Жарық көздерін орналастыру
Кіріспе
Дипломдық жоба: Виртуалды шындықта үш өлшемді анимациясы бар нысанды визуализациялау тақырыбында орындалған.
Берілген дипломдық жобаның тақырыптық өзектілігі оқу процесіне жаңа ақпараттық технологияларды білім беру процесін интенсификациялау және оптимизациялауға енгізудің қажеттілігіне негізделген. Білім беруде үш өлшемді анимацияны қолдана отырып, білім алушылардың қызығушылығын арттыру.
Виртуалды әлемдерді құру - ақпараттық технологиялардың ең қызықты бағыттарының бірі.
Виртуалды шындық - компьютерлік техниканың негізінде кеңістіктік уақыттық континиумды адам тіршілігіне қарай өзгертіп, жаңа әлемді, шындықты - қолдан жасалған құрылымды қалыптастыру нәтижесі болып табылады. Виртуалды шындық сөзінің тар мағынасына тоқталар болсақ, электронды көзәйнек киіп алғаннан кейін пайда болатын ойындық немесе техникалық қажетті жасанды шындыққа жатақызуға болады. Бұл жағдайда сана компьютер құрастырған мүмкін әлемге енеді, онда виртуалды түрде көрініп, сезііпе және әрекет етуіне болады. Ал виртуалды шындық сөзінің кең мағынасына тоқталар болсақ, бұл сананың кез-келген өзгертілген түрлері: яғни, жүйкелік шатасу, наркотиктік немесе шараптық мас болу, гипноздық қалып, наркоз, ұзақ уақыт тар кеңістікте қалған адамдардағы психикалық өзгерістер (түрмедегілер, су асты кемелеріндегілер т.б.). Виртуалдың (ақиқат) ұғымында парадокс бар: қарапайым сана оны қиял, иллюзорлы, ойдан шығарылған деп есептейді. Бұл парадокс шындықты бағалаудан да туындайды. Өйткені, XX ғ. философиясында шындықты мойындауға қатысты материалистер мен идеалистер бөлінуі бұрмаланып жіберілді. Материя мен сана оппозициясы тіл - шындыққа қарсы қоюымен ауыстырылды. Қайсы бұрын болды? деген сұрақтың орнына тіл мен шындықтың прагматикалық маңызын айқындау алдыңғы қатарға шықты. Шындық сөзінің өзі тілдік форматқа жатады. Сол себепті жасанды иллюзорлы шындық виртуалды деп аталады, ол басқа шындықтардан шынайы болып табылады. Бақытты және бақытсыз адамдардың шындығы әртүрлі. Еуропалық экзестенциалист әлемді шығыстық уағызшыдан басқаша көреді. Сондықтан кез-келген шындық виртуалы болып табылады.
Қойылатын есептердің талаптарының ұлғаюына байланысты, сондай-ақ, үш өлшемді анимациялауға деген сұраныстың артуы осы анимациялауды қолдана отырып, жарнама, ойын түрлерін, кино, оқытушылардың білім беру барысында қолданатын әдістемелік нұсқауы ретінде қолданылуы барысында бұл тақырып әлі күнге дейін актуалды тақырып болып тұрғаны сөзсіз.
Мультимедиялық сүйемелдеуді дамыту үшін 3D Studio MAХ сияқты заманауи графикалық қосымшалар қолданылды. Алайда, "үш өлшемді графика" термині әлі де шындықты бұрмалау болып табылады. Шын мәнінде, үш өлшемді компьютерлік графика қиялдағы үш өлшемді әлем объектілерінің екі өлшемді проекцияларымен ғана айналысады.
Дипломдық жоба барысында виртуалдық нақты өмірді зерттеу тәсілі, үш өлшемді әлеммен жұмыс істеу ерекшеліктері, үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында және виртуалды шындық жүйелерінде жұмыс істеу ерекшеліктері қарастырылып, талдау қорытындысы бойынша нәтижелер баспаланады. Жоба барысында 3D Studio MAХ бағдарламасы қолданылып, осы бағдарламаға толық талдау жасалған.
1. Виртуалды әлем және үш өлшемді графика
1.1 Виртуалды әлем деген не?
Адамдардың бәрі суретті жақсы сала алмайды. Сондықтан адамзат ұзақ жылдар графикалық бейнелерді құруды механизациялауға тырысты және бұған есептеу техникасының арқасында қол жеткізді.
Компьютерлік графикада екі бағыт бар: бейнелерді құру және бар бейнелерді өңдеу. Графикалық редакторлардың түрі көп. Олардың бірі сурет салу үшін, екіншілері - 3D графика құру үшін қолданылса, үшіншілері күрделі инженерлік сызбалар жасауға мүмкіндік береді.
Графикалық редакторларды таңдау біздің мақсатымыз бен компьютердің мүмкіндіктеріне тәуелді. Мысалы, сабаққа хабарлама толтыру үшін стандарттық программа - Paint графикалық редакторын пайдалансақ, жеткілікті. Бұл программа сурет салуға және дайын суреттерді өзгертуге мүмкіндік береді. Ал егер суреттерден сапалы монтаж, коллаж, үлкен көлемді баннер жасау керек болса, онда әрине Paint графикалық редакторының оған мүмкіншілігі жетпейді. Сондықтан Adobe Photoshope, Corel Draw, PhotoFilter, Autocollage сияқты әртүрлі редакторларды қолдануға болады. Техникалық құралдар арқылы адамға таңғажайып сезімдерді беретін виртуалды шындық (мысалы, ұшқыштарға арналған авиасимулятор). Пайдаланушы бұл объектілерге физиканың нақты заңдарына (гравитация, заттармен соқтығысу, су қасиеттері, бейнелеу және т.б.) сәйкес әсер алуы және нақты өмірде мүмкін емес қиялдағы әлемін іске асырылуын жатқызады. Барлық осы сезімдерді біріктіріп, адамға әсер етуін интерактивті әлем деп те атайды. Виртуалды шындыққа ену арнайы гаджеттердің көмегімен жүзеге асырылады. Мәселен:
1. Қарапайым VR. Пайдаланушыға виртуалды үшөлшемді кеңістіктің ортасында болуға мүмкіндік береді. Алайда әрекеттесусіз қоршаған кеңістікті ғана бақылай алады. Мұндай орта 360°- - тық видеоларға немесе суреттерге негізделген. Оның сұранысқа ие, ең көп таралған түрі - смартфондарға арналған виртуалды шындық көзілдіріктері. Оларға: Cardboard, Gear VR, Daydream View, Xiaomi Mi VR Play, HOMIDO Grab, HIPER VRS, Xiaomi Mi VR 2, Homido VR V2 жатады. Көзілдіріктердің көпшілігі оларға салынған смартфонның көмегімен жұмыс істейді және көзілдірік линзалар арқылы адамға оның суретін береді.
2. 3D жобалы VR. 3D жобалау пайдаланушыға виртуалды шындық арқылы объектілермен өзара әрекеттесуге мүмкіндік береді. Пайдаланушы объектілерді құрады немесе басқа түрге өзгертеді. 3D үлгідегі виртуалды шындық программаларын жасау уақытты талап етеді және құны да өте жоғары. Себебі сезіну мүмкіндігі тереңірек болады. Оларға Oculus Rift, HTC Vive сияқты жоғары деңгейлі құрылғы жиынтығынан (контроллерлер, виртуалды шындық бас киімі, джойстиктер және қозғалыс датчиктері) тұратын гаджеттер жатады. Сонымен қоса 3D жобалы виртуалды шындыққа ену әсерлі болу үшін арнайы әзірленген бөлмелерде іске асады.
3. Бірнеше қолданушы VR-і. Бұл жоғары деңгейдегі графика, анимация, 3D жобалау, яғни озық функцияларды біріктірген орта болып табылады. Оны бірнеше қолданушы онлайн түрде бірлесіп пайдалануларына болады. Оған бірнеше рөлдік онлайн ойындар жатады: FreeStyle Online, Ultima Online, Ace Online, Anarchy Online, Dark Age of Camelot және т.б. ойындарды жатқызуға болады.
Қазіргі уақытта компьютерлік технология әлемінде үшөлшемді графика мен анимацияны зерттеу ерекше орын алады. Үшөлшемді анимацияны құрастыру үшін графикалық модельдеу программасы бойынша терең білім қажет. Осындай программалардың бірі 3D STUDIO MAX болып табылады. Бұл программа дүние жүзінде ең көп таралған. 3D STUDIO MAX-ті кинофильмдер мен теледидар үшін анимациялар мен арнайы әсерлер үшін қолданып келеді.
Сонымен қатар 3D STUDIO MAX-ті дизайнерлер мен архитекторлар өз жұмысында кеңінен пайдаланады. Дүниежүзі бойынша мыңдаған дизайнерлер үшөлшемді ойындарды және Web-бетінің тамаша үшөлшемді графикалық элементтерін жасау үшін осы тамаша программаны қолданады. Өткен ғасырларда өмір сүрген аса танымал суретшілер қазіргі уақытта біздің қатарымызда жүрген болса, онда олар үшөлшемді модельдеу программасының ұсынып отырған мүмкіндіктерін қолдануды қолдан жібермес еді. Алғашқыда суретшілер үшөлшемді бейнені тек қана көлеңке, перспектива және рең көмегімен бейнеленетін екіөлшемді кенеппен(майлы краскамен салынған сурет) шектелген болатын. Енді оларда камера көмегімен "Кенептің" ішіне кіріп өзінің шығармашылығын үшөлшемді кеңістіктің кез-келген бұрышынан көру мүмкіндігі пайда болды. Екіөлшемді суретті салғаннан кейін бейне ойластырылған қалпында қалады. Ал үшөлшемді кеңістікте жұмыс істегенде барлығы өзгеше. Текстуралар және жарық көздері үшін уақытша есептеулер мен бекітулер жасалған соң, барлық нысандарды өз позицияларына орналастырғаннан кейін үшөлшемді кеңістікте бейнені кез-келген бұрыштан қарап, еркін қозғалтуға болады. Қандай да болмасын дәстүрлі екіөлшемді сурет "біркелкі" туынды болса, ал үшөлшемді композициялар үшін шексіз көп суретті кадрлар алуға болады.
Фильмдер пайда болмай тұрып суретшілер барлық мүмкін сәттің тек қана бір сәтін қозғалтқан, ал қазір олар қозғалыстың тізбегін жасай алады және оларды тіпті жандандыра да алады. Үшөлшемді кеңістікте қозғалыс дегеніміз төртөлшемді қозғалыс(төртінші кеңістікке уақыт жатады). Жылдамдығы аса үлкен компьютерлік құрылғының және жаңа программалық құралдар көмегімен суретшілердің арманы үшөлшемді кеңістікте орындалады.
1.2 Қазіргі әлемдегі үш өлшемді графика
Үш өлшемді графика қазір біздің өмірімізге мықтап енген, кейде біз оның көріністеріне назар аудармаймыз. Бөлменің ішкі көрінісі бейнеленген билбордқа немесе балмұздақ туралы жарнамалық роликке қарап, экшн-фильмге толы кадрларды көре отырып, біз оның бәрі 3d-графика шеберінің қиын жұмыс екенін түсінбейміз.
3D графика (үш өлшемді графика) - бұл компьютерлік графиканың ерекше түрі - үш өлшемді объектілердің кескіндерін жасау үшін қолданылатын әдістер мен құралдар жиынтығы.
3D кескінді екіөлшемдіден айыру қиын емес, өйткені оған сахнаның 3d-моделінің геометриялық проекциясын жазықтыққа мамандандырылған бағдарламалық жасақтаманы қолдану арқылы жасау кіреді. Алынған модель шындықтан алынған объект болуы мүмкін, мысалы, үйдің, машинаның, кометаның моделі немесе ол толығымен абстрактілі болуы мүмкін. Осындай үш өлшемді модельді құру процесі 3D модельдеу деп аталады және ең алдымен модельденетін объектінің визуалды көлемдік бейнесін жасауға бағытталады.
Бүгінгі таңда үш өлшемді графикаға сүйене отырып, сіз нақты объектінің жоғары дәлдіктегі көшірмесін жасай аласыз, жаңа нәрсе жасай аласыз және өмірде ең шындыққа сай келмейтін дизайнерлік идеяларды өмірге келтіре аласыз.
Үш өлшемді графиканы қолдану
3D графикалық технологиялар және 3D басып шығару технологиялары адам қызметінің көптеген салаларына еніп, үлкен пайда әкеледі.
Үш өлшемді бейнелер күн сайын бізді теледидарда, кинода, компьютермен жұмыс кезінде және 3D ойындарда, билбордтардан 3Д графикасының барлық күші мен жетістіктерін көрнекі түрде таныстырады.
Заманауи 3D графикасының жетістіктері келесі салаларда қолданылады:
1. Кино және анимация - үш өлшемді кейіпкерлер мен нақты арнайы эффектілерді жасау. Компьютерлік ойындарды құр, оның ішінде 3D кейіпкерлерді, қоршаған ортаның виртуалды шындығын, ойындарға арналған 3D нысандарды дамыту.
2. Жарнама - 3D графикасының мүмкіндіктері өнімді нарыққа тиімді түрде ұсынуға мүмкіндік береді, үш өлшемді графиканың көмегімен сіз кристалды-ақ көйлек немесе шоколадты чипсы бар дәмді жеміс балмұздағының елесін жасай аласыз және т.б. сонымен қатар, нақты жарнамаланған өнімде әдемі және сапалы суреттердің артында оңай жасырылатын көптеген кемшіліктер болуы мүмкін.
3. Интерьер дизайны - интерьер дизайнын жобалау және дамыту бүгінде үш өлшемді графикасыз аяқталмайды. 3D технологиясы объектінің геометриясын дәл қайталай алады және материалға еліктей отырып, шынайы 3D жиһаз макеттерін (диван, креслолар, жәшіктер және т.б.) жасауға мүмкіндік береді. Үш өлшемді графиканың көмегімен сіз әлі де салынып басталмаған, жобаланған ғимараттың барлық қабаттарын көрсететін бейне жасай аласыз.
Үш өлшемді кескінді құру кезеңдеріне келер болсақ, нысанның 3D кескінін алу үшін келесі қадамдарды орындау керек болады:
1. Модельдеу - жалпы көріністің және оның объектілерінің математикалық 3D моделін құру.
2. Текстураға текстураны құрылған модельдерге қолдану, материалдарды баптау және модельдерді шынайы ету жатады.
3. Жарықтандыруды орнату.
4. Анимация құру (қозғалатын нысандар).
5. Рендеринг - бұл бұрын жасалған модельден объектінің кескінін құру процесі.
6. Композиция немесе орналасу-алынған кескіннің кейінгі өңделуі.
Модельдеу - виртуалды кеңістікті және оның ішіндегі объектілерді құру, әртүрлі геометрияларды, материалдарды, жарық көздерін, виртуалды камераларды, қосымша арнайы эффектілерді құруды қамтиды.
3D модельдеуге арналған ең көп таралған бағдарламалық өнімдер: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.
Текстура - бұл объектінің қасиеттері мен материалын бейнелеуге мүмкіндік береу үшін құрылған үш өлшемді модельдің бетіне растрлық немесе векторлық кескін енгізу.
Жарықтандыру - құрылған объектіге жарық көздерін жасайды, бағытын орнатады және реттейді. Графикалық 3D-редакторлар, әдетте, жарық көздерінің келесі түрлерін қолданады: spotlight(әр түрлі сәулелер), omni light (барлық бағыттағы жарық), directional light (параллель сәулелер) және т.б. Кейбір редакторлар көлемді сфералық жарқыл көзін (Sphere light) жасауға мүмкіндік береді.
Анимация - қозғалатын объектілерді құру, дәлірек айтқанда модельдің қимылына еліктеу. Қазіргі заманғы 3D редакторларында құралдарды құруға арналған көптеген құралдар бар, сонымен қатар үш өлшемді модельдерді құруға арналған құралдармен анимация жасауға арналған арнайы бағдарламалық өнімдер бар.
Рендеринг - заттың үш өлшемді моделін "жазық" кескінге түрлендіру. Көрсету технологиясының бірнеше түрлері бар, олардың әрқайсысының оң және теріс жақтары болады: сканлайн, z буфері, сәулелік бақылау, ғаламдық жарықтандыру.
0.3 Үшөлшемді әлеммен жұмыс істеу ерекшеліктері
Үш өлшемді графикалық бағдарламаларды қолдану көбінесе бейнекамерамен түсіруге ұқсас. Түсіру кезінде әртүрлі үш өлшемді Нысандар объективке түседі, бірақ компьютер экранында ойнағанда тек нақты нысандардың суреттері болып табылатын жалпақ екі өлшемді кескіндер көрінеді. Атаудың өзі - "үш өлшемді" - объектінің үш кеңістіктік өлшемде қарастырылатындығын көрсетеді: ені, тереңдігі және биіктігі. Бізді қоршап тұрған барлық нәрсе (орындық, үстел, ғимараттар және т.б.) үш өлшемге ие. Сонымен қатар, үш өлшемді нысандардың экрандық бейнесі, баспа(печатное) сияқты, олардың тек екі өлшемді бейнесі болып табылады. Бұл кескіндер экранда жарық көздерінің болуы, табиғи боялуы, көлеңкелер мен жарықтың болуы арқасында суретке тереңдік қосып, оны көзбен көріп сезінуге мүмкіндік береді. Осылайша, үш өлшемді модельдеу бағдарламасын қолданушысының негізгі міндеті - көріністі құру-үш өлшемді объектілердің кескіндерінің жиынтығы.
Екі өлшемді графика мен үш өлшемді графиканың негізгі айырмашылығы-екі өлшемді нысандарда тереңдік координаттарының толық болмауы. Жазықтықтағы суреттер тек ені мен биіктігіне ие. Тегіс Нысандар үшінші өлшемнің болуы туралы әсер қалдыратындай етіп салынса да, бұл нысандарды басқа бақылау нүктесінен қарауға кез-келген әрекет осы нысандарды қайта салу қажеттілігімен байланысты болады. Үш өлшемді нысандарды модельдеу кезінде тереңдік координаты пайда болғандықтан, мұндай нысандарды бір рет салу жеткілікті, содан кейін оларды қайта жасамай-ақ кез-келген бұрышта қарауға болады. Үш өлшемді әлеммен жұмыс істеудің бұл ерекшелігі объектінің ішіне кіруге және оны ішінен зерттеуге мүмкіндік береді.
Үш өлшемді графика автоматтандырылған дизайн саласында, компьютерлік модельдеуде, интерьер дизайнында, анимациялық фильмдер жасауда, дизайнда, жарнамада сәтті қолданылады. Нақты суретке түсіру мүмкін емес, қиын немесе айтарлықтай материалдық шығындарды қажет ететін жерде үш өлшемді графика оқиғалардың суреттерін синтездеуге көмектеседі, яғни, аралас түсіруді орындау.
Виртуалды әлемдерді құру-ақпараттық технологиялардың ең қызықты бағыттарының бірі. Виртуалды әлемдер пайдаланушыны зерттеу және саяхаттау үшін үш өлшемді интерактивті ортамен қамтамасыз етуге арналған. Виртуалды әлемдердің тартымдылығы олардың функционалдылығымен байланысты. Виртуалды орта байқауға ғана емес, әрекет етуге де мүмкіндік береді, яғни пайдаланушылар үш өлшемді әлемдерді өз бетінше зерттей алады. Сонымен қатар, виртуалды әлем саяхатшының әрекеттеріне жауап бере алады. Осылайша, виртуалды әлемді жасаушы алдымен сахнаны құрып, оны интерактивті өзара әрекеттесу құралдарымен толықтырып, ақырында интернет-браузерге жүктеуі керек. Мұндай жүктеуден кейін виртуалды үш өлшемді әлем бойынша қозғалыстар, сондай-ақ онымен өзара әрекеттесу мүмкін болады (объектілердің анимациясын іске қосу, дыбысты қосуөшіру, гиперсілтемелер арқылы өту және т.б.).
Виртуалды шындық технологиясын әр түрлі салаларда қолдануға болады - инженерлік және ғылыми визуализация, Мультимедиялық презентациялар, ойын-сауық және білім беру өнімдері, жарнама, веб-беттер мен каталогтарды құру, сәулет және туризм. Осы технологияның көмегімен сіз тауарларды барлық жағынан тексере аласыз; жұмыс істеп тұрған автомобиль қозғалтқышының ішіне қараңыз, компьютер құру бойынша сабақ өткізіңіз; ұлттық саябақта серуендеңіз және т. б.
1. 3D модельдеу бағдарламалары мен виртуалды шындық жүйелеріндегі 3D графикасының принциптері
2.1 Үш өлшемді әлемді құрудың негізгі кезеңдері
Үш өлшемді компьютерлік графика-растрлық графика, векторлық графика және визуализация алгоритмдерінің тіркесімі.
Растрлық графикада экранның әр пикселінің түсі туралы ақпарат сақталады. Векторлық графикада командалар жиынтығы түріндегі суреттердің сипаттамалары болады. Дәстүрлі кескіндемеде сурет салу немесе визуализация-бұл нақты объектінің боялған бейнесін жасау. Үш өлшемді модельдеу әлемінде визуализация арнайы бағдарламалық жасақтамамен жүзеге асырылады. Дәл осы кезеңде бағдарлама кескіннің барлық көлеңкелерін, жарқылдары мен көріністерін есептеп, қолданады. Визуализация кезінде сенімділікті арттыру және қажетті эмоционалды көңіл-күйді қалыптастыру үшін (жақсы сурет немесе фотосурет сияқты) тұман, көлемді жарық, жалын және т.б. сияқты кейбір табиғи құбылыстарға еліктеуге болады.
Пайдаланылған бағдарламалық құралдарға қарамастан, үш өлшемді әлемді қалыптастыру келесі кезеңдерден тұрады: модельдеу, материалдарды қабаттастыру, жарық көздерін орналастыру, камераларды орнату, визуализация, анимация. Алғашқы төрт кезеңде векторлық графиканың заңдары қолданылады. Бейнелеу нәтижесінде нүктелік кескін жасалады.
Үш өлшемді әлем құрудың әр кезеңінің қысқаша сипаттамасын қарастырайық.
1. Модельдеу. Модельдеу-үш өлшемді объектінің пішінін құру. Нысандарды бейнелеу үшін, әдетте, көпбұрыштар (полигоны) қолданылады, олар қажетті пішіннің қабығын құрайтын етіп орналастырылған. Кейбір жағдайларда объектіні салу үшін аз мөлшерде полигондар қажет. Мысалы, текшемен жұмыс істеу кезінде сегіз қыры мен алты беттің орнын бақылау керек. Неғұрлым күрделі нысандар үшін көпбұрыштардың саны ондаған немесе мыңға жетуі мүмкін.
2. Материалдарды салу
Геометриялық модельдер беткі қасиеттері жоқ формаларды анықтайды. Нақты әлемдегі барлық заттар кез-келген материалдардан (пластмасса, ағаш, кірпіш, мәрмәр және т.б.) тұрады. Материалдар-нысандарды жабатын бояулар мен текстуралар. Сонымен қатар, материалдар кедір-бұдыр, жылтыр, мөлдірлік сияқты заттардың беткі қасиеттерін анықтайды. Кез-келген модель, егер оның беті белгілі бір материалдың көрінісін берсе, нақты нысандарды жоғары сенімділікпен көрсетеді.
3. Жарық көздерін орналастыру. Жарықтандыру-жарық көздерін сахна көрінісі жоспарға дәл сәйкес келетін етіп орналастыру процесі. Жарықтандыру сахнаға көлем мен шындық сезімін береді, өйткені жарық көздері олардың сәулелері заттарға түскен кезде көлеңкелер жасай алады. Сахнада фотостудияда суретке түсіру кезінде жарық көзі сәулелендіргішке ұқсас. Жарық көздерін орналастыру және олардың параметрлерін реттеу сынақтар мен қателіктер арқылы тәжірибе жасауды қамтиды. Мысалы, интерьерді жарықтандыру өте күрделі міндет және арнайы жарықтандыру мен жарықты жасау үшін бірнеше көздерді қолдануды қамтиды. Екінші жағынан, ғимараттардың сыртқы жарықтандыруы өте қарапайым. Бұл жағдайда күнді еліктейтін жалғыз көз қажет.
4. Камераларды орнату. Көріністі көрсету әдісін таңдау көрермен үшін өте маңызды. Үш өлшемді модельдеу бағдарламалары, сондай-ақ виртуалды шындық жүйелері Түсірілім арқылы көріністі көруге және осылайша түсірілім параметрлерін басқаруға мүмкіндік береді. Камераның әдеттегі камерамен көп ұқсастығы бар. Кез - келген камераның міндетті бөлігі-бұл объектив-бақыланатын кескінді түрлендіруге қызмет ететін линзалар жүйесі. Камера - бұл толыққанды объектив, оның камерадан айырмашылығы денесі жоқ. Камераның фокустық ұзындығын реттеу арқылы суреттің өлшемін өзгертуге болады: фокустық ұзындық неғұрлым үлкен болса, камера терезесіндегі үлкейту соғұрлым күшті болады.
Үш өлшемді әлемдерді құру кезінде мақсатты және бос камералар қолданылады. Мақсатты камерада камера нүктесі және мақсатты нүкте бар. Бос камерада мақсатты нүкте жоқ және анимацияда қолдануға арналған, онда камераны белгілі бір траектория бойымен жылжыту қарастырылған.
5. Визуализация. Кеңінен қолданылатын бейнелеу технологиясы-сәулені бақылау әдісі. Бұл әдіс модель жасағаннан кейін, материалдарды қабаттасқаннан, жарық көздерін орналастырғаннан, камераларды орнатқаннан кейін алынған ақпаратты өңдейді және соңғы суретті жасайды, атап айтқанда экранның әр пикселінің түсі мен жарықтығын есептейді. Бұл жағдайда көрініс, сыну, көлеңкелер және т.б. сияқты қызықты визуалды эффектілер есептеледі, сахнаның күрделілігіне және компьютердің жылдамдығына байланысты визуализация бірнеше секунд, минут немесе сағат ішінде жасалуы мүмкін. Визуализация нәтижесі-болашақта кез-келген растрлық графикалық редактор, мысалы, AdobePhoshop өңдей алатын нүктелік кескін.
Визуализация кезеңін жүзеге асыру жоғары деңгейлі тілдерде бағдарламалау қабілетін (мысалы, с++); графикалық кітапханаларды пайдалану дағдыларын (OpenGL, DirectX немесе т.б.), сондай-ақ сандық әдістер, сызықтық алгебра, Аналитикалық геометрия және математикалық талдау сияқты салаларда білімді талап етеді. Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларын қолданушыға визуализация алгоритмдерін орындау қажет емес. Бұл мәселені арнайы бағдарламалық жасақтама шешеді. Алайда, визуализацияның мақсатын және оған жету жолдарын түсіну үш өлшемді әлемді құру процесін сәтті игеру үшін маңызды.
6. Анимация. Компьютерлік анимация-жасанды түрде жасалған кескіннің кез-келген динамикалық өзгерістері. Суреттерді анимациялауға экранда кадрлардың тізбегін тегіс қозғалыс елесін жасау үшін жеткілікті жылдамдықпен көрсету арқылы қол жеткізіледі. Бұл принцип қолмен анимацияда қолданылатынға толығымен ұқсас.
Анимацияның екі негізгі әдісі - нақты уақыттағы анимация және кадрлық анимация. Нақты уақыттағы анимацияда кадрлар экранда пайда болған кезде көрсетіледі. Кадрлық анимация кезінде әр кадр бөлек жасалады және жазылады. Кейін барлық кадрлар фильмге біріктіріледі немесе нақты уақыт режимінде мониторда дәйекті түрде көрсетіледі. Кадрлық анимацияны қолдана отырып, компьютер суретшісі анимациялық тізбектің әр кадрын жасай алады. Бұл тәсіл көп уақытты қажет етеді, бірақ сонымен бірге кез-келген күрделіліктің анимациясын алуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бірқатар графикалық жүйелер анимациялық нысандардың жай-күйін тек негізгі (тірек) кадрларда орнатуға мүмкіндік береді, ал аралық кадрлардың мазмұны автоматты түрде жасалады.
Қарапайым анимациялық көріністер, әдетте, нақты уақытта жасалады, ал күрделі анимация баяу Кадрлық құрылысты қажет етеді. Сонымен қатар, кейбір қосымшалар нақты уақыттағы анимацияны қажет етеді, мысалы, интерактивті виртуалды шындық жүйелері үшін.
2.2 Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында және виртуалды шындық жүйелерінде жұмыс істеу ерекшеліктері
Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында және Виртуалды шындық жүйелерінде әлемді құру қадамдарының өзіндік ерекшеліктері бар. Үш өлшемді модельдеу бағдарламалары, әдетте, фотосуреттерге ұқсайтын жоғары сапалы шынайы кескіндерді құру үшін қолданылады. Сондықтан оларды жасау үшін ұзақ уақыт қажет. Виртуалды әлемді зерттеу нақты уақытта жүргізілуі керек.
1. Модельдеу үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында (3D Studio MAX, Maya, Blender) объект модельдерін құрудың көптеген тәсілдері қолданылады. Қарапайым жағдайда Нысандар примитивтерден (текшелер, сфералар, конустар, цилиндрлер, жазықтықтар және т.б.) салынған. Нысан жасалғаннан кейін оны жылжытуға, айналдыруға, масштабтауға, көшіруге, айналық шағылысу және т.б. Қажет болған жағдайда модификаторлар қолданылады - объектінің пішінін өзгерту функциялары. Мысалы, шұңқырлар мен төбелерді қалыптастыру үшін объектінің шыңдарын хаотикалық жылжыту үшін "Шу"модификаторы қолданылады. Егер сіз оны жазықтыққа қолдансаңыз, сіз ландшафт моделін аласыз. Көптеген нысандар сплайндар (сызықтар, шеңберлер, мәтін, көпбұрыштар және т.б.) негізінде жасалады. Мысалы, сплиттерді қолдана отырып, сығылатын нысандарды немесе айналу нысандарын жасауға болады. Логикалық нысандар екі немесе одан да көп үш өлшемді объектілерді логикалық алгебра қағидаттарына сәйкес біріктіру нәтижесінде алынады. Мұндай объектілерді салу үшін логикалық операциялардың үш түрі қолданылады: біріктіру, қиылысу және алып тастау. Неғұрлым күрделі нысандарды Безье бетінің бөліктері арқылы жасауға болады. Безье бетінің бір бөлігі (patch) екі бөліктен тұрады: бетінің өзі және деформация торы. Деформация торы, өз кезегінде, Безье бөлігінің бетін қоршап тұрған өзара байланысты Басқару нүктелерінің жиынтығы. Деформация торының бір немесе бірнеше басқару нүктелерінің қозғалысы бетінің пішініне әсер етеді. Осылайша, Безье кесектеріне негізделген модельдеу саздан жасалған заттарды модельдеуге ұқсас: алдымен Безье кесектерінің торы жасалады, ол объектінің негізін құрайды, содан кейін қажетті пішінді алу үшін басқару нүктелерімен манипуляция жасалады. Безье бөлігінің деформациясы кезінде өте тегіс бет алынады. Алайда, бұл бастапқы объектінің шамамен жуықтауы. Гетерогенді рационалды B-сплайндарға негізделген әдіс (Non-Uniform Rational B-Splines - NURBS) объектілердің пішінін дәлірек көрсетеді. Бұл әдіспен, Безье кесектеріндегідей, бетінің қисықтығын басқару үшін басқару нүктелері қолданылады. Алайда, NURBS әдісі үлкен мүмкіндіктерге ие, сондықтан оны қолдану қиынырақ. NURBS-беттер драперлерді, велосипедтердің, автомобильдердің, ұшақтардың модельдерін, сондай-ақ егжей-тегжейлі таңбаларды жасау үшін қолданылады.
Виртуалды әлемнің сахнасы ұқсас әдістермен жасалады, алайда, мүмкін болса, объектілердің аз саны болуы керек. Бұл желінің өткізу қабілеттілігінің шектеулеріне байланысты. Көпбұрыштардың аз санынан тұратын нысандарды қолданған жөн, өйткені браузерлер оларды тез көрсетеді. Көптеген шолғыштарда көпбұрыштардан жасалған нысандарға қарағанда примитивтерді (конус, цилиндр, текше, сфера және т.б.) тезірек көрсетуге мүмкіндік беретін алгоритмдер бар. Күрделі нысандағы Нысандар көпбұрыштардан тұрады. Егер мұндай көпбұрыштардың саны тым көп болса, онда есептеу жүйесінің төмен өнімділігіне байланысты әлемнің бейнесі жарамсыз болуы мүмкін.
2. Материалдар. 3D модельдеу бағдарламалары мен виртуалды шындық жүйелері объектіге тегіс пластик кескінін беретін өзіндік стандартты материалдарды жасау мүмкіндігін ұсынады. Стандартты материалдардың нақты әлемдегі заттардың беттеріне ұқсастығы әр түрлі параметрлерді қолдану арқылы жүзеге асырылады. Диффузиялық шағылыс - бұл зат материалының негізгі түсі; дәл осы түс заттың бетін жарықтың тікелей сәулелерімен жарықтандырғанда байқалады. Спекулярлық шағылыс - бұл заттың бетінде пайда болатын жарықты түс. Бұлыңғырлық материалдың қаншалықты мөлдір екендігін анықтайды. Жылтырлық - жарық шағылысқан кезде беттің жарқырау мүмкіндігі; Жылтыр параметрі жылтыр күші параметрімен бірге қолданылады, ол спекулярлық бөлектеудің қаншалықты жарқын болатынын анықтайды. Өздігінен жарықтандыру материалдың жарқырауының жарықтығын орнатады; осы параметрдің мәніне байланысты материал ішкі жағынан жарық көзі бар сияқты көрінеді.
Әр түрлі бояу модельдерін қолдану арқылы нысандарды әртүрлі сапа деңгейлерімен бояуға немесе бояуға болады.
Бояу моделі визуализация алгоритмі объектінің бетіндегі материалдар мен жарықтардың түстерін қалай түсіндіретінін анықтайды. Көпбұрыштарды бояу кезінде бетте орналасқан нүктелердің бірінің түсі есептеледі және бүкіл беттің түсі ретінде қабылданады. Гуро бояуы беттерді тегістейтін нысандарды бейнелейді, өйткені бұл жағдайда әр пиксельдің түсі есептеледі; бұл жағдайда геометриялық модельде беттердің нақты болуына қарамастан, нысан тегіс көрінеді. Фонгтың бояуында, Гуро бояуларындағыдай, жиектер арасындағы тегістеу сақталады, алайда объектіге жылтыр немесе жылтыр көрініс беретін айна белгілерінің пайда болуы қосылады. Бұл модель кез-келген пластикалық немесе жылтыр беттерді бояуға жақсы сәйкес келеді. Металл бояу Фонг моделіне ұқсас, бірақ сонымен бірге беті металл жылтырын алады. Бұл модельде жарқыл мен жылтыр күшейтілген.
Материалдың әр түрі үшін бояу моделін дұрыс таңдау арқылы сіз көріністің визуалды сенімділігін қамтамасыз ете аласыз.
Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларынан айырмашылығы, виртуалды шындық жүйелерінде нысандарды бояуға шектеулі мүмкіндіктер бар. Көптеген браузерлер тек Гуро бояуын пайдаланады, өйткені виртуалды әлемнің көріністері нақты уақытта жасалуы және көрсетілуі керек.
Беттердің әртүрлі оптикалық сипаттамаларын текстуралық карталармен модельдеуге болады. Сонымен қатар, материалдардың қасиеттерін модельдеу үшін, мысалы, диффузиялық шағылысу, нақты заттардың беттерінің фотосуреттерін сканерлеу арқылы немесе математикалық есептеу (процедуралық карталар) арқылы алынған растрлық кескіндер (текстуралық карталар) қолданылады. Мысалы, ағашты модельдеу үшін материалдың диффузды шағылысуының түсін текстуралық картаға - кесілген ағаш діңінің нақты құрылымының бейнесіне ауыстыру керек. Осыдан кейін, жылтыратылған ағаш бетіне әсер ету үшін параметрлердің мәндерін жылтыратуға және жылтыратуға болады.
Бағдарлама үшөлшемді модельдеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді имитациясы бірқатар материалдар қасиеттерінің көмегімен текстурных карталар. Мысалы, рельеф параметрі объектілердің беттеріндегі көлемді бұзушылықтарды модельдеуге мүмкіндік береді, ал мөлдірлік параметрі құрылымның картасын объектінің бетінің қай бөлігі мөлдір болатынын және қайсысы болмайтындығын көрсету үшін қолдануға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, үш өлшемді модельдеу бағдарламалары, виртуалды шындық жүйелерінен айырмашылығы, реттеуге болатын параметрлермен жабдықталған көптеген түрлі материалдармен бірге келеді.
Текстуралар-виртуалды әлемдерді құру кезіндегі қиындықтар. Көріністі қарау кезінде браузерде процедуралық текстуралар, сондай-ақ айна шағылысуы, сыну және рельефтің әсері ойнатылмайды. Сонымен қатар, браузер терезесінде жылтырлық пен мөлдірлік әсерлері көрінеді. Текстураны пайдалану үлкен ажыратымдылығы жоғары графикалық файлдарды жіберу кезінде желінің өткізу қабілеттілігінің едәуір төмендеуіне әкеледі. Әлемнің жүктелу уақытын азайту үшін текстуралық файлдарды азайтудың барлық жолдарын іздеу керек. Сондықтан 16 биттік түстер палитрасын немесе сұр реңктерден текстураны қолдану керек. Бір құрылымды бірнеше рет пайдалану виртуалды әлемді көрсетуге кететін уақытты қысқартады. Жарықтандыру және түс эксперименттерінің нәтижесінде Текстураның қолайлы және тиімді баламаларын табу сирек емес, бұл өз кезегінде байланыс арналарының өткізу қабілетін арттырады.
3. Жарық көздерін орналастыру. Тиісті материал тағайындалған объект моделінің бейнесі жақсы жарықтандырусыз мүмкін болмайды. Виртуалды шындық жүйелері мен үш өлшемді модельдеу бағдарламалары жарық көздерінің бірнеше түрін қамтиды, соның ішінде қоршаған жарық, жан-жақты немесе нүктелік, бағытты немесе қашықтан, сондай-ақ жарық диоды. Айналадағы жарықтандыру-бұл барлық объектілердің беттерін қоршаған ортадан көрінетін жарықпен біркелкі жарықтандыру. Барлық бағыттағы жарық көзі барлық бағытта біркелкі сәуле шығарады. Бұл көз кез-келген бағытталмаған жарықтандырғыштарды, мысалы, ашық кеңістіктегі шамдарды немесе күнді модельдеу үшін өте қолайлы. Бағытталған көз параллель жарық сәулелерін шығарады. Сондықтан ол жарық көзінен өте алыс қашықтықта орналасқан жарық көзін модельдеу үшін қолданылады. Бағытталған прожектор конустың ішінде сәулелер шығарады, оның жоғарғы жағында көз орналасқан. Жарықтандырудың бұл түрі жарық шамына, қалта шамына немесе автомобиль фараларына ұқсас. Мақсатты жарық шамдары әдетте көлеңкелермен суреттер жасау үшін қолданылады және әсіресе интерьерді жарықтандыру үшін тиімді. Әдетте, сахна құрамында бірнеше жарық көздерін пайдалануға рұқсат етіледі.
Түс және жарықтық сияқты жарық параметрлерін реттеуге болады. Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында жарық көздері олардың сәулелері объектілерге түскен кезде көлеңкелер жасай алады. Көлеңкелер картасына негізделген көлеңкелер жұмсақ бұлыңғыр жиектерге ие және кейбір жағдайларда өте дәл болмауы мүмкін. Сондықтан олар әдетте суретті жылдам визуализациялау және алдын-ала қарау үшін қолданылады. Сәулелерді бақылау әдісімен көлеңкелерді салу объектінің құрылымын дәл көрсететін айқын, айқын анықталған көлеңкелерді алуға мүмкіндік береді. Бұл әдіс үлкен есептеу шығындарын талап етеді, бұл визуализация жылдамдығын айтарлықтай төмендетеді.
Ескеру қажет, бұл кезде виртуалды әлем шолғышта көрсетілмейді қабақ бояуы, түсе атынан жарықтандырылған объектілер. Бұл өз кезегінде нақты емес әсерлерге әкелуі мүмкін. Дегенмен, көлеңке мөлдір геометриялық нысандарды қолдану арқылы жасанды түрде жасалуы мүмкін. Сонымен қатар, браузерде көлемді жарықтандыру және жарқыл сияқты оптикалық әсерлер көрінбейді.
4. Камераларды орнату. Камераның маңызды параметрлері: камера нүктесі, мақсат нүктесі, линзаның фокустық ұзындығы.
Камера нүктесі нақты фотография процесінде фотографтың орналасқан жеріне ұқсас, ал мақсатты нүкте - камера объективі бағытталған кеңістіктің бөлігі. Фокустық ұзындық теориялық тұрғыдан кез-келген болуы мүмкін, бірақ іс жүзінде 15-тен 200 мм-ге дейінгі сегмент қолданылады.сахна түрі таңдалған фокустық ұзындығын ескере отырып арнайы алгоритмдер бойынша есептеледі. Нысанды жабу үшін сіз ұзын фокустық линзаны (85-200 мм) пайдалана аласыз. Егер бірнеше заттар орналасқан үлкен кеңістікті көрсету қажет болса, онда қысқа фокустық линзаны (15-24 мм) қолданған жөн. Фокустық ұзындық мәнінің орнына көбінесе линзаның көру өрісі (field of view-FOV) - конустың немесе көріну пирамидасының жоғарғы жағындағы бұрыш, берілген фокустық ұзындығы бар объектив арқылы байқалатынның бәрін нақты анықтайды.
Виртуалды әлемдердің шолғыштары автоматты түрде камераны жасайды, ол бүкіл әлем экранда көрінуі үшін орналастырылған. Алдын ала берілген шолу нүктесін пайдалана отырып, Әлемді зерттеуді бастаудың қажеті жоқ. Виртуалды шындық жүйелерінде сахнада бірнеше камера орнатылуы керек. Әлемде көптеген бақылау нүктелері болуы мүмкін, бірақ олардың тек біреуі уақыттың әр сәтінде белсенді болады. Бір камерадан екіншісіне ауысу пайдаланушыны белгілі бір дағдыларды қажет ететін үш өлшемді әлем бойынша күрделі қозғалыстарды қолмен жасау қажеттілігінен босатады. Браузерлер мұндай ауысуды қамтамасыз етеді.
5. Анимация. Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында негізгі (тірек немесе маңызды) кадрларға негізделген кадрлық анимация қолданылады. Негізгі кадрлар әдісінің идеясы келесідей. Біріншіден, негізгі кадрлардағы объект параметрлерінің жаңа мәндері орнатылады. Нысанның түріне байланысты мұндай параметрлер биіктігі, ені, бұрылу бұрышы, орналасқан жері, масштабтау коэффициенті және т. б. Содан кейін арнайы бағдарламалық жасақтама аралық жақтаулардағы объектілердің суреттерін автоматты түрде жасайды, соңында кадр тізбегін көрсету нәтижесінде экранда қозғалатын нысандар пайда болады. Болашақта анимациялық бейнені негізгі кадрлардағы объектілердің параметрлерін өзгерту арқылы өңдеуге болады. Сонымен қатар, сіз жаңа негізгі кадрларды жоюға және қосуға болады.
Виртуалды шындық жүйелері анимацияның басқа принципін, атап айтқанда нақты уақыттағы анимацияны қолданады. Виртуалды әлемдер пайдаланушыны жоғары сапалы шынайы бейнелермен емес, зерттеу және саяхаттау үшін үш өлшемді интерактивті ортамен қамтамасыз етуге арналған. Сондықтан саяхатшы уақыттың әр сәтінде кеңістіктің қай нүктесінде болатыны алдын-ала белгісіз.
2.3 Оқу үрдісінде 3d-технологиясын қолдану қажеттілігі
Компьютерлік графика - әр түрлі кескіндерді (суреттерді, сызбаларды, мультиплиқацияларды) компьютердің көмегімен алуды қарастыратын информатиканың маңызды саласы.
Дербес компьютерді пайдаланушылардың қатарында компьютерлік графикамен айналысатындардың саны күн санап артып келеді.
Қазіргі танымал бағдарламалардың ешқайсысы компьютерлік графикасыз жұмыс істемейді.
3D-технология архитектуралық визуалдауда, автомобиль жарнамалары мен компьютерлік ойындар жасауда қолданылады. Үшөлшемді компьютерлік графика - өте кең сала, ол машина жасауда, архитектурада, құрылыста, медицинада, археологияда, тренажерлар құруда, кино мен теледидарда қолданыс тапқан. Техниканы жетілістіру және 3D моделдермен жұмысты қарапайымдастыру арқылы үш өлшемді графика үйреншікті жазық бейнелерді ығыстыра отырып, өмірдің ажырамас бір бөлігіне айналары сөзсіз.
Қолданылу аймақтары:
архитектуралық жобалау мен интерьерлік конструктрлеу;
теледидар үшін жарнамалық жəне ғылыми танымал роликтер дайындау;
компьютерлік мультипликация және фантастикалық сюжетті ойын фильмдер түсіру;
oo машина жасау АПРЖ-де;
oo географиялық ақпараттық жүйелерде;
oo электротехника және электроникада;
oo компьютерлік ойындар, кітаптар мен журналдар үшін иллюстрация дайындау;
oo көркем компьютерлік графика, Web-дизайн;
oo кеңістіктегі бейненің дамуы;
oo арнаулы эффектілер.
Компьютерлік моделдеудің уникалды құралдары мен əдістері арқылы ғимараттың виртуалды моделдері құрылады. Осы кезге дейін құрылыс жобалары жоѓары деңгейдегі құрылыс технологиясында өтті. Қазірге кезде құрылыс компаниялары визуалды бейнеленетін инженерлік жобалар жүйесін қолданады. Заманагөй программалар құрылыс есептерін жүргізіп қана қоймай, сондай-ақ құрылыс үрдісін визуалдайды. Сату компаниялары оның дизайны жəне жөндеу жұмыстарымен байланысты 3D моделдеудің компьютерлік программаларын клиентке болашақ жоба туралы дəл ақпарат беру үшін қолданады. Осылайша бұл компаниялардың кірісі пайдасыз сызбаларға жұмсалатын уақытты үнемдеу есебінен арта түседі. Компьютерлік моделдеу жетістігін тек жылжымайтын мүлікпен байланысты адамдар ғана емес, сондай-ақ өзінің шығынын заманагөй компьютерлік құрастыру программалары көмегімен қысқартуға ұмтылатын ірі компаниялар да мойындап отыр.
3D визуализациялау архитектура саласына мүлдем жаңа мүмкіндіктер береді. Дəстүрлі архитектуралық идеяларды қол техникасымен көрсетудің орнына компьютерді қолдану өте ыңғайлы. Жаңа жобаларды 3D графика компьютерлік программаларында жасалынған фотореализмді бейнелер түрінде көрсету дамып отыр. Осы технология архитектуралық дизайн облысына өз үлесін қосуға тырысады. Оны қолдану арқылы алынған күрделі жобалар сəттілігі əр бір салада бүгінгі күнде талабы күшті қатал бəсекелестік жағдайында нəтижені көрсетудің нанымдылығынан тəуелді болады. Бұл жобалар архитектураға қызығушыларды заманагөй технологиядан хабардар болып, оны тəжірибеде сауатты қолдануға итермелейді .
IT-технологиясы облысында, əсіресе дизайнерлік мамандарды сапалы білімдендірудің жетіспеушілігі бұл технологияны игерудің қаншалықты маңыздылығын көрсетеді. Интерьер жғне экстерьер дизайнын жасауды экономиканың əр түрлі салаларының IT- индустриясында қолдану қажеттілігі артуда. Заманагөй өндіріс қызметкер-дизайнерлер көптеген программаларды білуін талап етеді, яғни жұмыс берушіге кең профилді жан-жақты маман керек.
Қазіргі заманғы компаниялар 3D-технологияның қандай да бір компонентінсіз жұмыс жасай алмайды. Осыған байланысты программалық қамтамалардың, соның ішінде анимация жəне визуализация бойынша программалардың қолданысы кең таралған. Заманауи IT-технология мамандарын бұл бағытта оқыту бүгінгі күнде əр түрлі оқу орындарында үлкен сұранысқа ие. Əр түрлі үшөлшемді жобалық циклды басқаратын шешімдер жобаның орындалуына қызығушы барлық тұлғаларға оған оның кез-келген сатысында қосылуына жəне олардың компетенциялары шегінде жобалық мəліметтер қосуға мүмкіндік береді. Осылардың бəрінің негізі мəліметтердің сандық форматы боп табылады.
Анимациялық жобалау, media-өндіріс жəне game-индустрия бойынша сенімді жəне функционалды шешімдер ұсынатын 3D компьютерлік моделдеуге қызығушылықтың артуына байланысты бұл өнім экономиканың киноиндустрия, жобалау, жарнама жасау, ландшафт дизайны сияқты салаларында тиімділікке ие. Моделдеудің алдыңғы қатарлы əдістері осы салалардың аниматорларына, дизайнерлеріне жəне инженерлеріне өздері ойлағандай дəрежеде компьютерде жұмыс жасауға мүмкіндік береді. Идеялар моделге біртіндеп ауысады, қателер мен қайталанатын үрдістер саны кемиді, өйткені модель өзінің нақты өмірдегі протипіне жақын байланысқан. Мəліметтердің сандық форматы жобалаудың барлық сатыларында тиімді бірлескен жұмысқа мүмкіндік береді. Жобалық ақпарат құрылады, басқарылады жəне жалпы қолдану мүмкіндігіне ие. Оны кез келген қажетті орындар қолдана алады. Нəтиженің ерекшелігі көпшілік арасында кең түрде қызығушылықпен қолданыс табатындығында болып отыр.
Статистикаға сүйенсек, жаппай қолданыста жүрген бағдарламаларды жасап шығарушы бағдарламалық ұжымның қызметкерлері өз жұмыстарының 90 % уақытын осы графикамен шұғылдануға жұмсайды екен.
Қазіргі компьютерлік графика тек көркемдеу мен безендірумен үшін ғана емес, ғылым мен медицинаның барлық саласында, коммерциялық және әкімшілік қызмет орындарында алуан түрлі ақпаратты көрнекі түрде көрсету үшін сызбалар, графиктер, диаграммалар жасау үшін қолданылады.
Конструкторлар автомобильдің немесе ұшақтың жаңа үлгілерін құрастырған кезде олардың соңғы көрінісін алу үшін үшөлшемді графикалық объектілерді қолданады. Архитекторлар монитор экранында болашақ ғимараттың кең көлемді кескінін жасап, оның жер бедерімен қалай жанасатынын алдын-ала болжай алады.
Үш өлшемді графика ғылыми есептеулер, инженерлік жобалау және физикалық объектілерді компьютерде үлгілеу облыстарында кең таралған. Мысал ретінде үш өлшемді үлгілеудің күрделі нұсқасын - физикалық дененің қозғалатын суретін жасауды қарастыру.
- объектінің шынайы формасына сәйкес келетін виртуалды каркасын (қанқа) жобалау және жасау;
- шынайы физикалық қасиеттері бойынша материалдарға ұқсас виртуалды материалдарды жазу және жобалау;
- объектінің әртүрлі сыртқы бөліктеріне материалдарды меншіктеу;
- объекті әрекет ететін кеңістіктің физикалық параметрлерін баптау - жарық шашу, бет және өзара әрекеттесетін объектілердің қасиеттері;
- объектінің қимылдау жолын беру;
- нәтиже беретін кадрлар қатарын есептеу;
- нәтижесінде шығатын анимациялық рөлге әсерлерді енгізу.
Үш өлшемді графиканың бағдарламалық құралдары. Үш өлшемді графиканы дербес компьютерде өндейтін бағдарламалық құралды үш пакет құрайды. Олар Windows операциялық жүйесімен басқарылатын машиналар нәтижесінде жұмыс жасайды.
Microsoft компаниясының Softimage 3D бағдарламасы. Бастауында SGI жұмыс станциялары үшін жасалған және жуырдан бастап Windows NT операциялық жүйесіне арналып өзгерді. Бағдарлама үлгілеудің көп мүмкіндіктерімен, физикалық және книматографикалық параметрлерді басқарудың көп санымен ерекшелінеді. Рендеринг үшін сапалы және жылдам Mental ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Дипломдық жоба: Виртуалды шындықта үш өлшемді анимациясы бар нысанды визуализациялау тақырыбында орындалған.
Берілген дипломдық жобаның тақырыптық өзектілігі оқу процесіне жаңа ақпараттық технологияларды білім беру процесін интенсификациялау және оптимизациялауға енгізудің қажеттілігіне негізделген. Білім беруде үш өлшемді анимацияны қолдана отырып, білім алушылардың қызығушылығын арттыру.
Виртуалды әлемдерді құру - ақпараттық технологиялардың ең қызықты бағыттарының бірі.
Виртуалды шындық - компьютерлік техниканың негізінде кеңістіктік уақыттық континиумды адам тіршілігіне қарай өзгертіп, жаңа әлемді, шындықты - қолдан жасалған құрылымды қалыптастыру нәтижесі болып табылады. Виртуалды шындық сөзінің тар мағынасына тоқталар болсақ, электронды көзәйнек киіп алғаннан кейін пайда болатын ойындық немесе техникалық қажетті жасанды шындыққа жатақызуға болады. Бұл жағдайда сана компьютер құрастырған мүмкін әлемге енеді, онда виртуалды түрде көрініп, сезііпе және әрекет етуіне болады. Ал виртуалды шындық сөзінің кең мағынасына тоқталар болсақ, бұл сананың кез-келген өзгертілген түрлері: яғни, жүйкелік шатасу, наркотиктік немесе шараптық мас болу, гипноздық қалып, наркоз, ұзақ уақыт тар кеңістікте қалған адамдардағы психикалық өзгерістер (түрмедегілер, су асты кемелеріндегілер т.б.). Виртуалдың (ақиқат) ұғымында парадокс бар: қарапайым сана оны қиял, иллюзорлы, ойдан шығарылған деп есептейді. Бұл парадокс шындықты бағалаудан да туындайды. Өйткені, XX ғ. философиясында шындықты мойындауға қатысты материалистер мен идеалистер бөлінуі бұрмаланып жіберілді. Материя мен сана оппозициясы тіл - шындыққа қарсы қоюымен ауыстырылды. Қайсы бұрын болды? деген сұрақтың орнына тіл мен шындықтың прагматикалық маңызын айқындау алдыңғы қатарға шықты. Шындық сөзінің өзі тілдік форматқа жатады. Сол себепті жасанды иллюзорлы шындық виртуалды деп аталады, ол басқа шындықтардан шынайы болып табылады. Бақытты және бақытсыз адамдардың шындығы әртүрлі. Еуропалық экзестенциалист әлемді шығыстық уағызшыдан басқаша көреді. Сондықтан кез-келген шындық виртуалы болып табылады.
Қойылатын есептердің талаптарының ұлғаюына байланысты, сондай-ақ, үш өлшемді анимациялауға деген сұраныстың артуы осы анимациялауды қолдана отырып, жарнама, ойын түрлерін, кино, оқытушылардың білім беру барысында қолданатын әдістемелік нұсқауы ретінде қолданылуы барысында бұл тақырып әлі күнге дейін актуалды тақырып болып тұрғаны сөзсіз.
Мультимедиялық сүйемелдеуді дамыту үшін 3D Studio MAХ сияқты заманауи графикалық қосымшалар қолданылды. Алайда, "үш өлшемді графика" термині әлі де шындықты бұрмалау болып табылады. Шын мәнінде, үш өлшемді компьютерлік графика қиялдағы үш өлшемді әлем объектілерінің екі өлшемді проекцияларымен ғана айналысады.
Дипломдық жоба барысында виртуалдық нақты өмірді зерттеу тәсілі, үш өлшемді әлеммен жұмыс істеу ерекшеліктері, үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында және виртуалды шындық жүйелерінде жұмыс істеу ерекшеліктері қарастырылып, талдау қорытындысы бойынша нәтижелер баспаланады. Жоба барысында 3D Studio MAХ бағдарламасы қолданылып, осы бағдарламаға толық талдау жасалған.
1. Виртуалды әлем және үш өлшемді графика
1.1 Виртуалды әлем деген не?
Адамдардың бәрі суретті жақсы сала алмайды. Сондықтан адамзат ұзақ жылдар графикалық бейнелерді құруды механизациялауға тырысты және бұған есептеу техникасының арқасында қол жеткізді.
Компьютерлік графикада екі бағыт бар: бейнелерді құру және бар бейнелерді өңдеу. Графикалық редакторлардың түрі көп. Олардың бірі сурет салу үшін, екіншілері - 3D графика құру үшін қолданылса, үшіншілері күрделі инженерлік сызбалар жасауға мүмкіндік береді.
Графикалық редакторларды таңдау біздің мақсатымыз бен компьютердің мүмкіндіктеріне тәуелді. Мысалы, сабаққа хабарлама толтыру үшін стандарттық программа - Paint графикалық редакторын пайдалансақ, жеткілікті. Бұл программа сурет салуға және дайын суреттерді өзгертуге мүмкіндік береді. Ал егер суреттерден сапалы монтаж, коллаж, үлкен көлемді баннер жасау керек болса, онда әрине Paint графикалық редакторының оған мүмкіншілігі жетпейді. Сондықтан Adobe Photoshope, Corel Draw, PhotoFilter, Autocollage сияқты әртүрлі редакторларды қолдануға болады. Техникалық құралдар арқылы адамға таңғажайып сезімдерді беретін виртуалды шындық (мысалы, ұшқыштарға арналған авиасимулятор). Пайдаланушы бұл объектілерге физиканың нақты заңдарына (гравитация, заттармен соқтығысу, су қасиеттері, бейнелеу және т.б.) сәйкес әсер алуы және нақты өмірде мүмкін емес қиялдағы әлемін іске асырылуын жатқызады. Барлық осы сезімдерді біріктіріп, адамға әсер етуін интерактивті әлем деп те атайды. Виртуалды шындыққа ену арнайы гаджеттердің көмегімен жүзеге асырылады. Мәселен:
1. Қарапайым VR. Пайдаланушыға виртуалды үшөлшемді кеңістіктің ортасында болуға мүмкіндік береді. Алайда әрекеттесусіз қоршаған кеңістікті ғана бақылай алады. Мұндай орта 360°- - тық видеоларға немесе суреттерге негізделген. Оның сұранысқа ие, ең көп таралған түрі - смартфондарға арналған виртуалды шындық көзілдіріктері. Оларға: Cardboard, Gear VR, Daydream View, Xiaomi Mi VR Play, HOMIDO Grab, HIPER VRS, Xiaomi Mi VR 2, Homido VR V2 жатады. Көзілдіріктердің көпшілігі оларға салынған смартфонның көмегімен жұмыс істейді және көзілдірік линзалар арқылы адамға оның суретін береді.
2. 3D жобалы VR. 3D жобалау пайдаланушыға виртуалды шындық арқылы объектілермен өзара әрекеттесуге мүмкіндік береді. Пайдаланушы объектілерді құрады немесе басқа түрге өзгертеді. 3D үлгідегі виртуалды шындық программаларын жасау уақытты талап етеді және құны да өте жоғары. Себебі сезіну мүмкіндігі тереңірек болады. Оларға Oculus Rift, HTC Vive сияқты жоғары деңгейлі құрылғы жиынтығынан (контроллерлер, виртуалды шындық бас киімі, джойстиктер және қозғалыс датчиктері) тұратын гаджеттер жатады. Сонымен қоса 3D жобалы виртуалды шындыққа ену әсерлі болу үшін арнайы әзірленген бөлмелерде іске асады.
