第13章 模型、场景渲染与动画制作ok

第2章 Visual Basic编程基础 第13章 模型、场景渲染与动画制作 学习目的与要求： 本章主要介绍场景渲染和动画制作。具体需要掌握渲染照片的创建和类型、渲染场景与效果设置、动画的制作过程等。 13.1 模型、场景渲染的实现 UGNX渲染功能能够模拟样品的实际效果，减少原型样机修改制作周期使产品更快的投入市场。渲染是可视化的表示概念设计的工具，能够让设计人员快速的对模型进行光照处理、材料和纹理设置、背景设置和可视化参数设置等，渲染成精美的图片，生成逼真的外观效果，有效而准确的表达设计概念，增强视觉效果。 实例：生成模型、场景渲染 (1) 打开文件 打开模型文件“\NX6\13\cone_render.prt”。如图13-1所示 图13-1 cone_render.prt （2）模型材料与表面纹理设置 将特定的材料和纹理应用到相应的零件，使零件在高质量的照片中表现出特定的视觉效果。给模型赋值材料实质上就是把一系列描述材料表面的光学性质的参数赋值给模型，模拟现实材料的光学性质。纹理是对模型在特定的材料下的表面性质进行模拟。比如：表面图样、表面起伏、纹理的透明度等。 ①选择【视图】│【可视化】│【材料/纹理】命令或单击【可视化形状】工具栏上的【材料/纹理】按钮 ，弹出【材料/纹理】对话框，如图13-2所示，但此时没有对模型 图13-2材料/纹理对话框 指定材料故对话框是不可编辑的。单击【材料/纹理】按钮后，在资源条上出现3个资源板：部件中材料、材料库、系统材料。 【材料库】 ：LAW文件的材料集，可编辑LAW文件的材料然后导入即可。 【部件中材料】 ：此资源板显示所有应用到模型或者被保存的材料，这里的材料是可以编辑的， 【系统材料】 ：仅在NX中应用的材料，提供了7中类型，此种材料是不可编辑的。 ②在图形区选择球体，然后【系统材料】资源板上选择【金属】对话框中金glod材料图标 ，球体材料赋值就是gold。用同样的方法分别为正方体、椎体和地板材料赋值为铜copper 、锌zinc 和白色陶瓷porcelain ，赋值后结 图13-3 材料赋值效果 果如图13-3所示。为对象赋值材料完成后，材料自动保存到【部件中材料】资源板中，如图13-4所示。 图13-4 部件中材料资源板 注意：材料赋值，在【系统材料】资源板中把要赋值的材料图标直接拖到对象上，也可以完成材料的赋值。 ③在【部件中材料】右键单击【gold】图标，选择【编辑】选项，弹出【材料编辑器】对话框，如图13-5所示。 设置自身物理性质：在【常规】选项中把【环境光】和【漫射】设置大一些在1左右，【反光】和【镜面因子】设置小一点大约在0.05左右。 图13-5 材料编辑器对话框 设置表面特征属性：在【凸凹】选项中球体凸凹类型为缠绕皮革，【刻度值】为6。正方体凸凹类型为缠绕螺纹，【刻度值】为32。椎体凸凹类型为缠绕隆起，【刻度值】为8。地板凸凹类型设置为无， 设置表面图样：在【模式】选项中地板类型为木材（仅用于高质量图像），【刻度值】为5.12。其余实体都设为无。 设置完成后效果如图13-6所示。 图13-6 材料/纹理编辑效果 （3）高级场景灯光设置 为了满足各种特效渲染照片需要，要为渲染场景设计各种光源并使其合理分布，这直接影响最后的图片真实度和艺术效果。UGNX渲染提供了基本灯光和高级灯光两种光源设置。基本灯光只有8种位置固定的场景光源，因此往往不能满足需求。对于各种特效的渲染照片更多的时候是用高级灯光。 ①选择【视图】│【可视化】│【高级灯光】命令或单击【可视化形状】工具栏上的【高级灯光】按钮 ，弹出【高级灯光】对话框，如图13-7所示。 图13-7 高级灯光对话框 ②新建一个聚光灯：在【操作】选项中单击【新建】命令，【基本设置】选项中【名称】改为jgd，【类型】选择聚光灯，单击【应用】后在【灯光列表】选项【开】的列表中会显示新建的聚光灯。 光源的类型有5种：环境光、平行光、眼光源、点光源、聚光灯、舞台光。 环境光：模拟环境中的散射光，没有方向性不会引起阴影。可设置参数为：亮度、颜色。 平行光：与太阳光类似，有方向性会引起阴影。可设置参数：亮度、颜色、方向、位置等。 