apostila rhinoceros 3 sr5

apostila rhinoceros 3 sr5

(Parte 1 de 4)

Rhinoceros® NURBS modeling for Windows

Apostila do curso Modelagem & Rendering com Rhino

Fabio Siqueira D’Alessandri Forti fabio_forti@yahoo.com.br

Bacharel em Desenho Industrial - Projeto de Produto – EBA/UFRJ Mestre em Computação de Alto Desempenho – COPPE/UFRJ

o software

Introdução:

O Rhino é um software de modelagem NURBS que vem sendo cada vez mais utilizado por profissionais da área de design, combinando a precisão das tradicionais tecnologias CAD e CAM com a flexibilidade da modelagem de curvas e superfícies, para poder criar objetos de formas simples ou complexas. As superfícies NURBS são utilizadas para representar formas orgânicas com precisão, incluindo curvas, superfícies abertas, fechadas e com buracos, além de sólidos (modelos fechados formados por uma ou mais superfícies coladas por suas arestas). Oferece a possibilidade de se trabalhar diretamente nas superfícies, permitindo que modelos sólidos possam ser separados, editados e colados de novo. E a possibilidade de se trabalhar com malhas (mesh) para integração com outros softwares do mercado.

o que é NURBS?

A sigla NURBS significa Non-Uniform Rational B-Splines, e é um tipo de estrutura de modelagem tridimensional que é a representação gráfica de uma função matemática, e pode definir com precisão qualquer forma desde uma simples linha bidimensional, círculo, arco, ou cubo até a mais complexa superfície ou sólido de forma orgânica tridimensional que se possa imaginar. Devido a sua flexibilidade e precisão, a modelagem NURBS pode ser usada para ilustrações, animações e para desenvolvimento e fabricação de produtos.

As siglas CAD/CAM significam Computer-aided Design e Computer-aided Manufacturing, respectivamente. A sigla é usada como referência à utilização do computador como ferramenta de auxilio para várias funções relacionadas ao design e a produção, devido à capacidade dos softwares de processar, arquivar e mostrar grande quantidade de dados representando o produto, ou parte dele, e suas especificações. Para produtos mecânicos, por exemplo, esses dados seriam modelos gráficos bidimensionais (desenhos técnicos) ou tridimensionais.

Usando o Rhino na prática:

Bons projetos se tornam bons produtos somente se a ferramenta usada permitir a liberdade e a precisão necessária para se passar a idéia da cabeça para o computador sem nada se perder. O Rhinoceros não só nos permite esse trabalho, como é uma ferramenta de baixo custo. E é exatamente por isso que marcas conhecidas e bem conceituadas estão adotando esse software com uma de suas principais ferramentas de trabalho. Abaixo vemos alguns exemplos de produtos desenvolvidos com o Rhinoceros (mais exemplos e detalhes em http://www.rhino3d.com/products.htm).

HP iPAQ – design do corpo do Handheld da HP. Imagem do corpo do modelo iPAQ Pocket PC h1900. Mais detalhes em http://tw.rhino3d.com/ipaq/photos.htm

Senninha Top Action – sandália desenvolvida pela Grendene Calçados.

Carro conceito da Lexus - desenvolvido para o filme Minority Report – 2002.

Modelo de Paul Ozzimo.

Elios – capacete de escalada da Petzl, cujo design foi todo trabalhado no Rhino pela empresa Inconito, enquanto a engenharia foi feita no Pro Enginner pela Petzl A Petzl é uma das melhores e mais bem conceituadas marcas de produtos de alpinismo.

TOP8s - máquina de lavar da Electrolux/ Brasil. Segundo Herman Zonis, desenhista industrial da Electrolux, este foi o primeiro produto da empresa a usar o Rhino para desenvolvimento do design. O software foi adotado devido a sua excelente relação custo benefício, e seu fácil aprendizado.

NOMAD MP3 Jukebox - tocador de MP3 da Creative Labs. A IDE usou o Rhino para desenvolver e refinar o design e o Pro Enginner para finalizar a engenharia do produto.

Spider Man – filme da Sony de Maio de 2002. Para desenvolver de forma realística as cenas de ação do filme do Homem-Aranha foram necessárias composições de cenas reais com animação feita por computador. O Rhino permitiu o desenvolvimento de diversas peças, como o planador e as bombas do vilão Duende Verde, tanto para a construção do modelo real, quanto para as seqüências de animação digital.

conhecendo a interface

Como em todos os softwares do padrão windows, o rhino permite o acesso a seus comandos de diversas formas: barras de ferramentas, menus e atalhos do teclado, ficando a critério do aluno escolher a opção que mais lhe agradar, no curso vamos procurar trabalhar mais com as barras de ferramenta, devido aos ícones ajudarem a associar os botões às ferramentas, e com os atalhos do teclado mais utilizados. O Rhino, assim como a maioria dos softwares de modelagem tridimensional, apresenta uma grande diferença em relação aos programas gráficos e de animação bidimensional: a visão que o usuário tem de seu trabalho é feita através de várias janelas (viewports), que representam as vistas ortogonais do plano cartesiano e a perspectiva, dessa forma o usuário pode ter através de uma interface bidimensional (a tela do computador) uma noção tridimensional apurada do produto desenvolvido. Aprender a trabalhar olhando e interagindo com as diversas vistas resultará em um trabalho mais rápido e preciso.

1- menu bar: barra característica de todo software windows onde podemos acessar comandos e opções; 2- command area: lista os comandos e informações digitadas; 3- standard toolbar: barra de ferramentas com comandos para visualização do modelo e opções de configuração das vistas e do programa;

4- main toolbar: opções para criação, edição e analise de curvas, superfícies e polígonos; 5- floating toolbar ou flyouts: barras flutuantes que ficam escondidas dentro das opções que apresentam uma setinha no canto inferior direito do botão. Mantenha o botão esquerdo do mouse pressionado sobre esses tipos de botões para acessar o flyout daquela opção; 6- graphics area - viewports: área onde ficam as janelas de visualização do modelo. Equivalente as vista ortogonais e a perspectiva; 7- viewport title bar: nomes das vistas; 8- status bar: mostra as coordenadas de x,y,z do ponteiro do mouse, o status do modelo, nome e cor do layer ativo, e opções de ortho, planar, snaps e object snaps; 9- flamingo toolbar: barra de ferramentas do plugin de render foto-realista Flamingo.

carregando as barras de ferramentas

Toolbar Layout

Um bug muito comum na versão 3 do Rhino é o desaparecimento das barras de ferramentas (standard toolbar e main toolbar), portanto é extremamente importante para o usuário saber como recoloca-las na interface. Na menu bar, entre na opção Tools e clique em

em OpenLocalize no seu computador o diretório onde foi

No menu Toolbars, aberto em seguida, entre em File e clique instalado o Rhino (geralmente o caminho é Disco Local (C:)\Arquivos de Programas\Rhinoceros 3.0), entre na pasta System e carregue o arquivo default.tb.

navegação

controlando as viewports

O rhino possui uma série de facilidades quanto à navegação das viewports. Podemos utilizar o botão direito do mouse como atalho nas vistas ortogonais para o comando pan e nas não ortogonais para rotacionar a vista (rotate view). O scroll também pode ser utilizado como atalho para o comando zoom em qualquer uma das vistas.

Os controles de navegação não anulam ou interrompem comandos que estejam sendo utilizados concomitantemente. Isso significa que se estivermos criando uma linha e precisarmos, por exemplo, dar um zoom na vista, podemos fazê-lo sem interromper sua criação. Há também a possibilidade de utilizar vistas com a projeção do campo de visão paralela ou em perspectiva.

pan: botão direito do mouse nas vistas ortogonais, e botão direito + Shift pressionado nas não ortogonais; view rotate: botão direito do mouse nas vistas não ortogonais, e botão direito + Ctrl e Shift pressionados nas não ortogonais; zoom: scroll do mouse. No caso do mouse não possuir scroll, utilize o botão direito + Ctrl ou os atalhos do teclado Page Up, Page Down. Movendo o scroll ou o mouse para cima a câmera se aproximará do foco, para baixo se distanciará. O local onde você clicar será o alvo focal do zoom.

Também podemos usar os comandos de pan, view rotate e zoom nas opções da janela que aparece ao clicarmos com o botão direito no nome da viewport ou na standard toolbar, onde encontramos inclusive outras opções além zoom convencional (zoom dynamic): zoom window, zoom target, zoom extents, zoom selected, undo e redo view change, mostrados em aula. Para dar undo numa modificação da viewport ativa aperte a tecla Home do teclado, ou o botão undo view change da standard toolbar.

criando e modificando viewports...

Podemos também trocar as vistas da graphics area, redimensiona-las, adicionar ou remover novas viewports (embora essa prática não seja recomendada na maioria dos casos, principalmente para iniciantes - quatro vistas costumam dar a noção geral da cena ou objeto modelado, sem causar confusão visual).

viewport layout - flyout para configurar a forma como se apresentam as viewports (dentro do botão 4 viewports da standard toolbar). Apresenta opções para se trabalhar com um layout com 4 ou 3 vistas, maximizar a viewport selecionada, criar novas vistas, acessar opções de configuração das mesmas, dividi-las em duas partes iguais - pela horizontal ou vertical - alternar a projeção da vista entre paralela e perspectiva, ligar ou desligar o plano de construção (atalho F7), mudar o comprimento da lente, e colocar imagens de referência na viewport para o desenho do projeto.

Obs: Para maximizar uma vista rapidamente, dê dois cliques seguidos no nome da viewport que deseja aumentar. O mesmo deve ser feito para voltar a configuração anterior com várias vistas na tela.

set view – flyout para configurar a câmera das viewports (dentro do botão right view na standard toolbar).

Apresenta opções para alternar entre as diversas vistas ortogonais, além da perspectiva, mudar o nome das vistas, salvar a posição da câmera, pegar as configurações das viewports de outro arquivo, mudar a posição da câmera e de seu foco, transformar perspectivas em vistas ortogonais.

Obs: Uma das opções mais importantes desse menu é o synchronize views, comando que permite colocar todas as vistas ortogonais alinhadas e na mesma escala.

render

A opção de “renderizar” abre uma janela separada, onde é criada uma imagem bitmap da cena, com seus modelos, materiais, iluminação e sombras. Não podemos manipular esta imagem, porém ela pode ser salva em diversos formatos gráficos (bmp, jpg, pcx, png, tga, tiff) para posterior apresentação do projeto.

Se o cálculo de render estiver muito lento, entre nas configurações de malha (Mesh), dentro das opções (Options) do Rhino e verifique se a qualidade da malha (Render Mesh Quality) está como Jagged & faster.

Se a malha estiver pouco suavizada ou aparentando defeito, utilize a opção Smooth & slower do mesmo menu.

Obs: o cálculo de render ficará bem mais lento com essa opção ligada, porém ela deve ser utilizada no render final para um melhor resultado.

Se mesmo a opção Smooth & slower não estiver suavizando a malha de forma adequada, utilize a opção Custom, reduzindo gradativamente o valor de Maximum angle até conseguir o resultado desejado.

Obs: o cálculo de render ficará ainda mais lento. Só utilize essa opção no render final! viewport render shade – flyout para configurar a forma de renderização das viewports (dentro do botão shaded viewport na standard toolbar).

Além do render final, as viewports também fazem uma renderização, porém mais simplificada, para mostrar os objetos durante o trabalho de modelagem, texturização e iluminação. Existem duas formas básicas de se renderizar os modelos nas viewports: wireframe e shaded.

O modo wireframe (Ctrl + Alt + w) é a configuração padrão, e nos permite visualizar as curvas e linhas isoparamétricas (espécie de linhas de contorno) que formam as superfícies.

O modo shaded nos permite visualizar as superfícies em si, mostrando como o modelo se apresenta realmente, com uma luz branca vinda de nosso ponto de vista para dar noção de sombreamento.

O modo shaded se divide em diversas opções de renderização:

shade - mostra temporariamente os modelos sem materiais em um fundo azul; shaded viewport - desenha as superfícies ou a malha por cima do wireframe nas viewports. Atalho: Ctrl + Alt + s;

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