Modelujeme v Rhino - Řemdih - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

10. prosince 2003, 00.00 | V dnešním díle seriálu o modelování v Rhinu se navrátíme do středověku. Řemdih je svou konstrukcí poměrně jednoduchý, a proto by nikomu jeho modelování nemělo činit potíže. Ukážeme si na jeho tvorbě některé užitečné funkce Rhina, jako je například Array Along Surface, nebo Distance. Tutoriál je vytvořen pro Rhino verze 2.

Hlavní použité příkazy:
Array Along Surface, Rectangular Array, Pipe, Sweep 1 Rail, Fillet Curve

V tomto tutoriálu se nepředpokládá žádná pokročilá znalost Rhina, ale spíše kladný vztah k programu. Pokud ale Rhinoceros ovládáte alespoň na úrovni tutoriálů Pistole, Helma nebo Vrhací nůž tím lépe pro vás.
Jádrem řemdihu je koule (železná) připevněná k rukojeti (topůrku) pomocí řetězu. Někdy bývaly na kouli upevněny ostny, které způsobovaly o něco vážnější zranění, než jen samotná koule, a hlavně působily odstrašujícím dojmem. My budeme v konstrukci modelu postupovat podobně, jako staří zbrojmistři. Resp. ono to ani jinak dělat nejde. Vytvoříme si kouli a jeden osten, který okopírujeme po povrchu koule. Poté vyrobíme řetěz, který bude spojovat ostnatou kouli s rukojetí, jejíž výroba by také neměla být nijak složitá.

Pokud budou stát hvězdy při nás a podaří se všechno tak jak má, bude náš výtvor vypadat nějak takto:

Obr. 1.: Takto může vypadat náš výsledek.

V historii existovalo mnoho typů této zbraně, proto nebude vadit, když se v tvorbě každého jednotlivce budou vyskytovat nějaké odchylky. Fotografii této zbraně je možné nalézt na internetu poměrně snadno. Stačí do vyhledávače zadat Morning star.

Tak tedy začněme. Vytvoříme si nejprve obyčejnou kouli o průměru 5 jednotek uprostřed souřadného systému. Toho můžeme dosáhnout buď pomocí programového menu Solid - Sphere - Center, Radius, nebo ikonky (viz obr. 2).

Obr. 2.: Nástroj pro tvorbu koule.

Každopádně budeme kouli vytvářet určením jejího středu a poloměru (jenž činí dříve zmíněných 5 jednotek). Tím máme jádro hotové, nyní se pustíme do výroby prototypu ostnu. Záleží na vašem vkusu. Někomu by se mohl více líbit obyčejný osten typu "jehlan", někdo by raději složitější tvar. Není problém modelování jakéhokoliv tvaru ostnu, protože se bude vždy jednat o křivku rotovanou kolem svislé osy. Nakreslíme si tedy v okně Front pomocí funkce Polyline (Curve - Line - Polyline) polovinu linky ohraničující průřez ostnu. Používejte přichytávání na mřížku (Snap), abyste zajistili, že bude čára začínat i končit na hlavní ose. V průběhu tvorby čáry můžete Snap libovolně zapínat a vypínat aniž byste tím ukončili kreslení. To se hodí pro tvorbu menších vroubků na ostnu. Nezapomeňte také, že můžete stisknout klávesu Shift a pohybovat se tak pouze ve směru os.

Obr. 3.: Současný stav tvorby řemdihu v okně Front.

Nyní, když jsme úspěšně vytvořili křivku, orotujeme ji kolem osy. Tvorbu rotací lze uskutečnit dvěma způsoby. Jednoduše, anebo složitě. Jednoduchá cesta je následující. Označte si obrysovou křivku ostnu a klikněte v menu na funkci Revolve (Surface - Revolve). Na příkazové řádce Rhina se objeví informace o tom, že teď máme zadat začátek osy. Ujistěte se, že máte zapnutý Snap a klikněte kamkoliv na osu, které se dotýká počáteční a koncový bod obrysu. Nyní se objeví výzva k zadání konce osy otáčení. Klikněte kamkoliv jinam na té samé svislé ose. Objeví se okno (viz obr. 4) v němž můžete upřesnit některé parametry funkce Revolve. Nám ale postačí nechat v menu vše jak je a potvrdit tlačítkem OK.

Obr. 4.: Menu funkce Revolve.

Měl by vzniknout, pokud tedy byl správně nakreslen obrys, osten s nenulovým objemem. Pokud jsme někde něco přetáhli (obrysová křivka se nedotýká přesně osy otáčení) budeme mít místo ostnu jenom skořápku. Analyzovat objem objektu můžeme s pomocí funkce Analyze Volume (Analyze - Mass Properties - Volume). Pokud není těleso vytvořeno zcela špatně, měla by se zobrazit na příkazové řádce Rhina informace o tom, kolik činí objem daného tělesa (viz obr. 5).

Obr. 5.: Informace o objemu tělesa.

Druhý, trošku složitější způsob a navíc poněkud nevhodný pro tento případ (ale pro jiné případy dobrý) je tvorba s využitím kružnice. Nebudu jej zde příliš rozepisovat. Princip spočívá v tom, že se vytvoří kružnice, která bude sloužit jako cesta pro funkci Sweep 1 Rail (Surface - Sweep 1 Rail). Jako průřezovou křivku bychom potom zvolili obrys ostnu. Tento způsob je ale nepříjemný v tom, že pokud nevytvoříme kružnici správně (v ideálním případě by se měla dotýkat obrysové křivky ostnu), může vzniknout těleso, které není uzavřené (nelze použít analýza objemu a testování na volné hrany v objektu (Analyze - Edge Tools - Show Naked Edges nám zobrazí kde je chyba (viz obr. 6)).

Obr. 6.: Vlevo dobře vytvořený osten, vpravo jsou vidět Naked Edges špatně vytvořeného objektu.

Ať už jsme zvolili jakýkoliv postup, měla by naše dosavadní práce vypadat přibližně tak, jak je znázorněno na obrázku 7.

Obr. 7.: Dosavadní stav práce.

Nyní se pustíme do duplikování ostnu po povrchu koule. Rhino disponuje velice příjemným nástrojem, který nás ušetří otrockého kopírování a otáčení. Ta funkce se jmenuje Array Along Surface a nalezneme ji v programovém menu Transform - Array - Along Surface. Označíme si osten a použijeme funkci. Program nás vyzve k určení základny objektu. Klikneme proto na spodní část ostnu (bod A na obrázku 8). Poté bude funkcí vyžadován normálový vektor. Klikneme tedy kamkoliv ve směru svislé osy, nejlépe však pro názornost někam ke špičce (bod B na obrázku 8).

Obr. 8.: Funkce Array Along Surface si vyžaduje určení několika bodů. A je základní bod a B ve vztahu k A udává normálový vektor.

Dále je nutné zvolit povrch, po kterém budou body duplikovány. Vyberte proto kouli. Poslední dva kroky jsou zadání počtu kopií ve směru U a ve směru V. V tutoriálu bylo použito 5 kopií pro každý směr. Vzhledem k tomu, že byla funkce aplikována na povrch koule, některé objekty se nám překrývají. Bude nutné je smazat. Na obrázku 9 je současný pohled na dílo s vyznačením duplicitních ostnů.

Obr. 9.: Stav díla po vytvoření kopií ostnů. Čísla na obrázku znamenají počet ostnů v daném místě. Oblast P označuje prázdné místo.

Smažeme tedy přebytečné objekty a před tím, než se pustíme do tvorby úchytného "očka" pro řetěz, ještě doladíme rozmístění ostnů. Podíváme-li se na model, zjistíme, že na některých částech koule je příliš volného prostoru, který by bylo ideální zaplnit právě nějakými pěkně špičatými, nebezpečnými ostny. Jedná se o 4 místa po obvodu koule (oblast P na obr. 9 a další symetricky rozmístěné po kouli). Označíme si proto všechny čtyři ostny nenacházející se na "rovníku" či "pólech" a klasickým kopírováním (Ctrl+C, Ctrl+V) si vytvoříme jejich duplikáty. Označené objekty otočíme o 45°, čímž zaplníme prázný prostor. Otočení provedeme funkcí Rotate (Transform - Rotate). Po zadání centra otáčení můžeme buď myší kliknout do středu pracovní plochy v rovině dané rovníkem a druhý bod zvolit tak, aby se vůči prvnímu bodu nacházel pod úhlem 90 stupňů, anebo místo toho všeho klikání po volbě centra otáčení napsat na příkazový řádek číslo 90.

Obr. 10.: Hotová ostnatá koule.

Tak, tím jsme vytvořili pěkně rovnoměrně ostnatou kouli. Nastal čas pro výrobu úchytu na řetěz. To nebude nic extra těžkého. Jedná se totiž o jakousi "skobu" připevněnou na kouli. Ta se nachází v místě nejhornějšího ostnu, který je proto nutné smazat. V okně Front si nakreslíme kruh o poloměru 1.5 jednotky (Curve - Circle - Center, Radius, střed zvolte na nějakém průsečíku pracovní mřížky, poloměr zadejte do příkazové řádky). Zkopíruje jej a se zapnutým Snapem přesuneme jednu instanci o 3 jednotky nahoru, nebo dolů. Pro kontrolu - kruhy by se vzhledem k velikosti svého průměru měly dotýkat. Dále ke každému kruhu nakreslíme sečnou čáru, která bude procházet jeho středem. To provedeme velice snadno , neboť jsme si kruhy vytvořili se středem na mřížce. Postačí nám tedy mít zapnutý Snap a funkcí Polyline (ikonka ) nakreslit trochu delší čáru napříč kruhem. To samé uděláme i pro druhý kruh.

Obr. 11.: Kruhy se sečnami a průsečíky A,B,C a D.

Nyní si zapneme funkci přichytávání na průsečíky: Osnap - Int (Intersection) - viz obr. 12. Opět zvolíme typ čáry Polyline a nakreslíme jednu čáru z bodu A do bodu B (viz obr. 11) a druhou z bodu C do bodu D. Všimněte si, že jakmile se myší přiblížíte k nějakému průsečíku a máte zapnutý Osnap - Int, objeví se nápis Int a kurzor mírně poskočí na místo křížení čar. Tak víte, že se nacházíte přesně na průsečíku.

Obr. 12.: Typy přichytávání nalezneme na dolní liště programu.

Na ploše tedy máme mimo jiné dva kruhy a čtyři čáry. Sečny můžeme smazat, neboť je dále potřebovat nebudeme. Ty nám posloužily pouze pro větší komfort při kreslení dalších dvou čar a pro demonstraci možností Osnapu. Vypněte si Osnap, ať se vám lépe pracuje dále. Teď se pustíme do rozřezávání. Označme si obě dvě kružnice a zvolme funkci Split (Edit - Split, anebo ikonka ). Jako řezající objekty vyberte obě čáry a potvrďte klávesou Enter. Oba kruhy by měly být rozříznuty pomocí vytvořených úseček. Pokud Split selhal, špatně jste v předchozích krocích vytvořili ony čáry z průsečíku do průsečíku. Jestli vše ale proběhlo podle plánu, pokračujme dále. Cílem tady toho všeho snažení je dosažení tvaru "O" určujícího jak tvar přichytávací skoby, tak kroužky řetězu. Řezáním vzniklé dvě přebytečné polokružnice smažeme, takže bychom měli mít před sebou tvar "O" složený ze dvou křivek a dvou úseček. Označíme si tyto čtyři čáry a okopírujeme je. Aktuálně označené pak sloučíme pomocí funkce Join (Edit - Join nebo ikonka ) do jedné uzavřené křivky. Tato určuje tvar kroužku. Pro přehlednost na pracovní ploše bychom ji mohli buď skrýt (funkce Hide), anebo posunout kousek do strany (nejlépe se zapnutým Snapem, aby bylo možné ji snadno vrátit na původní místo). Nyní vybereme tři křivky, které dohromady tvoří tvar úchytu. Je to horní "polokružnice" a obě úsečky. Sloučíme je dohromady opět funkcí Join. Zbývající polokružnici můžeme smazat, už nebude potřeba. Tím máme vytvořenu jednu křivku pro úchyt a jednu definující kroužek řetězu.

Obr. 13.: Řídící křivky pro úchyt a kroužek.

Označíme si "skobu" (křivku vzniklou ze třech čar) a použijeme nástroj Pipe (Solid - Pipe). Vzhledem k tomu, že se jedná o neuzavřenou křivku, budeme vyzváni k zadání poloměru kružnice určující "rouru" pro počáteční i koncový bod. Pokud nezadáme hodnotu poloměru kružnice číselně, můžeme ji nakreslit přímo v některém z pracovních oken. Program si daný poloměr zapamatuje a tak pro zadání velikosti druhého stačí pouze potvrdit klávesou Enter, takže budou oba dva průřezy stejné velikosti. Doporučuji ale přímé zadání poloměru a vzhledem k velikosti koule ho nastavit na 0.5 jednotky (koule má průměr 10 jednotek). Skobu přesuňte tam kam patří, tedy ke kouli.

Obr. 14.: Skoba pro řetěz.

V tuto chvíli bychom před sebou měli mít tedy definitivní podobu ostnaté koule. Co potřebujeme dále je pevný řetěz a nějaká rukojeť, abychom mohli nepřátele pěkně prohnat. Řetěz se skládá ze spousty stejných kroužků (dílků) a díky prozíravosti v modelování již máme křivku, která jeden dílek definuje. S její pomocí vytvoříme kroužek, který vhodným způsobem okopírujeme a tak vznikne celý řetěz. Bylo by vhodné, aby měl průřez kroužkem stejný poloměr, jako průřez skobou na kouli. Označte si tedy tvar "O" a aplikujte na něj funkci Pipe. Poloměr kružnice zadejte opět 0.5 jednotky. Nyní, když máme hotový jeden dílek řetězu, vytvoříme si ještě jeho kopii. Kopii i originál tedy umístíme tak, aby se objekty vzájemně neprotínaly, ale nebyla mezi nimi žádná mezera a aby navazovaly na skobu již uchycenou na kouli (k tomu budeme muset jeden kroužek orotovat o 90°). Však víte, jak to myslím.

Obr. 15.: Umístění dvou dílků řetězu.

Protože k tvorbě celého řetězu použijeme jeden z typů funkce Array, tentokrát ale s kopírováním objektů v určité ose, budeme potřebovat přeměřit určité vzdálenosti. Které, to vysvětluje obrázek 16.

Obr. 16.: Určující body pro kopírování dvou dílků řetězu.

K změření slouží funkce Rhina pod jménem Distance (Analyze - Distance), jak jinak. Použijeme ji a klikneme na bod A a bod B z obrázku 16. Na příkazové řádce se nám zobrazí informace o vzdálenostech v jednotlivých souřadnicích. Použití tohoto nástroje je spíše pouze taková malá kontrola. Jestli jsme totiž pracovali při přesouvání se zapnutým Snapem, měla by Distance mezi body A a B činit 10 jednotek. Nyní vytvoříme řetěz. Označíme oba kroužky v náhledu Front a použijeme funkci Rectangular Array (Transform - Array - Rectangular). Na příkazové řádce Rhina se postupně objeví výzvy k zadání počtu dílků ve směrech X, Y a Z. Zadáme hodnoty pro X: 1, pro Y: 5 a konečně pro Z: 1, čímž říkáme, že kopírování objektů proběhne vlastně pouze v ose Y a že počet těchto objektů bude 5. Do tohoto počtu se bere i originál. Dále se na příkazové řádce objeví informace o tom, že máme zadat vzdálenost mezi kopírovanými objekty ve směru osy Y. Tu jsme si v předchozím změřili a zjistili, že se jedná o 10 jednotek. Napíšeme tedy tuto hodnotu a potvrdíme. Měl by vzniknout řetěz o celkovém počtu 10 dílků (kopírovali jsme 5x 2 dílky).

Obr. 17.: Řetez vzniklý použitím funkce Rectangular Array.

Teď už nám chybí jenom nějaká násada, na kterou bychom řetěz s koulí připevnili. Vyrobíme dřevěnou tyč, která bude mít na jednom konci skobu (v kovovém "pouzdře") stejnou jaká je na kouli a na straně rukojeti bude omotána kůží. "Dřevěná" část je tvořena pouze válcem. Vytvořte si tedy v některém z oken válec (Solid - Cylinder) o poloměru 2.5 jednotky, který bude o rukojeť delší než řetěz s koulí (viz obr 18).

Obr. 18.: Vytvořený válec představující dřevěnou tyčku.

Teď okopírujte skobu z koule a přeneste ji na vrchol tyče. Vymodelujeme kovové pouzdro, které zpevňuje uchycení skoby do dřeva. Použijeme k tomu obyčejnou Polyline. Nakreslíme křivku, která bude vypadat přibližně tak, jako ta na obrázku 19.

Obr. 19.: Křivka pro kovové pouzdro na skobu.

Označíme ji a orotujeme stejným způsobem, jako jsme vytvářeli osten na kouli. Tedy použijeme funkci Revolve (Surface - Revolve). Vzniklý objekt má ale příliš ostré hrany, což není úplně nejlepší. Zahladíme je pomocí funkce Fillet Edge (Solid - Fillet Edge). Program nás vyzve k výběru hran, které chceme zahladit s určitým poloměrem. Zadáme hodnotu poloměru zahlazení (0.5 jednotky), potvrdíme klávesou Enter a označíme kružnici, která tvoří horní hranu objektu. Potvrdíme ukončení výběru. Mělo by se vytvořit přibližně takové zaoblení, jaké je vidět na obrázku 20.

Obr. 20.: Aplikace funkce Fillet Edge na horní hranu objektu.

Dalším místem, které potřebuje zahladit, je spodní část objektu. Použijeme tedy opět funkci Fillet Edge, tentokrát ale zadáme poloměr zaoblení podstatně menší, a to přibližně 0.15 jednotky. Konkrétní číslo se může lišit podle toho, jak tlusté je těleso. V případě, že bychom zadávali poloměr příliš velký, nemuselo by se zaoblení vytvořit. Pokud chcete, můžete ještě zjemnit malý vroubek, který se nachází ve spodní části tělesa. Místo aplikace Fillet Edge na výsledném objektu bylo možné již na lomené čáře zaoblit hrany funkcí Curve Fillet Edge, čímž by po orotování vzniklo stejné těleso. Je na vás, jaký způsob budete při práci s Rhinem v takových případech preferovat.

Obr. 21.: Aktuální stav modelování.

Poslední, co zbývá vytvořit, je kožené omotání rukojeti. Idea jeho tvorby je nechat po spirále proběhnout objekt určující průřez koženým páskem. Pusťme se tedy do toho. Spirálu vyrobíme snadno v okně Front funkcí Curve - Helix. Zadáme počáteční a koncový bod (tedy začátek a konec omotání, resp. osu spirály), poloměr (2.5 jednotky - raději přímým zadáním, než kreslením v některém z oken) a místo, kde má spirála začít. Objeví se okno, v němž zadáme počet otáček a potvrdíme tlačítkem OK.

Obr. 22.: Okno v němž zadáváme počet otáček spirály.

Označíme si vytvořenou spirálu a zapneme kontrolní body (klávesa F10). Přesuneme několik počátečních a koncových bodů tak, aby trošku odpovídaly způsobu, jakým se obmotává kůže - tedy začátek řemínku je schován pod vruty, které následují, obdobně to uděláme i se zakončením (viz obr. 23). Vypnutí zobrazování kontrolních bodů provedeme klávesou Escape. Záleží jen na vás, jak si s tímto krokem vyhrajete. Varianta také je vůbec nepřidávat omotání na dřevo.

Obr. 23.: Stav po přesunu koncových kontrolních bodů.

Zbývá nám už jen pár kroků a dílo zkázy bude dokonáno. Nakreslíme si u počátku spirály úzký obdélník jen o trošku nižší než je vzdálenost mezi otáčkami spirály (Curve - Rectangle - Corner to Corner), jemuž zahladíme hrany. Použijte funkci Curve - Fillet Edge s poloměrem 0.1 a klikněte vždy na jednu a pak sousedící stranu obdélníku. Opakujte to 4x. Vznikne tak zaoblení mezi stranami. Spojíme všechny čáry vytvořené či modifikované touto operací (4 oblouky a 4 úsečky) do jednoho tvaru "O". Tento zahlazený obdélník přesuneme tak, aby se dotýkal začátku spirály (viz obr. 24).

Obr. 24.: Přesunutí obdélníku k počátku spirály.

Přišel čas pro použití funkce Surface - Sweep 1 Rail. Program nás vyzve k zadání vodící křivky (Rail Curve) - označíme spirálu. Poté je nutné zvolit průřezy - označíme obdélník a potvrdíme ukončení zadávání klávesou Enter. Vytvoří se ukázka modelu a objeví se okno s možnostmi funkce Sweep 1 Rail (viz obr. 25).

Obr. 25.: Možnosti funkce Sweep 1 Rail.

Aby byl objekt správně vytvořen, musíme změnit styl otáčení z Freeform Twisting na Roadlike - Top. Ostatní věci měnit nebudeme. Zmáčkneme OK a tradááá - omotání je na světě. Tedy ještě ne tak docela. Máme vlastně pouze skořápku. Označíme vzniklý objekt a "zavíčkujeme" jej použitím funkce Solid - Cap Planar Holes. Vybereme všechny části tvořící "tyč", tedy omotání, válec představující dřevo, kovovou kapsu i skobu a utvoříme z nich skupinu funkcí Group (Edit - Group, nebo klávesová zkratka Ctrl+G), aby se nám s nimi snáze manipulovalo a také proto, že se jedná o jeden logický celek. Když nyní klikneme na kteroukoliv část této skupiny, označí se všechny objekty. Učiníme tak a orotujeme a přesuneme tento celek aby navazoval na řetěz s ostnatou koulí. Tedy nejvyšší dílek řetězu visí za skobu zapuštěnou do dřevěné tyče.

Obr. 26.: Hotový model po drobných úpravách řetězu a otexturování.

Tím jsme dokončili tvorbu zbraně řemdihu. Doufám, že pokud patříte mezi začátečníky, že jste se něco nového přiučili a pokud jste již zkušenější uživatel, že vás tento tutoriál úplně neodradil.