Виртуальный тюнинг автомобиля Москвич-400/401

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «НОВОСИЬИРСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА

КАФЕДРА МАШИНОВЕДЕНИЯ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Дооборудование и тюнинг автотранспортных средств»

Виртуальный тюнинг автомобиля москвич - 400/401

Специальность: «Профессиональное обучение» (автомобили и автомобильное хозяйство)

Выполнил студент группы 42 А

Грицай Дмитрий Игоревич

Научный руководитель,

старший преподаватель А.Н Гришин

г.Новосибирск 2011г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА ДЛЯ РАБОТЫ

2. СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ СТУДИИ

3. НЕОБХОДИМЫЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

4. СОЗДАНИЕ КУЗОВА

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЛЕСА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Для создания виртуальной моделей существует следующий перечень программ: autocad, kompas-3d, nanocad, iclone, blender, sweet home 3d,3ds max, maya, smartdraw, floorplan 3d, design suite и т.д. Из всего списка мы выбрали 3d studio max. Программа используется не только для создания каких либо виртуальных моделей, но и для создания анимации, добавление анимации и моделей в видео, разработки 3d игр. Современные дизайнеры используют 3ds max, это очень хороший способ показать заказчику то, на что он будет тратить свои деньги.

В лаборатории дооборудования и тюнинга НГПУ факультета технологии и предпринимательства находится автомобиль москвич 400/401 на рестайленге. Изменить цвет, затемнить стекла, добавить любую другую деталь от другого автомобиля, убрать не нужные детали, удлинить подвеску, изменить салон и т.д., все это лишь малый список того чего можно сделать, все завит на сколько велика ваша фантазия и насколько умело вы пользуетесь программой. Это еще одно подтверждение того почему я выбрал 3 ds max, в готовых студиях по виртуальному тюнингу вы можете вносить лишь заранее заготовленные части автомобиля, а здесь можно проявлять свои творческие изменения.

В своей работе применили направление «хот род». Существует ряд трактовок термина «хот род» (hot rod, hotrod). Одной из распространенных версий возникновения данного понятия является происхождение от словосочетания, которое на английском языке звучит как «hot roadster». Речь идет о двухместном спортивном автомобиле со складным верхом, который подвергали тюнингу. Эти автомобили зачастую имеют малый вес и легко модифицируемый двигатель. Родстеры всегда оставались одним из любимых автомобильных классов, на базе которых собираются хот роды.

По другой версии возникновение термина «хот род» связано с переводом данного словосочетания с английского языка. На русском это звучит как «горячий штифт». Под этим понятием подразумевают распредвалы, толкатели клапанов внутри двигателя, шатуны, либо автомобильную раму, оголенные части которой чаще всего видны на хот родах.

1. ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА ДЛЯ РАБОТЫ

Первое, что нам понадобится для работы - это чертежи. Найти их можно как в Интернете, так и в печатных изданиях. Преимущество здесь только одно: можно отсканировать изображения с достаточно высоким разрешением. На (рис. 1.1) представлено изображение Москвича 400, которое взято из интернета.

Рисунок 1.1

Для работы с растровыми изображениями используем обычный Paint (хотя можно воспользоваться любым редактором картинок), поэтому описание будет применительно к этой программе. Первым делом нужно выровнять изображения (обычно в одном файле представлены несколько видов авто) по горизонтали и вертикали. Далее все очень просто - изображение режется на части и сохраняется на диске. Вот что должно в итоге получиться (рис. 1.2, 1.3, 1.4)



Рисунок 1.2

Рисунок 1.3

Рисунок 1.4

Конечно, эту работу можно проделать в других программах и по-другому, главное чтобы в итоге вы получили отдельные изображения видов автомобиля сопоставимые по размерам.

2. СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ СТУДИИ

Итак, мы подошли непосредственно к работе в Максе. И начинать работу нужно с создания виртуальной студии, т.е. расположить в видовых окнах растровые изображения так, чтобы по ним можно было моделировать. Есть, по меньшей мере, три способа как это сделать.

Первый - это просто расположить картинки в качестве бэкграунда в соответствующих окнах (в окне Top вид авто сверху, во фронтальном виде автомобиль спереди и т.д.). Это не лучший способ т.к. при масштабировании часто бэкграунд смещается относительно геометрии.

Второй вариант заключается в создании пересекающихся плоскостей, на которые затем накладываются изображения. Это вариант достаточно часто встречается в уроках по Максу.

В последнее время используют третий вариант, который рассмотрим подробнее. Для создания виртуальной студии применяем куб с размерами, соответствующими размерам реального автомобиля (благо они у нас есть на чертеже) (рис. 2.1), но если они у вас отсутствуют, то нужно использовать габариты растровых изображений. Таким образом сохранятся пропорции будущего авто.

Рисунок 2.1

Итак, можно вернуться к нашему кубу. Кроме размеров, обратить внимание надо на то, что объект нужно расположить в начале координат. Это в дальнейшем упростит задачу зеркального отображения симметричных объектов. Далее боксу (в дальнейшем "Студия") назначается модификатор Норма, в котором выставляется флаг повернуть нормаль - это позволит "вывернуть наизнанку" Студию. Далее следуем в редактор материалов (достаточно нажать на клавиатуре латинскую "M") и создаем многокомпонентный материал. Для работы оставляем 6 подматериалов (по числу граней куба) и присваиваем названия материалам согласно сторон авто (рис 2.2, 2.3).

Рисунок 2.2

Рисунок 2.3

Для информации. Старайтесь давать материалам и объектам осознанные названия, что позволяет при большой загруженности сцены избежать путаницы и облегчает навигацию по спискам и материалам.

Далее необходимо скопировать наши картинки в соответствующие слоты Multi/Sub-Object материала. Для этого используем Asset Browser. Чтобы активизировать его необходимо зайти во вкладку Utilities и нажать кнопку Asset Browser (может скрываться за кнопкой More). После того, как браузер активизирован, находим папку с изображениями и перетаскиваем их прямо на соответствующие кнопки нашего материала (рис. 2.4). Чтобы закончить работу с настройкой материала Студии нужно в каждом из подматериалов активизировать кнопку Show Map In Viewport (на панели редактора материалов) и установить параметр Self-Illumination в 100%. После этого можно смело назначать материал Студии. К самой же Студии нужно добавить модификатор Edit Mesh и перейдя на уровень подобъектов Poligon, выделяя стороны Студии, назначить им соответствующие ID материала (с 1 по 6). И если вы все сделано правильно, то добавив в стек модификатор UVW Mapping с параметром mapping-a "Box", получим результат как на (рис. 2.5)

Рисунок 2.4

Рисунок 2.5

Прежде чем приступить к моделированию, нужно закончить Студию от случайного сдвига. Для этого в свойствах объекта (кликнем правой кнопкой мыши по Студии и в контекстном меню выбираем Properties) выставляем флажок Freeze и здесь же снимаем флажок Show Frozen in Gray (это нужно для того, чтобы видеть текстуры во вьюпорте) (рис. 2.6).



Рисунок 2.6

3. НЕОБХОДИМЫЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Итак, мы подошли непосредственно к моделированию. Но прежде чем мы начнем, хочу сделать небольшое отступление.

Для информации. Моделировать автомобиль можно разными способами. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Сейчас не будем подробно останавливаться на каждом, лишь только в общих чертах рассмотрим их. Первый - это NURBS-моделирование. В примерах встречается крайне редко, моделировать сложно, хотя модель в конечном итоге получается достаточно сглаженная. Второй - моделирование сплайнами с последующим применением модификатора Surface. Применяем его для моделирования сложных объектов и в частности для моделирования машин со сложной и сглаженной геометрией. Метод сам по себе хорош, но требует подготовки и хорошего пространственного мышления (нужно размещать в пространстве большое кол-во точек кривой). Следующий способ заключается в низкополигональном моделировании, когда за основу берется куб с достаточным количеством ребер и при помощи модификатора Edit Mesh изменяется положение вершин, подгоняя их под форму авто. Моделирование ведется от простого к сложному (добавляются грани, полигоны, уточняется геометрия и т.д.), после чего геометрии присваивается модификатор Mesh Smooth. Метод простой и удобный, но в последнее время его почти вытеснил похожий по моделированию, но более продвинутый тип объекта Editable Poly, который мы и будем использовать.

Каким бы мы методом не моделировали наш автомобиль, исходя из того, что он симметричен, достаточно смоделировать лишь половину объекта, а потом сделать зеркальную копию.

Для понимания того, как Editable Poly работает, построим куб и попробуем с ним разобраться. Итак, куб со сторонами 1000х1000х1000 (рис. 3.1). Далее конвертируем его в Editable Poly. Для этого кликнем по объекту правой кнопкой мыши и из выпавшего меню выбираем строку Convert To -> Convert To Editable Poly.

Рисунок 3.1

Рисунок 3.2

Если сейчас применить к кубу сглаживание, установив на панели Modyfy галочку рядом с параметром "использовать NURMS разбиения" во вкладке Subdivision Surfase и кол-во итераций 3 (рис. 3.2), то получим сферу (рис. 3.3). А сейчас попробуем использовать дополнительные ребра. Для этого построим по периметру фаску. Делается это просто: выделяем все ребра и жмем на кнопку Chamfer, а там выставляем величину скоса, равную 1 (можете попробовать и другие значения). Сейчас куб будет иметь закругленные грани и больше будет похож на куб, нежели на сферу (рис. 3.4).

Рисунок 3.3

Рисунок 3.4

В работе нам понадобятся еще и другие приемы, например разрезание и выдавливание полигонов. Для этого выделим две соседних стороны куба и применим к ним Tessellate (рис.3.5), после этого активизируем Cut и разрежем вновь полученные ребра так, как показано на (рис.3.6).



Рисунок 3.5

Рисунок 3.6

Далее выделяем левый ромб, образованный 4-я треугольниками, и применяем к нему Extrude с величиной 400, то же делаем и по отношению к правому, только выдавливаем его на -100 (рис. 3.7). NURMS сглаживание придало переходам плавные границы, но они не всегда нужны, гораздо чаще при моделировании авто нужно получить более "четкий" переход. Для этого выделим ребра, образующие ромбы и применим к ним Chamfer (рис. 3.8).

Рисунок 3.7



Рисунок 3.8

В итоге у нас получится нечто похожее на (рис. 3.9) (без NURMS разбиения) и (рис. 3.10) (с разбиением).

Рисунок 3.9

Рисунок 3.10



Все, что мы проделали выше, это только основа для понимания того, как мы будем строить модель автомобиля. По ходу моделирования будем применять и другие возможности Editable Poly, с которыми познакомимся в процессе работы.

4. СОЗДАНИЕ КУЗОВА

Для того чтобы иметь полный контроль над геометрией, предпочтительно работать не с кубом, а с отдельными полигонами. Преимущество этого метода моделирования заключается в том, что мы строим полигоны лишь там, где они необходимы. Моделировать начинаем с построения плоскости (Plane) в районе переднего крыла нашего автомобиля. Естественно, так как автомобиль симметричен, то моделировать будем только одну его половину. Прежде чем продолжить построение геометрии нужно для удобства изменить кое-какие параметры объекта. Заходим в свойства объекта, как это проделать, описано выше, и выставляем значения как на (рис. 4.1). После этого можно передвинуть плоскость на виде сверху и сбоку в то положение, которое необходимо. Чтобы продолжить работу нужно конвертировать объект Plane в Editable Poly (как сделать описано выше). После чего, используя вершины для редактирования, расставляем их как показано на (рис. 4.2).

Рисунок 4.1

Рисунок 4.2

Очень важно контролировать положение вершин во всех видовых окнах. Далее при помощи экструдирования ребер продолжаем строить крыло машины. Для этого можно воспользоваться командой Extrude, но более простой и предсказуемый метод построения дополнительных ребер - это копирование их с клавишей Shift. Делается это так, вначале нажимается клавиша Shift, а затем выделяется нужное ребро и сдвигается в сторону. Сразу же корректируется с помощью вершин положение в пространстве. Таким образом наращиваем геометрию крыла (рис. 4.3) и (рис.4.4).

Рисунок 4.3

Рисунок 4.4

Для информации. При моделировании надо придерживаться того правила, что отдельные детали кузова должны моделироваться как самостоятельные элементы. Это упрощает как процесс моделирование так дальнейшее текстурирование автомобиля.

Продолжаем строить полигоны. Дойдя до бампера с левой стороны и порога с правой, продолжим наращивание граней в стороны (рис. 4.5).

Рисунок 4.5

Сейчас самое время посмотреть на то, что у нас получается. Для этого пользуюсь нехитрым приемом, описанным выше. А именно: делается референс копия моделируемого объекта и добавляется к ней модификатор MeshSmooth. Как это сделать? Просто нажимаем клавишу Shift (как при копировании ребер) и перетаскиваем моделируемый объект на значительное расстояние в сторону. После того как отпустим кнопку мыши, появится окошко Clone Options, в котором на вопрос о способе копирования указываем Referens. В стек модификаторов референс объекта добавляем модификатор MeshSmooth с параметрами как на (рис. 4.6), а в свойствах объекта снимаем флажок с параметра See-Through (подобная процедура описана выше). Поместив в окно перспективы референс объект, мы всегда сможем проконтролировать процесс создания геометрии (рис. 4.7).



Рисунок 4.6

Рисунок 4.7

Для информации. К сожалению, удобство, связанное с возможностью просмотра сглаженного изображения одновременно с моделированием "стоит" дополнительных ресурсов процессора, поэтому, как только вы почувствуете, что ваш компьютер стал "задумываться" больше положенного, удалите референс объект. Вместо этого можно периодически контролировать форму включая, Use NURMS Subdivision во вкладке Subdivision Surfase, с теми же параметрами, что у модификатора MeshSmooth.

Далее продолжаем наращивать геометрию (рис. 4.8). Единственное, на что хочу обратить ваше внимание, так это на то, что обходиться нужно минимальным числом полигонов, но при этом достаточным для правильной передачи формы модели. Вершины полигонов старайтесь располагать в местах изменения формы и не забывайте контролировать их положение в пространстве.



Рисунок 4.8

Продолжаем продвигаться вправо, повторяя геометрию дверей (рис. 4.9).

Рисунок 4.10

Принципы построения заднего крыла такие же как и переднего (рис. 4.11,4.12).

Рисунок



Рисунок 4.12

Построения все тот же: выделяем грани и с шифтом копируем их, по ходу уточняя положение вершин ( рис.4.13).

Рисунок 4.13

Далее начинаем строить рамку над дверями с тем, чтобы позже от нее перейти к крыше. Построение начинается сразу с двух сторон путем наращивания полигонов (рис.4.14).

Рисунок 4.14

Итак, капот. Здесь все просто. Опять же наращиваем полигоны, придерживаясь геометрии автомобиля. Через весь капот проходит характерный излом и для правильной передачи формы нужно его повторить, используя фаску. На (рис. 4.15) видны линии построения, а на (рис. 4.16) то, что должно быть, если все будет выполнено правильно.

Рисунок 4.15

Рисунок 4.16

Построение точек и граней ручек, зеркал заднего вида, надписи автомобиля показано на следующих рисунках:

Рисунок 4.17

автомобиль моделирование процессор



Рисунок 4.18

Рисунок 4.19

Рисунок 4.20

Рисунок 4.21

Рисунок 4.22

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЛЕСА

Начнем с того, что спрячем со сцены все объекты, кроме Студии. Далее на фронтальном виде построим примитив Tube с внешним радиусом 220, внутренним 196, количеством сторон 20 (по 4 на группу спиц) и количеством сегментов по высоте 5. После того, как мы построили начальную геометрию, Студию можно тоже спрятать. Кроме того, для удобства дальнейшей работы надо передвинуть объект в начало координат. После этого конвертируем наш объект в Editable Poly. Выделяем внутренние ряды вершин и немного сдвигаем их к краям (рис. 5.1), затем выделяем внутренние полигоны и делаем Extrude на величину 20, используя тип выдавливания Local Normal (рис.5.2).

Рисунок 5.1

Рисунок 5.2



Далее сделаем углубление по внешнему периметру диска (операция скорее номинальная, т.к. после того как на диск "оденется" шина его не будет видно) (рис. 5.3). Следующим шагом будет построение фаски на гранях диска - две с величиной поменьше и одну больше, чтобы получить закругление на краю диска. Как это делается мы уже знаем ( рис.5.4).