眼光源：光源的原点在观察者眼睛处。不会引起阴影，可设置参数：亮度、颜色。 点光源：向所有方向发出同等光的光源，会引起阴影，可设置参数：亮度、颜色、位置、亮度变化规律等。 聚光灯：单个点光源向一个方向发出的锥形光，有方向性会引起阴影。可设置参数：亮度、颜色、方向、位置和亮度变化规律等。 【开】：此列表中列出正在使用的光源。 【关】：此列表中列出没有使用的光源，但可作为备选光源。 ：关闭/打开光源按钮。 ③在【基本设置】选项中设置聚光灯的【强度】为0.60。在【定向灯光】选项中设置聚光灯的位置、方向和光束的锥角。使聚光灯在模型的正上方，如图13-8所示。 拖动目标：保持光源位置不变重新定位目标点。 绕目标旋转源：保持光源和目标点的相对距离不变绕目标点旋转。 拖动源：保持目标点位置不变拖动改变光源的位置。 拖动方向矢量：保持光源和目标点的相对距离不变的情况下，同时改变光源和目标点的位置。 拉伸聚光锥：改变聚光灯的光束散射角的大小。 图13-8 调整聚光灯 （4）可视化效果设置 ①选择【视图】│【可视化】│【视觉效果】命令或单击【可视化形状】工具栏上的【视觉效果】按钮 ，弹出【视觉效果】对话框，如图13-9所示。 图13-9 视觉效果对话框 ②在【前景】选项中类型设置为【雪】，可以微调【密度】和【杂质级别】大一些。在【背景】中类型为【光线立方体】，子类型类型为【渐变】，【顶部颜色】设为黑色，【底部颜色】为蓝色。如图13-10所示，单击【确定】按钮。 图13-10 视觉效果对话框背景设置 前景：主要用于设置渲染模型与观察着之间的景物以及聚光灯的光散射效果。类型主要有：无、雾、深度线索、地面雾、雪、TIFF图像、光散射。 背景：主要用于模型后面的背景效果。背景分为主背景和第二背景，可以为二者设置不同的类型进行组合，生成特效的图片。 IBL：Image Based Lighting的缩写，选择该项会使界面采用固化在高动态范围图像中的灯光，而不受基本灯光和高级灯光的作用。 （5）建立高质量渲染照片 ①选择【视图】—【可视化】—【高质量图像】命令或单击【可视化形状】工具栏上的【高质量图像】按钮 ，弹出【高质量图像】对话框，如图13-11所示。 图13-11 高质量图像对话框 ②在【方法】下拉列框中选择【照片逼真的】，单击【开始着色】按钮。软件开始按照设置进行渲染，效果如图13-12所示。 图13-12 渲染效果图 方法：共提供了10种高质量图像类型，前8个从上到下使照片的质量提高，但计算时间也相应延长。辐射、混合辐射类似于照片般逼真的，运行比较慢，但照明柔和度递增。 开始/取消着色：按照设置软件进行渲染，生成静态的图片。 绘图：用于决定在绘图机上输出的照片的质量，与显示的及保存的照片质量无关。 （6）输出渲染图片 ①选择【视图】—【可视化】—【光栅图像】命令或单击【可视化形状】工具栏上的【光栅图像】按钮 ，弹出【光栅图像】对话框，如图13-13所示。在【导出光栅TIFF文件】选项中，勾选【创建“导出TIFF”光栅】选项，然后单击【导出TIFF文件】选择图像放置路径，并指定文件名称。单击【确定】后软件自动生成.tif的格式的图片。单击【确定】退出【光栅图像】对话框。 图13-13 光栅图像对话框 光栅图像：可以将光栅图像（TIFF格式）输入软件界面中，并且可以对其进行编辑和修改，也可以对已存在的光栅图像的尺寸、位置、方向和透明度等参数进行修改和编辑。 （7）保存并关闭所有文件。 13.2动画制作 UG的动画功能是指建立飞行路径的一系列具有视图方向的关键帧或者穿过零件的动画轨迹，制作出具有渲染效果的动画影片。生成的动画格式主要有MPEG和GIF格式。 13.3.1 建立路径 生成动画的关键步骤是建立动画的运动轨迹及其对运动轨迹的编辑，达到最满意的效果。动画路径主要分为曲线类轨迹和关键帧类型轨迹两种。 ①打开文件“\NX6\13\Study\Animation.prt”。如图13-14所示。 图13-14 Animation.prt ②选择【视图】│【可视化】│【创建动画】命令，弹出【高质量图像动画】对话框，如图13-15所示。在【名称】文本框输入“Default1”，在【创建轨迹】选项组中选择【定义轨迹线】选项。