Level (Рівень RGB), Clamp (Обмеження яскравості).

§ Particle Age (Вік частинок) — об'єкти, яким призначена дана карта, змінюють свій колір в часі. Її є сенс використовувати, наприклад, для джерел частинок.

§ Particle Mblur (Змазування при русі частинок) — додає змащене зображення у міру збільшення швидкості руху об'єктів. Цю карту також, як і Particle Age (Вік частинок) слід використовувати стосовно джерел частинок.

§ Planet (Планета) — імітує поверхню якої-небудь планети і нагадує карту Noise (Шум). Містить наступні налаштування: Continent Size (Розмір континенту), Island Factor (Наявність островів) Ocean (Площа, займана океаном) і Random Seed (Випадкова вибірка).

§ Raytrace (Трасування) — карта цього типу найчастіше використовується як карти Reflection (Віддзеркалення) і Refraction (Заломлення) і по своїй дії багато в чому нагадує матеріал Raytrace (Трасування). У основі дії цієї карти лежить принцип трасування.

§ Reflect/Refract (Віддзеркалення/Заломлення) — призначена для створення ефектів віддзеркалення і заломлення світла.

§ RGB Tint (RGB-оттенок) — дозволяє настроювати відтінки основних колірних каналів червоного, зеленого і синього.

§ Smoke (Дим)) — імітує димову завісу. Для більшої реалістичності використовується фрактальний алгоритм. Головний параметр, який визначає ступінь димового завісу, — Size (Розмір) а параметр Iterations (Кількість ітерацій) задає кількість ітерацій фрактального алгоритму, що створює ефект.

§ Speckle (Пляма) — малюнок цієї карти визначається випадковим розміщенням невеликих плям.

§ Splat (Бризки) — результат нагадує забризкану поверхню. Дану карту можна використовувати як карту Diffuse (Розсіювання) або Bump (Рельєф).

§ Stucco (Штукатурка) — додає створюваному матеріалу нерівну, шорстку поверхню. Використовується, в основному, як карта Bump (Рельєф).

§ Swirl (Завіхрювання) — генерує двомірний малюнок, що імітує завіхрювання і що складається з двох квітів. У налаштуваннях карти можна встановлювати кількість витків за допомогою параметра Twist (Витки).

§ Vertex Color (Колір вершин) — служить для візуалізації квітів вершин об'єктів Editable Mesh (Редагована оболонка) Editable Poly (Редагована полігональна поверхня) і Editable Patch (Редагована патч-поверхня). При переході в режим редагування підоб'єктів Vertex (Вершина) вершини відображаються кольором, встановленим за допомогою цієї карти. Колір вершин можна також призначати, використовуючи модифікатор Vertexpaint (Малювання по вершинах). Карта Vertex Color (Колір вершин) застосовується як карта Diffuse (Розсіювання).

§ Wood (Дерево) — імітує малюнок дерева. Чудово підходить для створення ефекту дерев'яних поверхонь [24, 25, 26, 27].

1.3. Аналіз типового навчального плану

Проаналізувавши навчальний план за напрямком підготовки «Дизайн» Тернопільського кооперативного торговельно-економічного коледжу виявлено, що на вивчення саме 3ds Max відводиться 48 годин з яких 24 лекційного матеріалу, 16 годин лабораторних занять та 8 годин самостійної роботи студентів. Освоєння програмного пакету 3ds Max на належному рівні неможливе за такий короткий термін, оскільки на освоєння ідентичного навчального матеріалу в Тернопільському національниому педагогічному університеті імені Володимира Гнатюка неа кафедрі Комп’ютерних технологій відводиться 72 години. Використання 3ds Max є одним із ключових пунктів підготовки фахівців сфери дизайну а її інструментарій доволі складний необхідно збільшити кількість годин на його освоєння як мінімум на 16 за рахунок зменшення годин на освоєння тем AdobePhotoshop (6 години), та Створення складних синтетичних зображень з використанням растрових і векторних програм (8 годин). Для даної спеціальності необхідно розробити додатково навчально методичні матеріали для викладання 6 годин лекційних та 10 годин лабораторних занять.