Nawigacja w przestrzeni 3D jest niczym lot w przestworzach. Możesz robić beczki, pikować lub spoglądać w dół z lotu ptaka. Jeżeli kiedykolwiek próbowałeś swoich sił w grach 3D, to na pewno wiesz, jak bardzo pobudzające może być latanie.
Aby stać się mistrzem przestworzy 3D, musisz koniecznie zebrać wszystkie swoje siły i nauczyć się obsługiwania odpowiednich narzędzi. Kiedy poznasz prawidła rządzące przestrzenią 3D, będziesz mógł teleportować się z miejsca na miejsce i oglądać obiekty z różnych perspektyw. Nauczysz się również skonfigurować swoją kabinę pilota oraz zmieniać rozdzielczość w oknie dowodzenia.
Wtedy możesz złożyć papiery do szkoły pilotażu (rysunek 3.1).
Rysunek 3.1. Nawigowanie w przestrzeni 3D w dużym stopniu przypomina latanie
W tym podrozdziale spróbujemy odkurzyć strony leżącego gdzieś w kącie podręcznika do geometrii i nadać zawartym tam informacjom nowy wymiar.
W przestrzeni dwuwymiarowej para przecinających się linii zawsze wyznacza powierzchnię płaszczyzny. Aby określić położenie jakiegokolwiek punktu, leżącego na takiej płaszczyźnie, wystarczy wiedzieć, jaką odległość należy przebyć wzdłuż każdej z linii, począwszy od punktu ich przecięcia.
Chcąc zdefiniować przestrzeń trójwymiarową, trzeba po prostu wprowadzić trzecią linię, która nie będzie leżeć na płaszczyźnie wyznaczonej przez dwie pierwsze linie. Aby zatem zlokalizować położenie punktu w przestrzeni 3D, należy dokonać pomiaru odległości wzdłuż trzech, a nie, jak poprzednio, wzdłuż dwóch linii.
W geometrii planarnej
... planimetrii ...
linie definiujące przestrzeń określa się mianem osi X oraz osi Y. Punkt, w którym linie te przecinają się ze sobą, nazywany jest środkiem układu współrzędnych (origin). Współrzędne środka układu współrzędnych wynoszą (0,0) (rysunek 3.2).
W geometrii trójwymiarowej
... geometrii przestrzennej, stereometrii ...
trzecia linia nazywana jest osią Z. Przebiega ona prostopadle do osi X i Y, przecinając je w początku układu współrzędnych.
Współrzędne początku układu współrzędnych w przestrzeni trójwymiarowej wynoszą (0,0,0) (rysunek 3.3).
Kiedy osiom X, Y, Z narzuci się pewne stałe położenie i orientację w przestrzeni, będą one wyznaczać bezwzględny system odniesień, zwany globalnym układem współrzędnych (world coordinate system). System ten rejestruje położenie wszystkich obiektów w przestrzeni globalnej (world space) (rysunek 3.4).
Rysunek 3.2. Współrzędne planarne
... płaskie ...
wyznaczają przestrzeń na podstawie dwóch prostopadłych osi przecinających się w środku układu współrzędnych
Rysunek 3.3. Dodanie trzeciej osi do planarnego
... płaskiego ...
układu współrzędnych pozwala mierzyć głębię
Rysunek 3.4. Globalny układ współrzędnych definiuje przestrzeń globalną, wykorzystując narzucony system odniesień
Kiedy osie układu współrzędnych powiąże się z obiektem zamiast z przestrzenią, wyznaczą one lokalny układ współrzędnych (local coordinate system). Ten względny system odniesień rejestruje zmiany w przestrzeni lokalnej (local space), dotyczące pojedynczych obiektów podczas przemieszczania, obracania lub skalowania (rysunek 3.5).
Osie globalnego układu współrzędnych wyznaczają trzy płaszczyzny: płaszczyznę XY, płaszczyznę YZ oraz płaszczyznę ZX. Kiedy płaszczyzny te zostaną podzielone liniami w regularnych odstępach, utworzą one trzy prostopadłe siatki konstrukcyjne, przecinające się w początku układu współrzędnych. Zestaw trzech przecinających się ze sobą siatek konstrukcyjnych składa się na główną siatkę konstrukcyjną. Niemniej, 3ds max wyświetla w oknach widokowych tylko jedną część głównej siatki konstrukcyjnej; siatkę, która stanowi płaszczyznę konstrukcyjną dla danego okna (rysunek 3.6).
W celu ułatwienia oglądania przestrzeni 3D i nawigowania w niej, 3ds max wyposażony został w sześć predefiniowanych widoków usytuowanych prostopadle do głównej siatki konstrukcyjnej z sześciu różnych kierunków: od przodu (Front), od tyłu (Back), od strony lewej (Left), od strony prawej (Right), od góry (Top), od dołu (Bottom). Wszystkie wyżej wymienione widoki nazywa się widokami ortogonalnymi (orthogonal views), gdyż skierowane są one prostopadle do odpowiednich płaszczyzn głównej siatki konstrukcyjnej (rysunek 3.7). Widoki te to także rodzaj widoków aksonometrycznych (axonometric view), ponieważ zawsze przedstawiają scenę w rzucie równoległym.
Jeżeli obrócisz widok ortogonalny stanie się on widokiem użytkownika (user view). Widok użytkownika to aksonometryczny widok zdefiniowany przez użytkownika, który pokazuje scenę z dowolnego kierunku, innego jednak niż sześć predefiniowanych kierunków zarezerwowanych dla widoków ortogonalnych.
