Построение перспективы командой DVIEW

Лабораторная работа №12

Перспектива

Перспектива - это центральная проекция объекта на плоскость, близкая к зрительному восприятию человека. В этой главе мы создадим композицию, воспроизводящую некий микрорайон, и на ее примере рассмотрим построение перспективных проекций. Результат работы оформим в виде композиции видовых окон, варианты которой показаны на рис. 12.1 и 12.11.

• Загрузите пакет и начните новый рисунок.

Микрорайон

• Создайте слои в соответствии со структурой модели, например слои с именами ДОМ, ДОРОГА, ОКНА, ЦЕНТР, СЕТКА. На этих слоях будете размещать соответствующие объекты. Для каждого слоя установите свой цвет.

• Создайте в пространстве листа конфигурацию из трех видовых экранов, содержащую виды спереди, сверху и изометрию (рис. 12.1 виды обозначены буквами А, Б, В).

Рис. 12.1

Единицы измерения

В Автокаде объекты создают в истинных размерах. По умолчанию установлена метрическая система измерения. Важно правильно и удобно задать единицу измерения. Рассмотрим два варианта, характерные для построения моделей архитектурных объектов.

Первый вариант. Ранее мы договорились, что 1 единица перемещения курсора в Автокаде составляет 1 мм. Если модель архитектурного объекта создается на основе его плана (строительного чертежа или карты местности), то в качестве единицы измерение удобно взять 1 мм плана. Например, определив, что длина дома по плану составляет 34 мм, строить объект длиной 34 единицы Автокада.

Второй вариант - принять в качестве единицы измерения (или перемещения курсора) в Автокаде 1 м. Это удобно, так как позволяет сократить количество значащих цифр в размерных числах. В приведенном ниже примере размеры будем задавать в метрах.

Вопрос о масштабе чертежа возникает лишь в том случае, если готовится вывод чертежа на печать.

Дом как блок

Кто не привык рисовать из окон листа и ему этот вариант создания объектов кажется сложным, в дальнейшем может вернуться в пространство модели.

• Установите МСК и перейдите на слой ДОМ. Строим параллелепипед (рис. 12.2):

• box \90,30 \Length (Длина): 34 \width: 14 \height: 85.

• Перейдите в SE изометрию.

Повысим наглядность модели дома, изобразив окна, крышу и т. п. (рис. 12.2, б), для этого:

• Установите ПСК на переднюю стену дома ucs \ 3. Укажите правильно направление осей координат, см. рис 12.2, б.

• Сделайте текущим слой ОКНА.

• На виде спереди нарисуйте полилинией нижнее окно - это может быть один отрезок полилинии шириной 2 и длиной 30. Начало полилинии - отступив от левого нижнего угла дома вверх 5 и вправо 2 единицы.

• Командой ARRAY (Массив) создайте 16 этажей - прямоугольный массив из 16 строк и одного столбца с расстоянием между строками 5 единиц.

Повысьте наглядность боковой стены дома, нарисовав полилинию шириной 2 единицы и отступив от низа дома и крыши по 5 единиц. С помощью команды mirror создайте окна на задней и боковой стенах. Сложностью не увлекайтесь.

• Очеркните крышу как отрезок полилинии шириной 1.5.

• Проверьте построения, выполнив команду HIDE.

Создадим блок, включив в него параллелепипед, окна и крышу дома. Блок - это; составной объект, который может быть многократно вставлен в рисунок. Использование блоков упрощает работу и сокращает объем файла рисунка.

• Перейдите на слой ДОМ; установите МСК.

• Draw \ Block \ Make (Создай) - возникло диалоговое окно создания блоков;

• Name - задайте имя блока, например ДОМ или цифру 1.

• Base Point (Базовая точка) — вызовите объектную привязку Endpoint и укажите левый нижний угол дома, по этому углу будем координировать блоки при их последующей вставке.

• Select Objects (Выберите объекты) - охватите рамкой весь дом с окнами, крышей и др. элементами, включаемыми в блок \ ПЩ — "выбор закончил".

• Укажите переключатель Convert to Block (Преобразовать в блок) \ ОК – покиньте окно.

Результат: элементы дома объединены. Проверить это можно указанием объекта - он выделяется как единое целое.

Вставки блока

Построим микрорайон из одинаковых домов, расположив их, как показано на рис 12.1 и 12.2:

• array (Массив) \ Rectangular (Прямоугольный массив) \ Select Objects – укажите блок дома \ Rows (Количество строк) 8 \ Columns (Количество столбцов) 2 \ Row Offset (Расстояние между строками) 65 \ Column Offset (Расстояние между столбцами) 184 \ ОК- построен массив домов.

Завершение микрорайона

• Сотрите два дома по правой стороне улицы и постройте на их месте модель здания, составив ее из двух параллелепипедов (см. рис. 12.1).

• На слое ЦЕНТР постройте упрощенную модель торгового центра, воспроизведя его не твердотельной моделью, а сетевой полусферой dome.

• Вернитесь на слой ДОМ и постройте ряд магазинов по левой стороне улицы (рис. 12.3).

• На слое ДОРОГА создайте два ряда газонов, каждый из которых выполните как отрезок полилинии необходимой ширины.

• На слое СЕТКА изобразите плиты тротуара с помощью сетей (см. рис. 12.1, 12.3). Сетка существенно повысит наглядность перспективных проекций. Выполните команду HIDE (Скрой).

Построение перспективы командой DVIEW

Существуют две команды построения перспективы: DVIEW и 3DORBIT. Команда DVIEW (Динамические виды) обладает несколько большими возможностями, но менее удобным интерфейсом, чем команда 3DORBIT. Вызвать DVIEW можно только с командной строки.

• Изучите справочную информацию по команде DVIEW (Вызвать команду и нажать F1).

Для полного функционирования команды DVIEW необходимо, чтобы системная переменная DRAGMODE была установлена в режим Auto. Проверьте эту переменную, если при выполнении команды не будет динамического слежения.

Термины, примененные в команде DVIEW, соответствуют фотосъемке. Для построения перспективы необходимо задать координаты точки камеры, точки цели и фокусное расстояние объектива камеры (рис. 12.4).

В терминах перспективы точка камеры - это точка взгляда; точка цели задает направление главного луча; фокусное расстояние - расстояние от камеры до картинной плоскости, или дистанция; ширина кадра фотопленки равна ширине окна картинной плоскости, на котором строится перспективная проекция.

Перспективную проекцию можно строить в двух режимах: поисковом и точном. Поисковый режим позволяет визуально подобрать перспективное изображение на экране в соответствии с конкретной задачей и собственным восприятием. Точный режим предполагает построение перспективы в заданных условиях, например из заданной точки в заданном направлении, с необходимым углом зрения.

Перспективу строят в такой последовательности.

1 Выбор объектов. Выбор предусматривает возможность строить перспективу, ориентируясь лишь на часть объектов модели. Остальные объекты временно исчезнут с экрана, но восстановятся после выхода из команды DVIEW. Для повышения скорости динамического слежения работы громоздкие объекты рекомендуется в выбор не включать.

2 Задание направления взгляда и получение аксонометрической проекции как взгляда из бесконечно удаленной точки.

3 Задание конкретного расстояния до объекта и в итоге получение перспективы.

4 Корректировка фокусного расстояния, положения камеры и точки цели для повышения наглядности перспективы. Рассмотрим примеры построения перспективы.

Домик

• Перейдите в окно аксонометрии.

• Введите имя команды dview \ на запрос Select objects (Выберите объекты) щелкните правой клавишей мыши.

Результат: на экране возник домик - это встроенный объект для тренировки, который временно заменяет реальный объект. Если домик не появился, значит, он не помещается в видовом окне. В этом случае, а также если размеры и размещение домика неудачны, выполните корректировку изображения опциями Zoom и Pan. Опции вводите с клавиатуры, не прерывая команды:

• Zoom (Покажи) \ перемещайте курсор мыши и следите за изменением размеров домика \ добейтесь изображения приблизительно в половину окна.

• Pan \ переместите объект на середину окна.

Команда DVIEW обладает собственным средством удаления невидимых линий - опцией hide (Скрой):

• Hide - домик показан с удаленными невидимыми линиями.

Установим направление взгляда. Для этого нужно вызвать опцию Camera (Камера). Точка камеры определяется положением курсора на экране. Вертикальное перемещение курсора изменяет наклон луча зрения к "земле", а горизонтальное перемещение задает вращение камеры вокруг объекта. Если перекрестие выше середины экрана, то вы смотрите на объект сверху, и наоборот.

• Camera \ перемещая курсор, установите направление взгляда, при котором, например, видна открытая дверь домика.

• Опцией Hide проверьте правильность задания направления взгляда. Результат: на экране получено аксонометрическое изображение (рис. 12.5, а). Перейдем к построению перспективы. Она строится опцией Distance (Расстояние).

По умолчанию расстояние устанавливается равным 1. Перемещением курсора можно изменить расстояние в 16 раз по отношению к начальной величине. Если этого недостаточно, то нужно несколько раз вызывать ту же опцию и увеличивать расстояние до тех пор, пока не добьетесь нужного размера объекта:

• Distance - объект, как правило, не виден, поскольку точка наблюдения расположена к нему слишком близко \ переместите курсором движок скользящей шкалы до упора вправо, расстояние станет равным 16. Это все еще слишком близко. Повторяйте опцию Distance и увеличивайте расстояние, пока не появится весь объект. Задайте дистанцию так, чтобы изображение разместилось на экране и заняло большую его часть. Вызовите опцию Pan и курсором перетяните домик на середину экрана.

Результат: перед вами перспективная проекция, видно, что параллельные линии объекта в перспективной проекции пересекаются (рис. 12.5, б).

Усилим перспективный эффект. Для этого нужно опцией Zoom увеличить угол зрения (или уменьшить фокусное расстояние объектива), а затем приблизиться к объекту:

• Zoom \ перемещая курсором движок скользящей шкалы, контролируйте в статусной строке внизу экрана величину фокусного расстояния объектива.

• Сдвиньте движок влево и установите фокусное расстояние равным 20...30.

• Distance \ приблизьтесь к объекту - перспективные искажения стали заметнее.

• Вызовите опцию Camera и, перемещая курсор, осмотрите объект. Камера (и вы вместе с ней) будет перемещаться на неизменном расстоянии до объекта, то есть на экране будет отслеживаться перспектива. Зафиксируйте новое положение камеры.

Из других опций команды отметим Target (Цель), которая позволит изменить направление взгляда и получить перспективу при зафиксированной точке камеры. Опция Off позволит отключить перспективу и восстановить аксонометрию. Опция Undo отменит последнее действие, ее можно вызывать последовательно несколько раз.

• Изменяя положение камеры и точку цели получите так называемую угловую перспективу (рис. 12.5, в). В ней вертикальные ребра объекта в проекции параллельны, а остальные образуют два пучка пересекающихся в бесконечности прямых линий.

• Для выхода из команды выполните щелчок правой клавишей мыши.

Рультат: домик исчез. Вы видите свой объект в перспективной проекции, той, которую только что настроили по домику-имитатору.

Обратите внимание на пиктограмму осей. Для перспективной проекции она имеет вид кубика в перспективе (рис. 12.6).

Для выхода из перспективы достаточно задать точку зрения командой ZOOM, например установить вид сверху или аксонометрию.

Обзорная перспектива

• Постройте перспективу микрорайона, показанную на рис. 12.7.

• Создайте новое видовое окно, пропорции которого соответствуют окну на рис. 12.7.

• В созданном окне избирательно заморозьте слои ОКНА и СЕТКА. Это повысит скорость динамического слежения.

• dview \ при выборе объектов укажите ряд объектов своей модели или их все.

• Опциями Camera, Pan и Zoom получите аксонометрию, показанную на рис. 12.7, а.

• Опцией Distance перейдите в режим перспективы.

• Подберите параметры перспективы опциями Camera, Target, Distance, Zoom. Добейтесь изображения, как на рис. 12.7, б.

• Если вы замораживали слои с частью объектов, разморозьте. Выполните команду HIDE (Скрой). Результат см. на рис. 12.7, в.

• После получения перспективы сохраните вид как совокупность параметров перспективной проекции: View \ Named Views...

Исследование перспективного изображения

Может возникнуть необходимость определить параметры перспективы, которую вы подобрали визуально, то есть точку камеры, цели, фокусное расстояние объектива (соответственно точку взгляда, направление главного луча, дистанцию). Для этого нужно вызывать опции команды DVIEW. Значения, которые вы увидите в командной строке в угловых скобках, являются текущими настройками перспективы. Посмотрев интересующий параметр, необходимо сделать правый щелчок. Этим вы соглашаетесь с текущей установкой, не нарушая установленной перспективной проекции. Все параметры сохраняются в текстовом окне и могут быть позднее просмотрены или скопированы в файл.

Определите параметры полученной вами перспективной проекции:

• Перейдите в видовое окно, в котором установлена перспективная проекция, вызовите команду DVIEW, выберите объекты.

• Вызовите опцию Points (Точки).

Результат: в командной строке в угловых скобках приведено значение точки цели. Сделайте правый щелчок

Результат: в командной строке в угловых скобках приведено значение точки камеры.

• Вновь сделайте правый щелчок.

Аналогично опцией Camera можно определить углы наклона луча зрения, опциейZoom - фокусное расстояние объектива, опцией Distance- расстояние от камеры до точки цели.

• Клавиша F2 - просмотрите текстовое окно с параметрами перспективы.

Например, исследование перспективы, приведенной на рис. 12.7, выявило следующие ее параметры, приводимые в МСК: точка камеры (354, 35, 145), то есть съемка с высоты 145 м, точка цели (172, 307, 58), угол наклона луча зрения к "земле" 15°,наклон к оси X составляет -56°, фокусное расстояние объектива камеры 35 мм.

Перспектива при минимальных искажениях

Известно, что предельный угол зрения, при котором линейная перспектива имеет допустимые отличия от зрительного восприятия человека, составляет 40...50°. В команде DVIEW угол зрения задается опцией Zoom путем изменения фокусного расстояния объектива камеры. На рис. 12.8, а поясняется взаимосвязь между углом зрения и фокусным расстоянием f. Здесь t-t — картинная плоскость; s — ширина кадра фотопленки, которая в команде DVIEW принята равной 35 мм. Из приведенной формулы, вытекающей из простых тригонометрических соотношений, нетрудно убедиться, что допустимые искажения, соответствующие углу зрения 40°, обеспечиваются при фокусном расстоянии не менее 50 мм.

Рассмотрим пример построения перспективы при следующих параметрах. Направим взгляд вдоль проспекта. Камеру сместим влево для раскрытия правой стороны проспекта и расположим ее на высоте 25 м (5-й этаж дома). Для предотвращения чрезмерных искажений угол зрения α зададим 40°.

• Установите в видовом окне вид сверху и МСК. Задайте двумя отрезками сектор обзора с величиной угла α= 40° (рис. 12.8, б). Определите на плане координаты точки камеры С. Постройте главный луч как биссектрису угла α. Задайте точку цели Т; на главном луче эту точку можно выбрать произвольно.

Дальнейшие действия должны быть следующими. Создайте на листе видовое окно, пропорции которого соответствуют горизонтально расположенному кадру фотопленки. В остальном размеры и положение окна могут, быть произвольными. Например, длина окна 200, высота 140:

• -vports \ укажите произвольную точку листа как левый нижний угол видового окна\@200,140.

• dview \ укажите объекты, по которым во время действия команды будете контролировать построение перспективы \ опция Points \ введите координаты точки Т (цель): 206,250,25 \ введите координаты точки С (камера): 175,-105,25 \ опция Distance \ ПЩ - щелкните правой клавишей мыши, при этом расстояние будет установлено в соответствии с точками камеры и цели \ опция Zoom \ проверьте фокусное расстояние по показанию в угловых скобках; если оно 50, то согласитесь, если нет - введите значение 50 \ ПЩ.

• hide (Скрой) - проверьте полученную перспективу, удалив невидимые линии.

Результат: получена перспектива, приведенная на рис. 12.1 (верхняя).

• Сохраните вид, дающий полученную перспективную проекцию.

Пример 3. Перспектива с заданными параметрами

Построим перспективу, соответствующую взгляду человека, гуляющего по проспекту. Разметка перспективы на плане приведена на рис. 12.8, в. Угол зрения α зададим 70...80°, это приблизит его к углу зрения человека, достигающему 100...120°. Чтобы избежать перспективных искажений, связанных с завышенным значением угла α, нужно чтобы по границам видового окна не было объектов, близко расположенных к наблюдателю. Искажения менее заметны также при перспективе на вертикальную плоскость, когда точка камеры и цели имеют равную высоту.

Пусть человек (камера) находится в точке с координатами (270,316,2) (координаты в МСК). Очертив сектор обзора (см. рис. 12.8, в), найдем его биссектрису, которая определит направление взгляда. Считая, что взгляд параллелен земле, зададим на биссектрисе точку цели с координатами (185,435,2).

По формуле, приведенной на рис. 12.8, а, найдем фокусное расстояние, которое получается приблизительно равным 20 мм. Вычисления можно не производить, а при построении перспективы подобрать фокусное расстояние, визуально контролируя изображение по левой и правой границам видового окна так, чтобы оно соответствовало разметке на плане. Например, левая граница сектора обзора соответствует третьему дому, а правая направлена вдоль тротуара (см. рис. 12.8, в).

Постройте перспективу с указанными параметрами. Результат должен соответствовать рис. 12.1 (справа внизу).