MODELLAZIONE PATCH.

La modellazione Patch è una tecnica molto simile a quella spline. La differenza principale è che al posto di creare prima un telaio di spline e poi generare la superficie sopra di esso, con le Patch la superficie è immediatamente visibile.
Rispetto alla modellazione poligonale e quella spline, la modellazione patch è meno diffusa. Tuttavia ha la sua dignità, e si merita uno spazio nella nostra cassetta degli attrezzi tridimensionali.

Per creare una superficie Patch vai qui:

Clicca su uno dei due pulsanti e trascina nella vista. A seconda del pulsante cliccato verrò generata una superficie rettangolare composta da una segmentazione a quadrati (QUAD PATCH) oppure a triangoli (TRI PATCH)

In genere si usano Quad Patch perchè il tipo di segmentazione è più idoneo a modifiche successive.

 Selezione una patch e vai al pannello Modify. Appariranno parametri:

Con questi parametri si definiscono la dimensione e la segmentazione della superficie.

Per potere deformare la patch utilizzando appunto la modellazione patch occorre convertire questo oggetto predefinito in una Editable Patch. Per farlo clicac col destro sulla patch e convertila:

A questo punto scompariranno i parametri appena visti e appariranno quelli del nuovo oggetto Editable Patch.
Possiamo considerare il nuovo oggetto come una specie di mesh; infatti ritroviamo dei sottolivelli simili a quelli della mesh.

Per ora però restiamo al livello principale dell'oggetto. Vediamo alcuni parametri di questo livello.

Prima di affrontarli però vediamo come funziona il sistema di segmentazione delle patch.
Quando aumentiamo la segmentazione della patch prima della conversione, ci saremo accorti che la variazione non avviene come per le geometrie standard, ma il numero di segmenti che appare sembra maggiore rispetto al numero impostato nel parametro. Questao accade perchè ogni segmento che definiamo sulla patch è ulteriormente diviso per il numero specificato nel parametro.
Ad esempio, creiamo una patch con segmentazione 4x4. Se ci trovassimo alle prese con un oggetto di tipo Plane vedremmo questa situazione:

Invece la patch appare così:

Questo accade perchè i segmenti che definiamo sono ulteriormente suddivisi al loro interno. Per regolare questa segmentazione interna si utilizzano i parametri VIEW/RENDER STEP degli oggetti Editable Patch. Si differenzia la segmentazioe per la vista (View) e per il rendering (Render) perchè così è posssibile impostare una segmentezione più bassa nella vista, e gestire modelli più leggeri, mentre in fase di rendering possiamo impostare la reale segmentezione che ci occorre.

SHOW INTERIOR EDGES.
Mostra o nasconde la segmentazione interna della patch.

Ha una funzione analoga al comando Attach per gli oggetti mesh: serve a comporre oggetti costituitit da più sub-oggetti di tipo patch.

Esempio:
Crea 2 superfici patch:
Seleziona una delle due superfici, convertila in Editable Patch e vai alla cartella Modify.

Clicca su Attach e poi sull'altra superficie: in questo modo si formerà un unico oggetto con le due superfici

LIVELLO VERTEX.

I vertici di una Editable Patch fanno riferimento alla segmentazione principale della patch, ovvero non considerano la segmentazione interna di cui abbiamo appena sopra parlato.

I vertici si comnportano come punti di controllo simili a quelli del modificatore FFD: la superificie "segue" il punto di controllo spostato secondo una curva Bézier, quindi le deformazioni saranno smussate, e non di tipo angolare come accade quando si sposta un punto di controllo di una superficie mesh.

In corrispondenza di ogni vertice sono definite 2 tangenti, regolabile spostando i quadratini verdi. In questo modo è possibile regolare la curvatura della superficie.

Vediamo i parametri di questo livello.

LOCK HANDLES.
Funziona solo con i vertici che si trovano sui bordi di confine della patch. Blocca l'angolo delle maniglie delle tantenti del vertice, in modo tale che spostando una maniglia l'altra si sposta della stessa quantità in modo da mantenere costante l'angolo formato dalle due.
Partiamo da questa situazione:

Spostiamo solo la maniglia orientata lungo l'asse Y.

Lock Handles disattivo.....
....e attivo.

BREAK.
Sdoppia un vertice. In questo modo è possibile aprire una superficie.

I comandi della sezione Weld funzionano analogamente a quanto visto per gli oggetti mesh. Ad esempio si possono usare questi comandi per saldare i vertici generati conil comando Break.

LIVELLO EDGE.

Analogamente al caso del livello vertici, anche il livello bordi fa riferimento alla segmentazione principale della spline, e non a quella interna.

Spostando i bordi la superficie si deforma.

Vediamo i loro parametri principali.

SUBDIVIDE.
Suddivide il bordo selezionato e le patch che lo condividono.

Il problema è che i vertici al confine con le zone non suddivise (chiamate PATCH) provocano un'apertura sulla superficie.

Per evitare questo problema occorre attivare l'opzione PROPAGATE prima di applicare il Subdivide. In questo modo la uddivisione si propaga lungo le patch adiacenti.
In questo modo la superficie si mantiene continua.

ADD TRI.
Aggiunge una patch a 3 lati e con segmentazione trinagolare a ogni bordo di confine selezionato.

ADD QUAD.
Stessa cosa dell' Ass Tri, ma aggiunge una patch a 4 lati con segmentazoine quadrangolare.

LIVELLO PATCH

A questo livello è possibile agire sulle singole patch della superficie.

Vediamo i parametri principali.

SUBDIVIDE.
Suddivide le patch selezionate.

PROPAGATE.
Quando è attivo estende la suddivisione alle patch vicine.

Esempi:
Partiamo da 4 patch...             
Selezioniamone una...
Subdivide con Propagate...
Subdivide senza Propagate.

DETACH.
Distacca le patch selezionate nell'oggetto.

REORIENT
Quando è attivo le patch distaccate copiano la posizione e l'orientamento del sistema di coordinate locale dell'oggetto da cui sono state distaccate.

COPY.
Quando è attivo le patch distaccate sono copiate in un nuovo oggetto patch, lasciando l'oggetto sorgente intatto.

ATTACH.
Attacca un oggetto alla patch. L'oggetto attaccato diventa un oggetto patch.

DELETE.
Cancella la patch.

HIDE
Nasconde le patch.

UNHIDE ALL.
Rende di nuovo visibili le patch invisibili.

EXTRUDE.
Clicca questo pulsante e trascina la patch per estruderla.

Esempio:

I lati dell'estrusione sono costituiti da nuove superfici patch.

BEVEL.
Estrude e scala la nuova superficie.

OUTLINING.
Scalatura della patch basata sul profilo del suo confine (funziona come il comando Outline per i poligoni degli oggetti Polymesh, ma non crea nuove facce. Si limita a scalare quella esistente).

NORMAL.
Se è impostato su Group, l'estrusione avviene lungo la normale media di ogni gruppo contiguo di facce. Se estrudi più di un gruppo di facce, ognuno si muove lungo la propria normale media.
Se è impostato Local, l'estrusione avviente lungo la normale di ogni faccia.
Il discorso per i gruppi di facce può essere esteso a gruppi di patch. Ad esempio selezioniamo 2 patche su un asfera (crea la sfera e clicca col destro per convertirla in una sfera-patch).

Inizio...                              Estrusione con Normal=Group        Estrusione con Normal=Local.
                                   

BEVEL SMOOTHING.
Questi parametri servono a definire la forma dell'intersezione fra la patch trasformata e quelle vicine. Le opzioni sono applicate all'inizio (START) e alla fine della trasformazione (END).

Gli Smoothing Group funzionano cime per gli oggetti mesh.

Esempio:
Per default tutte le facce della sfera appartengono inizialmente al smoothing group 1.
Seleziona tutte le facce e clicca su Clear All. Le facce non apparterranno più allo smoothing group e per questo la sfera apparirà sfaccettata:

Seleziona un gruppo di facce e clicca su 1:

Seleziona un altro gruppo di facce e clicca su 2:

Tutte le facce appartenenti a uno smoothing group appaiono allisciate fra loro.

SELECT BY SG.
Compare questa finestra:

Qui sono visualizzati gli smoothing groups. Seleziona quelli che interessano e clicca su Ok. Verranno selezionati i gruppi di facce corrispondenti.
Se è selezionato Clear Selection la selezione corrente sull'oggetto scompare e viene sostituita con quella degli smoothing groups scelti. Se è deselezionato invece la selezione corrente permane, e quelle degli smoothing groups si aggiungono ad essa.

CLEAR ALL.
Rimuove gli assegnamenti a smoothing groups per le facce selezionate.

Il livello Element delle patch serve a selezionare gli elementi patch che costituiscono un oggetto composto. Si tratta di tutti quegli oggetti inglobati nell'oggetto Patch con il comando Attach, oppure creati direttamente dall' interno di questo con il comando Detach.
Per quanto riguarda i loro parametri, sono applicabili quelli già visti per gli altri livelli.

Soffermiamoci a rivedere le principali caratteristiche e trasformazioni degli oggetti patch.