Rysunek 3.5. Lokalny układ współrzędnych definiuje przestrzeń obiektu, wykorzystując względny system odniesień
Rysunek 3.6. Główna siatka konstrukcyjna jest zbudowana z trzech siatek konstrukcyjnych, położonych w płaszczyznach XY, YZ oraz ZX globalnego układu współrzędnych
Rysunek 3.7. Widoki ortogonalne pokazują scenę z sześciu predefiniowanych kierunków, co ułatwia orientację w przestrzeni 3D
Ponieważ system rzutowania równoległego przerysowuje obiekty, nie uwzględniając skrótów perspektywicznych, obiekty w widokach ortogonalnych i widokach użytkownika zawsze mają prawdziwe wymiary, bez względu na to, jak daleko znajdują się one od obserwatora. Dodatkowo linie równoległe zachowują równoległość, obojętnie jaka jest długość ich rzutowania w przestrzeni (rysunek 3.8).
Inaczej dzieje się w przypadku widoków takich jak perspektywiczny (Perspective), z kamery (Camera), ze źródła światła (Light) posługują się rzutowaniem perspektywicznym (perspective projection). Obiekty w widoku perspektywicznym wydają się maleć, w miarę oddalania się od obserwatora, a linie równoległe zbiegają się do jednego punktu wraz ze wzrostem odległości (rysunek 3.9).
Rysunek 3.8. W widokach aksonometrycznych obydwa sześciany zachowują prawdziwe rozmiary. Linie równoległe zachowują równoległość bez względu na długość rzutowania w przestrzeni
Rysunek 3.9. Te same sześciany w widoku perspektywicznym wydają się maleć w miarę oddalania się. Wraz ze wzrostem odległości zbiegają się także linie równoległe
Aby móc określić swoje położenie w przestrzeni 3D, musisz patrzeć na scenę z trzech kierunków. 3ds max umożliwia oglądanie sceny z jednego, dwóch, trzech, a nawet czterech kierunków jednocześnie. Staje się tak w wyniku przypisania do poszczególnych okien widokowych odpowiedniego widoku (rysunek 3.10). Chcąc widzieć szczegóły zawarte w scenie, możesz powiększyć bieżące okno widokowe tak, aby wypełniło cały obszar roboczy. Jeżeli chcesz, możesz także zmienić układ oraz proporcje okien widokowych.
Do elementów, które są wspólne dla wszystkich okien widokowych, zaliczyć należy siatkę konstrukcyjną ułatwiającą nawigację, etykietę okna widokowego, ikonę globalnego układu współrzędnych pomagającą określić orientację, ramkę ograniczającą widok oraz tło znajdujące się w tyle sceny (rysunek 3.11.). Możesz wpływać na wymienione wyżej elementy poprzez włączanie i wyłączanie ich wyświetlania lub zmianę ich koloru.
Rysunek 3.10. Okna widokowe mogą pokazywać widok na scenę nawet z czterech kierunków jednocześnie
Rysunek 3.11. Elementy okien widokowych mogą być dostosowywane do potrzeb użytkownika
Jeżeli chcesz zmienić jakiekolwiek ustawienia w oknie widokowym, musisz najpierw uaktywnić okno. Uaktywnienie okna widokowego informuje program nie tylko o zmianie okna widokowego, ale także wytycza relacje przestrzenne dla tworzenia, manipulowania i renderowania obiektów. Z tego też powodu (i z kilku innych) tylko jedno okno widokowe może być jednocześnie aktywne.
¨ Kliknij prawym przyciskiem myszy wewnątrz nieaktywnego okna widokowego, które otacza czarna obwódka (rysunek 3.12).
Okno uaktywni się, a obwódka okna widokowego zmieni kolor na żółty (rysunek 3.13).
n Kliknięcie lewym przyciskiem myszy także uaktywnia okno widokowe, ale może spowodować przypadkowe zaznaczenie obiektów lub usunięcie zaznaczenia. Z tego powodu dobrze jest wyrobić w sobie zwyczaj uaktywniania okien widokowych poprzez klikanie prawym przyciskiem myszy.
1. Kliknij prawym przyciskiem myszy etykietę okna widokowego.
Na ekranie wyświetli się menu okna widokowego.
2. Wybierz Views > [nazwa okna widokowego].
Widok ulegnie zmianie.
n Aby cofnąć zmianę widoku, wciśnij Shift+Z.
Aby ponowić zmianę widoku, wciśnij Shift+A.
n Dla wygody użytkowania, większość poleceń odnoszących się do zmiany widoku posiada skróty klawiaturowe. Zobacz tabela 3.1.
Rysunek 3.12. Nieaktywne okno widokowe otoczone jest czarną obwódką
Rysunek 3.13. Kiedy okno widokowe jest aktywne, obwódka zmienia kolor na żółty
Tabela 3.1. Skróty klawiaturowe do zmian widoków
Klawisz
Widok
F
widok od przodu (Front)
K
widok od tyłu (Back)
R
widok od strony prawej (Right)
L
widok od strony lewej (Left)
T
widok od góry (Top)
B
widok od dołu (Bottom)
P
widok perspektywiczny (Perspective)
U
widok użytkownika (User)
C
widok z kamery (Camera)
$
widok ze źródła światła (Light)
G
wyświetl siatkę konstrukcyjną (Show Grid)
W
pomniejsz/powiększ okno widokowe (Minimalize/Maximalize view)
D
wyłącz/włącz widok (Disable/Enable View)
Shift+Z
cofnij zmianę widoku w oknie widokowym
Shift+A
ponów zmianę widoku w oknie widokowym
1. Kliknij prawym przyciskiem myszy etykietę okna widokowego, po czym wybierz pozycję Configure (rysunek 3.14).
2. W oknie dialogowym Viewport Configuration kliknij zakładkę Layout.
Wyświetli się panel Layout (rysunek 3.15).
...
kuma85