Библиографическое описание:

Шодырова Б. Х., Молдаванова И. Г. Пример построения виртуальной 3D-модели учебного заведения // Молодой ученый. — 2016. — №22. — С. 53-57.



Трёхмерная графика широко используется для создания различных изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции, в наукеи промышленности, например, в системах автоматизации проектных работ,архитектурной визуализации, в современных системахмедицинской визуализации [1].

Самое широкое применение — в современныхкомпьютерных играх, а также как элементкинематографа,телевидения,печатной продукции, рекламы.

Каждый объект имеет немалое количество разнообразных свойств. В процессе построения модели выделяются наиболее значимые свойства: модель самолета должна иметь геометрическое подобие оригиналу; модель атома — правильно отражать физические взаимодействия; архитектурный макет города — ландшафт. Признаки, которые описывают какое-либо свойство объекта и могут принимать разнообразные значения, называются параметрами модели. Проектирование системы включает оценку и принятие решений по выбору компонентов системы, которые отвечают её составу и укладываются в установленные ограничения [2].

По отраслям деятельности проектирование делится на:

‒ проектирование инженерных систем;

‒ архитектурно-строительное проектирование;

‒ градостроительное проектирование;

‒ дизайн интерьера;

‒ ландшафтный дизайн;

‒ проектирование программного обеспечения.

Понятие моделирования достаточно сложное: оно включает в себя огромное разнообразие способов моделирования: от создания натуральных моделей (уменьшенных и или увеличенных копий реальных объектов) до вывода математических формул.

Для различных явлений и процессов бывают уместными разные способы моделирования с целью исследования и познания.

Хотя модель и может быть точной копией оригинала, но чаще всего в моделях воссоздаются какие-нибудь важные для данного исследования элементы, а остальными пренебрегают. Это упрощает модель. Но с другой стороны, создать модель — точную копию оригинала — бывает абсолютно нереальной задачей. Например, если моделируется поведение объекта в условиях космоса. Можно сказать, что модель — это определенный способ описания реального мира.

Моделирование проходит три этапа:

  1. создание модели;
  2. изучение модели;
  3. применение результатов исследования на практике и/или формулирование теоретических выводов.

В настоящее время под компьютерной моделью чаще всего понимают программу или программный комплекс, позволяющий с помощью последовательности вычислений и графического отображения их результатов воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта, системы объектов при условии воздействия на объект различных, как правило, случайных, факторов. [3]

Для компьютерного моделирования важно наличие определенного программного обеспечения.

При этом программное обеспечение, средствами которого может осуществляться компьютерное моделирование, может быть как достаточно универсальным, например, обычные текстовые и графические процессоры, так и весьма специализированными, предназначенными лишь для определенного вида моделирования.

Компьютерное моделирование дает возможность:

‒ расширить круг исследовательских объектов — становится возможным изучать не повторяющиеся явления прошлого и будущего, объекты, которые не воспроизводятся в реальных условиях;

‒ визуализировать объекты любой природы, в том числе и абстрактные;

‒ исследовать явления и процессы в динамике их развертывания;

‒ управлять временем (ускорять, замедлять и т. д.);

‒ совершать многоразовые испытания модели, каждый раз возвращая её в первичное состояние;

‒ получать разные характеристики объекта в числовом или графическом виде;

‒ находить оптимальную конструкцию объекта, не изготовляя его пробных экземпляров;

‒ проводить эксперименты без риска негативных последствий для здоровья человека или окружающей среды.

С появлением мощных компьютеров распространилось графическое моделирование на основе инженерных систем для создания чертежей, схем, графиков; современные 3D редакторы хорошо моделируют не только объекты, но и освещение, формируют тени, имитируют солнечный или электрический свет. Это позволяет оценить модель со всех сторон, под разными углами на стадии проектирования. При разработке архитектурных и дизайнерских проектов компьютерное моделирование — одна из основных составляющих проекта. Позволяет получить реальную и четкую картинку объекта как снаружи, так и внутри с любого ракурса [3].

В рамках данной работы создана виртуальная 3D модель учебного заведения на основе КГУ «СОШ № 52 имени академики Е. А. Букетова»

Модель соответствует требуемым критериям производительности и надежности. Объемы здания и участок основаны на требованиях, предоставляемые заказчиком.

Целью данной работы является построение 3D модели учебного заведения для дальнейшего использования в качестве наглядного примера для усовершенствования учебного заведения и прилегающего к нему участка.

Рис. 1. План учебного заведения

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двухмерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость с помощью специализированных программ. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала). [4]

Процесс создания 3D модели состоит из следующих этапов:

1 этап. План.

Невозможно что-либо построить, когда не знаешь точно, что надо. Поэтому любой архитектурный проект надо начать с создания плана архитектурного сооружения.

2 этап. Возведение стен.

После создания плана здания можно приступить к возведению стен учебного заведения. Для этого необходимо с помощью инструмента «Прямоугольник» или «Карандаш» начать строить план школы, затем с помощью инструмента «Тяни/Толкай» вытянуть стены.

3 этап. Создание проемов для окон и дверей. Проемы для стен и окон делаются с помощью инструмента «Тяни/Толкай».

4 этап. Создание компонентов, таких как окна, двери, парты. Каждый элемент школы представляет из себя отдельный компонент, который можно импортировать в другие модели.

5 этап. Применение текстур к компонентам и стенам здания. В комнатах для учеников среднего и старшего возраста должны быть созданы условия для учебы и отдыха. Чтобы достигнуть этого, нужно применять в дизайне помещений светлые сдержанные тона (серые, серо-голубые, серо-зеленые, бежевые) или белый. Стены таких тонов способствуют сосредоточенной учебе и являются прекрасным фоном для рисунков, спортивного снаряжения, моделей и других предметов.

6 этап. Создание площадок для занятий физической культуры и географической площадки. Для занятий физической культурой создано футбольное поле, баскетбольная площадка и различные турники.

7 этап. Создание анимации в Google SketchUp.

8 этап. Визуализация 3D модели. Визуализация модели производится с помощью плагина V-Ray для более реалистичного изображения.

9 этап. Компоновка полученной анимации в видеофайл.

10 этап. Наложение звука.

11 этап. Конвертация видеофайла.

школа 1.jpg

Рис. 2.Вид модели сверху

школа 2.jpg

Рис. 3. Вид модели спереди

школа 3.jpg

Рис. 4. Вид модели справа

школа 5.jpg

Рис. 5. Вид модели слева

школа 4.jpg

Из всего вышесказанного можно прийти к следующему выводу: процесс проектирования всегда зависит от необходимости учёта интересов двух групп людей: производителей и потребителей. Каждая из групп стремится к удовлетворению своих требований к продукции, часть из которых может быть несовместимой. Также, процесс решения практической задачи всегда альтернативный, и перед разработчиком встаёт проблема обоснованного выбора окончательного варианта. Проектирование, целью которого является не только поиск оптимально эффективных решений, но и удовлетворение разных, иногда противоречивых потребностей людей, обоснованный выбор окончательного варианта, называют оптимальным проектированием. Большое значение в оптимальном проектировании отводится подготовке на этапе технического перечня требований к разрабатываемому объекту, выделению среди них показателей качества и изменение наиболее важных из них в критерии оптимизации.

Традиционно под моделированием на ЭВМ понималось лишь имитационное моделирование. Мы видим, что понятие «компьютерное моделирование» значительно шире традиционного понятия «моделирование на ЭВМ» и нуждается в уточнении, учитывающем сегодняшние реалии.

Литература:

1. Джон Элис. Компьютерное проектирование для архитекторов. — СПб.: Питер, 2013. — 209 с.

  1. Аббасов И. Б. Компьютерное моделирование в промышленном дизайне. — М.: ДМК Пресс, 2013. — 192 с.
  2. Петелин А. Ю. 3D-моделирование в Google SketchUp — от простого к сложному. Самоучитель. — М.: ДМК Пресс, 2012. — 340 с.
  3. Тутанов С. К., Даненова Г. Т., Ахметжанов Т. Б. Автоматизированный расчет металлоконструкций башен. Казахстан, «Труды Университета», № 2, 2014г.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle