В данной курсовой работе рассматривается проектирование мобильного телефона, создание материалов и освещения с использованием программных средств продукта 3ds Studio Max и V-ray.

1. Техническое задание

.1 Основание для разработки

Основанием для разработки программы является задание на курсовую работу по предмету «Человеко-машинное взаимодействие», выданное доцентом кафедры «Программное обеспечение вычислительной техники» Мельник Екатериной Васильевной.

1.1Назначение разработки

Данное изделие разрабатывается с целью получения навыков создания 3D моделей.

1.2Рассмотренные альтернативы

При постановке задачи на разработку программы рассматривались следующие альтернативы:

а)Программная платформа - при разработке программы рассматривались операционные системы Windows и Linux. Была выбрана система Windows в связи с её распространённостью, доступностью и наличием гибких средств разработки программного обеспечения под эту платформу.

б)Средства разработки - были рассмотрены следующие среды разработки: Autodesk Maya 2011, Autodesk 3ds Max 2010 . Была выбрана Autodesk 3ds Max 2010 в связи с наибольшей распространенностью и наличием большого количества справочной литературы.

1.3Стандарты

Данная работа оформлена в соответствии со стандартом СТУ 04.02.030.-2008.

1.4Требования пользователя к программному изделию

1.4.1Программные ограничения, совместимость

Данная модель должна свободно просматриваться в Autodesk 3ds Max версии 2010 и выше.

1.4.2Требования к параметрам и составу технических средств

Для работы программы требуется персональный компьютер со следующими характеристиками:

объем ОЗУ 4 Гб;

объём жесткого диска 120 Гб;

микропроцессор AMD Phenom II X6;

монитор 17 с разрешением 1024х768 с глубиной цвета 32 бит.

1.5.3 Результирующие компоненты изделия

В комплект поставки программы должны входить следующие компоненты:

исходная модель программы;

программная документация на изделие.

1.5Стадии и этапы разработки

Выполнение разработки должно включать две стадии - техническое задание и рабочий проект.

На стадии «Техническое задание» проводится постановка задачи, разработка требований к программному изделию, изучение литературы по задаче и оформление документа «Техническое задание».

На стадии «Рабочий проект» производится разработка схем алгоритмов, физическое проектирование программного подукта, разработка тестов, тестирование и отладка программных модулей. В заключении данного этапа оформляется документ «Рабочий проект».

2. Рабочий проект

2.1 Моделирование объектов

Построение студии

а)На рисунке 2.1 представлен результат создания стандартного примитива - Plane с параметрами: length = 59,8 mm, width = 119 mm,segs = 1, width segs = 1.

Рисунок 2.1

б)Для создания полноценной сцены объекта нужно на построенную плоскость нанести изображение верхней части телефона . Откроем «Material Editor». Поместить в канал Diffuse карту Bitmap, и в открывшемся окне выбрать изображение Top.jpg. Присвоить материал плоскости, как показано на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2

в)Продолжаем создавать сцену методом копирования имеющейся плоскости. Подгоняем части сцены по размерам кнопкой Fit и накладываем на них соответствующие изображения.

Результат применения показан на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3

г)Сцена создана. Результат показан на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4

.2 Построение корпуса

а)Чтобы построить основу корпуса, создадим приметив Plane с параметрами length sesg = 1 width segs =1. Для дальнейшего построения симметричной модели переместим «Plane» в точку с координатами x(0;0) y(0;0) z(0;0). Как показано на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5

В стеке модификаторов щелкнем на объект «Plane» и преобразуем его в «Editable Poly». Благодаря этому действию, плоскость перестала существовать в программе, как параметрический объект. В панели команд исчезли параметры длины и ширины, зато появилась возможность редактировать подобъекты: «Vertex», «Edge», «Polygon». Результат показан на рисунке 2.5.

