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:
- создание модели;
- изучение модели;
- 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.
Рис. 2.Вид модели сверху
Рис. 3. Вид модели спереди
Рис. 4. Вид модели справа
Рис. 5. Вид модели слева
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.
- Аббасов И. Б. Компьютерное моделирование в промышленном дизайне. — М.: ДМК Пресс, 2013. — 192 с.
- Петелин А. Ю. 3D-моделирование в Google SketchUp — от простого к сложному. Самоучитель. — М.: ДМК Пресс, 2012. — 340 с.
- Тутанов С. К., Даненова Г. Т., Ахметжанов Т. Б. Автоматизированный расчет металлоконструкций башен. Казахстан, «Труды Университета», № 2, 2014г.
