přednáška 10 Polygonální objekty v Rhinoceros Volné modelování 10.1 Polygonální objekty v Rhinoceros Jak již bylo zmíněno v první přednášce, program Rhinoceros je plošný modelář a při popisu svých objektů využívá NURBS křivky. Ty jsou však při operacích jako je renderování složité pro výpočet, a tím náročné časově i v požadavcích na hardware. Z těchto důvodů jsou velmi často NURBS objekty převáděny do polygonálních sítí. Rhinoceros při stínování a renderování také využívá převod na polygonální sítě. Tyto sítě jsou však využity pouze pro uvedené režimy, polygonální sítě nejsou zobrazovány. Často jsou v designérské praxi vaužívány pokročilé metody renderingu, které nejsou obsaženy ve verzi Rhinoceros 3.0 a jeho zásuvném modulu Flamingo, proto jsou vymodelované objekty převedeny do polygonů a následně exportovány (např. do formátu DXF zachovávající hladiny). V jiných software jako Cinema 4D nebo 3D Studio Max jsou následně nastaveny rendry nebo animace, které se následně vizualizují. Další využití polygonálních sítí jsou exporty souborů pro stereolitografii (soubory pro 3D tisk) nebo metody konečných prvků (analýzy pevnosti, apod.). Rhinoceros disponuje možností převodu jakéhokoliv vymodelovaného NURBS objektu do polygonálních sítí. Opačný převod z polygonální sítě do NURBS křivek není možný příkazem, pouze ručně, tzv. Reverse Engineering. Nacházejí-li se v pracovním prostoru polygonální sítě, jsou s nimi proveditelné pouze některé z operací jako editace (posun, zrcadlení, měřítkování, apod.). Nejsou možné např. Boolenovské operace. Veškeré ovládání polygonů je umístěno v roletovém menu Tools / Polygon Mesh a Tools / Polygon Mesh Primitives nebo paletové menu From NURBS Object - - Převádí NURBS do polygonálních sítí. Volbou příkazu se zobrazí dialogové okno, které určuje hustotu polygonové sítě na zvoleném objektu. Obr. 10-1. 83
Volbou Detailed Controls... se aktivuje podrobnější dialogové okno s možností nastavení hodnot elementárních polygonů, které určují přesnost popsání plochy (maximální úhel, maximální vzdálenost hrany od plochy, minimální a maximální délku hrany elementu, minimální počet elementů popisujících plochu nebo hrubost spojů mezi sjednocenými plochami při převodu). Obr. 10-1 Převod NURBS na polygonovou síť, tlačítkem Preview se realizuje náhled aktuální hustoty polygonální sítě. Pokud jsou převáděny zakřivené plochy, které na sebe navazují, je výhodné je před převodem spojit (Join ). V zakřivených oblastech se vytváří na obou plochách jiná síť, která při následném renderování vytváří nespojitosti, a tím závadná místa. Obr. 10-2 Převod na polygonové sítě bez spojení ploch (vlevo) - vytvořené sítě jsou popsány různou hustotou, polygony na sebe nenavazují. Převod spojenýchploch (vpravo) - vzniká jednotná sít s navazující strukturou jednostlivých elementů. 84
Weld - - Svařit polygonové sítě. Nevyužívaná funkce. Sousední polygony, které mají blízkou hranu pod úhlem menším než zadaný, jsou navzájem svařeny a nelze je následně rozložit. Unify Normals - - Sjednocení normál více ploch, které nemusejí navazovat. Přínos takové operace je patrný např. při Extrude operacích. Reduce - - Na zvoleném objektu odebere požadovaný počet polygonů jejich počet sníží procentuálně z celkového počtu. Apply to Surface - - Vytvořený mesh aplikuje na zvolenou plochu. Tato plocha musí mít stejný stupeň jako mesh, tzn. např. stupeň 1=lineární. Aplikovaná plocha nemusí dodržet hranice zvolené plochy. Polygonové primitivy: Tools / Mesh Polygon Primitive 3-D Face - - Vytvoří samostatný polygon. Počet stran určen počtem zadávaných bodů. Plane - - Mesh rovina zadaná protějšími body. Počet polygonů dán defaultně, platí také pro následující příkazy. Box - - Mesh krychle. Zadání odpovídá postupu při zadávání NURBS. Platí také pro následující příkazy. Cylinder - Cone - Sphere - - Mesh válec. - Mesh jehlan. - Mesh koule. 85
10.2 Volné modelování Pojmem volné modelování je myšleno 3D modelování pomocí řídících bodů objektů. Takovým způsobem je možné vymodelovat téměř jakýkoliv organický objekt. Doposud představené nebo vytvořené objetky bylo možné editovat pouze pomocí dalších příkazů jako měřítkování, boolenovské operace, ořezávání, apod. Nyní budou představeny další funkce, které zvyšují využití Rhinoceros v praxi. Každý NURBS objekt má své řídící body (viz. 1. přednáška), kterými je určen jeho tvar. Při běžném modelování jsou vypnuty. Jejich aktivací se zobrazí společně s řídícím polygonem (v případě lineárních objektů odpovídá jejich prokreslení). Edit / Control Points Control Points On - + LMB - F10 - Zapnout řídící body. Nelze u spojených ploch, naopak polygonové sítě lze upravovat!!! Control Points Off - + RMB - F11 - Vypne řídící body. Hide Points - Vybrané kontrolní body zneviditelní (analogický příkaz k Hide). Show Points - Zobrazí všechny skryté kontrolní body nezávisle na hierarchii kroků při skrývání. Select Control Points - Výběr řídících bodů podle klíče. Výběr pouze některých: Lasso - Výběr bodů pro editaci množinou. Podobný nástroj jako v grafických programech. Connected - Vybráním jednoho bodu jsou aktivovány také body v přímém spojení přes linii řídícího polygonu. Select U - Vybere okolní body ve směru U tělesa od označeného bodu. Edit Weight - - Změna důležitosti bodu pomocí dialogového menu v rozmezí 0.1-10. Určuje velikost aproximace v daném bodu. 86
Insert Kink - - Vložit zlom, nebo-li bod, ve kterém je zajištěna pouze poziční spojitost (zaniká křivostní). Viz. Obr. 10-5. Insert Knot - Remove Knot - +LMB - Vložit uzel, a tím zvětší počet segmentů objektu. + RMB - Odstranit uzel. Obr. 10-3 Průběh editace řídícími body. Vlevo - zobrazené body a jejich výběr k editaci. Vpravo - průběh editace. Obr. 10-4 Změna důležitosti aproximace bodu ze střední hodnoty na nejvyšší. Obr. 10-5 Vložení zlomu. Show Edit Points - + LMB - Zobrazí editační (interpolační) body zvoleného objektu, viz. 1. přednáška. Insert Edit Points - + RMB - Vloží editační bod. Obr. 10-6. 87
Handlebar Editor - - Editace probíhá za pomocí tečny v určeném bodě objektu. Obr. 10-7. Obr. 10-6 Vložení editačního bodu se zobrazením již existujících. Obr. 10-7 Editace v bodě přes tečnu. Move UVN - - Funkce dostupná pouze z paletového menu. Zobrazí dialogové okno nastavení translace vybraných řídících bodů. Obr. 10-8 Dialog přesunu řídících bodů. 88