I přesto, ze vytvoření 3D modelů

I přesto, ze vytvoření 3D modelů můze být obtíznějsí a časově náročnějsí nez vytvoření 3D pohledů 2D objektů, má modelování v 3D několik výhod. Můzete si při něm:

• Zobrazit model z libovolného bodu.

• Automaticky generovat spolehlivé standardní a pomocné 2D pohledy.
• Vytvářet 2D profily ( OBJPROF).
• Odstranit skryté čáry a provádět realistické stínování.
• Kontrolovat kolize.
• Pomocí exportu modelu vytvářet animace.
• Provádět strojírenské analýzy.

• Extrahovat výrobní data.

AutoCAD podporuje tři typy 3D modelování: drátové, objemové a plosné. Kazdý typ má své vlastní techniky vytváření a editace.

Drátový model je kostra 3D objektu. V drátovém modelu nejsou plochy, je slozen pouze z bodů, úseček a křivek, které popisují hrany objektu. V AutoCADu můzete drátové modely vytvářet umístěním 2D (rovinných) objektů do 3D prostoru. AutoCAD nabízí také některé třírozměrné drátové objekty (například 3D křivky, které mohou mít pouze typ čáry PLNÁ a spline). Tento typ modelování můze být často časově nejnáročnějsí, protoze kazdý objekt, z něhoz se drátový model skládá, musí být nezávisle nakreslen a umístěn.

Plosné modelování je slozitějsí nez drátové modelování v tom, ze nedefinuje pouze hrany 3D objektu, ale také jeho plochy. Při plosném modelování AutoCAD definuje danou plochu pomocí mnohoúhelníkové sítě. Jelikoz plochy sítě jsou rovinné, můze oploskovaná síť pouze aproximovat zakřivené plochy. Pravé zakřivené plochy můzete vytvářet pomocí aplikace Mechanical Desktop^®. Z důvodu rozlisení těchto dvou typů ploch jsou oploskované plochy v této příručce označovány jako sítě.

Objemové modelování je nejjednodussím typem 3D modelování, který lze pouzít. Při objemovém modelování AutoCAD vytváří 3D objekty pomocí 3D tvarů: kvádru, kuzelu, válce, koule, klínu a prstence (anuloidu). Potom můzete tyto tvary kombinovat a vytvořit slozitějsí objemová tělesa spojováním a rozdělováním nebo nalézáním jejich protínajícího (překrývajícího se) objemu. Objemová tělesa můzete vytvořit tazením 2D objektu podél cesty nebo jeho otáčením kolem osy. Pomocí aplikace Mechanical Desktop můzete objemová tělesa definovat i parametricky a udrzovat asociativitu mezi 3D modely a 2D pohledy, které z nich generujete.

UPOZORNĚNÍ! Jelikoz kazdý typ modelování pouzívá pro konstruování 3D modelů jinou metodu a metody editace mají různý účinek na různé typy modelů, doporučujeme nekombinovat metody modelování. Lze sice převádět objemové modely na plosné a plosné na drátové, nelze vsak převádět drátové modely na plosné nebo plosné na objemy.

Drátový model je reprezentace hran či obrysů skutečného 3D objektu pomocí úseček a křivek. Drátový model můzete pouzít k

• Zobrazení modelu z libovolného vhodného bodu.

• Automatické tvorbě standardních orto a pomocných pohledů.
• Snadné tvorbě rozlozených a perspektivní pohledů.
• Analýze prostorových vztahů, včetně nejkratsí vzdálenosti mezi rohy a hranami a kontrole kolizí.

• Omezení počtu nutných prototypů.

Tipy pro práci s drátěnými modely

Tvorba 3D drátěných modelů můze být obtíznějsí a časově náročnějsí nez tvorba jejich 2D pohledů. Zde jsou některé tipy, které vám pomůzou pracovat efektivněji:

• Plánujte a organizujte svůj model tak, abyste mohly vypnutím hladin snízit vizuální slozitost modelu. Barva vám pomůze rozlisit objekty v různých pohledech.

• Vytvořením konstrukční geometrie definujte základní obálku modelu.
• Pouzívejte násobné pohledy, zvlástě izometrické pohledy pro snadnějsí znázornění modelu a výběr objektů.
• Staňte se odborníkem v manipulaci s USS v 3D. Rovina XY aktuálního USS funguje jako konstrukční rovina pro orientaci rovinných objektů, například kruznic a oblouků. USS rovněz určuje pracovní rovinu pro oříznutí a prodlouzení, odsazení a otáčení objektů.
• Pouzívejte uchopení objektů a krok rastru obezřetně, abyste zachovali přesnost modelu.

• Pouzívejte filtry souřadnic pro kolmice a snadné nalezení bodů v 3D zalozené na umístění bodů na jiných objektech.

Metody pro tvorbu drátěných modelů

Pomocí AutoCADu můzete vytvořit drátěné modely umístěním jakéhokoli rovinného 2D objektu kdekoli v 3D prostoru pomocí několika metod:

• Zadáním 3D souřadnic. Zadáte souřadnice, které definují umístění X, Y a Z objektu.

• Nastavením výchozí konstrukční roviny (roviny XY ), na které budete kreslit objekt definicí USS.

• Přesunutím nebo kopírováním objektu do jeho vlastního 3D umístění po jeho vytvoření.

Tvorba drátových modelů je dovednost, která vyzaduje praxi a zkusenost. Nejlepsím způsobem jak se naučit tvorbě drátových modelů je začít s jednoduchými modely a později přejít na slozitějsí.

Vytvoření stínovaného obrázku

1. Nastavte jako aktuální výřez obsahující pohled, který chcete stínovat.

2. Z nabídky Zobrazit vyberte polozku Skrýt.

3. Vyberte jednu z následujících voleb:

• 2D Drátový Zobrazí objekty pomocí úseček a křivek znázorňujících hranice. Rastrové obrázky, objekty OLE, typy čar a tlous˙ky čar jsou viditelné. Kompas nebude v 2D pohledu drátového modelu viditelný, i kdyz bude systémová proměnná COMPASS zapnuta.

• 3D Drátový Zobrazí objekty pomocí úseček a křivek znázorňujících hranice. Zobrazí stínovanou ikonu 3D uzivatelského souřadného systému. Rastrové obrázky, objekty OLE, typy čar a tlous˙ky čar nejsou viditelné. Kompas můzete zobrazit zapnutím systémové proměnné COMPASS . Barvy materiálů pouzitých na objektech jsou viditelné.
• Skrytý Zobrazí objekty pomocí 3D drátového modelu a skryje čáry představující zadní plochy.
• Ploché stínování Stínuje objekty pomocí mnohoúhelníkových ploch. Objekty budou vypadat plossí a méně hladké nez při pouzití Gouraudova stínování. Materiály pouzité na objektech jsou viditelné.
• Gouraudovo stínování Stínuje objekty a vyhladí hrany pomocí mnohoúhelníkových ploch, čímz objekty získají hladký a realistický vzhled. Materiály pouzité na objektech jsou viditelné.
• Ploché stínování, zapnuté hrany Kombinace voleb Ploché stínování a Dráty. Objekty jsou plose stínovány a je zobrazen drátový model.

• Gouraudovo stínování, zapnuté hrany Kombinace voleb Gouraudovo stínování a Dráty. Objekty jsou vystínovány pomocí Goraudova stínování s prosvítajícím drátovým modelem.

Příkazový řádek SHADEMODE

V oblasti rendrování mapování znamená promítnutí 2D obrázku na plochu 3D objektu. Mapy fotorealistického rendrování jsou 2D obrázky v jednom z několika formátů souborů včetně BMP, TGA, TIFF, PCX a JPEG.

Souřadnice mapování se také označují jako souřadnice UV. (Písmena UV jsou pouzita z toho důvodu, ze jsou tyto souřadnice nezávislé na souřadnicích XY pouzívaných k popisu geometrie AutoCADu.) Měřítko pouzitého materiálu se upraví podle rendrovaného materiálu, přičemz tato změna měřítka vychází z výchozích jednotek AutoCADu.

