Giáo trình Thiết kế đồ họa 3D

1 1 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình được soạn thảo với mục đích giúp người học đi thẳng vào vấn đề, hiểu biết các công cụ và vận dụng chúng một cách trực quan nhất, với những hình ảnh minh họa được chụp kèm theo, những hướng dẫn thực hành cũng như những giải thích về lý thuyết rất rõ ràng. Mỗi bài học trong phần Max cơ bản là một ứng dụng về các công cụ, bảng lệnh khác nhau trong Max. Hơn thế nữa những kỹ thuật đã học từ bài trước còn được nhắc lại và đặt vào những tình huống khác, tại các bài kế theo. Điều này giúp cho người học nhớ sâu hơn và vận dụng một cách nhạy bén hơn vào công việc của một người thiết kế trong không gian ba chiều. Sau mỗi bài là những ứng dụng gợi ý, nhằm triển khai vấn đề rộng hơn, giúp người học tự thực hành thêm, ngoài những bài học ở trường. Trong quá trình biên soạn, tôi đã có nhiều cố gắng nhưng không thể nói hết được trọn vẹn những ý muốn diễn giải. Song, khó tránh khỏi những thiếu sót, tôi mong nhận được những ý kiến, đóng góp từ các bạn. Ngày 10 tháng 7 năm 2016 Giáo viên biên soạn Lê Xuân Chung 2 MỤC LỤC BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ 3D ....................................................................................... 5 1. Giới thiệu về đồ họa 3D ............................................................................................ 5 2. Làm hoạt hình 3D ...................................................................................................... 5 3. Hướng dẫn cài đặt 3Ds Max 2009 ........................................................................... 5 3.1 Yêu cầu hệ thống cài đặt phần mềm 3Ds Max 2009 ...................................... 6 3.2. Hướng dẫn cài đặt 3DSMax 2009 ................................................................... 6 3.3. Hướng dẫn Crack phần mềm ............................................................................ 9 3.4. Khởi động phần mềm 3DsMax 2009: ....................................................... 10 3.5. Giao diện phần mềm 3DsMax 2009 ......................................................... 11 BÀI 2: ĐỒ HOẠ 3D VỚI 3DS MAX VÀ TẠO CÁC VẬT THỂ CƠ BẢN ............ 14 1. Giới thiệu 3D Max ................................................................................................... 14 2. Tạo vật thể cơ bản .................................................................................................... 14 2.1. Thay đổi giao diện, thiết lập đơn vị trong 3DsMax.................................... 15 2.2. Tạo các vật thể cơ bản ..................................................................................... 18 2.2.1 Shape và các phép hiệu chỉnh .............................................................. 18 2.2.2 Geometry (Standard Primitives) .......................................................... 19 2.2.3 Geometry (Extended Primitives) ......................................................... 28 3. Hiệu chỉnh và biến đổi vật thể 3 chiều .................................................................. 33 3.1. Bảng lệnh Modify ............................................................................................ 33 3.2. Hiệu chỉnh hình dáng vật thể 3 chiều ............................................................ 34 3.3. Các phép xử lý và biến đổi hình dạng. .......................................................... 39 BÀI 3: TẠO CÁC VẬT THỂ PHỨC TẠP VÀ GÁN CHẤT LIỆU CHO VẬT THỂ ..... 45 1. Tạo vật thể phức tạp ................................................................................................ 45 1.1 Phép giao, cộng, trừ các khối: .................................................................... 45 1.2 Phép tạo khối Loft: ........................................................................................... 48 2. Đường đa tuyến (Line Spline) ................................................................................ 50 3. Chất liệu ........................................................................................................... 50 3.1 Chất liệu cơ bản:........................................................................................ 50 3.2. Chất liệu mở rộng: .................................................................................... 51 3.3 Chất liệu X-ray: .......................................................................................... 53 3.4 Các đèn chiếu sáng trên 3D Max ............................................................... 56 Bài 4: MỘT SỐ HIỆU ỨNG THÔNG DỤNG .......................................................... 63 1. Biến dạng uốn éo ..................................................................................................... 63 3 3 2. Hiệu ứng .................................................................................................................... 64 2.1. Hiệu ứng giọt nước chảy (Ripple) ............................................................ 64 2.2. Hiệu ứng khói lửa (Atmospheric Apparatus ) ........................................... 67 2.3. Hiệu ứng tuyết rơi ..................................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .90 4 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN THIẾT KẾ ĐỒ HOẠ 3D Mã số mô đun : MĐ 33 Thời gian mô đun: 75giờ (LT: 25giờ; TH: 50giờ;) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MÔ ĐUN Vị trí: Là môn học chuyên môn của nghề CNTT, được thực hiện sau khi học các mô đun kỹ thuật cơ sở . Tính chất: Là mô đun bắt buộc. II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN Kiến thức: Trình bày được các câu lệnh cơ bản tạo đối tượng 2D, 3D. Phát biểu được khả năng ứng dụng sản phẩm từ 3D Max. Trình bày được thao tác chuyển đổi đối tượng 2D thành 3D. * Kỹ năng: Thiết lập các thông số cơ bản trong 3Dmax. Sử dụng câu lệnh vẽ được các đối tượng 2D, 3D Vận dụng vào thiết kế 3D theo yêu cầu thực tiễn. * Thái độ: Có phẩm chất đạo đức, kỷ luật tốt, tích cực học hỏi nâng cao trình độ. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian TT Nội dung Thời gian Tổng LT TH KT 1 Bài 1: Tổng quan về 3D 2 1 1 4 Bài 2: Đồ hoạ 3D với 3Ds Max và tạo các vật thể cơ bản 23 7 12 4 5 Bài 3: Tạo các vật thể phức tạp và gán chất liệu cho vật thể 35 12 19 4 6 Bài 4: Một số hiệu ứng thông dụng 13 5 8 7 Kiểm tra kết thúc mô đun 2 2 Cộng 75 25 40 10 5 5 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ 3D Mục tiêu: - Kể được tên một vài phần phần mềm tạo sản phẩm 3D. - Trình bày được tổng quan về giao diện phần mềm 3ds max 2009. - Cài đặt được phần mềm 3ds max. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp 1. Giới thiệu về đồ họa 3D Mục tiêu: Trình bày được mô hình 3D Dựng mô hình 3D đồng nghĩa với sử dụng trục x, y, z. Ba trục này chi phối hình dạng, tỉ lệ, vị trí của đối tượng được tạo dựng nên. Khi quan sát 1 hình chiếu đỉnh: nhìn vật thể từ trên xuống, trục x chạy từ trái qua phải ngang qua màn hình, trục y chạy từ trên xuống dưới dọc theo màn hình, trục z chạy từ xa đến gần người dùng. Mặt phẳng dựng hình: mọi hoạt động tạo đối tượng 3 chiều đều diễn ra trên mặt phẳng lưới 2 chiều, có thể xem mỗi hình chiếu là 1 mặt phẳng, nguyên tắc kiến tạo và thao tác trong chương trình là phải nhận diện được mặt phẳng lưới mà bạn đang làn việc thao tác trên đó. Cấu trúc mô hình: Đối tượng phức tạp trong 3d cấu thành từ nhiều hình thái cấu trúc, một vị trí trong không gian 2 chiều hoặc 3 chiều là hình thái đơn giản nhất của cấu trúc mô hình. Mặt là mặt phẳng bề mặt, xác định bởi 3 đỉnh, dùng để phủ lên đối tượng. Phức tạp hơn nữa là phần tử element, gồm nhiều mặt liên kết với nhau hình thành nên 1 phần của đối tượng, nếu 2 mặt có chung cạnh và nằm trên cùng mặt phẳng, cạnh chung thường không hiển thị, còn bề mặt trông như có hình chữ nhật. Đối tượng (object) là tập hợp gồm nhiều phần tử tạo nên hình dạng phức tạp. Hình dạng: hình dạng (shape) là đa giác đường viền 2 chiều khép kín làm cơ sở để tạo đối tượng 3D phức tạp hơn. Khi hở, chúng đóng vai trò là đường dẫn (path) giúp tạo đối tượng 3D và hoạt cảnh. Đối tượng ghép: Những đối tượng tạo trong các phần mềm 3D được phủ bằng nhiều mặt gọi là đối tượng ghép. Một khi đã tạo đối tượng, có thể thao tác bất kỳ phần nào của đối tượng từ đỉnh mặt cho đến phần tử. 2. Làm hoạt hình 3D Khi trình chiếu 1 loạt ảnh liên tiếp nhau, mỗi ảnh có cảnh chỉ hơi khác nhau 1 chút thì sẽ cho cảm giác hình ảnh đang chuyển động. Đó là kỹ thuật hoạt hình. Có nhiều ứng dụng để tạo thước phim hoạt hình 3D (3Ds Max, Flash, Ulead Studio) 3. Hướng dẫn cài đặt 3Ds Max 2009 Mục tiêu: Trình bày được cấu hình tối thiểu để cài phần mềm 3Ds max Trình bày được tổng quan về giao diện phần mềm 3Ds max Cài được phần mềm 3Ds Max Khởi động được phần mềm, sử dụng được vài lệnh cơ bản để vẽ hình. 6 Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp. 3.1 Yêu cầu hệ thống cài đặt phần mềm 3Ds Max 2009 - Đối với bản 32 bit Vẽ ít hơn trong khoảng 1000 đối tượng hoặc 100.000 Polygons Intel® Pentium® 4 1.4 GHz hoặc AMD® SSE2 trở lên 2 GB RAM tối thiểu (4 GB đề nghị) 2 GB swap space (4 GB đề nghị) 3 GB ổ cứng trống Direct3D® 10, Direct3D 9, hoặc Card đồ họa có OpenGL Bộ nhớ Card màn hình tối thiểu là 512MB - Đối với bản 64 bit Vẽ ít hơn trong khoảng 1000 đối tượng hoặc 100.000 Polygons Intel® 64 hoặc AMD64 với công nghệ SSE2 trở lên 4 GB RAM tối thiểu (8 GB đề nghị) 4 GB swap space (8 GB đề nghị) 3 GB ổ cứng trống Direct3D® 10, Direct3D 9, hoặc Card đồ họa có OpenGL Bộ nhớ Card màn hình tối thiểu là 512MB 3.2. Hướng dẫn cài đặt 3DSMax 2009 - Chạy file Setup.exe - Click chuột phải vào file Setup Chọn Run as Administrator 7 7 Cửa sổ cài đặt xuất hiện, các bạn chọn Install Products: - Cửa sổ tiếp theo xuất hiện, Các bạn Check vào ô vuông có dòng chữ: Autodesk 3ds Max 2009 32/64-bit . Click Next. - Cửa sổ tiếp theo, các sẽ thấy 2 dòng: I Accept và I Reject. Các bạn chọn dòng: I Accept, rồi click Next. - Tiếp theo, dòng serial number các bạn chọn 1 trong 3 serial này: 653 - 12354321 or 666 - 98989898 or 666 - 69696969. Dòng Organization: các bạn gõ gì cũng được. Sau đó click Next. 8 - Cửa sổ tiếp theo là quá trình cài đặt, các bạn chỉ cần click Install. Và chờ khi chương trình hoàn tất. - Quá trình cài đặt hoàn tất, xuất hiện cửa sổ khác. Bạn sẽ thấy dòng: View the Autodesk® 3ds Max® 2009 Readme. Các bạn bỏ dấu check trước dòng đó, rồi click Finish. 9 9 3.3. Hướng dẫn Crack phần mềm - Trong thư mục Crack có 2 file tên: XF-MAX2k9-32bit-KG.exe và XF- MAX2k9-64bit-KG.exe. Copy file 32bit nếu các bạn cài bản 32bit và tương tự với bản 64bit vào thư mục cài đặt theo đường dẫn: C:\Program Files\Autodesk\3ds Max 2009 - Mở 3Ds Max 2009 lên và cửa sổ đầu tiên xuất hiện. Các bạn chọn dòng Active the product và Click Next -Cửa sổ Register Today xuất hiện. Nếu có yêu cầu nhập lại Serial Number thì các bạn nhập lại 1 trong 3 số lúc đầu mình đã cung cấp. Rồi các bạn chọn dòng: Enter an activation code. Các bạn mở file crack lúc nãy mình vừa chép vào thư mục cài đặt lên, để nó qua một bên. Các bạn quay trở lại cửa sổ Register Today tìm dòng Request code, boi đen và copy dòng đó. - Paste vào khung Request code ở cửa sổ Crack rồi Click Calculate. Ở dòng Auth Code: xuất hiện một đoạn mã, các bạn copy hết đoạn mã đó. 10 - Paste vào ô vuông ở cửa sổ Register Today, rồi Click Next. Cửa sổ cuối cùng, các bạn click Finish. 3.4. Khởi động phần mềm 3DsMax 2009: C1: Kích đúp biểu tượng trên màn hình Desktop C2: Thực hiện theo đường dẫn: 11 11 3.5. Giao diện phần mềm 3DsMax 2009 a. MainTool Bar Thanh công cụ của MAX, chứa một số lệnh thông dụng, chọn các lệnh bawbfg chuột hoặc bàn phím tắt. b. Command Panel 12 * Geometry: Chứa các lệnh tạo các đối tượng 3D: khối hộp (Box), khối cầu (Shepre), khối chóp (Cone)... - Khi chọn nút Geometry sẽ có một danh sách xổ xuống bên dưới nút đó, liệt kê nhiều loại khối hình học khác mà bạn có thể tạo ra như: khối hộp, khối cầu, khối chóp, khối ống, khối trụ, ấm trà... - Khi click lệnh bất kỳ thì sẽ xuất hiện thanh cuộn ở dưới hộp Parameters cho phép bạn nhập các giá trị như chiều cao (Height), chiều rộng (Width), chiều dài (Length) và nhiều thông số khác nữa. - Vì các thông số cho một đối tượng đôi khi cần nhiều thanh cuộn, các thanh cuộn trong một vài trường hợp có thể trở nên dài hơn sức chứa của màn hình, do vậy bạn có thể dùng mouse để cuốn thanh cuộn lên hoặc xuống bằng cách click và drag theo chiều đứng vào bất kỳ chỗ nào trống của bảng cuộn. Shape: chứa các lệnh để tạo các đối tượng 2D: đường thẳng (Line), hình tròn (Circle), hình chữ nhật (Rectangle) Light & Cameras: chứa các lệnh tạo ánh sáng và camera. Helpers: chứa các lệnh về các đối tượng trợ giúp, như tạo lưới riêng, tạo các Gizmo để diễn tả lửa cháy... Space Warp: chứa các lệnh dùng để tạo một số hiệu ứng đặc biệt như: bom nổ, gió, sóng... System: chứa các lệnh liên quan đến chuyển động, ví dụ sự chuyển động của của cánh tay, bước chân... c. Viewport Vùng nhìn cho phép ta quan sát đối tuongj tù nhiều góc độ khác nhau. Max có 4 khung nhìn được thiết lập mặc định là: Top (trên), Front (trước), Left (trái), Perpective (phối cảnh); ngoài 4 vùng nhìn này còn có các vùng nhìn khác được ẩn đi. d. Lock Selection Nút lệnh dùng bật tắt chế độ khóa chọn lựa đối với các đối tượng hiện hành. e. Animation Button Nút lệnh giúp bật tắt chế độ ghi lại sự diễn hoạt của đối tượng hiện hành. 13 13 f. Viewport Controls Chứa các điều khiển khung nhìn, tùy thuộc vào khung nhìn nào là hiện hành, các thể hiện ở đây sẽ thay đổi. Chúng ta có thể phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển và xoay vùng nhìn g. Menu Bar Thanh chứa lệnh của chương trình, liên quan đến tập tin (File), Hiệu chỉnh (Edit), hiển thị (View), Nhóm (Group), kết xuất (Rendering) Ngoài các lệnh thông thường như các chương trình khác, 3Dsmax còn có các lệnh đặc biệt liên quan dến tập tin như: File-> Reset: Khởi tạo màn hình chuẩn 3D File -> Merge: Nhập đối tượng từ một file *.max(cùng version) vào một file max hiện hành. File -> Import: Nhập đối tượng từ các phần mềm khác như AutoCAD, Adobe Iilustrator, từ các chương trình 3D xuất đối tượng ra *.3ds File -> Export: Xuất đối tượng ra các nguồn khác như *.dwg Ôn tập: 1. Trình bày ứng dụng của 3Ds Max. 2. Trình bày tổng quan về 3Ds Max 2009 Bài tập 1. Thực hiện thao tác cài đặt hoàn chỉnh phần mềm 3Ds Max 2009 2. Thực hiện thao tác Crack phần mềm 3. Vẽ bộ bàn ghế đơn giản 14 BÀI 2: ĐỒ HOẠ 3D VỚI 3DS MAX VÀ TẠO CÁC VẬT THỂ CƠ BẢN Mục tiêu: Trình bày được chức năng của các lệnh tạo đối tượng 2D và 3D. Trình bày được các bước thiết kế 3 chiều trên 3D Max. Thiết lập được các thông số cơ bản trên phần mềm. Vẽ được các đối tượng 2D, 3D cơ bản. Hiệu chỉnh được các đối tượng trên bản vẽ. Thực hiện chuyển đối tượng cơ bản tạo thành các đối tượng phức tạp. Yêu nghề, có ý thức với công việc, tác phong công nghiệp. 1. Giới thiệu 3D Max Mục tiêu: Trình bày được ứng dụng của phần mềm 3Ds max là một trong những chương trình giúp bạn tạo ra và diễn hoạt các vật thể 3 chiều, cho phép thiết đặt khung cảnh mà trong đó ánh sáng, bóng đổ, sự phản chiếu, hiệu ứng mưa, sương mù, lửa,được thiết đặt khi cần thiết.. Cho phép xuất ra dưới các định dạng như phim, ảnh, các mô hình thực tế ảophục vụ cho việc tạo các pim hoạt hình, quảng cáo, thiết kế các nhân vật trong các trò chơi(game). Đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng dùng 3Ds Max để thiết kế phối cảnh nội ngoại thất. Ngoài ra 3Ds max còn được ứng dụng rất đắc lực trong việc thiết kế các mô hình hỗ trợ cho việc giảng dạy như: Trong cơ khí: Thiết kế và diễn hoạt sư hoạt động của một động cơ đốt trong. Một hệ thống lạnh. Người máy (robot) Trong giải phẫu học: Sự chuyển động của máu trong cơ thể qua các mạch máu trở về tim Autodesk® 3Ds Max® đã từng được biết đến với tên 3D Studio MAX là một phần mềm đồ họa vi tính ba chiều (3D graphics application) của công ty Autodesk Media & Entertainment, hoạt động trên hệ điều hành Windows Win32 hoặc Win64. Tên đầu tiên của phần mềm này là 3d Studio, được nhóm Yost xây dựng trên nền tảng của hệ điều hành DOS, được hãng Autodesk phát hành. Sau này Autodesk mua lại bản quyền, được Studio Kinetix (là một bộ phận nằm trong tập đoàn truyền thông và giải trí Autodesk) tiếp tục phát triển. Sau các phiên bản 3ds 3 và 3ds 4, phần mềm được đổi tên thành 3ds MAX, viết trên nền tảng hệ điều hành Windows NT. Tiếp đó, phần mềm này được đổi tên thành 3Ds max, chuyển sang cho Discreet tiếp tục phát triển. Đây là một hãng phần mềm có trụ sở tại Montréal, Québec, Canada, được Autodesk mua lại. 2. Tạo vật thể cơ bản Mục tiêu: - Trình bày được thao tác cấu hình các thông số cơ bản trong phần mềm 3Ds max - Trình bày được chức năng của các lệnh tạo đối tượng 2D, 3D 15 15 - Thiết lập được các thông số cơ bản trên phần mềm. - Vẽ được các đối tượng 2D, 3D cơ bản. - Hiệu chỉnh được các đối tượng trên bản vẽ. - Thực hiện chuyển đối tượng cơ bản tạo thành các đối tượng phức tạp. - Yêu nghề, có ý thức với công việc, tác phong công nghiệp. Nội dung: Các vật thể cơ bản là những đối tượng đơn giản nhất có thể tạo ra từ 3Dsmax như hình cầu, khối trụ, mặt phẳng Từ những đối tượng cơ bản này ta có thể tạo thành những đối tượng phức tạp hơn 2.1. Thay đổi giao diện, thiết lập đơn vị trong 3DsMax a. Thay đổi giao diện Thực hiện theo hình vẽ Xuất hiện bảng Lựa chọn kiểu giao diện, nhấn Set để áp dụng b. Đơn vị đo lường 16 Thực hiện theo hình vẽ Chọn Units Setup Đồng nhất đơn vị về millimeters nhấn OK c. Tùy biến giao diện - Giao diện mặc định có 4 khung nhìn: Top: Khung nhìn từ trên xuống Left: Khung nhìn từ trái nhìn qua Front: Khung nhìn từ trước vào thể Perspective: Khung nhìn phối cảnh 17 17 - Thu phóng khung nhìn, đặt con trỏ như trên hình giữ nguyên chuột trái và di chuyển Để khung nhìn trở về mặc định, nhấn chuột phải chọn Reset Layout Phóng to, thu nhỏ môt khung nhìn, chọn khung nhìn, nhấn vào biểu tượng Thay đổi giao diện khung nhìn, thực hiện theo hình vẽ, trong thẻ Layout chọn các kiểu giao diện sau đó nhấn OK d. Số bước phục hồi bằng lệnh Undo Thay đổi số bước phục hồi bằng lệnh Undo, thực hiện theo hướng dẫn: Customize/Preference/ Chọn tab General Trong mục Scene Undo tăng hoặc giảm Level 18 2.2. Tạo các vật thể cơ bản Để bắt đầu tạo đối tượng, chọn mục Create (Tạo hình) trong bảng lệnh. Trong phần các loại đối tượng, chọn mục Geometry / Shape. Vật thể cơ bản là những vật thể dạng khối có hình dạng đơn giản hoặc phức tạp, tạo ra bằng các công cụ của 3Dmax chỉ bằng một lần vẽ để phân biệt đối với các đối tượng phức hợp tạo bằng cách liên kết, xử lý nhiều vật thể cơ bản. 2.2.1 Shape và các phép hiệu chỉnh - Shape dùng để tạo các đối tượng 2D - Tạo đối tượng thực hiện như sau: C1: Create/Shapes/ C2: Click chuột lên Create, chọn Shape Lệnh line: vẽ đường thẳng Lệnh cirde : lệnh vẽ đường tròn. Lệnh Arc : Lệnh vẽ cung tròn. Lệnh NGon :Lệnh vẽ hình đa giác. Lệnh Text : viết chữ trong 3D Lệnh Egg : vẽ hình kiểu quả trứng. Lệnh Rectangle : vẽ hình chữ nhật. Lệnh Elipse : vẽ hình elip Lệnh Donut : vẽ hình vòng xuyến. Lệnh Star : vẽ ngôi sao. Lệnh Helix: vẽ hình xoắn ốc. Lệnh section: vẽ khung lưới. - Hiệu chỉnh từng lệnh chọn mục Modify để thiết lập các thông số cần thiết. 19 19 Ví dụ: Viết chữ: “3Ds Max 2009” sau đó đổi thành chữ “Lê Xuân Chung” (Font: Time New Roman, Size: 100mm, Color: Red, Kiểu chữ: B) Cách làm: Vào Create/Shapes/ Text Trong ô Text nhập và các thông tin cần thiết Và ta có kết quả Để đổi tên “Lê Xuân Chung” (Font: Time New Roman, Size: 100mm, Color: Red, Kiểu chữ: B) ta vào Modify và thay đổi các thông số theo hình 2.2.2 Geometry (Standard Primitives) a. Mặt phẳng (Plane): C1: Nhấp