б)Перейдем к редактированию вершин «Vertex». Выделим вершины и переместим их, как показано на рисунке 2.6

в)

Рисунок 2.6

г)Переходим к построению нашей модели. Перейдем на подобъект «Edge» и скопируем ребро. Перейдем на подобъект «Vertex» и расположим вершины на границе нашей сцены. Продолжаем копировать ребра. Результат показан на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7

д) Перейдем к подобъекту «Edge». Выделим все ребра, с помощью кнопки «Loop». Скопируем их и переместим вдоль нашей сцены. Результат представлен на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8

е) Продолжаем копирование ребер. Для корректного совпадения будущей модели со сценой используем вращение «Rotate» и масштабирование «Scale». Результат манипуляций представлен на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9

ж) Так как модель симметрична, можно построить только половину нашего объекта. Для построения симметричной части модели применим модификатор «Symmetry». Применим модификатор «MeshSmooth» для сглаживания модели. Возьмем итерацию равную 2. Корпус телефона готов. Результат представлен на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10

моделирование программа телефон

2.3 Построение нижней крышки корпуса

а) Приступим к построению нижней крышки. Отключим действие модификаторов «MeshSmooth» и «Symmetry». Перейдем к подобъекту «Edge», выделим первое ребро и скопируем его, как показано на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11

б) Выделим получившиеся ребра. Скопируем их, и подгоним по размерам вращением «Rotate» и масштабированием «Scale». Соединим разрывы между ребрами кнопкой «Weld» или «Target Weld». Результат показан на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12

в) Аналогичным образом достраиваем нижнюю крышку. Между нижней крышкой и корпусом есть щель. Построим ее. Перейдем на уровень ребер «Edge». Выделим ребра, граничащие между деталями. Вызовем параметры инструмента «Extrude». Установим высоту выдавливания равной -0,5 mm, а ширину щели 0,1 mm. После применения модификатора «MeshSmooth» щель получается слишком гладкой. Исправим это, создав на ребрах щели фаску инструментом «Chamfer». Выделим ребра на границе щели, вызовем инструмент «Chamfer» с размером фаски 0,05 mm и количеством сегментов 3. Нижняя крышка построена, результат модификаций представлен на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13

2.4 Построение верхней крышки корпуса

а) Перейдем к построению поверхности стекла. Выделим ребра и скопируем их вдоль сцены, где располагается стекло телефона. Соединяем места разрывов командами «Weld» и «Target Weld». Результат представлен на рисунке 2.14.

Рисунок 2.14

б) Соединение стекла с корпусом симметричное. Построим его. Выделим ребра между границами поверхностей кнопкой «Loop» и вдавим их вниз инструментом «Extrude» с параметрами: Extrusion Height -0,5 mm (по высоте) и Extrusion Base Width 0,1 mm (по ширине). Снимем фаску на внешних ребрах щели инструментом «Chamfer» с параметрами: Chamfer Amount = 0,05 mm и Segments = 3. Результат представлен на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15

в) Построим поверхность нижней крышки корпуса. Выделяем ребра и строим часть поверхности от перемычки до скругления. Затем построим участок торца и замкнем поверхность. Соединение верхней крышки с корпусом не является симметричным, поэтому построение щели в этом месте придется отложить. Сначала достроим симметричные детали корпуса. Перейдем на уровень подобъектов «Polygon» и выделим полигоны соответствующие углублению динамика телефона. С помощью инструмента «Extrude» выдавим полигоны Extrusion Height -1,0 mm. Используя 3-хмерную привязку переместим выдавленные полигоны точно под вершины корпуса. Переместим выдавленные полигоны в горизонтальную плоскость, для этого в инструменте «Make Planar» нажмем кнопку «Z». Отрегулируем глубину выдавливания. Результат применения показан на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16

г) Выделим 2-а ребра на конце углубления и снимем с них фаску инструментом «Chamfer» с параметрами Chamfer Amount = 0,33 mm и Segments = 1. В результате выдавливания на оси симметрии образовался полигон, расположенный поперек углубления. Удалим его. Для правильной работы сглаживания, снимем фаску на верхних ребрах границы углубления инструментом «Chamfer» с параметрами Chamfer Amount = 0,26 mm и Segments = 3. Результат применения показан на рисунке 2.17.

Рисунок 2.17

д) Перейдем к вырезанию отверстий микрофонов в нижней части телефона. Перейдем в панели команд на закладку «Create» и включим 2-ю категорию объектов «Shapes».В окне вида справа построим эллипс по размеру отверстия микрофона в корпусе. Передвинуть эллипс так, чтобы в виде справа он оказался на переднем плане. Перейдем к закладке «Modify» и в свитке «Interpolation» установим количество шагов «Steps» равным 1. Щелкнем правой кнопкой мыши в стеке модификаторов и преобразуем эллипс в «Editable Spline». Перейдем на подобъектный уровень сплайнов и инструментом «Outline» продублируем линию эллипса. Скопируем эллипс на второе отверстие микрофона. Результат показан на рисунке 2.18.

Рисунок 2.18

е) Выделим корпус, включим 3-хмерную привязку и перейдем на уровень ребер. Включим инструмент «Cut» и разрежем полигоны корпуса последовательными щелчками в каждой вершине внешнего эллипса. Замкнем контур щелчком в той вершине, с которой начинали операцию разрезание. Аналогичным образом разрежем полигоны корпуса по внутреннему эллипсу. Повторим операцию разрезания с эллипсами 2-ого отверстия. Перейдем в стеке модификаторов на уровень объекта и удалим оба эллипса. Перейдем на уровень вершин и с помощью инструмента «Target Weld» объединим вершины так, чтобы контуры будущих отверстий содержали только угловые вершины. Удалим ребра пересекающие полигоны отверстия. Перейдем на уровень полигонов, выделим полигоны отверстий и вдавим их инструментом «Extrude». Расположим выдавленные полигоны в вертикальную плоскость, для этого в инструменте «Make Planar» нажмем кнопку «X». выделим ребра на границе отверстий и снимем на них фаску инструментом «Chamfer» с параметрами Chamfer Amount = 0,12 mm и Segments = 3. Результат модификаций показан на рисунке 2.19.

Рисунок 2.19

ж) Перейдем в панели команд на закладку «Create» и включим 2-ю категорию объектов «Shapes» и построим в окне вида справа прямоугольник «Rectangle» по размеру разъема зарядного устройства. Щелкнем правой кнопкой мыши в стеке модификаторов и преобразуем прямоугольник в «Editable Spline». Выделим все вершины и укажем им вид «Corner». Снимем фаски на крайних левых вершинах прямоугольника инструментом «Chamfer». Перейдем на уровень сегментов и разделим 2-а горизонтальных сегмента пополам инструментом «Divide». Удалим правую часть прямоугольника. Перейдем на уровень вершин и переместим вершины на ось симметрии телефона. Переместим прямоугольник на передний план. Включим инструмент привязки и перейдем на уровень полигонов. Разрежем полигоны инструментом «Cut». Удалим ребра внутри полученного полигона кнопкой «Remove». Сольем лишние вершины инструментом «Target Weld». Выделим полигон отверстия и вдавим его инструментом «Extrude». Переместим его используя привязку и удалим полигон, образовавшийся на оси симметрии телефона. выровняем полигон по вертикали кнопкой «X». Продублируем полигон отверстия внутрь инструментом «Inset». Добавим 2-а ребра и придадим полигону форму зарядного устройства. Вдавим полигон инструментом «Extrude». Выделим ребра и снимем на них фаску инструментом «Chamfer». Результат показан на рисунке 2.20.

Рисунок 2.20

з) Симметричная часть модели готова. Чтобы построить детали, не являющиеся симметричными, нужно выстроить полную модель и преобразовать ее в редактируемый каркас. Удалим модификатор «Mesh Smooth» из стека. Включим действие модификатора «Symmetry». Щелкнем правой кнопкой мыши и выполним команду «Collapse All». Мы получили полную симметричную полигональную модель телефона, в которую можно вносить изменения. Применим модификатор «Mesh Smooth» и временно отключим его.

и) Построим кнопку, расположенную на левой стороне корпуса. Кнопка слишком длинная, поэтому разделим ее командой «Connect» на 5-ть ребер. Инструментом «Cut» вырежем контур кнопки поверх полигонов корпуса. Удалим лишние ребра. Перейдем в окно вида слева и повторим операцию с другой кнопкой. Сольем лишние вершины инструментом «Target Weld».

Результат представлен на рисунке 2.21.