Fotorealistické rendrování podporuje následující druhy map:

• Mapovací textury: definují povrchové barvy, jako kdyby byl rastrový obrázek namalován na objektu. Obrázek sachovnicového vzoru můzete například pouzít na horizontální rovné plose a vytvořit tak vzhled parketové podlahy. Díky interakci mezi texturní mapou, vlastnostmi plochy objektu, světly a stíny je tato technika schopna vytvořit vysoce realistické obrázky.

• Odrazové mapy: napodobují scénu odrazenou na povrchu lesklého povrchu (jsou také známy pod názvem mapy prostředí). Aby se odrazové mapy dobře rendrovaly, materiál musí být jen mírně drsný a samotná odrazová rastrová mapa musí mít vysoké rozlisení (alespoň 512 x 480 pixelů).

POZNÁMKA Odrazové mapy se lisí od raytrace odrazů, které se vytvářejí bez mapování pomocí rendereru Foto Raytrace.

• Mapy průhlednosti: určují neprůhledné a průhledné oblasti. Pokud má například vás rastrový obrázek podobu černého kruhu uprostřed bílého obdélníku a vy jej pouzijete jako mapu průhlednosti, plocha bude mít otvor v místě, kde je kruh mapován na objekt. Pokud je mapa průhlednosti barevná, převedou se na míru neprůhlednosti ekvivalentní hodnoty stupně sedi pouzitých barev.

• Mapy nerovnosti: vytváří reliéfní nebo plastické efekty. Pokud je mapa nerovnosti barevná, převede se na zdánlivou výsku hodnota stupně sedi kazdé z barev. K vytvoření reliéfního nebo plastického efektu můzete vybrat libovolný obrázek pro mapování na objekt. Mapování nerovnosti značně prodluzuje dobu rendrování.

Fotorealistické rendrování také podporuje tři zvlástní neboli procedurální materiály-mramor, granit (zulu) a dřevo. Při rendrování tyto materiály vytvářejí 3D vzor ve dvou či více barvách a pouzijí jej na objekt. Vzor je řízen parametry, které se lisí druhem materiálu. Tyto materiály se také označují názvem sablonové materiály.

UPOZORNĚNÍ! Procedurální materiály nelze exportovat do jiných aplikací, například 3D Studia.

Chcete-li pouzít rastrové obrázky, je nutné provádět rendrování pomocí fotorealistického rendereru nebo rendereru Foto Raytrace.

Mapování se skládá ze dvou kroků (které lze provést v libovolném pořadí):

• Připojení materiálu s rastrovými obrázky k objektu.

• Přiřazení souřadnic mapování k objektu, aby mohl renderer umístit mapu.

Odrazové mapy nevyzadují souřadnice mapování.

POZNÁMKA Souřadnice mapování, které zadáváte v dialogu Mapování, se pouzijí na celou výběrovou mnozinu a zůstanou k výběrové mnozině přiřazeny. Pokud posunete geometrii, souřadnice mapování a dalsí atributy mapování (například měřítko rastrového obrázku) se posunou spolu s ní.

Pokud nehodláte pouzít dlazdicové rozmístění mapy, pokuste se pro geometrii pouzít mapy materiálů v měřítku 1:1 (výchozí), aby bylo promítnutí mapy provedeno efektivně a trvalo krátkou dobu Nebo můzete pouzít mapování s pevným měřítkem, které mapuje materiál pomocí pevně daného měřítka. Pokud například pouzijete sachovnicový vzor 512 x 480, není vhodné přílis zmensovat měřítko mapování, aby objekty se sachovnicovým vzorem nevypadaly sedě, ani přílis měřítko mapování zvětsovat, aby objekty nebyly celé černé nebo bílé.

Objekty s přiřazeným mapovačem objektu (mapovače objektů se vytváří pomocí příkazu NASTAVUV) mají snahu ponechat si při provádění úprav pomocí příkazů POSUN, OTOČ, ZRCADLI, MĚŘÍTKO a dalsích orientaci materiálu. Toto chování je vhodné u materiálů dle objektu. Pouzívejte proto mapovač objektu u vsech objektů s materiálem dle objektu, a to i v případech, kdy daný mapovač objektu je pouze výchozí mapovač, který daný rastrový obrázek nijak neupravuje. Pro materiály s pevně daným měřítkem vsak mapovač materiálů dle objektu není zádoucí. Pokud jej nechcete pouzít, můzete mapovač odstranit nebo resetovat. Při resetování mapovačů objektu změňte rovnoběznou rovinu a potom se ihned přepněte zpět do původní roviny jestě před ulozením mapovače. Obecně lze říci, ze byste mapovače neměli přiřazovat k objektům pouzívajícím materiály s pevným měřítkem, pokud ovsem nepotřebujete rastrový obrázek upravit.

Kvůli aliasingu rastrových obrázků při přiblízení nebo oddálení mapovaného objektu provádí renderer některé filtrovací operace pro dosazení nejlepsího vzhledu. Kdyz je například bod pohledu blízko mapovaného objektu, renderer bude interpolovat nové pixely k vyhlazení vroubkovaných okrajů mapy. Kdyz je bod pohledu přílis daleko, renderer převzorkuje mapu a aproximuje celkový obraz. (Je mozné vybrat techniku vzorkování rastrového obrázku. Viz RENDER v dokumentaci Tyto filtrovací operace prodluzují dobu rendrování.

Mapy můzete také kombinovat. Rastrový obrázek dřeva s letokruhy lze například pouzít jako mapu nerovnosti i mapovací texturu na oblozenou zeď. Zeď tak získá vzhled i barvu dřeva. Potom lze pouzít mapu průhlednosti k vytvoření děr ve zdi.

Vsechny mapy mají hodnotu přechodu, která určuje, nakolik ovlivní rendrování. Mapovací textura s hodnotou přechodu mensí nez maximální hodnota (1,0) umozní některým povrchovým barvám materiálu prosvítat. Nízké hodnoty přechodu snizují efekt rastrového obrázku. U map nerovnosti obvykle vytváří nejlepsí efekt nízká hodnota přechodu.

Síť znázorňuje povrch objektu pomocí rovinných plosek. Hustota sítě (neboli počet plosek) je definována pomocí matrice vrcholů M a N podobné rastru sloupců a řádků. Hodnoty M a N určují umístění sloupců a řádků (a naopak) daného vrcholu. Sítě můzete vytvořit v 2D i 3D, ale pouzívají se předevsím v 3D.

Sítě pouzívejte v případě, ze nepotřebujete zkoumat fyzikální vlastnosti (například hmota, váha, tězistě a podobně), které nabízí objemové těleso, ale vyzadujete moznost skrytí, stínování a rendrování, které drátový model nabídnout nemůze. Sítě jsou uzitečné také při vytváření geometrie s neobvyklými vzory sítě (například 3D topografický model hornatého terénu).

Síť můze být otevřená nebo zavřená. Pokud se počáteční  a koncové okraje sítě nedotýkají (viz následující obrázek) síť je v daném směru otevřená.

AutoCAD nabízí několik metod pro vytváření sítí. Některé z těchto metod jsou při manuálním zadávání parametrů sítě tězko pouzitelné. AutoCAD proto nabízí příkaz 3D, který zjednodusuje proces vytváření základních tvarů ploch.

Vytvoření předdefinovaných sítí 3D ploch

Příkaz 3D vytváří následující 3D tvary: kvádr, kuzel, dvrchlík, hvrchlík, pyramidu, kouli, prstenec a klín. Jedná se o sítě, které jsou zobrazeny jako drátové modely, dokud nepouzijete příkazy SKRYJ, RENDER nebo SHADEMODE.

Chcete-li si jasněji prohlédnout objekty, které vytváříte pomocí příkazu 3D , nastavte směr pohledu pomocí příkazu 3DORBIT, DIAPOHLED nebo OKO. Postupy pro vytváření 3D tvarů jsou podobné postupům pro vytváření 3D těles. Více informací nabízí Tvorba objemových těles .

Čísla na následujícím obrázku značí body vybrané k vytvoření sítě.

Vytvoření obdélníkové sítě

Pomocí příkazu 3DSÍ\xf9 můzete vytvářet mnohoúhelníkové sítě otevřené ve směru M i N (podobně jako osy X a Y roviny XY ). Tyto sítě můzete uzavřít pomocí příkazu KEDIT. Při vytváření velmi nepravidelných ploch můzete pouzít příkaz 3DSÍ\xf9 . Ve větsině případů, pokud znáte body sítě, můzete příkaz 3DSÍ\xf9 pouzít ve spojení se skripty nebo programy AutoLISPu.

V následujícím příkladu textu na příkazovém řádku zadáním hodnot souřadnic pro vsechny vrcholy vytvoříte síť na obrázku.

Příklad:

Tvorba mnohoúhelníkové sítě

Příkaz OBSÍ\xf9 vytváří mnohoúhelníkovou síť, jejíz kazdá strana můze obsahovat mnoho vrcholů.

Vytváření mnohoúhelníkové sítě je podobné vytváření obdélníkové sítě. Chcete-li vytvořit mnohoúhelníkovou síť, zadejte souřadnice pro její vrcholy. Potom definujte kazdou stranu zadáním čísel vrcholů pro vsechny vrcholy této strany. Při vytváření mnohoúhelníkové sítě můzete zadat, aby byly určité hrany neviditelné, přiřadit je hladinám nebo jim dát barvy.

Chcete-li hranu učinit neviditelnou, zadejte jako číslo vrcholu zápornou hodnotu. Chcete-li například hranu učinit neviditelnou mezi vrcholy 5 a 7 na následujícím obrázku, zadejte následující:

Plocha 3, vrchol 3: -7

Na obrázku je plocha 1 definována vrcholy 1, 5, 6 a 2. Plocha 2 je definována vrcholy 1, 4, 3 a 2. Plocha 3 je definována vrcholy 1, 4, 7 a 5 a plocha 4 je definována vrcholy 3, 4, 7 a 8.

Zobrazení neviditelných hran můzete řídit pomocí systémové proměnné SPLFRAME. Pokud je proměnná SPLFRAME nastavena na nenulovou hodnotu, stanou se neviditelné hrany viditelnými a mohou být editovány. Jestlize je proměnná SPLFRAME nastavena na 0, zůstanou neviditelné hrany neviditelné.

Tvorba sítě přímkové plochy

Pomocí příkazu PŘÍPL můzete vytvořit mezi objekty plosnou síť. Pro definování hran přímkové plochy pouzijete dva různé objekty: úsečky, body, oblouky, kruznice, elipsy, eliptické oblouky, 2D křivky, 3D křivky nebo spline. Oba dva objekty, které budou pouzity jako "trajektorie" sítě přímkové plochy, musí být buď otevřené, nebo zavřené. Bodový objekt můzete spárovat jak s otevřeným, tak s uzavřeným objektem.

Příkaz PŘÍPL ukončíte zadáním dvou bodů na uzavřených křivkách. U otevřených křivek začíná AutoCAD konstrukci přímkové plochy podle umístění bodů zadaných na křivkách.

Tvorba sítě vysunuté plochy

Pomocí příkazu TRAPL můzete vytvořit plosnou síť znázorňující obecnou vysunutou plochu definovanou křivkou trajektorie a vektorem směru. Křivkou trajektorie můze být úsečka, oblouk, kruznice, elipsa, eliptický oblouk, 2D křivka, 3D křivka nebo spline. Vektorem směru můze být úsečka nebo otevřená 2D/3D křivka. Příkaz TRAPL vytvoří síť jako sérii rovnobězných mnohoúhelníků jdoucích podél zadané trajektorie. Původní objekt a vektor směru musí jiz být nakresleny (viz následující obrázky).

Tvorba plochy rotační sítě

Pomocí příkazu ROTPL můzete vytvořit plochu rotace otočením profilu objektu kolem osy. Příkaz ROTPL je uzitečný pro plochy s rotační symetrií.

Tvorba plosné sítě s definovanou hranou

Pomocí příkazu HPLOCHA můzete ze čtyř objektů označených jako hrany vytvořit síť záplaty kuzelové plochy (viz následující obrázek). Hranami mohou být oblouky, úsečky, křivky, spline a elipsové oblouky, přičemz musí vytvářet uzavřenou smyčku a sdílet koncové body. Záplata kuzele je bikubická plocha (jedna křivka ve směru M a jiná ve směru N vlozená mezi čtyři hrany.