Разработка дистанционной системы обучения 3D Studio Max с использованием Flash Технологий

В данном дипломном проекте разработан программный продукт, представляющий из себя электронный учебник по моделированию трехмерной графики в пакете 3D Studio Max.
Электронный учебник - программно-методический комплекс, обеспечивающий возможность самостоятельно освоить учебный курс или его большой раздел. Он соединяет в себе свойства обычного учебника, справочника, задачника и лабораторного практикума.
Следует выделить два из основных требований к электронным учебникам:
?электронный учебник должен позволять изучить курс, пользуясь только книгой и входящим в учебник ПО;
?электронный учебник должен предоставлять обучаемому оптимальное сочетание различных способов изучения курса.
Разработанный программный продукт удовлетворяет всем основным требованиям, предъявляемым к современным электронным учебникам.
Также необходимо отметить актуальность изучаемого предмета. Трехмерное моделирование используется во многих областях.
Разработчик, моделирующий реалистичную трехмерную графику, ограничен только творческим воображением. А получив необходимые знания по моделированию, не составит большого труда реализовать на практике свои идеи.

Окно выбора объектов удобно использовать в том случае, если сцена содержит много объектов. В сложных сценах часто бывает трудно при помощи мыши выделить нужные объекты.
При работе со сценами, содержащими большое количество небольших объектов, существует вероятность случайного выделения объекта или снятия выделения с объекта. Чтобы нечаянно не снять выделение с объекта, над которым вы работаете, можно использовать команду Selection Lock Toggle (Блокирование выделения). Выделите нужный объект и нажмите кнопку с изображением замка, расположенную под шкалой анимации, или клавишу «Пробел».
Простейшие операции с объектами
Основные действия, производимые с объектами, — это перемещение, масштабирование, вращение, выравнивание и клонирование.
В центре выделенного объекта появляются три координатные оси — X, Y и Z, которые определяют систему координат, привязанную к объекту. Эти координатные оси составляют так называемую локальную систему координат объекта. Точка, из которой исходят оси локальной системы координат, называется опорной (Pivot Point).
Чтобы выполнить любое простейшее действие с объектом, при котором его положение в трехмерном пространстве изменится, необходимо вызвать контекстное меню, щелкнув правой кнопкой мыши на объекте (рис. 3.22). В меню следует выбрать одну из операций — Move (Перемещение), Scale (Масштабирование) или - Rotate (Вращение).
Рис. 3.22 Контекстное меню
Перемещение
Выберите в контекстном меню объекта команду Move (Перемещение), подведите указатель мыши к одной из координатных осей системы координат объекта. При этом перемещение будет вестись в направлении той плоскости, координатные оси которой подсвечиваются желтым цветом (рис. 3.23). Таким образом, перемещать объект можно вдоль оси X, Y, Z или в плоскостях XY, YZ, XZ.
Рис. 3.23 Перемещение объекта в плоскости YZ
Координаты перемещения можно указать вручную в окне Move Transform Type-In (Ввод значений перемещения) (рис. 3.24), которое открывается при нажатии клавиши F12 или щелчке на значке прямоугольника возле строки Move (Перемещение) контекстного меню.
Рис. 3.24 Окно Move Transform Type-In (Ввод значений перемещения)
Вращение
При выборе в контекстном меню объекта команды Rotate (Вращение) на месте осей системы координат объекта появится схематическое отображение возможных направлений поворота (рис. 3.25). Если подвести указатель мыши к каждому из направлений, схематическая линия подсвечивается желтым цветом, то есть поворот будет произведен в данном направлении.
Рис. 3.25 Поворот объекта
В процессе поворота в окне проекций появляются цифры, определяющие угол поворота вдоль каждой из осей.
Масштабирование
Выберите в контекстном меню объекта команду Scale (Масштабирование), подведите указатель мыши к одной из координатных осей системы координат объекта. При этом изменение масштаба будет вестись в направлении тех плоскостей или координатных осей, которые подсвечиваются желтым цветом (рис. 3.26). Таким образом, масштабировать объект можно вдоль оси X, Y, Z в плоскостях XY, YZ, XZ или одновременно во всех направлениях.
Рис. 3.26 Масштабирование объекта
Обратите внимание, что при масштабировании объекта его геометрические размеры не изменяются, несмотря на то что на экране объект изменяет свои пропорции. Поэтому использовать эту операцию без действительной необходимости не стоит, поскольку после масштабирования вы не будете видеть реальных размеров объекта и можете запутаться.
Выравнивание
В процессе работы часто приходится передвигать объекты, выравнивая их положение относительно друг друга. Например, при создании сложной модели, детали которой создаются отдельно, на заключительном этапе необходимо совместить элементы.
Чтобы выровнять один объект относительно другого, нужно выделить первый, выполнить команду Tools - Align (Инструменты - Выравнивание) и щелкнуть на втором объекте. На экране появится окно (рис. 3.27), в котором необходимо указать принцип выравнивания, например можно задать координатную ось или точки на объектах, вдоль которых будет происходить выравнивание. Допустим, если необходимо выровнять объект меньшего размера относительно объекта большего размера так, чтобы первый находился в центре второго, то в окне Align Selection (Выравнивание выделенных объектов) установите следующее:
флажки X Position (Х-позиция), Y Position (Y-позиция) и Z Position (Z-позиция);
переключатель Current Object (Объект, который выравнивается) в положение Center (По центру);
переключатель Target Object (Объект, относительно которого выравнивается) в положение Center (По центру).
Нажмите кнопку ОК или Apply (Применить).
Рис. 3.27 Окно Align Selection (Выравнивание выделенных объектов)
Объекты изменят свое положение в сцене сразу же после того, как вы зададите необходимые настройки в окне Align Selection (Выравнивание выделенных объектов). Однако если выйти из этого окна, не нажав кнопку ОК или Apply (Применить), объекты вернутся в исходное положение.
В 3ds max 7 появилась новая возможность выравнивания объектов, которая называется Quick Align (Быстрое выравнивание). С помощью этой команды можно выровнять объекты, не вызывая окно Align Selection (Выравнивание выделенных объектов). Выравнивание производится по опорным точкам объектов.
Для доступа к команде Quick Align (Быстрое выравнивание) выполните команду Tools - Quick Align (Инструменты - Быстрое выравнивание) или воспользуйтесь сочетанием клавиш Shift+A.
Клонирование
Чтобы создать копию выделенного объекта в окне проекции, нужно выполнить команду Edit ► Clone (Правка ► Клонирование). На экране появится окно Clone Options (Параметры клонирования) (рис. 3.28). В этом окне можно выбрать один из трех вариантов клонирования.
Сору (Независимая копия объекта) — новая копия, созданная в этом режиме, не связана с оригиналом.
Instance (Привязка) — копия будет связана с исходным объектом. При изменении параметров одного из объектов автоматически будут изменены параметры другого.
Reference (Подчинение) — копия будет связана с исходным объектом. При изменении параметров исходного объекта автоматически будут изменены параметры клонированного объекта, однако при изменении параметров клонированного объекта исходный объект изменен не будет.
Рис. 3.28 Окно Clone Options (Параметры клонирования)
Еще один способ клонирования объектов — при помощи клавиши Shift. Выделите объект сцены и, удерживая нажатой клавишу Shift, переместите, масштабируйте или поверните его.
Клонирование и выравнивание
В 3ds max 7 появилась команда, позволяющая одновременно и клонировать, и выравнивать объекты. С ее помощью можно одним щелчком мыши создать несколько копий выделенного объекта и при этом указать, относительно каких объектов в сцене они будут выровнены.
Данная команда может пригодиться, например, при создании изображения улицы с горящими фонарями. Допустим, есть модель самого фонаря, который необходимо многократно клонировать. При этом каждую созданную копию нужно выравнивать относительно верхнего края столбов.
Другой пример — сцена с сервированным столом и тарелками, на каждую из которых нужно положить по яблоку. Чтобы клонировать и выровнять объект, выделите его и выполните команду Tools - Clone and Align (Инструменты - Клонирование и выравнивание) (рис. 3.29).
Рис. 3.29 выполнение команды Tools – Clone and Align (Инструменты – Клонирование и выравнивание)
В диалоговом окне Clone and Align (Клонирование и выравнивание) (рис. 3.30) при помощи кнопки Pick (Выбрать) необходимо выделить объекты, относительно которых будут выравниваться созданные копии. При помощи данного окна можно также установить параметры смещения, определяющие положение копий относительно выровненной точки.
Рис. 3.30 Диалоговое окно Clone and Align (Клонирование и выравнивание)
Группировка
Трехмерные объекты, имеющие сложную геометрию, могут включать в себя большое количество мелких элементов. Например, автомобиль состоит из колес, фар, лобового стекла, дверей, кузова и т. д. Чтобы работать с таким набором элементов было удобнее, в программе 3ds max 7 предусмотрена возможность группировки объектов. При необходимости работать с трехмерными объектами как с единым целым их можно объединить в группу, которая будет иметь свое название. Таким образом, вместо большого количества объектов получится один. Работать с объектом после группировки можно точно так же, как и с любым обычным трехмерным объектом: вращать его, передвигать, масштабировать и т. д. Например, если вам нужно изменить положение трехмерного автомобиля в пространстве, то придется по очереди передвигать все объекты, из которых он состоит. Если же их сгруппировать, то переместить нужно будет лишь один раз.
Для группировки объектов выполните следующие действия.
1. Выделите в сцене объекты, которые нужно сгруппировать.
2. Выполните команду Group - Group (Группировать - Группировка) (рис. 3.31).
3. В диалоговом окне Group (Группировка) (рис. 3.32) укажите название группы в поле Group name (Название группы).
Рис. 3.31 выполнение команды Group – Group (Группировать - Группировка)
Рис. 3.32 Диалоговое окно Group (Группировка)
После группировки вы увидите, что вокруг созданной группы появился единый габаритный контейнер вместо нескольких.
3.4 Основы работы с Flash
3.4.1 Основные типы графики
Понимание того, как строится изображение на экране, поможет вам сделать правильный выбор при создании собственных анимационных проектов и с большим профессионализмом использовать возможности редактора Flash. Любой рисунок на компьютере принадлежит к одному из двух типов: векторному или растровому.
Растровая графика
Растровые изображения состоят из отдельных точек различных цветов, образующих цельную картину наподобие мозаики. Типичными примерами растровой графики могут служить отсканированные фотографии или изображения, созданные в PhotoShop или Paint (рис. 3.33).
Рис. 3.33 Пример растрового рисунка
Применение растровой графики позволяет добиться качественного изображения фотографического качества. Но за все нужно платить, в данном случае — объемами файлов и трудоемкостью редактирования изображения: каждую точку приходится подправлять вручную. Даже если при редактировании вы используете инструменты типа линий или примитивов (овалов, квадратов), его результат все равно связан с изменением затронутых данными инструментами пикселов (рис. 3.34).
Рис. 3.34 Растровый рисунок при увеличении
При изменении размеров качество изображения ухудшается: при уменьшении исчезают мелкие детали, а при увеличении картинка может превратиться в набор неряшливых квадратов (увеличенных пикселов). При печати растрового изображения или при просмотре его с помощью средств, имеющих недостаточную разрешающую способность, значительно ухудшается восприятие образа.
Векторная графика
В отличие от растрового векторное изображение строится из отдельных кривых. В этом случае в файле хранится информация не о каждой точке изображения, а о его структурных элементах.
Подобные изображения обычно занимают значительно меньший объем, и редактировать их намного проще (рис. 3.34). Размер изображения может быть безболезненно изменен без потери четкости и нарушения общего расположения элементов (рис. 3.35). Изображение более пластично, что позволяет воспроизводить его на устройствах с различной разрешающей способностью без существенной потери качества.
Но, увы, нет в мире совершенства. Векторные изображения выглядят примитивными. Ощущается их «нарисованность», хотя при известном навыке и использовании некоторых хитростей, например градиентных заливок, можно добиться потрясающих результатов.
Помните, как в детстве мы прикладывали понравившуюся картинку к стеклу и, наложив сверху лист бумаги, рисовали ее копию? В данном случае оригинал аналогичен растровому изображению, а наша копия представляет собой типичный пример векторной графики.
Рис. 3.34 Пример векторного рисунка
Рис. 3.35 Увеличенный векторный рисунок
В программе Flash можно использовать оба типа графики: как растровую (готовые графические объекты), так и векторную (объекты, созданные непосредственно в программе или импортированные из других векторных форматов). Кроме того, существует возможность преобразования растровой графики в векторную и наоборот. Вы можете создавать любые графические изображения для своего сайта в любом формате, а также презентации в формате ехе или mov.
3.4.2 Анимация
Обычные компьютерные видеоролики состоят из набора растровых изображений, последовательно сменяющих друг друга с частотой несколько десятков кадров в секунду. Для хранения таких видеозаписей требуются огромные объемы памяти, а для их передачи в реальном времени через Интернет — сверхскоростные каналы связи. Хотя существующие алгоритмы позволяют сжимать видеозаписи в десятки и даже сотни раз, это все равно решает проблему лишь отчасти, поскольку хранить и передавать приходится каждый кадр фильма.
Благодаря векторной технологии Flash позволяет радикально сократить объем данных, описывающих движущееся изображение. Создав в одном из кадров векторный рисунок, можно задать траекторию его дальнейшего движения и количество кадров, на протяжении которого эта траектория должна быть пройдена. В файле при этом хранятся только первоначальное изображение и уравнение траектории, а все промежуточные кадры просчитываются на основе этих данных в момент воспроизведения. Получается, что для хранения движущегося изображения требуется практически столько же места, сколько и для неподвижного.
Кроме простых перемещений, задаваемых траекториями, можно строить анимацию, используя повороты и деформации изображения. В первом кадре на столе помещается неискаженное изображение объекта, а в следующем ключевом кадре объект подвергается тому или иному преобразованию. В математическом представлении деформация описывается набором числовых коэффициентов, и во время воспроизведения их значения постепенно меняются от первого кадра к последнему, вызывая плавное изменение объекта.
Каждая полоса кадров принадлежит конкретному слою. От того, на каком слое находится объект, зависит, будет он расположен на переднем плане или позади других объектов. Используя слои, можно без труда создать ощущение многоплановости сцены. Работа со слоями очень напоминает работу мультипликатора с листами целлулоида. Размещением различных элементов изображаемого объекта на разных слоях с их последующей анимацией достигается эффект движения. Слои могут быть не только носителями анимированных объектов: так, служебные слои служат для задания траекторий и параметров анимации, а маскирующие слои позволяют задать маску, ограничивающую видимую часть изображения маскируемых слоев. Многослойная модель позволяет довольно простыми способами добиваться очень красивых зрительных эффектов.