Рисунок 5.3

Рисунок 5.4

На этом все операции с полной геометрией можно считать законченными. Сейчас выделите полигоны правой стороны диска и удалите их (после этого останется только половина круга). Теперь приступим к моделированию спиц. Если присмотреться к форме диска, то можно заметить, что в ней много симметричных деталей, поэтому моделировать нужно только ту часть, которая в дальнейшем будет копироваться. Таким образом, начнем строить только одну спицу. Для этого разрежем верхний полигон, как показано на (рис. 5.5) и сделаем Bevel вновь созданному фронтальному полигону (рис. 5.6).

Рисунок 5.5

 

Рисунок 5.6

Затем продолжаем выдавливание полигонов вниз (рис. 5.6)

Рисунок 5.7

Делаем еще два выдавливания полигонов вниз и два нижних правых полигона вправо до 0 по оси Х (если помните, модель должна находиться в центре координат). На (рис. 5.8, 5.9) показан фронтальный вид и вид в 3/4 -ти, а на (рис. 5,10) после применения модификатора Symmetry.



Рисунок 5.8

Рисунок 5.9

Рисунок 5.10

Обратите внимание, на то, что надо удалить торцевые полигоны - это нужно для того, чтобы корректно соединить соседние спицы. И если все сделано правильно, то можно "прибить" стек, т.е. конвертировать объект в Editable Poly. Далее поработаем с отверстием для крепежа (рис. 5.11, 5.12). Здесь все сделано путем разрезания полигонов и подгонки вершин. По периметру отверстия, фаска.



Рисунок 5.11

Рисунок 5.12

Пришло время еще раз размножить, сделанный нами элемент. Но прежде нужно удалить лишние полигоны по периметру диска, оставив лишь 4 из них для дальнейшей трансформации. После этого можно применить Array с параметром Rotate по оси Z на 360 градусов и числом инстанс копий 5 (рис. 5.13).

Рисунок 5.13

Теперь, когда есть пять пар спиц, можно "подогнать" вершины соседних элементов для последующего их соединения. Так как объекты у нас инстанс, то работаем только с одним, остальные наследуют его свойства. В итоге должно получится нечто похожее на (рис. 5.14). После того, как выставили положение вершин, нужно объединить отдельные элементы. Для этого выделяем диск целиком и на панели Utilites жмем кнопочку Collapse. Останется еще соединить вершины, для чего выделяем все вершины и жмем Weld с величиной от 0.1 до 0.9 (больше нельзя, т.к. "сварятся" вершины фасок). И, наконец, после заполнения середины и применения NURMS сглаживания получим окончательный вариант диска (рис. 5.15).

Рисунок 5.14

Рисунок 5.15

Способ моделирования покрышки взят с сайта http://www.suurland.com/, поэтому рассмотрим построение лишь в общих чертах. Принцип его состоит в том, что строится один элемент, затем он размножается и заворачивается в кольцо. Для начала моделирования использовал плоскость, разрезанную на сегменты, которая будет являться половинкой сегмента покрышки (рис. 5.16). После этого выделяем те полигоны, которые будут составлять протектор и экструдируем их вверх (рис.5.17).

Рисунок 5.16

Рисунок 5.17

Далее уточняется положение вершин и после этого делается зеркальная копия элемента (5.18).

Рисунок 5.18

После этого два элемента объединяются в один, а вершины в середине свариваются (рис.5.19).

Рисунок 5.20



Полученный таким образом сегмент покрышки нужно размножить, использу Array с количеством копий 50-60. Сдвиг при этом должен быть таким, чтобы соседние элементы вплотную подходили друг к другу (рис.5.21).

Рисунок 5.21

Сейчас нужно выделить все объекты и сделать Collaps, после чего снова объединить все вершины, для того, чтобы получился цельный объект. Только после этого применяем модификатор Bend с радиусом изгиба 360 градусов. В результате получим кольцо, в котором снова нужно сварить вершины двух концов (рис.5.22).

Рисунок 5.22

Далее немного вытягиваем боковые грани, чтобы придать покрышке высоту, после чего сажаем ее на диск. Что в итоге получилось, можно увидеть на (рис.5.23).



Рисунок 5.23



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все что мы попытались раскрыть выше - это только часть информации, которую нужно знать для того, чтобы моделировать автомобили (и не только) с высокой степенью реалистичности. Кроме того, это огромный труд, который нужно проделать на пути к финальному рендеру.

Размещено на Allbest.ru