Мы привыкли к мнению, что AutoCAD — это САПР для инженерного проектирования. Так ли это? Что вообще можно сделать в AutoCAD? Где границы его возможностей?

Давайте посмотрим, как может использовать возможности AutoCAD художник, дизайнер. Пока отложим разговор о возможностях трехмерного моделирования, — речь здесь пойдет о визуализации уже готовых проектных решений. Причем визуализации презентационного качества. Вы не верите, что AutoCAD способен ее выполнить?

Откройте файл CHEVY. DWG в стандартной для AutoCAD папке SAMPLE, наберите в командной строке команду RENDER — и можете немного отвлечься, выпить чашку кофе, покурить (ну если у вас простой PENTIUM 100MHz c 16MB RAM — поговорите по телефону с любимым человеком). Вы будете приятно удивлены, — отличного качества изображение автомобиля будет выполнено за разумный срок. Можно сохранить его и распечатать. Опытные пользователи помнят этот файл, в свое время он был «хитом» в 3D STUDIO R3. Уверяю вас, качество визуализации совсем немного уступает суперкачеству 3D STUDIO MAX.

Сейчас принято за хороший тон сопровождать каждую статью по САПР программам, тонированным изображением, какой-нибудь эффектной «железки», вероятно, для убедительности той или иной CAD-системы.

Картинки, картинки, веселые картинки… веселые растровые картинки в каждом серьезном и несерьезном журнале, в каждой рекламной врезке.

Как они делаются? В навороченных, специализированных мультимедиа 3D-программах скажете вы. Верно, по большей части это действительно так, профессиональная визуализация для высококачественной печати процесс крайне непростой, качественный рендеринг требует огромных усилий и дорогой высокопроизводительной техники. Безусловно, для визуализации сложных сцен, связанных с динамическими атмосферными эффектами, анимацией, сложными оптическими свойствами материалов-текстур, без нормальной мультимедиа-программы не обойтись. Но как быть, если на компьютере, за которым вы работаете и предназначенном для конструкторских работ, установлен только AutoCAD R13 или R14, MECHANICAL DESKTOP, а вам срочно необходимо сделать тонированное изображение детали, над которой вы работаете, фасада здания, несложного интерьера? Можно ли это сделать с качеством примера из файла «CHEVY.DWG»?

Если чего-то сильно хочется то: можно, при помощи панели инструментов ТОНИРОВАНИЕ (RENDER). Инструментарий визуализации в AutoCAD достаточно эффективен, поддерживаются все типы тонирования: FLAT, GURO, FONG, RAY TRACE. Просто надо уметь ими пользоваться. Самые элементарные сведения о тонировщике можно почерпнуть в руководстве пользователя. Для тех, кто ленится читать толстые полезные книги (например, «AutoCAD 3D», авт. Дж. Омура), постараюсь дать несколько советов.

  • Начинайте работу по визуализации с записи именованного вида (сцены). Сцена в AutoCAD — это сочетание именованного вида и композиции «источников» света. Настройте правильно вид.
  • Если не терпится работать со светом, назначать «источники» света целесообразно с инструмента DISTANT LIGHT (удаленный источник света), его достаточно для предварительного выбора материалов.
  • Материалы в AutoCAD подбираются по визуальным оптическим свойствам и подразделяются на три основных группы: управляемые, стандартные, текстурированные. Наиболее просты в использовании и настройке управляемые материалы типа GLOBAL, для большинства задач они подходят.
  • Если вы не отягощены художественным образованием, не торопитесь применять атмосферные эффекты, фон, карты отражения. Все это возможно по мере накопления опыта. Помните, что полученное изображение невысокого качества можно «довести» в растровых программах, например, ADOBE PHOTOSHOP.

Теперь подробнее. Запись вида осуществляется как из стандартных проекций (например, изометрия), так и перспективных проекций. Настройка перспективных проекций осуществляется в AutoCAD R13 или R14 вызовом команды DVIEW (ЗD-ДИНАМИЧЕСКИЙ ВИД). Начинать построение перспективы необходимо с «плана» в мировой системе координат. Наиболее удобно работать с перспективой через указание точек построения POINTS (ТОЧКИ). Сначала указывается TARGET (ЦЕЛЬ) — направление взгляда, затем положение наблюдателя — CAMERA (КАМЕРА). Разумнее всего при указании точек воспользоваться координатными фильтрами (POINT FILTERS). Ведь качество перспективного изображения часто зависит от соотношения «высот Z» расположения точек ЦЕЛИ и КАМЕРЫ, а также от расстояния между ними в «плане». Рекомендую следующие приемы:

  • Расстояние в «плане» между точками ЦЕЛИ и КАМЕРЫ должно быть не менее трех максимальных «высот» вашей трехмерной модели. Это связано с рациональным углом зрения человека и установленным по умолчанию переменной фокусного расстояния ZOOM в AutoCAD — 50 мм. В противном случае будет отображаться лишь незначительная часть объекта.
  • Если при указании координат ЦЕЛИ и КАМЕРЫ назначить равные «высоты» (координата Z), то мы получим так называемую фронтальную перспективу с двумя или одной точками схода на линии горизонта (уровень глаз наблюдателя), при неравных значениях Z мы получаем перспективу на наклонную плоскость с тремя точками схода. При визуализации архитектурных моделей и интерьеров это наиболее часто применяемый способ. Кстати, этот способ прекрасно продемонстрирован в примере TOWER.DWG. Любопытный эффект наблюдается при совпадении в «плане» точек ЦЕЛИ и КАМЕРЫ и при значительной разнице «высот» точек построения (координата Z) — получается так называемая плафонная перспектива. Она часто применяется для визуализации интерьеров.
  • Не забудьте о корректном выходе из построения перспективы, читайте командную строку. Неправильный выход грозит потерей тщательно выверенного ракурса, и придется все начинать заново. Построенная перспектива должна быть поименована и записана.

Гораздо проще настраивается перспективное изображение в AutoCAD 2000 — просто научитесь правильно пользоваться инструментальной панелью 3D ORBIT. При переходе в динамическое изображение орбиты воспользуйтесь правой клавишей мыши и смените тип проекции с параллельной на перспективную. Если стандартные перспективы вас не устраивают, всегда можно настроить перспективу «вручную», пользуясь приведенным выше описанием.

Источники света при визуализации в AutoCAD
Источники света при визуализации в AutoCAD

«Источник света» в AutoCAD может иметь четыре стандартных модификации: точечный — лампа (POINT LIGHT), прожектор (SPOT LIGHT), удаленный — солнце (DISTANT LIGHT), рассеянный свет (AMBIENT LIGHT).

Лампа распространяет свет по сфере, в центре которой располагается точка-источник. Прожектор имеет ЦЕЛЬ (LIGHT TARGET) и ПОЛОЖЕНИЕ (LIGHT LOCATIONS). Понятно, что этими точками задается вектор направления светового пучка. У прожектора существует понятие светового конуса — ЯРКОЕ_ПЯТНО/ПОЛНЫЙ_КОНУС (HOTSPOT/FALLOF), это позволяет регулировать плотность направленного светового потока и величину освещенного пятна. Важно, чтобы первая переменная была обязательно меньше второй.

Положение точечного источника света по умолчанию выбирается в центре рабочего поля пространства модели (при координате Z = 0), поэтому рекомендую назначать источники света в «плане» и сразу ставить их по «высоте», используя уже известный прием применения координатного фильтра (POINT FILTERS), аналогично выбору точек построения ЦЕЛИ и КАМЕРЫ в перспективе.

Для условной визуализации геометрически несложной модели достаточно одного «источника» света — точечного или удаленного. В случае использования точечного источника тонирование может идти несколько дольше, — проекции предполагаемых теней рассчитываются по всем шести граням «виртуального куба». Максимальная интенсивность источника света рассчитывается AutoCAD, исходя из лимитов пространства модели, поэтому рекомендую, в первом приближении, назначать ее в пределах 40% от полной шкалы. Будьте осторожны в использовании переменной INVERSE SQUARE (квадратичная инверсия), ее включение потребует уменьшения интенсивности света примерно в два раза! Качественное построение теней обеспечивается при помощи двух режимов тонирования SHADOW VOLUMES (алгоритм Фонга) и RAY TRACED SHADOWS (алгоритм обратной трассировки луча). При назначении карты наложения теней соразмерьте свои аппетиты с размером оперативной памяти вашей машины. Конечно, чем больше карта теней, тем мягче и реалистичнее тени, это особенно заметно при тонировании сложных 3D поверхностей, например складок ткани. Однако для практических задач вполне достаточно карты из 512 или 1024 точек.

Профессиональная визуализация в AutoCAD
Профессиональная визуализация в AutoCAD

Отдельно расскажу об удаленном источнике света — ясно как божий день, что это солнышко: Солнышко можно настроить вручную, используя две диаграммы — АЗИМУТ и ВЫСОТА_СТОЯНИЯ, но можно и автоматически, по встроенному солнечному калькулятору, достаточно выбрать географическое положение вашей местности (только почему-то большая часть России не вошла в карту — нет для нас места под солнцем!). Особенностью удаленного источника света является специфика при построении геометрии теней, лучи света идут строго параллельно. Архитекторы! Не забывайте выставить дату и время осенне-весеннего солнцестояния, иначе конверт теней от здания будет неверным!

Ну, вот добрались мы и до «материалов». Кстати, если вы только начинаете осваивать визуализатор, то помните — использование материалов лучше начинать после расстановки «источников» света. Редактировать свет проще, чем материал (меньше параметров и переменных).

Прежде чем использовать сложные текстурированные материалы — подумайте! Не лучше ли использовать для этого 3D Studio VIZ? Правда мое замечание относится к владельцам достаточно мощных машин. Итак, материалы: назначаются они через диалоговое окно МАТЕРИАЛЫ (RMAT), почти пустое белое поле справа означает, что вы на правильном пути — надо подключить библиотеку материалов MATERIAL LIBRARY. Здесь начинаются интересные вещи. Если вы проинсталлировали AutoCAD или MDT полностью, тогда и библиотека откроется полностью, если инсталляция шла в режиме COMPACT, придется варить «суп из топора» — использовать только четыре базовых материала. Не расстраивайтесь! Из одного материала можно сделать миллион новых.

Визуализация прозрачного материала в среде AutoCAD
Визуализация прозрачного материала в среде AutoCAD

Возьмите на редактирование материал AQUA GLAZE. Вы можете использовать любой цвет и текстуру для создания нового материала. Цвет меняется двумя параметрами: ЦВЕТ/ТЕКСТУРА (COLOR/PATTERN) и РАССЕЯНИЕ (AMBIENT); просто щелкните мышкой по цветовому прямоугольнику, расположенному сразу за кнопкой ЦВЕТ (COLOR SYSTEM). Помните — цвет вы можете выбирать действительно любой, но в окошке предварительного просмотра показывается только 256 цветов. Впрочем, это нисколько не меняет конечного результата тонирования. Управление остальными параметрами материала происходит только в одной шкале ЗНАЧЕНИЕ (VALUE), это очень удобно. Например, попробуем придать материалу свойства зеркального отражения. Включите кнопку РЕФЛЕКС (REFLECTION), затем поставьте «галочку» на кнопке ЗЕРКАЛО (MIRROR), и теперь можно вовсю пользоваться шкалой (VALUE): ноль — зеркальность отсутствует, единица — полное отражение. Любое изменение типового материала приводит к созданию нового, просто присвойте ему новое имя!

Когда будете тонировать, не забудьте записать изображение в файл. Для этого в главном окне ТОНИРОВАНИЕ (RENDER), в окошке ВЫВОД (DESTINATION) укажите ОКНО ТОНИРОВАНИЯ (RENDER WINDOW), это окно постоянно болтается у вас внизу рабочего экрана. Укажите перед тонированием размер изображения и глубину цвета, а после завершения процесса запишите результат.

Именно таким образом были созданы примеры: деталь в Mechanical Desktop, стакан в AutoCAD. Кстати, никто не верит, что это было создано только средствами визуализации AutoCAD.

Вы только попробуйте — это очень просто…