Ciascuna griglia patch è costituita da 6x6 poligoni quadrilateri. Quando si effettua una segmentazione di una griglia patch questa viene divisa in griglie patch multiple.
Esempio:

Sulla sinistra abbiamo una patch così come è creata per default. Sulla destra una con una segmentazione=2 lungo la direzione orizzontale. Clicca col destro su ognuna di queste e convertile in Editable Patch.
Scendendo al livello Sub-Objec/Patch, cliccando sulla patch di sinistra questa è evidenziata interamente, perché appunto è una patch intera. Quella di destra è evidenziata solo a metà, perché appunto è costituita da 2 patch sovrapposte.

Adesso considera questi parametri:

Seleziona una patch e aumenta il valore di View Steps:

Come si nota, la densità poligonale della patch aumenta, e non solo all’interno della patch selezionata, ma sull’intera griglia.
Il valore Steps indica il numero dele linee interne che suddividono la griglia, ed è quindi sempre inferiore di 1 rispetto al numero di righe o delle colonne (Steps=5 quindi fornisce una griglia 6x6 per ogni patch).
Adesso disattiva la voce Show Interior Edges e vai al livello Sub-Object/Vertex.

Per dimostrare che i bordi delle patch sono delle curve Bezier, ti basta selezionare uno dei vertici. Vedrai apparire le classiche maniglie vettore del vertice.

Il numero di Steps impostati definisce la precisione della curvatura dei bordi della patch.
Abbassando Steps=3 si ha questo:

DIFFERENZA TRA QUAD E TRI PATCH.

Crea una patch trilatera (Tri Patch)

Questa volta mancano i parametri per la segmentazione.
La griglia è compèosta da triangolie non da quadrangoli; inoltre le linee della griglia non sono perfettamente parallele.
Converti l’oggetto in una patch modificabile, poi vai al livello Sub-Object/patch e clicca sulla griglia.

Se ne evidenzia solo metà. La griglia infatti è costituita da 2 patch triangolari.
Per aumentare la segmentazione della griglia, coma al solito devi aumentare il numero di Steps. Il principio di funzionamento è lo stesso della Quad Patch:ogni bordo viene diviso nel numero di segmenti specificato nel campo Steps.
Esempio:

                Steps=5:                                          Steps=2:

La curvatura dei bordi interni diviene più imprecisa all’aumentare della segmentazione.

AGGIUNGERE LE PATCH.

Crea un aQuad Patch e convertila in patch modificabile.
Vai al livello Sub-Object/Edge, seleziona il bordo destro.

Elimina la visualizzazione dei bordi interni

Aggiungi un’altra patch.

Seleziona i due bordi inferiori e aggiungi un’altra patch.

Seleziona il vertice al centro. Esso è effettivamente un solo vertice che unisce tutte e 4 le patch. Sposta infatti la sua maniglia inferiore per vedere che si modifica un unico bordo.

Adesso torna indietro. Seleziona prima il bordo inferiore sinistro, aggiungi una patch, poi seleziona il bordo inferiore destro e aggiuni un’altra patch. Questa volta il vertice centrale è sempre unico, ma presenta una maniglia in più. Infatti adesso sono presenti 2 bordi sovrapposti. Questo si ha perché il vertice centrale inferiore adesso è costituito da 2 vertici sovrapposti.

Spostando i vertici sovrapposti le due patch infatti si separano.

Ciascun vertice è associato a una sola delle due patch adiacenti.
Seleziona entrambi i vertici che si sovrappongono. Appariranno 4 maniglie: 2 per ogni vertice.

Salda i due vertici usando il comando Weld.
Appaiono 3 vettori e un solo bordo che unisce le due patch. I due vertici diventano uno solo.
 

VERTICI COPLANARI E ANGOLO.

Seleziona il vertice centrale e spostalo in alto.

Clicca col destro. Si apre un menù in cui compaiono queste voci:

Visualizza nuovamente i bordi interni della patch.

Quando si sposta una maniglia anche le altre 3 si spostano inisieme. Risultano reciprocamente collegate. Le 4 maniglie si trovano tutte su un unico piano e vi rimangono quando una di esse viene spostata.

La curvatura della patch risulta smussata quando le maniglie vettore dei vertici patch sono coplanari.
Cliccando col destro ora converti il vertice da Coplanar a Corner. Adesso i vettori non restano coplanari e le maniglie possono essere spostate liberamente in modo indipendente l’una dall’altra.

Ricordati di disabilitare LOCK HANDLES, altrimenti le maniglie delle tangenti continueranno a muoversi mantenendo i loro angoli, e quindi restando coplanari.

Se dalla condizione Corner si torna a quella Coplanar, le maniglie si allineano tutte su un singolo piano automaticamente.
Ora considera questi parametri:

Con il mouse sono selezionabili solo gli elementi della patch che hanno la casella spuntata.
(I Vectors sono i quadratini verdi delle maniglie per regolare le tangenti).

SUDDIVIDERE LA PATCH E VINCOLARE I VERTICI AI BORDI.

Crea una quad Patch 100x100. Convertila in una Editable Patch e nascondi i vordi interni.

Seleziona i 4 bordi e aggiungi una patch in modo da creare una croce.

Vai al livello Sub-Object/Patch e selezioa la patch centrale. Premi il pulsante Subdivide.
La patch centrale è divisa in 4. Dato che la casella Propagate è selezionata, i nuovi 4 bordi proseguono nelle patch adiacenti e quindi anche queste vengono suddivise.

Annulla l’operazione, disattiva la casella Propagate e effettua di nuovo un Subidvide:

Vai al livello Sub-Object/Vertex e seleziona uno dei nuovi vertici creati con la suddivisione.

Prova a spostarlo: come si nota nella geometria della patch è presente una discontinuità.

Come fare per ottenere un vertice supplementare nel centro della patch senza però generare una discontinuità nella geometria?
Attiva il pulsante Bind, poi clicca sul vertice traslato e trascina al bordo destro. La discontinuità scompare:

Il vertice vincolato è diverso dagli altro (infatti è di colore nero). Non è possibile spostarlo direttamente, ma solo quando viene modificata la forma del bordo cui è vincolato.

Zoomma sul ordo modificato. La segmentazione dei bordi adiacenti è diversa.

Questo accade perché l’intero oggetto utilizza un unico valore id Steps. Sul lato sinistro si trovano 2 patch, quindi ciascuno dei due rispettivi bordi viene suddiviso in 6 segmenti. Sul lato destro invece c’è una sola patch, quindi il suo unico bordo viene suddiviso in 6 segmenti. Perciò il numero di segmenti sul lato sinistro è doppio rispetto al lato destro.
Tuttavia quando si effettua il rendering viene renderizzato soltanto il lato "buono", cioè quello con più segmenti.
I due bordi vengono fusi in uno solo e il rendering ombreggiato è smussato, senza giunzioni.

Per ottenere forme più smussate puoi aumentare il valore di Render Steps.

ESTRUDERE LE PATCH.

L’estrusione di una pathc è diversa da quella di una mesh perché i bordi di una patch sono delle spline Bezier.
Crea una Quad Patch 100x100. Impostala segmentazione su 3x3. Verrà così creata una griglia di 9 patch.

Converti la griglia in una Editable Patch e nascondi i bordi interni.

Rendiamo circolare la patch centrale. Vai al livello Sub-Object/Vertex, seleziona i 4 vertici della patch centrale e convertili a vertici ti tipo Corner (clicca col destro e seleziona Corner).
Poi sposta le maniglie in modo da ottenere una circonferenza.

Vai al livello Sub-Object/Patch e seleziona la patch circolare.
Imposta un valore Extrusion >0 e premi Invio. La patch selezionata viene estrusa verso l’esterno.

Imposta un valore negativo per Outlining per scalare la patch selezionata verso l’interno.

Attiva la visualizzazione dei bordi interni e aumenta il numero di Steps per migliore la smussatura.

La curvatura dei lati della patch estrusa viene determinata in base alle impostazioni di questi parametri:

Le impostazioni di questa zona vanno applicate prima di procedere con l’estrusione.
Annulla l'estrusione precedente, imposta End su None e attiva il pulsante Bevel, in modo da realizzare un’estrusione e una scalatura di seguito. Questa volta la forma della zona estrusa è differente rispetto alla precedente: la curvatura è differente tra l’inizio e la fine dell’estrusione.

Vediamo le novità introdotte con la versione Max 6.

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Esiste un nuovo sottolivello chiamato Handles.

A questo livello è possibile modificare soltanto le maniglie della patch. Vengono evidenziate tutte contemporaneamente ed è possibile selezionare più maniglie insieme.

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Gli stessi comandi di copia/uncolla delle tangenti viste per la spline li ritroviamo anche per le patch.

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Nel pannello Soft Selection troviamo ilnuovo pulsante SHADED FACE TOGGLE.

La sua funzione è quella di evidenziare meglio le zone che risentono del Soft Selection.

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I comandi di selezione avanzati per gli oggetti Polymesh sonoora disponibili anche per le patch:

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Il comando PATCHSMOOTH rende il più uniforme possibile l'intera patch allineando automaticamente tutte le tangenti.

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Il modificatore EDIT PATCH può essere utilizzato come il modificatore Surface, ovvero per interpolare una superficie su un reticolo di spline.

In questo modificatore ritroviamo tutti i parametri del Surface:

Quindi è possibile evitare l'uso dei modificatori CrossSection (troviamo il comando nelle spline) e Surface (troviamo i comandi nell'Edit Patch), il Modifier Stack può ridursi a questo: