SketchUp. Базовый учебный курс - Александр Петелин

Навигация, проекции

С понятием Камеры в 3D связано еще одно – т.н. «Навигация в сцене». Проще говоря, это опции управления камерой, а значит, взглядом в сцену. Возвращаясь к нашему примеру – мы можем рассмотреть обратную сторону объекта, не трогая его, а просто «объехав» камерой вокруг и направив объектив (т.е. взгляд) в нужном направлении. Таким образом, имеем возможность рассматривать сцену, как бы разгуливая по нашему трехмерному миру с камерой в руках.

Однако такая свободная «ручная» камера иногда может не устраивать – с ней бывает неудобно, да и просто невозможно выполнять точные построения, перемещения, трансформации геометрии. Ведь такая камера имитирует «человеческий» взгляд на мир, в котором всегда присутствуют искажения геометрии по законам линейной перспективы – т.е. одинаковые по размерам, но более удаленные объекты будут казаться меньше, чем находящиеся ближе к наблюдателю. Это, собственно, и обеспечивает достоверность визуализации трехмерной сцены, но и означает также, что неизбежны зрительные искажения и линейных размеров, и направлений.

Для решения этой проблемы в 3D-редакторах дополнительно используются специальные, т.н. «стандартные» камеры – Параллельные (ортогональные) проекции (или Виды). В принципе, эти термины наверняка знакомы еще из школьных уроков черчения, однако в 3D они имеют свою специфику…

Представим, что наша сцена (т.е. все ее объекты) находится внутри воображаемого куба с прозрачными стенками – т.е. сцена ограничена 6-ю смежными, взаимно перпендикулярными плоскими поверхностями. При этом линии пересечения (границы) этих поверхностей (ребра куба) направлены строго вдоль соответствующих осей сцены X,Y,Z, а потому сами поверхности ориентированы строго параллельно воображаемым плоскостям, образуемым каждой парой осей (их еще называют «планами осей»).

Теперь установим нашу камеру, например, на верхнюю плоскость так, чтобы ее «объектив» был направлен внутрь куба.

Условимся также, что в этом варианте камера будет всегда «прижата» к поверхности куба, т.е. может перемещаться, «скользить» только по ней (или по параллельной ей плоскости) – получаем требуемый вид Top (Сверху). Нетрудно заметить, что в этом случае фактически получаем аналог двумерного рабочего пространства (нет «глубины» перемещения камеры), а значит, нет и перспективных искажений – что, собственно, и требовалось. По аналогичному принципу работают и остальные параллельные виды, а всего их шесть: Top (Сверху), Left (Слева), Right (Справа), Front (Спереди), Back (Сзади), Bottom (Снизу).

Система стандартных проекций (видов) сцены.

Итак, имеем общепринятую во всех 3D-редакторах основную систему ориентации в пространстве за счет камер (видов): 6-ти стандартных (фиксированных проекций) и «свободной» (одной или нескольких), на которые можно мгновенно переключаться в любой нужный момент.

Edges (Ребра), Faces (Поверхности), Surfaces (Криволинейные поверхности)

В 3D редакторах используется несколько разных математических моделей трехмерных построений и по этому признаку SketchUp в своих основных возможностях, опциях и инструментах – типичный поверхностный моделёр. В таких редакторах все объекты всегда формируются из Faces (Плоских поверхностей), из «наборов» которых могут образовываться и криволинейные (точнее – псевдо-криволинейные) поверхности – Surfaces), т.е. объекты всегда представляют собой некие полые оболочки. Толщина их оболочек как бы «нулевая» (условная), или по-другому – просто не принимается во внимание. А вот еще одно свойство поверхностей в такой модели очень важно – каждая и всегда имеет две стороны; в терминологии SketchUp – внешнюю (лицевую) Face и внутреннюю (изнаночную, оборотную) Backface. Стороны имеют определенные различия в свойствах и возможностях, что в ряде опций редактирования принципиально.

В SketchUp (как и в других редакторах этого типа) исходной основой всей геометрии является отрезок прямой линии – Line, а поверхности (грани) всегда состоят из набора только плоских Polygons (Многоугольников) со сторонами из этих прямых отрезков, которые в этом качестве являются Edges (Ребрами) объектов. Таким образом SketchUp попадает еще под одно определение – «Полигональный моделёр»…

И в связи с этими условиями в таких моделях «настоящих» кривых линий (привычных, например по CorelDraw (т.н. «кривых Безье») и образованных из них плавно искривленных поверхностей просто не существует! А как же быть с моделированием объектов с плавными, гладкими криволинейными поверхностями? Для этого, при необходимости, используются специальные механизмы управляемого визуального сглаживания, которые скрывают «жесткие» границы (ребра) между смежными поверхностями, хотя при этом никакого реального изменения геометрии не происходит. Таким образом, создается иллюзия плавной криволинейности, что дает возможность даже при весьма простой геометрии получать достаточно визуально сложные формы. Кроме того, именно это позволяет ввести понятие Surfaces, когда такой «сглаженный» набор плоских полигонов воспринимается программой как единая поверхность, а значит, к ней можно применять ряд тех же опций модификаций, как и к отдельному плоскому полигону. Элементы, формирующие трехмерную геометрию в полигональном моделировании.

Элементы, формирующие трехмерную геометрию в полигональном моделировании.

Тема 2. Обзор рабочей среды

Устанавливаем SketchUp, впервые открываем программу и обзорно знакомимся с устройством интерфейса.

Инсталляция SketchUp

Здесь потребуется подключение к Интернету и простое следование указаниям программыустановщика – например, при отсутствии в системе нужной версии необходимого программного компонента NET Framework, будет предложено его загрузить и установить:

Первый запуск, Template (Шаблоны)

После установки в программной группе SketchUp 2015 Pro видим еще два названия – LayOut и Style Builder – это самостоятельные приложения, дополнения к основной программе, работающие на общем программном ядре. Для нас никакой необходимости в них нет, так что просто спокойно удаляем их ярлыки.

Ярлыки программной группы SketchUp.

Окно назначения Template (Шаблонов) программы.

Первый запуск программы открывается окном Welcome – главное в нем для нас сейчас – раздел Template (Шаблоны). Это набор нескольких вариантов настроек проекта, из которых нужно выбрать наиболее подходящий. На самом деле здесь представлены далеко не все настройки, которые сохраняются с шаблоном, но пока необходимо выбрать единицы измерений (без этого просто не сможем войти в программу). Кликаем кнопку Template – открывается закладка Template Selection (Выбор Шаблона), в которой назначается для текущего сеанса работы (и запоминается для последующих) нужный вариант. Доступны единицы как метрические, так и в футах и дюймах. Выбираем то, что нужно (удобней, привычней) – например, миллиметры. Как видим, этому параметру уделяется особое внимание, и не зря – следует сразу подчеркнуть, что в SketchUp мы работаем в реальных физических измерениях и величинах – в этом, в том числе, проявляются его серьезный архитектурно-конструкторский «характер».

Больше окно Welcome нам не потребуется, поэтому снимаем «галочку» в переключателе Always show on startup (Всегда показывать при запуске), иначе при каждом открытии программы придется повторять одно и то же, и кликом на кнопке Start using SketchUp (Начать работу в SketchUp) открываем рабочее окно программы.

Основные элементы интерфейса

После открытия программы нас встречает Instructor (Инструктор) – окно с анимированными миниуроками пор основным инструмента (выбрать нужный) – закроем и его (можно и его при желании открыть в любой момент из меню Window).

На самом деле сейчас видим на экране минимальный «стартовый» вариант компоновки интерфейса (Getting Started), который открывается по умолчанию. Он может устроить только для самого первого знакомства, и сразу заметим, что в любой момент легко и быстро сможем перестроить интерфейс под свои задачи и по своим предпочтениям.

Начальный («стартовый») вариант компоновки рабочей среды.

Основную часть рабочего окна программы занимает Окно моделирования – сцена, на которой все и происходит. А что это за цветные линии, и что за персонаж, который стоит в точке их пересечения (начала)? На самом деле он поставлен в сцену по умолчанию вполне практично: имеет «правильный» среднестатистический «рост» ~ 1,7 м, а потому на начальном этапе построения (в пустой сцене) может быть использован как приблизительный «измеритель масштаба» объектов нашего виртуального мира.