Grafika 3D – animacja PDF

KIERUNEK: EDUKACJA TECHNICZNO-INFORMATYCZNA Grafika 3D – animacja Praca wykonana pod kierunkiem: Autor: dr inż. Piotr Krupski Robert Sulowski...

KIERUNEK: EDUKACJA TECHNICZNO-INFORMATYCZNA Grafika 3D – animacja Praca wykonana pod kierunkiem: Autor: dr inż. Piotr Krupski Robert Sulowski 096921 Lublin 2025 Spis treści 1 Część teoretyczna......................................................................................................... 3 2 Część projektowa.......................................................................................................... 5 3 Podsumowanie i wnioski............................................................................................ 10 4 Spis ilustracji............................................................................................................... 11 5 Bibliografia.................................................................................................................. 11 2 1 Część teoretyczna Wprowadzenie 3ds Max to zaawansowane oprogramowanie firmy Autodesk, służące do modelowania, renderowania oraz animacji w środowisku 3D. W inżynierii jest wykorzystywane do wizualizacji technicznej, symulacji działania mechanizmów oraz tworzenia materiałów edukacyjnych i promocyjnych. Dzięki możliwości odwzorowania rzeczywistych zjawisk i procesów, 3ds Max jest cenionym narzędziem w projektach wymagających precyzji oraz wysokiej jakości wizualizacji. Kluczowe funkcjonalności programu Program 3ds Max oferuje szereg funkcji wspierających procesy projektowe: 1. Modelowanie obiektów 3D – Tworzenie geometrii za pomocą modelowania poligonowego, siatkowego i parametrycznego, co umożliwia odwzorowanie elementów rzeczywistych z wysoką dokładnością. 2. Tworzenie i edycja materiałów – Definiowanie parametrów powierzchni obiektów, takich jak kolor, tekstura, połysk czy przezroczystość. Pozwala to na realistyczne odwzorowanie materiałów technicznych i konstrukcyjnych. 3. Animacja i symulacje ruchu – Narzędzia animacji oparte na klatkach kluczowych, umożliwiające prezentację dynamicznych procesów, takich jak ruchy mechaniczne czy symulacja fizyki. 4. Renderowanie scen – Wysokiej jakości silniki renderujące (np. Arnold Renderer) pozwalają generować realistyczne wizualizacje i animacje gotowe do prezentacji projektowej. 5. Symulacje fizyczne – Systemy do symulacji dynamiki ciał sztywnych, deformacji oraz interakcji między obiektami w scenie 3D, co pozwala na analizę ich zachowania w określonych warunkach. Proces realizacji animacji Przygotowanie animacji w 3ds Max obejmuje kilka etapów, które wspierają wizualizację techniczną: 1. Modelowanie – Na podstawie założeń projektowych utworzono model gwoździa, młotka oraz sztachety płota. Modele te odwzorowano w skali rzeczywistej, z uwzględnieniem detali konstrukcyjnych, takich jak powierzchnia drewna czy proporcje gwoździa. 3  2. Definiowanie materiałów i środowiska – Nałożono tekstury drewna dla sztachety oraz metaliczne właściwości dla gwoździa i młotka. Scenę uzupełniono o światło oraz neutralne tło, by skupić uwagę na animowanym procesie. 3. Animacja ruchu – Stworzono sekwencję animacji, w której młotek wykonuje cykliczne ruchy w dół, uderzając w łeb gwoździa. Ruch gwoździa został zsynchronizowany z uderzeniami młotka, co ukazuje stopniowe wbijanie gwoździa w sztachetę. W procesie wykorzystano klatki kluczowe oraz symulację dynamiki ciał sztywnych, aby realistycznie odwzorować interakcję między elementami. 4. Renderowanie – Po zakończeniu animacji scena została wyrenderowana w wysokiej rozdzielczości, z uwzględnieniem realistycznego oświetlenia, cieni oraz odbić powierzchni. Przykład zastosowania: Animacja wbijania gwoździa Jako przykład praktycznego wykorzystania programu 3ds Max w projekcie inżynierskim, utworzono animację przedstawiającą proces wbijania gwoździa do sztachety płota. Celem tej animacji było zilustrowanie możliwości programu w zakresie symulacji ruchu oraz oddziaływań fizycznych. Proces modelowania oraz animacji został przeprowadzony w oparciu o rzeczywiste wymiary i właściwości materiałów, co pozwoliło na uzyskanie wiarygodnego efektu wizualnego. Zastosowanie w inżynierii Tego typu animacje znajdują zastosowanie w:  Wizualizacji procesów technicznych – Ułatwiają zrozumienie działania mechanizmów oraz procesów montażowych.  Edukacji i szkoleń – Wspierają naukę technik montażowych oraz analizy pracy narzędzi i urządzeń.  Prezentacjach projektowych – Pozwalają na atrakcyjne zaprezentowanie etapów realizacji lub funkcjonalności urządzeń. Dzięki zaawansowanym możliwościom programu 3ds Max animacja wbijania gwoździa w sztachetę stanowi czytelny przykład wizualizacji prostego procesu technicznego, który może być rozbudowywany w bardziej złożonych projektach inżynierskich. 4 2 Część projektowa Jako przykład przedstawienia możliwości programu Autodesk 3DS MAX utworzona została animacja wraz z elementami składowymi animacji. Poniżej przedstawiono całość utworzonych elementów oraz wszelkie szczegóły dzięki którym została utworzona animacja. Pierwszym krokiem było utworzenie modelu młotka, nadano mu odpowiedni kształt oraz tekstury dzięki którym model nabrał realizmu. Wynik operacji został przedstawiony poniżej. Rysunek 1 Utworzony model młotka 5 Rysunek 2 Tekstury do młotka Kolejnym krokiem było utworzenie trzonka do do młotka, odpowiednie go wyprofilowanie oraz nadanie realistycznych tekstur. Rysunek 3 Utworzony trzonek młotka 6 Rysunek 4 Tekstury trzonka młotka Dalszym etapem prac było utworzenie sztachet oraz zduplikowanie ich w celu utworzenia przęsła płotu. Rysunek 5 Utworzone przęsło płota Ostatnim etapem tworzenia sceny było dodanie kamery która wykorzystywana jest podczas tworzenia animacji w celu skierowania widoku na jej najważniejsze etapy. 7 Rysunek 6 Gotowa scena wraz z dodaną kamerą. Utworzona scena posłużyła do utworzenia animacji. Korzystając z narzedzia AutoKey utworzono kluczowe położenia poszczególnych elementów na osi czasu dzięki czemu powstał ruch w animacji. Rysunek 7 Pierwszy kluczowy etap animacji, wbijanie pierwszego gwoździa. 8 Rysunek 8 Kolejny kluczowy moment, wbijanie drugiego gwoździa. Rysunek 9 Wygląd ostatniej kluczowej sceny. Utworzona scena wyrenderowana została na podstawie ustawien przedstawionych na rysunku poniżej. 9 Rysunek 10 Ustawienia renderu animacji. 3 Podsumowanie i wnioski Program 3ds Max jest wszechstronnym narzędziem wspierającym inżynierów w procesach projektowych wizualizacji i symulacji 3D. Dzięki zaawansowanym funkcjom takim jak modelowanie geometrii animacja oraz renderowanie możliwe jest precyzyjne odwzorowanie rzeczywistych procesów i elementów technicznych. Przykład wbijania gwoździa do sztachety płota ukazuje jak program umożliwia realistyczne przedstawienie dynamicznych zjawisk oraz interakcji fizycznych co jest szczególnie przydatne w analizie mechanizmów i prezentacji projektów. Zastosowanie 3ds Max pozwala na efektywne projektowanie i symulację weryfikację poprawności działania urządzeń i mechanizmów przed ich fizyczną realizacją atrakcyjną prezentację techniczną tworzenie materiałów wizualnych ułatwiających zrozumienie złożonych procesów oraz podniesienie jakości dokumentacji wykorzystanie animacji i wizualizacji w celu wzbogacenia raportów i materiałów projektowych. Wnioskując wykorzystanie programu 3ds Max w projektach inżynierskich nie tylko zwiększa precyzję i efektywność pracy ale również umożliwia atrakcyjną prezentację koncepcji oraz ich praktycznych zastosowań. Animacja będąca integralną częścią projektu stanowi wartościowy element zarówno w kontekście edukacyjnym jak i badawczym co potwierdza przydatność tego oprogramowania w nowoczesnej inżynierii. 10 4 Spis ilustracji Rysunek 1 Utworzony model młotka........................................................................ 5 Rysunek 2 Tekstury do młotka................................................................................... 6 Rysunek 3 Utworzony trzonek młotka...................................................................... 6 Rysunek 4 Tekstury trzonka młotka........................................................................... 7 Rysunek 5 Utworzone przęsło płota.......................................................................... 7 Rysunek 6 Gotowa scena wraz z dodaną kamerą...................................................... 8 Rysunek 7 Pierwszy kluczowy etap animacji, wbijanie pierwszego gwoździa......... 8 Rysunek 8 Kolejny kluczowy moment, wbijanie drugiego gwoździa....................... 9 Rysunek 9 Wygląd ostatniej kluczowej sceny........................................................... 9 Rysunek 10 Ustawienia renderu animacji................................................................ 10 5 Bibliografia 1. Autodesk, "3ds Max User Guide," dostępne online: https://www.autodesk.com 2. Kelly L. Murdock, "3ds Max 2023 Complete Reference Guide," SDC Publications, 2023 3. Górski K., "Techniki modelowania 3D i animacji w programie 3ds Max," Wydawnictwo Helion, Gliwice, 2021 11