Рисунок 2.21

и) Создадим разъем гарнитуры. Перейдем в панели команд на закладку «Create» и включим 2-ю категорию объектов «Shapes» и построим в окне вида справа прямоугольник «Circle» по размеру отверстия разъема. Перейдем к закладке «Modify» и в свитке «Interpolation» установим количество шагов «Steps» равным 1. Переместим окружность так, чтобы она оказалась на переднем плане. Конвертируем окружность в «Editable Spline». Перейдем на подобъектный уровень сплайнов и инструментом «Outline» продублируем линию окружности так, чтобы ее верхняя часть совпадала с линией изгиба щели между корпусом и верхней крышкой. Выделим модель телефона, включим 3-хмерную привязку. Перейдем на уровень ребер и разрежем полигоны по контурам внутренней и внешней окружности командой «Cut». Удалим окружность. Удалим ребра внутри построенных контуров кнопкой «Remove». Выделим полигон отверстия и вдавим его инструментом «Extrude». Переместим его используя 3-хмерную привязку. Выровняем полигон по вертикали кнопкой «X». Продублируем контур полигона командой «Inset», выдавим наружу командой «Extrude». Еще раз продублируем контур и вдавим внутрь. Выделим ребра на границе отверстия и передней грани контакта разъема и снимем фаску инструментом «Chamfer» с параметрами Chamfer Amount = 0,1 mm и Segments = 3. Контакт разъема построен. Результат применения показан на рисунке 2.22.

Рисунок 2.22

.5 Добавление деталей

а)Построим щель между корпусом и верхней крышкой. Выделим ребра по контуру щели, добавим к выделению ребра по контуру кнопок и выдавим эти ребра инструментом «Extrude» с параметрами глубины выдавливания равной -1 mm, а ширину щели 0,1 mm. выделим ребра щелей и ребра вокруг кнопок и снимем на них фаску инструментом «Chamfer». как показано на рисунке 2.23.

Рисунок 2.23

б)Перейдем к построению камеры телефона. Построим эллипс по размеру выпуклости камеры телефона, построим окружность по контуру объектива камеры. Переместим окружность и эллипс так, чтобы они оказались на переднем плане. Установим количество шагов в эллипсе и окружности равное 2. Результат показан на рисунке 2.24.

Рисунок 2.24

в) Выделим модель телефона, включим 3-хмерную привязку и инструментом «Cut» разрежем полигоны телефона по контуру окружности. Аналогичное действие проделаем с эллипсом. Соединим противолежащие контуры ребрами. Удалим лишние ребра в полигоне объектива. Выделим полигон объектива, выровняем его в горизонтальной плоскости и переместим вниз, придав таким образом, форму выпуклости. Результат манипуляций представлен на рисунке 2.25.

Рисунок 2.25

г) Построим внутреннюю поверхность объектива инструментами «Inset» «Extrude». Снимем фаску на внешних ребрах объектива инструментом «Chamfer» с Segments = 3. выделим полигоны внутренней поверхности и скопируем их вдоль оси Z. Из этих полигонов будет построено стекло объектива. Перейдем на уровень «Border», выделим внутренне кольцо ребер, переместим его придавая стеклу выпуклость и заполним контур полигонами выполнив команду «Cap». Разрежем полигоны стекла, добавив один сегмент «Connect». Результат применения представлен на рисунке 2.26.

Рисунок 2.26

д) Построим окружность по контуру вспышки телефона. Interpolations =2. Включим 3-хмерную привязку и разрежем полигоны телефона по вершинам окружности. Удалим лишние ребра и продублируем отверстие командой «Inset». Вдавим полигон отверстия «Extrude» выровняем его по оси Z и переместим точно под верхнюю границу отверстия. Снимем фаску инструментом «Chamfer». Результат модификаций представлен на рисунке 2.27.

Рисунок 2.27

е) Для построения заднего динамика создадим прямоугольник «Rectangle». Преобразуем его в «Editable Spline». Выделим все вершины и укажем им вид «Corner». Перейдем на уровень ребер и продублируем прямоугольник внутрь командой «Outline». Снимем фаски на вершинах внутреннего прямоугольника инструментом «Chamfer». Включим 3-хмерную привязку и разрежем полигоны телефона по внешнему контуру. Удалим лишние ребра. Построим ребра от вершин внутреннего контура к вершинам внешнего. Вдавим полигон отверстия инструментом «Extrude» выровняем его по оси Z и переместим точно под верхнюю границу отверстия. Снимем фаску на внешних ребрах отверстия инструментом «Chamfer». Результат применения показан на рисунке 2.28.

Рисунок 2.28

ж) Перейдем к построению «трекбола» телефона (шариковый манипулятор). Построим окружность по размеру кольца трекбола телефона. Переместим окружность вверх и установим в 0 по оси Y. Interpolations =1. Разрежем полигоны по контуру окружности. Удалим лишние ребра. Перейдем на уровень полигонов и скопируем полигон командой «Inset». Вызовем инструмент «Bevel» и вдавим полигон с параметрами Height -1,0 mm и Outline Amount -0,1 mm. Применим параметры кнопкой «Apply» и не закрывая диалогового окна и установим Height 1,1 mm. Еще раз скопируем полигон так, чтобы его размер совпадал с внутренним диаметром кольца. Вдавим его на -1,0 mm. Выделим ребра на верхних границах кольца и отверстия и снимем на них фаску с 3-мя сегментами. Удалим окружность. В получившемся кольце построим геосферу «GeoSphere» с Radius = 3,200 mm. Расположим ее по центру кольца. Модель готова. Результат модификаций показан на рисунке 2.29.

Рисунок 2.29

2.6 Применение материалов

Для более естественного изображения модели телефона к нему применялись материалы. Принцип применения заключатся в выборе объекта, либо граней объекта и привязки к ним существующих материалов из библиотеки материалов V-ray, либо наложении соответствующей текстуры и определению её пропорций относительно размеров объекта. В случае некоторых частей объекта или граней применяется «Edit Mesh» конвертирование и «Polygon» выделение поверхностей.

На рисунке 2.30 показано применение материала «стекло» к стеклу экрана телефона, материала «глянец» к экрану телефона и материал «черная пленка-глянец» к обводке экрана объекта.

На рисунке 2.31 показано применение материала «пластик-жемчуг для трекбола» к поверхности трекбола телефона (шариковый манипулятор), материала «пластик для Google Nexus One» к основной верхней части корпуса мобильного телефона.

На рисунке 2.32 показано применение материала «серый пластик» для кнопки и «темно-серый пластик» для нижней крышки мобильного телефона.

На рисунке 2.33 показано применение материала «глянец» к фотовспышке, а так же материала «стекло» к фото-видеокамере.

На рисунке 2.34 показано применение текстуры «медь» к разъему гарнитуры телефона.

Рисунок 2.30

Рисунок 2.31

Рисунок 2.32

Рисунок 2.33

Рисунок 2.34

.7 Создание освещения

Создание освещения сводится к выставлению источников света, а так же к настройки параметров глобального освещения и конкретного источника света.

Создание рассеянного освещения

На закладке «Create» перейдем к построению «Lights». Построим источник света «Omni».

Скопируем его вправо, укажем способ копирования «Instance». Выделим оба источника света и скопируем их вниз. Благодаря способу копирования «Instance» источники света будут взаимозависимыми. В окне вида слева выделим 2-а источника.

Находящиеся на одной диагонали и переместим их вверх. 2-а других соответственно вниз. Таким образом получили равномерное освещение телефона со всех сторон, что и свойственно для рассеивающего света.

Создание естественного освещения

Для создания естественного дневного освещения создадим объект «Target Direct». Включим расчет теней от источника галочкой shadows = on. Установим яркость источника = 0,5. Отрегулируем размер светового пятна так, чтобы оно захватывало всю модель. Результат применения показан на рисунку 2.41.

Рисунок 2.35

2.8 Окончательный рендеринг

Чтобы получить окончательную модель мобильного телефона, необходимо произвести рендеринг с помощью команды «Render», указав выходной файл и разрешение изображения. Результат рендеринга представлен на рисунках 2.36-2.40.

Рисунок 2.36

Рисунок 2.37

Рисунок 2.38

Рисунок 2.39

Рисунок 2.40

Заключение

Таким образом, в результате выполнения курсовой работы получена 3d сцена мобильного телефона.

Список использованных источников

1.Бондаренко, С., Трюки и эффекты 3ds max. / [Текст] : Бондаренко, М., Бондаренко, С. - М.: Питер, 2005. - 363 с.

2.Соловьев, М.М., Самоучитель по 3ds max 9. / [Текст] :Соловьев, М.М. - М.: Солон-пресс, 2007. - 376 с.

.Стиренко, А.С., 3ds max 2009. / [Текст] : Стиренко, А.С. - М.: Питер, 2008. - 320 с.

Больше работ по теме: