Filosofie programu Rhinoceros - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

2. června 1999, 00.00 | 3D systém Rhinoceros patří mezi velice zajímavé produkty ze střední kategorie. Seznamte se s jeho základní filosofií a jeho vyhlídkami do budoucna.

Tento krátký text vznikl jako kompilace různých příspěvků vývojového týmu Rhina na konferenci tohoto programu. Týká se sladění inženýrského a uměleckého přístupu při modelování 3D objektů a symbiózy Rhina a objemových modelářů. Budiž řečeno předem, že se nejedná o oslavné ódy na některou ze základních filosofií modelování (objemové versus plošné). Každá má své nesporné přednosti i zásadní nedostatky a omezení, ale vzájemné spojení jejich výhod může vložit uživateli do ruky mimořádně silný nástroj. Rhino není náhradou, ale velice vhodným doplňkem každého (nejen) high-end modelovacího systému. To, co dělá Rhino tak silným nástrojem, je plnohodnotné NURBS plošné modelování volných ploch s minimem omezení, na která narážíte v ostatních programech. Každý profesionální uživatel navíc ocení možnost tvořit a editovat své modely přímo z hlediska základů NURBS geometrie - editaci lze provádět na úrovni řídicích bodů, uzlů, UV parametrů, hlavních křivek, stupňů křivek a ploch, vah řídicích bodů, geometrické spojitosti křivek a ploch atd. Nic není "zamlženo" neprůhledným vrstvením multi-funkcí, vše je jasné a srozumitelné.

Ale teď pěkně od začátku.

Lidé, kteří se zabývají inženýrskou činností a následnou výrobou, požadují značnou přesnost svých modelů - požadují přesnou kontrolu nad konstruovanými tvary, které se skládají převážně z rovných a lomených čar, oblouků, kružnic a dalších základních entit.

S výše uvedeným si většina lidí spojuje termín "CAD".

Na druhé straně - lidé, kteří s pomocí počítače generují animace nebo speciální filmové efekty při své práci využívají rovněž 3D grafiku a 3D modely, avšak jejich potřeby jsou od "CADistů" diametrálně odlišné - tvoří umělé obrazy, nikoliv fyzické součásti. Pro svou činnost vyžadují více prostoru pro "umělecký rozmach" a nechtějí být omezováni geometrickou strohostí základních entit.

Mnoho lidí označuje programy, sloužící pro tvorbu grafiky a designu jako modelovací programy. CAD programy jsou obvykle používány inženýry, modelovací programy designéry nebo umělci.

Mnozí uživatelé se domnívali, že toto odloučení obou skupin programů je sice nepříjemná, ale asi nezbytná věc. Během vývoje programu Rhinoceros jsme se pokusili sladit významné rysy obou skupin programů do jediné aplikace, která by se prostě zaměřila na poskytnutí co nejširších možností při tvorbě prostorových modelů.

Někdy bylo obtížné precizně vyvážit inženýrské požadavky na přesnost s uměleckými potřebami tvůrčí volnosti, od dob začátků jsme však v této oblasti učinili velmi významný pokrok.

Jedním z důvodů, proč jsme tento pokrok učinili, jsou přirozené vlastnosti NURBS geometrie.

NURBS plochy mají schopnost vyjádřit obecný tvar hladkých organických struktur, ale i dokonale přesných tvarů, jako je koule nebo válec. To nám dává velice silnou základnu pro další pokrok v obou oblastech.

Tato symbióza inženýrského a uměleckého přístupu je jednou z unikátních vlastností Rhina - například Rhino je jediným mně známým programem, který umí načítat a ukládat soubory .AI (Adobe Illustrator), které používají umělci a designéři a zároveň disponuje robustním IGES translátorem (formát IGES používají zase technicky zaměření uživatelé).

Dokonce existuje celý obor, které kombinuje inženýrský a umělecký přístup - jedná se o průmyslový design.

V tomto okamžiku zhruba polovina uživatelů využívá Rhino pro CAD/inženýring/průmyslový design a druhá polovina vytváří počítačové animace a grafiku.

Lidé, kteří se zabývají mechanickým designem, rádi používají Rhino ve spolupráci se svým objemovým modelářem, protože Rhino disponuje typem funkcí, které objemový modelář ze své definice prostě nemůže nabídnout.

Rhino není parametrický modelář nebo objemový modelář s konstrukční historií (i když konstrukční historie se chystá na konec roku 99) jako třeba SolidWorks. Tyto programy pro objemové modelování jsou většinou skvělé, zvláště když chcete provádět mnoho drobných změn během návrhu součásti (například změny poloměrů děr, rozměrů apod.). Někdy však pracuje parametrické modelování svou povahou proti vám - modelovací programy vám nabízejí omezený seznam akcí, které můžete aplikovat například na různé hrany modelu. Pokud chcete dosáhnout některého zvláštního efektu, který není zahrnut v seznamu automatických akcí, máte prostě smůlu a požadovaný tvar nemůžete vytvořit.

