Использование возможностей 3D MAX. Построение кривых 2-го порядка
- Введение…………………………………………………………
…………2 - Теоретическая часть.
- Программа для моделирования 3D объектов 3D MAX. ……………………………………………………………………….4
- Возможности программы 3D MAX ………………………………………………………………......
.......5 - Классификация кривых 2-го порядка……………………………15
- Практическая часть.
- Построение окружности……………………………………………………
…..19 - Построение эллипса………………………………………………20
- Построение гиперболы…………………………………………...21
- Построение гиперболы уравнения ……………………22
- Построение параболы…………………………………………….23
- Заключение……………………………………………………
………….24
- Список используемых ресурсов………………………………………..25
Введение
В наши дни, человека сложно представить без гаджетов. Активно развиваются информационные технологии. Это касается разных отраслей, будь то медицина, творчество, образование. В современной системе образования применяется разнообразное программное обеспечение, позволяющее как давать знания ученикам, так и проверять, насколько хорошо усвоены эти знания. Разработанное в данной работе программное обеспечение показывает пример применения компьютерных технологий в образовании. В наши дни эта тема актуальна, так как программное обеспечение помогает учителям и школьникам предоставить материал наглядно, что способствует лучшему усвоению и запоминанию. Целью данной работы является создание программы, позволяющей ученикам наглядно разобраться в теме : «Кривые 2-го порядка». 3D MAX позволяет построить данные графики более точно, что дает ему ряд преимуществ. Подобные программы вполне можно использовать и в других дисциплинах, где необходима демонстрация графиков функций, например в математике. Для большей наглядности в программе будут представлены несколько видов преобразования графиков функций.
Постановка задачи
Целью представленной в данной работе программы является наглядно показать ученикам способы построения графиков функций. Это позволит ученикам увидеть как строится уравнение второго порядка. Так же, каждый обучающийся, может индивидуально изучить каждый способ построения графиков функций и ознакомиться с краткой теорией по данному вопросу. Пользуясь данным программным обеспечением, обучающийся сможет самостоятельно применять знания построения графиков кривых второго порядка на практике.
Программа для моделирования 3D объектов 3D MAX
«3D MAX - программное обеспечение предназначенное для реализации проектов созданных в формате трехмерного моделирования, анимации и визуализации. При помощи различных средств мы имеем возможность создать проект имеющий различные формы, а так же привязать проект к фотографии местности, подготовить к печати, настроить свет. Итоговым результатом программы является графическое фотореалистичное изображение или анимационный ролик.
3D MAX является объектно-ориентированной системой трехмерного моделирования, предоставляющая полную свободу для творчества. Его адаптируемая среда интерактивного моделирования дополняет индивидуальный стиль работы архитекторов и дизайнеров в то же время максимально повышая эффективность коллективной работы специалистов, сотрудничающих в создании одного и того же проекта. Средства 3D позволяют создавать и редактировать поверхности любой формы для создания предметов любой сложности, от простых объектов интерьера или мебели до сложных, таких как механизмы и строительные конструкции.
В 3D MAX вы можете свободно творить, превращая в жизнь любые свои идеи и совершенно не опасаясь потерять уже сделанное в ходе многочисленных модификаций. Специальный буфер автоматически сохраняет вашу работу таким образом, что все изменения формы и поверхности объекта на различных стадиях оказываются зафиксированными.
Архитекторам, дизайнерам и инженерам 3D MAX предоставляет средства фотореалистичной визуализации для анализа разрабатываемого проекта, проведения презентаций, создания архитектурных подач. Специальное освещение и атмосферные эффекты, такие как видимый свет, туман и дымка, позволят создать правильное настроение презентации.»[1]
«Первая версия пакета под названием 3D Studio DOS была выпущена в 1990 году. Разработками пакета занималась независимая студия Yost Group, созданная программистом Гари Йостом; Autodesk по началу занимался только изданием пакета. Бытуют мнения, что Гари Йост покинул прежнее место работы после переговоров с Эриком Лайонсом (Eric Lyons), в то время директором по новым проектам Autodesk[1].
Первые четыре релиза именовались 3D Studio DOS (1990—1994 годы). Затем пакет был переписан заново под Windows NT и переименован в 3D Studio MAX (1996—1999 годы). Нумерация версий началась заново.
В 2000—2004 годах пакет выпускается под маркой Discreet 3dsmax, а с 2005 года — Autodesk 3ds MAX. Актуальная версия носит название Autodesk 3ds MAX 2014 (индекс 16.0).
Список всех версий 3ds Max:
Версия |
Платформа |
Имя |
Год выпуска |
3D Studio |
MS-DOS |
THUD |
1990 |
3D Studio 2 |
MS-DOS |
1992 | |
3D Studio 3 |
MS-DOS |
1993 | |
3D Studio 4 |
MS-DOS |
1994 | |
3D Studio MAX 1.0 |
Windows |
Jaguar |
1996 |
3D Studio MAX R2 |
Windows |
Athena |
1997 |
3D Studio MAX R3 |
Windows |
Shiva |
1999 |
Discreet 3dsmax 4 |
Windows |
Magma |
2000 |
Discreet 3dsmax 5 |
Windows |
Luna |
2002 |
Discreet 3dsmax 6 |
Windows |
2003 | |
Discreet 3dsmax 7 |
Windows |
Catalyst |
2004 |
Autodesk 3ds Max 8 |
Windows |
Vesper |
2005 |
Autodesk 3ds Max 9 |
Windows |
Makalu |
2006 |
Autodesk 3ds Max 2008 |
Windows |
Gouda |
2007 |
Autodesk 3ds Max 2009 |
Windows |
2008 | |
Autodesk 3ds Max 2010 |
Windows |
2009 | |
Autodesk 3ds Max 2011 |
Windows |
2010 | |
Autodesk 3ds Max 2012 |
Windows |
2011 | |
Autodesk 3ds Max 2013 |
Windows |
2012 | |
Autodesk 3ds Max 2014 |
Windows |
2013 | |
«[2]
Возможности 3D MAX
Для чего
нужна трехмерная графика?
«Для тoгo чтобы сoздaть нaглядные пaрaметрические изoбражения, испoльзуется стек мoдификатoров, любыe измeнения внoсимые в этoт стек автоматически отображается в конечном результате. С завершенными моделями работа проводится в нелинейном режиме, а для добавления деталей исходной геометрии, делается возврат к низкому разрешению в нижней части стека. Детали проходят через модификации и появляются в итоговом изображении.Для работы можно пользоваться мышью или планшетом.
Много времени
уделяется развитию инвентаря для
Работа с сетками поверхностей.
« В 3Ds Max имеется вероятность искусн
«Добавлять 3d
объекты в реальную фотографию (фон) дизайнеры
и художники стали давно. При этом им приходилось
прибегать к разным ухищрениям, чтобы
правильно выставить камеру в 3ds Max и добиться
такой же перспективы, что и у фотографии
(фонового изображения).
И вот Autodesk решила
помочь нам в решении этой задачи и ввела
новый инструмент Perspective matching tools,
который позволяет в интерактивном режиме
быстро выставить положение камеры и согласовать
перспективу с реальной фотографией (фоновым
изображением).
Теперь добавлять
3d объекты к фоновому изображению станет
намного легче.»[ 5]
«Редактор узлов также является достаточно мощным, хотя некоторые пользователи, к сожалению, отмечают некоторые сложности в его использовании. При этом, большинство пользователей более чем довольны отсутствием барьера в разрешениях композиции. Также очень привлекательной для пользователей является отличная интеграция с другими графическими редакторами, что, несомненно, облегчает процесс работы и способствует повышению его эффективности.»[6]
«Рендеринг:
NVIDIA mental ray Renderer:
в mental ray появился новый режим сэмплинга - Unified Sampling, который намного проще в обращении и работает быстрее многопроходного семплинга из предыдущих версий 3dsMax;
IBL - Image Based Lighting:
новые опции в Skylight позволяют точно генерировать тени при помощи изображений IBL (Image Based Lighting). В процессе генерации можно использовать более одной карты;
NVIDIA iray Renderer:
iray рендер поддерживает различные новые карты, такие как Checker, Color Correction, Dent, Gradient, Gradient Ramp, Marble, Perlin Marble, Speckle, Substance, Tiles, Waves, Wood, и mental ray шейдер Ocean shader;
новые опции солвера позволяют включить более точный просчет для сцен;
настройки Displacement перемещены в отдельный свиток;
добавлены новые опции солвера, позволяющий подключать сэмплер для улучшения точности просчета сцен внутри помещения, и сэмплер повышающий качество расчета каустики.»[7]
«Программы 3d max можно сопоставить со
съемкой при помощи камеры. Программа 3d
max разрешает создать объект, а после этого вносить
коррективы по собственному желанию, включать
источника света для большей реалистичности. Трудится с
3d max – означает иметь дело с воображаемым
«Регулирование организациями э
Использование потенциалов (
Персонажная анимация позволит осуществлять
реалистичные движения людей, животных,
а также любых сказочных существ (имеющих
N конечностей). Для этого используются
системы костей (bones, biped), которые «привязываются»
к внешним оболочкам предварительно созданных
персонажей (с помощью модификатора - skin)
посредством огибающих (envelope). Использование
методов обратной инверсной кинематики
(IK) позволяет достаточно легко управлять
движением персонажей. Средство footstep позволит
достаточно просто задавать параметры
одного из трех типовых видов движения
человека: шаг, бег, прыжки.
Устройство видеомонтажа Video Post - использовать к кадрам визуализированной
анимации фильтры второстепенной обрабат
Моделирование в базе разнородн
Моделирование в базе разнородн
NURBS-поверхностей с
Кривые типа NURBS
Кривые
типа NURBS создаются или на основе
контрольных точек, или на основе
управляющих вершин. Разница между
этими двумя подходами состоит
в том, как кривая располагается
относительно точек или вершин. При
использовании контрольных
«Дополнительные модули упрощают выполнение
некоторых задач — например, позволяют
тратить меньше времени на моделирование
(благодаря специфическим объектам и оригинальным
модификаторам), на просчет (из-за улучшенных
настроек подключаемых визуализаторов)
и т.д. Кроме того, дополнительные модули
часто не только предлагают альтернативу
стандартному инструментарию, но и привносят
в 3ds Max совершенно новые возможности. Некоторые
дополнительные модули — например, reactor,
clothfx, Power Booleans и Particle Flow, — стали настолько
популярны среди пользователей, что были
интегрированы в 3ds Max и теперь являются
частью программы. Существует огромное
количество подключаемых модулей для
3ds Max. Их выпуском занимаются как крупные
коммерческие фирмы, так и разработчики-энтузиасты.
По данной причине далеко не каждый дополнительный
модуль содержит мастер установки или
справочное руководство с подробным описанием
процесса инсталляции. Это вызывает определенные
трудности, особенно у начинающих пользователей.
Скачав бесплатный дополнительный модуль
из Интернета (или даже приобретя коммерческий
продукт), они не могут разобраться с тем,
как заставить 3ds Max работать с этим модулем.
В данном разделе рассмотрим особенности
установки дополнительных модулей.
Все дополнительные модули являются файлами
библиотек DLL, но в зависимости от свойств
имеют разные расширения. Например:
. DLO — дополнительные объекты;
. DLM — модификаторы;
. DLR — визуализаторы;
. DLT — текстуры;
. DLU — утилиты.
Вы можете также встретить файлы со следующими
расширениями:
. BMI — импорт/экспорт графических форматов
(использование изображений);
. BMS — сохранение файлов в разных форматах;
. DLC — контроллеры для управления анимацией
объектов;
. DLE — экспорт MAX-файлов в другие форматы;
. DLF — импорт для использования шрифтов;
. DLI — импорт различных форматов в MAX;
. DLS — вспомогательные объекты;
. FLT — фильтры для постобработки.
. MSE — сценарии.»[10]
«Поддержка DirectConnect
Новые возможности поддержки трансляторов
семейства Autodesk® DirectConnect позволяют обмениваться
данными промышленного дизайна при использовании
ведущих САПР: AutoCAD, Autodesk® Inventor®, Autodesk®
Alias®, Dassault Systemes SolidWorks® и CATIA®, PTC Pro/ENGINEER®,
Siemens PLM Software NX, JT™ и др.
Поддерживается
большое количество форматов файлов;
для работы с некоторыми из них
нужно устанавливать
Классификация кривых 2-го порядка
х
у
R
R
« х
у
R
R
Окружностью называется геометр
В случае если выбрать систему координат на плоскости так, чтоб начало координат было
схожим с центром окружности, то ее
уравнение станет выглядеть так
,
где R – радиус окружности.
Эллипсом называется геометриче
у
a
-a
-b
b
-c
c
F2
F1
Если система координат размещена относитель
(1) , (a>b)
где а – большая полуось, b – малая полуось эллипса, сумма расстояний от любой точки эллипса до его фокусов равна 2а, причем a2=b2+c2.
Точки А1(а;0), А2(-а;0), B1(b;0), B2(-b;0) называют вершинами эллипса. Эллипс – центральносимметричная фигура; его центр в рассматриваемом случае совпадает с началом координат.
Для того, чтобы изобразить эллипс, описываемый уравнением (1) в системе координат, удобно сначала начертить так называемый осевой прямоугольник, отмеченный на чертеже пунктирной линией, а затем вписать в него эллипс.
Отметим, что, если в уравнении вида (1) b>a, то b – большая полуось и эллипс расположен «вертикально», т.е. его фокусы находятся на оси Оу.
Величина называется эксцентриситетом эллипса и характеризует его «сплюснутость». Если e = 0, то с = 0, a = b, в этом случае эллипс превращается в окружность. Если e =1, то с=а, следовательно, b=0, и эллипс вырождается в отрезок F1F2.
Взаимное расположение точки М1(х1;у1) и эллипса (1) определяется следующими условиями:
если , то точка лежит на эллипсе; если , то точка лежит внутри эллипса; если , то точка лежит вне эллипса.
- Гиперболой называется геометрическое место точек плоскости, модуль разности расстояний которых до двух данных точек, называемых фокусами, есть величина постоянная (которая меньше, чем расстояние между фокусами).
х
у
-c
F2
a
А1
c
F1
А2
-a
-b
В2
b
В1
Если поместить фокусы гиперболы в точках F1(c;0) и F2(-c;0), то эта гипербола будет описываться каноническим уравнением:
(2) ,
где b2=c2-a2; 2a – постоянная величина из определения гиперболы. Эксцентриситет гиперболы .
Гипербола состоит из двух ветвей
и расположена симметрично
B2(-b;0)) – мнимой осью. Гипербола имеет две асимптоты, уравнения которых . Как и эллипс, гипербола – центральносимметричная фигура; ее центр в данном случае совпадает с началом координат.
Для того, чтобы изобразить гиперболу (2) в системе координат, следует вначале построить осевой прямоугольник (изображен пунктирной линией). Далее, проводят асимптоты гиперболы – прямые, соединяющие противоположные вершины этого прямоугольника. Затем строят симметричные ветви гиперболы, которые проходят через вершины, касаются осевого прямоугольника и приближаются к асимптотам, но не пересекают их.
х
у
a
А1
А2
-a
-b
В2
b
В1
Уравнение
(3)
также является уравнением гиперболы, но действительной ее осью служит отрезок В1В2 оси Оу, так что эта гипербола расположена «вертикально».
Гиперболы (2) и (3), у которых одни и те же полуоси и одни и те же асимптоты, но мнимая ось одной гиперболы служит действительной осью для другой, называют сопряженными.
- Параболой называется геометрическое место точек плоскости, одинаково удаленных от данной точки, называемой фокусом, и данной прямой, называемой директрисой.
p>0
х
у
F
p/2
-p/2
Если директрисой параболы является прямая , а фокусом – точка F(p/2;0), то уравнение параболы имеет вид
(4) .
Эта парабола расположена симметрично относительно оси Ох.
Точка пересечения параболы и ее оси симметрии (в рассматриваемом случае – начало координат) называется вершиной параболы.
Уравнение
(5) .
является уравнением «вертикальной»
параболы, которая симметрична
Построение кривых 2-го порядка в 3D-MAX
1.Открыв 3D MAX 2009 32 bit,я перешла во вкладку Standart Primitivies, далее Circle и построила окружность.
Рис.1 Окружность
2.Затем я перешла во вкладку Standart Primitivies, далее Ellips и построила эллипс
.
Рис.2 Эллипс
3.Далее я перешла во вкладку NURBS Curves,и инструментами Point Curve,Line и Select and Move я построила гиперболу
Рис.3 Гипербола
4.Так же,находясь в той же вкладке NURBS Curves, инструментами Point Curve,Line и Select and Move я нарисовала гиперболу, которая имеет уравнение
Рис.4 Гипербола уравнения
5. Так же,находясь в той же вкладке NURBS Curves, инструментами Point Curve,Line и Select and Move я построила параболу
Рис.5 Парабола
Таким образом, используя возможности 3D MAX, можно предоставить наглядный материал для изучения темы : «Кривые 2-го порядка». Из представленной практической части мы видим, что при затрате минимального времени , мы можем получить нужные изображения. Ведь раньше, для того чтобы предоставить обучающимся наглядные данные, преподавателю пришлось бы затратить максимум сил, точности и времени. Данная программа позволяет использовать новейшие информационные технологии.
Список использованных ресурсов
- Компьютерные курсы МАРХИ. http://www.marhicomp.ru/
programs/3dmax/(дата обращения 25.11.13 20:33) - Autodesk3dsMax.Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/A
utodesk_3ds_Max(дата обращения 24.11.13 19:35)
3D Studio MAX: первые шаги. Урок 4. Основы работы со сплайнами
- http://www.compress.ru/
article.aspx?id=14805&iid=703 (дата обращения 26.11.13 17.35) - Энциклопедия физики и техники. http://www.femto.com.ua/
articles/part_1/0439.html(дата обращения 8.12.13 11:35) - Видео-уроки по 3D MAXhttp://compteacher.ru/
graphics/3dmax/(дата обращения 8.12.13 11:35) - Видео-уроки по 3D MAX http://3dsdesign.ru/
onlinevideo.html(дата обращения 8.12.13 13:35) - Видео-уроки по 3D MAX http://videotuts.ru/3d-max/(да
та обращения 8.12.13 11:40) - Видео-уроки по 3D MAX http://www.cgtarian.ru/kursy/
3d-making-ofs.html(дата обращения 8.12.13 12:35) - Видео-уроки по 3D MAX http://www.1-film-online.com/?
p=18085(дата обращения 8.12.13 11:50) - http://www.interface.ru/
autodesk/max_vozm.html (дата обращения 8.11.13 11:35)
- http://www.esate.ru/page/3D-
Studio-Max/ (дата обращения 7.12.13 18:35)
- http://www.legalsw.ru/3dsmax/ (дата обращения 23.11.13 19:35)
- http://3ddigest.blogspot.com/
2013/03/3ds-max-2014.html (дата обращения 8.12.13 11:45)
- http://www.grafikapro.ru/
kommerch/3dsmax/85- vozmozhnosti-autodesk-3ds-max- design.html (дата обращения 13.11.13 21:35)
- http://architech.com.ua/
content/view/1402/1/lang,ru/ (дата обращения 23.11.13 17:35)
- http://www.news3d.biz/
vozmozhnosti-3d-max- vizualizacii/ (дата обращения 5.11.13 16:25)
- http://www.bazis.ru/
animatsiya_v_3d_max.php (дата обращения 18.11.13 16:35)
- http://www.master-teacher.
narod.ru/3d_survey/3d_survey. htm (дата обращения 17.11.13 21:00)
- http://www.nestor.minsk.by/kg/
2007/10/kg71003.html (дата обращения 18.11.13 22:35)
- http://www.mssoft.ru/Makers/
Autodesk/Autodesk_3ds_Max_ Design_2014/ (дата обращения 8.11.13 11:31)
1
http://www.marhicomp.ru/
2 http://ru.wikipedia.org/wiki/
3 http://www.esate.ru/page/3D-
4 http://www.legalsw.ru/3dsmax/
5 http://3ddigest.blogspot.com/
6 http://www.grafikapro.ru/
7 http://architech.com.ua/
8 http://www.news3d.biz/
9 http://www.master-teacher.
10 http://www.nestor.minsk.by/kg/
11 http://www.mssoft.ru/Makers/
12 http://www.femto.com.ua/

- Использование возможностей MATLAB в решении различных научно-технических проблем
- Использование возможностей www для перевода
- Использование возможностей виртуальных машин
- Использование возможностей ИК технологий в обучении детей с особыми образовательными потребностями
- Использование возможностей электронного офиса в сфере искусства
- Использование вопросов истории математики при изучении геометрии
- Использование вопросов математики на уроках геометрии
- Использование визуальных методов в исследовании объекта социальной работы
- Использование виртуальных туров при обучении монологической речи на уроках английского языка
- Использование в медицинской практике лекарственного растительного сырья
- Использование внеоборотных активов
- Использование внутреннего фотоэффекта для измерения физических величин
- Использование в обучении физике технико-тактических основ спортивной деятельности
- Использование водных ресурсов