单击【添加/复制】选项，弹出【视图导航】对话框，如图13-16所示。在图形区选择圆弧曲线的右端，单击【确定】按钮，效果如图13-17所示。 图13-15 【高质量图像动画】对话框 图13-16 【视图导航】对话框 ​ 动画列表区：显示所有的保存在零件内的动画轨迹，在未创建之前有默认轨迹，默认轨迹不可编辑。 ​ 添加/复制：将原始动画轨迹复制成具有新名字的动画轨迹。 ​ 删除：从动画列表区删除选中的动画轨迹。 ​ 重新定义：重新为一个动画定义一个轨迹。 ​ 信息：查询所选择的动画信息。 ​ 创建轨迹：分为定义轨迹曲线和定义关键帧两种。定义轨迹曲线是使用模型中已经存在的曲线作为轨迹曲线。定义关键帧是使用在模型中任意位置建立的观察点作为运动轨迹。 ​ 关键帧：将关键帧添加到所选择的动画轨迹中。 ​ 参数：定义动画的格式、名称、宽高比等输出参数。 ​ 预览动画：预览制作的动画。 ​ 产生动画：将制作的动画以MPEG格式输出保存，输出时可确定动画的输出长度范围。 ​ 合并动画：将多个MPEG动画片段组合成一个MPEG的动画。 图13-17 创建轨迹 13.3.2 设置关键帧 ③在【高质量图像动画】对话框，选择【关键帧】选项，弹出【编辑关键帧】对话框，在【步数】文本框输入“100”，在【暂停】文本框“0”，在【方位】选项组中选择【看某一点】选项，选择【选择只在一点上看的体】复选框，单击【设置摄像机】按钮，单击【应用】按钮，如图13-18所示。 图13-18 【编辑关键帧】对话框 ​ 步数：定义关键帧的步数，步数越多动画的动作会越连贯。 ​ 暂停：使动画在某一处停留一段时间，暂停的值应为正数。 ​ 方向：分为相切的和看某一点两种。相切的是摄影方向沿着轨迹轮廓的相切方向。指向某点是摄影方向从所选择的关键帧指向选择的对象，这个对象可以是实体、面、边、点或曲线。 ​ 滚动角：定义了在一个帧里，摄像机绕摄影方向矢量所转动的角度。可以产生模型沿着轨迹路径在飞行中转弯的效果。 ​ 选择只在一点上看的体：选中此选项，则只能选择实体作为指向点。 ​ 设置摄像机：定义0帧，0帧用来给整个轨迹进行基本的摄像机设置的特殊关键帧。 ​ 添加：用于在当前轨迹轮廓的路径上增加关键帧点。选择此关键帧点的坐标位置成为眼睛位置所在点。继续添加可以设置更多的关键帧点。 ④在【编辑关键帧】对话框，选择【添加】选项，弹出【点构造器】对话框，在视图区选择曲线的左端点。回到【编辑关键帧】对话框，在视图区选择整个模型，效果如图13-19所示，单击【确定】按钮。 图13-19 编辑关键帧效果 13.3.3 设置参数 参数选项定义动画的格式、名称、宽高比等输出参数。 ⑤在【高质量图像动画】对话框，选择【参数】选项，弹出【编辑参数】对话框。单击【动画文件名】选项，为视频指定保存路径和名字，勾选中【更新表达式】和【用硬件渲染】复选框，其余默认，如图13-20所示。单击【确定】按钮。 图13-20 【编辑参数】对话框 ​ 动画文件名：定义动画文件的名称和路径。 ​ 类型：选择生成动画的格式，软件提供MPEG-1，MPEG-2，TIFF，GIF89a四种格式。 ​ 大小：定义所输出的动画文件的分辨率。 ​ 帧速率：定义动画以每秒帧数所表示的放映速度。 ​ 更新表达式：给零件中的模型或部件提供参数化动画。 13.3.4 预览/生成动画 预览动画命令演示动画列表区内当前所采用的动画轨迹制作的动画效果。生成动画命令定义需要生产动画的帧范围，并把动画以MPEG文件保存。起始帧和结束帧的值分别是零和动画总的帧数。 ⑥在【高质量图像动画】对话框，选择【预览动画】选项，弹出【预览动画】对话框。单击【播放】按钮 观察动画的效果，如图13-21所示。单击【确定】按钮。 图13-20 【预览动画】对话框 ⑦在【高质量图像动画】对话框，选择【生成动画】选项，弹出【生成动画】对话框。在【开始帧】文本框输入0，在【结束帧】文本框输入100。如图13-22所示。单击【确定】按钮生成动画。 图13-20 【生成动画】对话框 ⑧保存并关闭所有文件。 13.4 上机实训 实验目的 ​ 了解场景渲染和动画制作的作用 ​ 熟悉场景渲染和动画制作的过程 ​ 掌握渲染照片的创建和类型 ​ 掌握渲染场景与效果设置 ​ 掌握动画的制作步骤 实验内容 实训1 (1) 打开文件 打开模型文件“\NX6\13\phone_render.prt”。如图13-21所示 图13-21 phone_render.prt （2）模型材料与表面纹理设置 ①选择【视图】│【可视化】│【材料/纹理】命令或单击【可视化形状】工具栏上的【材料/纹理】按钮 ，弹出【材料/纹理】对话框，如图13-22所示。 图13-22 【材料/纹理】对话框 ②在图形区选择模型的四个支撑臂然后在【系统材料】资源板上选择【彩色塑料】对话框中block材料图标 。选择选择【编辑器】选项，弹出【材料编辑器】对话框，在【名称】文本框中输入“MT 9048”，在【纹理大小】下拉列表中选择【512】选项，在【图像模式】下拉列表中选择【平铺】选项；在【常规】选项卡中，在【透明度】文本框中输入“0”，在【类型】下拉列表中选择【塑料】类型，在【环境光】文本框中输入0.1，在【漫射】文本框输入0.75，在【反光】文本框输入0.9，在【粗糙度】文本框中输入0.075，【反光颜色】选择纯白色。其余选项卡默认，如图13-23所示。 图13-23 支撑臂材料赋值 ③在图形区选择模型的底部外壳和上面的三个按键，然后在【系统材料】资源板上选择【彩色塑料】对话框中block材料图标 。选择【编辑器】选项，弹出【材料编辑器】对话框，在【名称】文本框中输入“MT 9000”，在【纹理大小】下拉列表中选择【128】选项，在【图像模式】下拉列表中选择【平铺】选项；在【常规】选项卡中，在【透明度】文本框中输入“0”，在【类型】下拉列表中选择【塑料】类型，在【环境光】文本框中输入0.1，在【漫射】文本框输入0.75，在【反光】文本框输入0.9，在【粗糙度】文本框中输入0.075，【反光颜色】选择纯白色。其余选项卡默认，如图13-24所示。 图13-24 底部外壳材料赋值 ④在图形区选择模型的十字星按键和顶部的外部大环，然后在【系统材料】资源板上选择【金属】对话框中铬chromium材料图标 。选择【编辑器】选项，弹出【材料编辑器】对话框，在【名称】文本框中输入“Chrome plate”，在【纹理大小】下拉列表中选择【128】选项，在【图像模式】下拉列表中选择【平铺】选项；在【常规】选项卡中，在【透明度】文本框中输入“0”，在【类型】下拉列表中选择【导体】类型，在【环境光】文本框中输入0.2，在【漫射】文本框输入0.70，在【反光】文本框输入0.5，在【反光】文本框输入0.8，在【粗糙度】文本框中输入0.1。其余选项卡默认，如图13-25所示。 图13-25 十字按键和外环材料赋值 ⑤在图形区选择模型的顶部的圆盖，然后在【系统材料】资源板上选择【彩色塑料】对话框中block材料图标 。选择【编辑器】选项，弹出【材料编辑器】对话框，在【名称】文本框中输入“Speaker”，在【纹理大小】下拉列表中选择【128】选项，在【图像模式】下拉列表中选择【平铺】选项；在【常规】选项卡中，在【透明度】文本框中输入“0”，在【类型】下拉列表中选择【塑料】类型，在【环境光】文本框中输入0.25，在【漫射】文本框输入0.4，在【反光】文本框输入0.5，在【粗糙度】文本框中输入0.05，【反光颜色】选择纯白色。其余选项卡默认，如图13-26所示。 图13-26 底部外壳材料赋值 （3）高级场景灯光设置 ⑥选择【视图】│【可视化】│【高级灯光】命令，弹出【高级灯光】对话框，在【灯光列表】中在【开】选项中把全部默认的灯光通过关闭按钮 关闭灯光，在【操作】选项中单击【新建】命令，【基本设置】选项中【名称】改为keylight，【类型】选择聚光灯，单击【应用】后在【灯光列表】选项【开】的列表中会显示新建的聚光灯。选择【颜色】选择粉红色，在【强度】标尺上滑动到.58刻度。在【聚光灯设置】选项中【圆锥角】文本框中输入45，在【阴影】选项中勾选【阴影】复选框，在【详细】下拉列表中选择【特精细】选项，在【边】下拉列表中选择【特柔和】选项，如图13-27所示。 图13-27 设置keylight参数 ⑦选择【视图】│【可视化】│【高级灯光】命令，弹出【高级灯光】对话框，在【灯光列表】中在【开】选项中把全部默认的灯光通过关闭按钮 关闭灯光，在【操作】选项中单击【新建】命令，【基本设置】选项中【名称】改为copykeylight，【类型】选择聚光灯，单击【应用】后在【灯光列表】选项【开】的列表中会显示新建的聚光灯。选择【颜色】选择粉红色，在【强度】标尺上滑动到.65刻度。在【聚光灯设置】选项中【圆锥角】文本框中输入50，在【阴影】选项中勾选【阴影】复选框，在【详细】下拉列表中选择【特精细】选项，在【边】下拉列表中选择【特柔和】选项，如图13-28所示。 图13-28 设置copykeylight参数 （4）可视化效果设置 ⑧选择【视图】│【可视化】│【视觉效果】命令，弹出【视觉效果】对话框，单击【背景】选项，在【类型】下拉列表中选择【光线立方体】选项，选中【背景】单选项，在【类型】下拉类表框中选择【用户指定的图像】选项。单击【图像】选项弹出【背景图像】对话框在本模型文件夹中选中desk.tif，其余选项默认，如图13-29所示，单击【确定】按钮。 图13-29 视觉效果对话框 （5）建立高质量渲染照片 ⑨选择【视图】│【可视化】│【高质量图像】命令，弹出【高质量图像】对话框，在【方法】下拉列表中选择【照片般逼真的】选项，如图13-30所示，单击【开始着色】按钮开始渲染。 图13-30 【高质量图像】对话框 ⑩软件开始按照设置进行渲染，效果如图13-31所示。单击【确定】退出【高质量图像】对话框 图13-31 渲染效果图 （6）输出渲染图片 选择【视图】│【可视化】│【光栅图像】命令，弹出【光栅图像】对话框。单击【导出TIFF文件】选择图像放置路径，并指定文件名称为phone_render。单击【确定】后软件自动生成.tif的格式的图片。单击【确定】退出【光栅图像】对话框，如图13-32所示。 图13-32 光栅图像对话框 （7）建立路径 设置图层1为工作层，图层4是设为可选其余为不可见。选择【视图】│【可视化】│【创建动画】命令，弹出【高质量图像动画】对话框。在【名称】文本框输入“Default1”，在【创建轨迹】选项组中选择【定义轨迹线】选项。单击【添加/复制】选项，弹出【视图导航】对话框。在图形区选择圆弧曲线的右端，单击【确定】按钮，效果如图13-33所示。 图13-33 【高质量图像动画】对话框 （8） 设置关键帧 在【高质量图像动画】对话框，选择【关键帧】选项，弹出【编辑关键帧】对话框，在【步数】文本框输入“100”，在【暂停】文本框“0”，在【方位】选项组中选择【看某一点】选项，选择【选择只在一点上看的体】复选框，单击【设置摄像机】按钮，单击【应用】按钮，如图13-34所示。 图13-34 【编辑关键帧】对话框 在【编辑关键帧】对话框，选择【添加】选项，弹出【点构造器】对话框，在视图区选择曲线的左端点。回到【编辑关键帧】对话框，在视图区选择整个模型，效果如图13-35所示，单击【确定】按钮。 图13-35 编辑关键帧效果 （9） 设置参数 在【高质量图像动画】对话框，选择【参数】选项，弹出【编辑参数】对话框。单击【动画文件名】选项，为视频指定保存路径和名字，勾选中【更新表达式】和【用硬件渲染】复选框，其余默认，如图13-36所示。单击【确定】按钮。 图13-36 编辑参数 （10） 预览/生成动画 在【高质量图像动画】对话框，选择【预览动画】选项，弹出【预览动画】对话框。单击【播放】按钮 观察动画的效果，如图13-37所示。单击【确定】按钮。 图13-37 【预览动画】对话框 ⑦在【高质量图像动画】对话框，选择【生成动画】选项，弹出【生成动画】对话框。在【开始帧】文本框输入0，在【结束帧】文本框输入100。如图13-38所示。单击【确定】按钮生成动画。 图13-38 【预览动画】对话框 （11）保存并关闭所有文件。 实验总结 通过本实训，掌握场景渲染和动画制作的操作步骤，掌握场景渲染和动画制作的步骤。掌握场景渲染和动画制作的实现最好的渲染效果。 13.5 本 章 习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 上机题 自建合适模型完成下列效果