Na druhé straně - v Rhinu můžete udělat téměř cokoliv, co v objemovém modeláři udělat nelze - můžete rozpojit těleso na jednotlivé plochy a využít silný arzenál funkcí Rhina pro jemnou i globální editaci ploch, upravit je podle své libosti a nakonec je opět spojit dohromady tak, že tvoří uzavřené těleso a exportovat jej přes IGES zpět do objemového modeláře.

Jde o to, že Rhino vám poskytuje možnost přímé editace každé jednotlivé plochy modelu, na rozdíl od objemových modelářů, kde aplikujete seznam akcí na seznam objektů v konstrukční historii a na samém konci "vypadne" výsledná geometrie.

V Rhinu můžete například velice jemně "vyladit" tvar modelu pouhým pohybováním řídicích bodů, které definují tvar ploch, což je další schopnost, kterou objemoví modeláři postrádají. Všechny tyto věci je obtížné popsat slovy, ale jestli jste se už někdy dostali do vážných potíží při dokončování složitého modelu v objemovém modeláři, který vám nabídl pouze několik dostupných tlačítek s akcemi, pak jistě víte, o čem je řeč.

Mnoho lidí oceňuje jednoduchost a rychlost interface Rhina, díky níž mohou ihned skicovat svoje "3D myšlenky", narozdíl od předem strukturovaného a plánovitého přístupu v objemovém modeláři. To je další nevýhoda objemových modelářů - před započetím tvorby modelu si musíte dobře promyslet způsob, jakým budete svůj model vytvářet. V Rhinu můžete prakticky okamžitě "od boku" skicovat různé tvary modelu místo přípravy strukturovaného plánu tvorby tohoto modelu.

Avšak i v Rhinu můžete vytvářet modely podobným způsobem, na jaký jste zvyklí z objemového modeláře. Můžete nastavit svou pracovní rovinu - working plane (v Rhinu se nazývá konstrukční rovina - construction plane) a skicovat křivky na jednom povrchu svého modelu, poté je vytáhnout do prostoru (extrude), booleovsky sjednotit (union) nový "prvek" (feature) s původním modelem, poté na hrany aplikovat zaoblení (fillet) a pokračovat obdobným způsobem v další tvorbě modelu.

Avšak i plošný modelář má své nedostatky - rozdíl oproti objemovému modeláři je například v provádění změn v modelu. V parametrickém modeláři můžete například jednoduše změnit poloměr zaoblení hrany nebo zmenšit otvor. To v Rhinu tak jednoduše nejde (musíte to udělat ručně, nic se automaticky nepřepočítá) a v tom je jeho hlavní omezení oproti parametrickým modelářům. S tímto neduhem se pojí i další problémy - nelze například "přepočítat" model na jinou toleranci. Rhino skutečně nemůže být náhradou za váš objemový modelář a ani se o to nepokouší. Jak bylo řečeno už na začátku - Rhino je vhodným doplňkem objemových modelářů, plnohodnotným plošným NURBS modelářem a spojovacím článkem mezi CAD aplikacemi a programy pro uměleckou vektorovou ilustraci a grafiku, které navíc povyšuje do třetího rozměru. Rovněž je vhodným nástrojem pro studenty, kteří se chtějí za levný peníz do tajů NURBS geometrie ponořit, nebo pro učitele, kteří nechtějí půl semestru učit studenty ovládání programu, ale jde jim zejména o výuku modelování a designu.

A nakonec si přečtěte, co o Rhinu říká člověk nejpovolanější - Bob McNeel, prezident firmy Robert McNeel & Associates (která program Rhino vyvíjí):

Když jsme začali vyvíjet Rhino, měli jsme k dispozici omezené prostředky a museli jsme si dobře rozmyslet, co pro nás bude nejdůležitější. Padlo rozhodnutí, že se zaměříme na high-end modelování volných ploch, tedy na oblast, kde jedinými alternativami byly (a stále jsou) programy typu Alias, PT/Designer (dříve CDRS), ICEM a Surfacer.

Naše idea byla následující: pokud bychom byli schopni na obyčejné PC přenést 90% funkčnosti high-end systémů za 10% jejich ceny a navíc by se nám podařilo napsat program, který je jednoduchý a uživatel se ho snadno naučí a navíc bude dostatečně rychlý pro produktivní práci třeba i na laptopu, mohli bychom zaplnit velkou mezeru na trhu. Do 90% funkčnosti nám stále ještě kus práce zbývá, ale myslím si, že ostatních cílů již bylo dosaženo.

Ve verzi 2 (první beta by se měla objevit na přelomu 1999/2000, pozn. překl.) se zaměříme na tvorbu nové generace jádra, které usnadní implementaci "inteligentní" tvorby ploch. Stále se budeme zaměřovat na postup práce designéra během pracovního procesu. Nejsme přesvědčeni o tom, že současné programy obecně poskytují designérovi takovou míru svobody, kterou potřebuje pro uskutečnění svých myšlenek. Většina současných objemových modelářů omezují jak možnosti designu, tak i způsob práce designéra. Toho se chceme vyvarovat.

Přeložil a zpracoval , Dimensio s.r.o.