3. Бірнеше қолданушы VR-і. Бұл жоғары деңгейдегі графика, анимация, 3D жобалау, яғни озық функцияларды біріктірген орта болып табылады. Оны бірнеше қолданушы онлайн түрде бірлесіп пайдалануларына болады. Оған бірнеше рөлдік онлайн ойындар жатады: FreeStyle Online, Ultima Online, Ace Online, Anarchy Online, Dark Age of Camelot және т.б. ойындарды жатқызуға болады.
Қазіргі уақытта компьютерлік технология әлемінде үшөлшемді графика мен анимацияны зерттеу ерекше орын алады. Үшөлшемді анимацияны құрастыру үшін графикалық модельдеу программасы бойынша терең білім қажет. Осындай программалардың бірі 3D STUDIO MAX болып табылады. Бұл программа дүние жүзінде ең көп таралған. 3D STUDIO MAX-ті кинофильмдер мен теледидар үшін анимациялар мен арнайы әсерлер үшін қолданып келеді.
Сонымен қатар 3D STUDIO MAX-ті дизайнерлер мен архитекторлар өз жұмысында кеңінен пайдаланады. Дүниежүзі бойынша мыңдаған дизайнерлер үшөлшемді ойындарды және Web-бетінің тамаша үшөлшемді графикалық элементтерін жасау үшін осы тамаша программаны қолданады. Өткен ғасырларда өмір сүрген аса танымал суретшілер қазіргі уақытта біздің қатарымызда жүрген болса, онда олар үшөлшемді модельдеу программасының ұсынып отырған мүмкіндіктерін қолдануды қолдан жібермес еді. Алғашқыда суретшілер үшөлшемді бейнені тек қана көлеңке, перспектива және рең көмегімен бейнеленетін екіөлшемді кенеппен(майлы краскамен салынған сурет) шектелген болатын. Енді оларда камера көмегімен "Кенептің" ішіне кіріп өзінің шығармашылығын үшөлшемді кеңістіктің кез-келген бұрышынан көру мүмкіндігі пайда болды. Екіөлшемді суретті салғаннан кейін бейне ойластырылған қалпында қалады. Ал үшөлшемді кеңістікте жұмыс істегенде барлығы өзгеше. Текстуралар және жарық көздері үшін уақытша есептеулер мен бекітулер жасалған соң, барлық нысандарды өз позицияларына орналастырғаннан кейін үшөлшемді кеңістікте бейнені кез-келген бұрыштан қарап, еркін қозғалтуға болады. Қандай да болмасын дәстүрлі екіөлшемді сурет "біркелкі" туынды болса, ал үшөлшемді композициялар үшін шексіз көп суретті кадрлар алуға болады.
Фильмдер пайда болмай тұрып суретшілер барлық мүмкін сәттің тек қана бір сәтін қозғалтқан, ал қазір олар қозғалыстың тізбегін жасай алады және оларды тіпті жандандыра да алады. Үшөлшемді кеңістікте қозғалыс дегеніміз төртөлшемді қозғалыс(төртінші кеңістікке уақыт жатады). Жылдамдығы аса үлкен компьютерлік құрылғының және жаңа программалық құралдар көмегімен суретшілердің арманы үшөлшемді кеңістікте орындалады.
1.2 Қазіргі әлемдегі үш өлшемді графика
Үш өлшемді графика қазір біздің өмірімізге мықтап енген, кейде біз оның көріністеріне назар аудармаймыз. Бөлменің ішкі көрінісі бейнеленген билбордқа немесе балмұздақ туралы жарнамалық роликке қарап, экшн-фильмге толы кадрларды көре отырып, біз оның бәрі 3d-графика шеберінің қиын жұмыс екенін түсінбейміз.
3D графика (үш өлшемді графика) - бұл компьютерлік графиканың ерекше түрі - үш өлшемді объектілердің кескіндерін жасау үшін қолданылатын әдістер мен құралдар жиынтығы.
3D кескінді екіөлшемдіден айыру қиын емес, өйткені оған сахнаның 3d-моделінің геометриялық проекциясын жазықтыққа мамандандырылған бағдарламалық жасақтаманы қолдану арқылы жасау кіреді. Алынған модель шындықтан алынған объект болуы мүмкін, мысалы, үйдің, машинаның, кометаның моделі немесе ол толығымен абстрактілі болуы мүмкін. Осындай үш өлшемді модельді құру процесі 3D модельдеу деп аталады және ең алдымен модельденетін объектінің визуалды көлемдік бейнесін жасауға бағытталады.
Бүгінгі таңда үш өлшемді графикаға сүйене отырып, сіз нақты объектінің жоғары дәлдіктегі көшірмесін жасай аласыз, жаңа нәрсе жасай аласыз және өмірде ең шындыққа сай келмейтін дизайнерлік идеяларды өмірге келтіре аласыз.
Үш өлшемді графиканы қолдану
3D графикалық технологиялар және 3D басып шығару технологиялары адам қызметінің көптеген салаларына еніп, үлкен пайда әкеледі.
Үш өлшемді бейнелер күн сайын бізді теледидарда, кинода, компьютермен жұмыс кезінде және 3D ойындарда, билбордтардан 3Д графикасының барлық күші мен жетістіктерін көрнекі түрде таныстырады.
Заманауи 3D графикасының жетістіктері келесі салаларда қолданылады:
1. Кино және анимация - үш өлшемді кейіпкерлер мен нақты арнайы эффектілерді жасау. Компьютерлік ойындарды құр, оның ішінде 3D кейіпкерлерді, қоршаған ортаның виртуалды шындығын, ойындарға арналған 3D нысандарды дамыту.
2. Жарнама - 3D графикасының мүмкіндіктері өнімді нарыққа тиімді түрде ұсынуға мүмкіндік береді, үш өлшемді графиканың көмегімен сіз кристалды-ақ көйлек немесе шоколадты чипсы бар дәмді жеміс балмұздағының елесін жасай аласыз және т.б. сонымен қатар, нақты жарнамаланған өнімде әдемі және сапалы суреттердің артында оңай жасырылатын көптеген кемшіліктер болуы мүмкін.
3. Интерьер дизайны - интерьер дизайнын жобалау және дамыту бүгінде үш өлшемді графикасыз аяқталмайды. 3D технологиясы объектінің геометриясын дәл қайталай алады және материалға еліктей отырып, шынайы 3D жиһаз макеттерін (диван, креслолар, жәшіктер және т.б.) жасауға мүмкіндік береді. Үш өлшемді графиканың көмегімен сіз әлі де салынып басталмаған, жобаланған ғимараттың барлық қабаттарын көрсететін бейне жасай аласыз.
Үш өлшемді кескінді құру кезеңдеріне келер болсақ, нысанның 3D кескінін алу үшін келесі қадамдарды орындау керек болады:
1. Модельдеу - жалпы көріністің және оның объектілерінің математикалық 3D моделін құру.
2. Текстураға текстураны құрылған модельдерге қолдану, материалдарды баптау және модельдерді шынайы ету жатады.
3. Жарықтандыруды орнату.
4. Анимация құру (қозғалатын нысандар).
5. Рендеринг - бұл бұрын жасалған модельден объектінің кескінін құру процесі.
6. Композиция немесе орналасу-алынған кескіннің кейінгі өңделуі.
Модельдеу - виртуалды кеңістікті және оның ішіндегі объектілерді құру, әртүрлі геометрияларды, материалдарды, жарық көздерін, виртуалды камераларды, қосымша арнайы эффектілерді құруды қамтиды.
3D модельдеуге арналған ең көп таралған бағдарламалық өнімдер: Autodesk 3D max, Pixologic Zbrush, Blender.
Текстура - бұл объектінің қасиеттері мен материалын бейнелеуге мүмкіндік береу үшін құрылған үш өлшемді модельдің бетіне растрлық немесе векторлық кескін енгізу.
Жарықтандыру - құрылған объектіге жарық көздерін жасайды, бағытын орнатады және реттейді. Графикалық 3D-редакторлар, әдетте, жарық көздерінің келесі түрлерін қолданады: spotlight(әр түрлі сәулелер), omni light (барлық бағыттағы жарық), directional light (параллель сәулелер) және т.б. Кейбір редакторлар көлемді сфералық жарқыл көзін (Sphere light) жасауға мүмкіндік береді.
Анимация - қозғалатын объектілерді құру, дәлірек айтқанда модельдің қимылына еліктеу. Қазіргі заманғы 3D редакторларында құралдарды құруға арналған көптеген құралдар бар, сонымен қатар үш өлшемді модельдерді құруға арналған құралдармен анимация жасауға арналған арнайы бағдарламалық өнімдер бар.
Рендеринг - заттың үш өлшемді моделін "жазық" кескінге түрлендіру. Көрсету технологиясының бірнеше түрлері бар, олардың әрқайсысының оң және теріс жақтары болады: сканлайн, z буфері, сәулелік бақылау, ғаламдық жарықтандыру.
0.3 Үшөлшемді әлеммен жұмыс істеу ерекшеліктері
Үш өлшемді графикалық бағдарламаларды қолдану көбінесе бейнекамерамен түсіруге ұқсас. Түсіру кезінде әртүрлі үш өлшемді Нысандар объективке түседі, бірақ компьютер экранында ойнағанда тек нақты нысандардың суреттері болып табылатын жалпақ екі өлшемді кескіндер көрінеді. Атаудың өзі - "үш өлшемді" - объектінің үш кеңістіктік өлшемде қарастырылатындығын көрсетеді: ені, тереңдігі және биіктігі. Бізді қоршап тұрған барлық нәрсе (орындық, үстел, ғимараттар және т.б.) үш өлшемге ие. Сонымен қатар, үш өлшемді нысандардың экрандық бейнесі, баспа(печатное) сияқты, олардың тек екі өлшемді бейнесі болып табылады. Бұл кескіндер экранда жарық көздерінің болуы, табиғи боялуы, көлеңкелер мен жарықтың болуы арқасында суретке тереңдік қосып, оны көзбен көріп сезінуге мүмкіндік береді. Осылайша, үш өлшемді модельдеу бағдарламасын қолданушысының негізгі міндеті - көріністі құру-үш өлшемді объектілердің кескіндерінің жиынтығы.
Екі өлшемді графика мен үш өлшемді графиканың негізгі айырмашылығы-екі өлшемді нысандарда тереңдік координаттарының толық болмауы. Жазықтықтағы суреттер тек ені мен биіктігіне ие. Тегіс Нысандар үшінші өлшемнің болуы туралы әсер қалдыратындай етіп салынса да, бұл нысандарды басқа бақылау нүктесінен қарауға кез-келген әрекет осы нысандарды қайта салу қажеттілігімен байланысты болады. Үш өлшемді нысандарды модельдеу кезінде тереңдік координаты пайда болғандықтан, мұндай нысандарды бір рет салу жеткілікті, содан кейін оларды қайта жасамай-ақ кез-келген бұрышта қарауға болады. Үш өлшемді әлеммен жұмыс істеудің бұл ерекшелігі объектінің ішіне кіруге және оны ішінен зерттеуге мүмкіндік береді.
Үш өлшемді графика автоматтандырылған дизайн саласында, компьютерлік модельдеуде, интерьер дизайнында, анимациялық фильмдер жасауда, дизайнда, жарнамада сәтті қолданылады. Нақты суретке түсіру мүмкін емес, қиын немесе айтарлықтай материалдық шығындарды қажет ететін жерде үш өлшемді графика оқиғалардың суреттерін синтездеуге көмектеседі, яғни, аралас түсіруді орындау.
Виртуалды әлемдерді құру-ақпараттық технологиялардың ең қызықты бағыттарының бірі. Виртуалды әлемдер пайдаланушыны зерттеу және саяхаттау үшін үш өлшемді интерактивті ортамен қамтамасыз етуге арналған. Виртуалды әлемдердің тартымдылығы олардың функционалдылығымен байланысты. Виртуалды орта байқауға ғана емес, әрекет етуге де мүмкіндік береді, яғни пайдаланушылар үш өлшемді әлемдерді өз бетінше зерттей алады. Сонымен қатар, виртуалды әлем саяхатшының әрекеттеріне жауап бере алады. Осылайша, виртуалды әлемді жасаушы алдымен сахнаны құрып, оны интерактивті өзара әрекеттесу құралдарымен толықтырып, ақырында интернет-браузерге жүктеуі керек. Мұндай жүктеуден кейін виртуалды үш өлшемді әлем бойынша қозғалыстар, сондай-ақ онымен өзара әрекеттесу мүмкін болады (объектілердің анимациясын іске қосу, дыбысты қосуөшіру, гиперсілтемелер арқылы өту және т.б.).
Виртуалды шындық технологиясын әр түрлі салаларда қолдануға болады - инженерлік және ғылыми визуализация, Мультимедиялық презентациялар, ойын-сауық және білім беру өнімдері, жарнама, веб-беттер мен каталогтарды құру, сәулет және туризм. Осы технологияның көмегімен сіз тауарларды барлық жағынан тексере аласыз; жұмыс істеп тұрған автомобиль қозғалтқышының ішіне қараңыз, компьютер құру бойынша сабақ өткізіңіз; ұлттық саябақта серуендеңіз және т. б.
1. 3D модельдеу бағдарламалары мен виртуалды шындық жүйелеріндегі 3D графикасының принциптері
2.1 Үш өлшемді әлемді құрудың негізгі кезеңдері
Үш өлшемді компьютерлік графика-растрлық графика, векторлық графика және визуализация алгоритмдерінің тіркесімі.
Растрлық графикада экранның әр пикселінің түсі туралы ақпарат сақталады. Векторлық графикада командалар жиынтығы түріндегі суреттердің сипаттамалары болады. Дәстүрлі кескіндемеде сурет салу немесе визуализация-бұл нақты объектінің боялған бейнесін жасау. Үш өлшемді модельдеу әлемінде визуализация арнайы бағдарламалық жасақтамамен жүзеге асырылады. Дәл осы кезеңде бағдарлама кескіннің барлық көлеңкелерін, жарқылдары мен көріністерін есептеп, қолданады. Визуализация кезінде сенімділікті арттыру және қажетті эмоционалды көңіл-күйді қалыптастыру үшін (жақсы сурет немесе фотосурет сияқты) тұман, көлемді жарық, жалын және т.б. сияқты кейбір табиғи құбылыстарға еліктеуге болады.
Пайдаланылған бағдарламалық құралдарға қарамастан, үш өлшемді әлемді қалыптастыру келесі кезеңдерден тұрады: модельдеу, материалдарды қабаттастыру, жарық көздерін орналастыру, камераларды орнату, визуализация, анимация. Алғашқы төрт кезеңде векторлық графиканың заңдары қолданылады. Бейнелеу нәтижесінде нүктелік кескін жасалады.
Үш өлшемді әлем құрудың әр кезеңінің қысқаша сипаттамасын қарастырайық.
1. Модельдеу. Модельдеу-үш өлшемді объектінің пішінін құру. Нысандарды бейнелеу үшін, әдетте, көпбұрыштар (полигоны) қолданылады, олар қажетті пішіннің қабығын құрайтын етіп орналастырылған. Кейбір жағдайларда объектіні салу үшін аз мөлшерде полигондар қажет. Мысалы, текшемен жұмыс істеу кезінде сегіз қыры мен алты беттің орнын бақылау керек. Неғұрлым күрделі нысандар үшін көпбұрыштардың саны ондаған немесе мыңға жетуі мүмкін.
2. Материалдарды салу
Геометриялық модельдер беткі қасиеттері жоқ формаларды анықтайды. Нақты әлемдегі барлық заттар кез-келген материалдардан (пластмасса, ағаш, кірпіш, мәрмәр және т.б.) тұрады. Материалдар-нысандарды жабатын бояулар мен текстуралар. Сонымен қатар, материалдар кедір-бұдыр, жылтыр, мөлдірлік сияқты заттардың беткі қасиеттерін анықтайды. Кез-келген модель, егер оның беті белгілі бір материалдың көрінісін берсе, нақты нысандарды жоғары сенімділікпен көрсетеді.
3. Жарық көздерін орналастыру. Жарықтандыру-жарық көздерін сахна көрінісі жоспарға дәл сәйкес келетін етіп орналастыру процесі. Жарықтандыру сахнаға көлем мен шындық сезімін береді, өйткені жарық көздері олардың сәулелері заттарға түскен кезде көлеңкелер жасай алады. Сахнада фотостудияда суретке түсіру кезінде жарық көзі сәулелендіргішке ұқсас. Жарық көздерін орналастыру және олардың параметрлерін реттеу сынақтар мен қателіктер арқылы тәжірибе жасауды қамтиды. Мысалы, интерьерді жарықтандыру өте күрделі міндет және арнайы жарықтандыру мен жарықты жасау үшін бірнеше көздерді қолдануды қамтиды. Екінші жағынан, ғимараттардың сыртқы жарықтандыруы өте қарапайым. Бұл жағдайда күнді еліктейтін жалғыз көз қажет.
4. Камераларды орнату. Көріністі көрсету әдісін таңдау көрермен үшін өте маңызды. Үш өлшемді модельдеу бағдарламалары, сондай-ақ виртуалды шындық жүйелері Түсірілім арқылы көріністі көруге және осылайша түсірілім параметрлерін басқаруға мүмкіндік береді. Камераның әдеттегі камерамен көп ұқсастығы бар. Кез - келген камераның міндетті бөлігі-бұл объектив-бақыланатын кескінді түрлендіруге қызмет ететін линзалар жүйесі. Камера - бұл толыққанды объектив, оның камерадан айырмашылығы денесі жоқ. Камераның фокустық ұзындығын реттеу арқылы суреттің өлшемін өзгертуге болады: фокустық ұзындық неғұрлым үлкен болса, камера терезесіндегі үлкейту соғұрлым күшті болады.
Үш өлшемді әлемдерді құру кезінде мақсатты және бос камералар қолданылады. Мақсатты камерада камера нүктесі және мақсатты нүкте бар. Бос камерада мақсатты нүкте жоқ және анимацияда қолдануға арналған, онда камераны белгілі бір траектория бойымен жылжыту қарастырылған.
5. Визуализация. Кеңінен қолданылатын бейнелеу технологиясы-сәулені бақылау әдісі. Бұл әдіс модель жасағаннан кейін, материалдарды қабаттасқаннан, жарық көздерін орналастырғаннан, камераларды орнатқаннан кейін алынған ақпаратты өңдейді және соңғы суретті жасайды, атап айтқанда экранның әр пикселінің түсі мен жарықтығын есептейді. Бұл жағдайда көрініс, сыну, көлеңкелер және т.б. сияқты қызықты визуалды эффектілер есептеледі, сахнаның күрделілігіне және компьютердің жылдамдығына байланысты визуализация бірнеше секунд, минут немесе сағат ішінде жасалуы мүмкін. Визуализация нәтижесі-болашақта кез-келген растрлық графикалық редактор, мысалы, AdobePhoshop өңдей алатын нүктелік кескін.
Визуализация кезеңін жүзеге асыру жоғары деңгейлі тілдерде бағдарламалау қабілетін (мысалы, с++); графикалық кітапханаларды пайдалану дағдыларын (OpenGL, DirectX немесе т.б.), сондай-ақ сандық әдістер, сызықтық алгебра, Аналитикалық геометрия және математикалық талдау сияқты салаларда білімді талап етеді. Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларын қолданушыға визуализация алгоритмдерін орындау қажет емес. Бұл мәселені арнайы бағдарламалық жасақтама шешеді. Алайда, визуализацияның мақсатын және оған жету жолдарын түсіну үш өлшемді әлемді құру процесін сәтті игеру үшін маңызды.
6. Анимация. Компьютерлік анимация-жасанды түрде жасалған кескіннің кез-келген динамикалық өзгерістері. Суреттерді анимациялауға экранда кадрлардың тізбегін тегіс қозғалыс елесін жасау үшін жеткілікті жылдамдықпен көрсету арқылы қол жеткізіледі. Бұл принцип қолмен анимацияда қолданылатынға толығымен ұқсас.
Анимацияның екі негізгі әдісі - нақты уақыттағы анимация және кадрлық анимация. Нақты уақыттағы анимацияда кадрлар экранда пайда болған кезде көрсетіледі. Кадрлық анимация кезінде әр кадр бөлек жасалады және жазылады. Кейін барлық кадрлар фильмге біріктіріледі немесе нақты уақыт режимінде мониторда дәйекті түрде көрсетіледі. Кадрлық анимацияны қолдана отырып, компьютер суретшісі анимациялық тізбектің әр кадрын жасай алады. Бұл тәсіл көп уақытты қажет етеді, бірақ сонымен бірге кез-келген күрделіліктің анимациясын алуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бірқатар графикалық жүйелер анимациялық нысандардың жай-күйін тек негізгі (тірек) кадрларда орнатуға мүмкіндік береді, ал аралық кадрлардың мазмұны автоматты түрде жасалады.
Қарапайым анимациялық көріністер, әдетте, нақты уақытта жасалады, ал күрделі анимация баяу Кадрлық құрылысты қажет етеді. Сонымен қатар, кейбір қосымшалар нақты уақыттағы анимацияны қажет етеді, мысалы, интерактивті виртуалды шындық жүйелері үшін.
2.2 Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында және виртуалды шындық жүйелерінде жұмыс істеу ерекшеліктері
Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында және Виртуалды шындық жүйелерінде әлемді құру қадамдарының өзіндік ерекшеліктері бар. Үш өлшемді модельдеу бағдарламалары, әдетте, фотосуреттерге ұқсайтын жоғары сапалы шынайы кескіндерді құру үшін қолданылады. Сондықтан оларды жасау үшін ұзақ уақыт қажет. Виртуалды әлемді зерттеу нақты уақытта жүргізілуі керек.
1. Модельдеу үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында (3D Studio MAX, Maya, Blender) объект модельдерін құрудың көптеген тәсілдері қолданылады. Қарапайым жағдайда Нысандар примитивтерден (текшелер, сфералар, конустар, цилиндрлер, жазықтықтар және т.б.) салынған. Нысан жасалғаннан кейін оны жылжытуға, айналдыруға, масштабтауға, көшіруге, айналық шағылысу және т.б. Қажет болған жағдайда модификаторлар қолданылады - объектінің пішінін өзгерту функциялары. Мысалы, шұңқырлар мен төбелерді қалыптастыру үшін объектінің шыңдарын хаотикалық жылжыту үшін "Шу"модификаторы қолданылады. Егер сіз оны жазықтыққа қолдансаңыз, сіз ландшафт моделін аласыз. Көптеген нысандар сплайндар (сызықтар, шеңберлер, мәтін, көпбұрыштар және т.б.) негізінде жасалады. Мысалы, сплиттерді қолдана отырып, сығылатын нысандарды немесе айналу нысандарын жасауға болады. Логикалық нысандар екі немесе одан да көп үш өлшемді объектілерді логикалық алгебра қағидаттарына сәйкес біріктіру нәтижесінде алынады. Мұндай объектілерді салу үшін логикалық операциялардың үш түрі қолданылады: біріктіру, қиылысу және алып тастау. Неғұрлым күрделі нысандарды Безье бетінің бөліктері арқылы жасауға болады. Безье бетінің бір бөлігі (patch) екі бөліктен тұрады: бетінің өзі және деформация торы. Деформация торы, өз кезегінде, Безье бөлігінің бетін қоршап тұрған өзара байланысты Басқару нүктелерінің жиынтығы. Деформация торының бір немесе бірнеше басқару нүктелерінің қозғалысы бетінің пішініне әсер етеді. Осылайша, Безье кесектеріне негізделген модельдеу саздан жасалған заттарды модельдеуге ұқсас: алдымен Безье кесектерінің торы жасалады, ол объектінің негізін құрайды, содан кейін қажетті пішінді алу үшін басқару нүктелерімен манипуляция жасалады. Безье бөлігінің деформациясы кезінде өте тегіс бет алынады. Алайда, бұл бастапқы объектінің шамамен жуықтауы. Гетерогенді рационалды B-сплайндарға негізделген әдіс (Non-Uniform Rational B-Splines - NURBS) объектілердің пішінін дәлірек көрсетеді. Бұл әдіспен, Безье кесектеріндегідей, бетінің қисықтығын басқару үшін басқару нүктелері қолданылады. Алайда, NURBS әдісі үлкен мүмкіндіктерге ие, сондықтан оны қолдану қиынырақ. NURBS-беттер драперлерді, велосипедтердің, автомобильдердің, ұшақтардың модельдерін, сондай-ақ егжей-тегжейлі таңбаларды жасау үшін қолданылады.
Виртуалды әлемнің сахнасы ұқсас әдістермен жасалады, алайда, мүмкін болса, объектілердің аз саны болуы керек. Бұл желінің өткізу қабілеттілігінің шектеулеріне байланысты. Көпбұрыштардың аз санынан тұратын нысандарды қолданған жөн, өйткені браузерлер оларды тез көрсетеді. Көптеген шолғыштарда көпбұрыштардан жасалған нысандарға қарағанда примитивтерді (конус, цилиндр, текше, сфера және т.б.) тезірек көрсетуге мүмкіндік беретін алгоритмдер бар. Күрделі нысандағы Нысандар көпбұрыштардан тұрады. Егер мұндай көпбұрыштардың саны тым көп болса, онда есептеу жүйесінің төмен өнімділігіне байланысты әлемнің бейнесі жарамсыз болуы мүмкін.
2. Материалдар. 3D модельдеу бағдарламалары мен виртуалды шындық жүйелері объектіге тегіс пластик кескінін беретін өзіндік стандартты материалдарды жасау мүмкіндігін ұсынады. Стандартты материалдардың нақты әлемдегі заттардың беттеріне ұқсастығы әр түрлі параметрлерді қолдану арқылы жүзеге асырылады. Диффузиялық шағылыс - бұл зат материалының негізгі түсі; дәл осы түс заттың бетін жарықтың тікелей сәулелерімен жарықтандырғанда байқалады. Спекулярлық шағылыс - бұл заттың бетінде пайда болатын жарықты түс. Бұлыңғырлық материалдың қаншалықты мөлдір екендігін анықтайды. Жылтырлық - жарық шағылысқан кезде беттің жарқырау мүмкіндігі; Жылтыр параметрі жылтыр күші параметрімен бірге қолданылады, ол спекулярлық бөлектеудің қаншалықты жарқын болатынын анықтайды. Өздігінен жарықтандыру материалдың жарқырауының жарықтығын орнатады; осы параметрдің мәніне байланысты материал ішкі жағынан жарық көзі бар сияқты көрінеді.
Әр түрлі бояу модельдерін қолдану арқылы нысандарды әртүрлі сапа деңгейлерімен бояуға немесе бояуға болады.
Бояу моделі визуализация алгоритмі объектінің бетіндегі материалдар мен жарықтардың түстерін қалай түсіндіретінін анықтайды. Көпбұрыштарды бояу кезінде бетте орналасқан нүктелердің бірінің түсі есептеледі және бүкіл беттің түсі ретінде қабылданады. Гуро бояуы беттерді тегістейтін нысандарды бейнелейді, өйткені бұл жағдайда әр пиксельдің түсі есептеледі; бұл жағдайда геометриялық модельде беттердің нақты болуына қарамастан, нысан тегіс көрінеді. Фонгтың бояуында, Гуро бояуларындағыдай, жиектер арасындағы тегістеу сақталады, алайда объектіге жылтыр немесе жылтыр көрініс беретін айна белгілерінің пайда болуы қосылады. Бұл модель кез-келген пластикалық немесе жылтыр беттерді бояуға жақсы сәйкес келеді. Металл бояу Фонг моделіне ұқсас, бірақ сонымен бірге беті металл жылтырын алады. Бұл модельде жарқыл мен жылтыр күшейтілген.
Материалдың әр түрі үшін бояу моделін дұрыс таңдау арқылы сіз көріністің визуалды сенімділігін қамтамасыз ете аласыз.
Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларынан айырмашылығы, виртуалды шындық жүйелерінде нысандарды бояуға шектеулі мүмкіндіктер бар. Көптеген браузерлер тек Гуро бояуын пайдаланады, өйткені виртуалды әлемнің көріністері нақты уақытта жасалуы және көрсетілуі керек.
Беттердің әртүрлі оптикалық сипаттамаларын текстуралық карталармен модельдеуге болады. Сонымен қатар, материалдардың қасиеттерін модельдеу үшін, мысалы, диффузиялық шағылысу, нақты заттардың беттерінің фотосуреттерін сканерлеу арқылы немесе математикалық есептеу (процедуралық карталар) арқылы алынған растрлық кескіндер (текстуралық карталар) қолданылады. Мысалы, ағашты модельдеу үшін материалдың диффузды шағылысуының түсін текстуралық картаға - кесілген ағаш діңінің нақты құрылымының бейнесіне ауыстыру керек. Осыдан кейін, жылтыратылған ағаш бетіне әсер ету үшін параметрлердің мәндерін жылтыратуға және жылтыратуға болады.
Бағдарлама үшөлшемді модельдеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді имитациясы бірқатар материалдар қасиеттерінің көмегімен текстурных карталар. Мысалы, рельеф параметрі объектілердің беттеріндегі көлемді бұзушылықтарды модельдеуге мүмкіндік береді, ал мөлдірлік параметрі құрылымның картасын объектінің бетінің қай бөлігі мөлдір болатынын және қайсысы болмайтындығын көрсету үшін қолдануға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, үш өлшемді модельдеу бағдарламалары, виртуалды шындық жүйелерінен айырмашылығы, реттеуге болатын параметрлермен жабдықталған көптеген түрлі материалдармен бірге келеді.
Текстуралар-виртуалды әлемдерді құру кезіндегі қиындықтар. Көріністі қарау кезінде браузерде процедуралық текстуралар, сондай-ақ айна шағылысуы, сыну және рельефтің әсері ойнатылмайды. Сонымен қатар, браузер терезесінде жылтырлық пен мөлдірлік әсерлері көрінеді. Текстураны пайдалану үлкен ажыратымдылығы жоғары графикалық файлдарды жіберу кезінде желінің өткізу қабілеттілігінің едәуір төмендеуіне әкеледі. Әлемнің жүктелу уақытын азайту үшін текстуралық файлдарды азайтудың барлық жолдарын іздеу керек. Сондықтан 16 биттік түстер палитрасын немесе сұр реңктерден текстураны қолдану керек. Бір құрылымды бірнеше рет пайдалану виртуалды әлемді көрсетуге кететін уақытты қысқартады. Жарықтандыру және түс эксперименттерінің нәтижесінде Текстураның қолайлы және тиімді баламаларын табу сирек емес, бұл өз кезегінде байланыс арналарының өткізу қабілетін арттырады.
3. Жарық көздерін орналастыру. Тиісті материал тағайындалған объект моделінің бейнесі жақсы жарықтандырусыз мүмкін болмайды. Виртуалды шындық жүйелері мен үш өлшемді модельдеу бағдарламалары жарық көздерінің бірнеше түрін қамтиды, соның ішінде қоршаған жарық, жан-жақты немесе нүктелік, бағытты немесе қашықтан, сондай-ақ жарық диоды. Айналадағы жарықтандыру-бұл барлық объектілердің беттерін қоршаған ортадан көрінетін жарықпен біркелкі жарықтандыру. Барлық бағыттағы жарық көзі барлық бағытта біркелкі сәуле шығарады. Бұл көз кез-келген бағытталмаған жарықтандырғыштарды, мысалы, ашық кеңістіктегі шамдарды немесе күнді модельдеу үшін өте қолайлы. Бағытталған көз параллель жарық сәулелерін шығарады. Сондықтан ол жарық көзінен өте алыс қашықтықта орналасқан жарық көзін модельдеу үшін қолданылады. Бағытталған прожектор конустың ішінде сәулелер шығарады, оның жоғарғы жағында көз орналасқан. Жарықтандырудың бұл түрі жарық шамына, қалта шамына немесе автомобиль фараларына ұқсас. Мақсатты жарық шамдары әдетте көлеңкелермен суреттер жасау үшін қолданылады және әсіресе интерьерді жарықтандыру үшін тиімді. Әдетте, сахна құрамында бірнеше жарық көздерін пайдалануға рұқсат етіледі.
Түс және жарықтық сияқты жарық параметрлерін реттеуге болады. Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында жарық көздері олардың сәулелері объектілерге түскен кезде көлеңкелер жасай алады. Көлеңкелер картасына негізделген көлеңкелер жұмсақ бұлыңғыр жиектерге ие және кейбір жағдайларда өте дәл болмауы мүмкін. Сондықтан олар әдетте суретті жылдам визуализациялау және алдын-ала қарау үшін қолданылады. Сәулелерді бақылау әдісімен көлеңкелерді салу объектінің құрылымын дәл көрсететін айқын, айқын анықталған көлеңкелерді алуға мүмкіндік береді. Бұл әдіс үлкен есептеу шығындарын талап етеді, бұл визуализация жылдамдығын айтарлықтай төмендетеді.
Ескеру қажет, бұл кезде виртуалды әлем шолғышта көрсетілмейді қабақ бояуы, түсе атынан жарықтандырылған объектілер. Бұл өз кезегінде нақты емес әсерлерге әкелуі мүмкін. Дегенмен, көлеңке мөлдір геометриялық нысандарды қолдану арқылы жасанды түрде жасалуы мүмкін. Сонымен қатар, браузерде көлемді жарықтандыру және жарқыл сияқты оптикалық әсерлер көрінбейді.
4. Камераларды орнату. Камераның маңызды параметрлері: камера нүктесі, мақсат нүктесі, линзаның фокустық ұзындығы.
Камера нүктесі нақты фотография процесінде фотографтың орналасқан жеріне ұқсас, ал мақсатты нүкте - камера объективі бағытталған кеңістіктің бөлігі. Фокустық ұзындық теориялық тұрғыдан кез-келген болуы мүмкін, бірақ іс жүзінде 15-тен 200 мм-ге дейінгі сегмент қолданылады.сахна түрі таңдалған фокустық ұзындығын ескере отырып арнайы алгоритмдер бойынша есептеледі. Нысанды жабу үшін сіз ұзын фокустық линзаны (85-200 мм) пайдалана аласыз. Егер бірнеше заттар орналасқан үлкен кеңістікті көрсету қажет болса, онда қысқа фокустық линзаны (15-24 мм) қолданған жөн. Фокустық ұзындық мәнінің орнына көбінесе линзаның көру өрісі (field of view-FOV) - конустың немесе көріну пирамидасының жоғарғы жағындағы бұрыш, берілген фокустық ұзындығы бар объектив арқылы байқалатынның бәрін нақты анықтайды.
Виртуалды әлемдердің шолғыштары автоматты түрде камераны жасайды, ол бүкіл әлем экранда көрінуі үшін орналастырылған. Алдын ала берілген шолу нүктесін пайдалана отырып, Әлемді зерттеуді бастаудың қажеті жоқ. Виртуалды шындық жүйелерінде сахнада бірнеше камера орнатылуы керек. Әлемде көптеген бақылау нүктелері болуы мүмкін, бірақ олардың тек біреуі уақыттың әр сәтінде белсенді болады. Бір камерадан екіншісіне ауысу пайдаланушыны белгілі бір дағдыларды қажет ететін үш өлшемді әлем бойынша күрделі қозғалыстарды қолмен жасау қажеттілігінен босатады. Браузерлер мұндай ауысуды қамтамасыз етеді.
5. Анимация. Үш өлшемді модельдеу бағдарламаларында негізгі (тірек немесе маңызды) кадрларға негізделген кадрлық анимация қолданылады. Негізгі кадрлар әдісінің идеясы келесідей. Біріншіден, негізгі кадрлардағы объект параметрлерінің жаңа мәндері орнатылады. Нысанның түріне байланысты мұндай параметрлер биіктігі, ені, бұрылу бұрышы, орналасқан жері, масштабтау коэффициенті және т. б. Содан кейін арнайы бағдарламалық жасақтама аралық жақтаулардағы объектілердің суреттерін автоматты түрде жасайды, соңында кадр тізбегін көрсету нәтижесінде экранда қозғалатын нысандар пайда болады. Болашақта анимациялық бейнені негізгі кадрлардағы объектілердің параметрлерін өзгерту арқылы өңдеуге болады. Сонымен қатар, сіз жаңа негізгі кадрларды жоюға және қосуға болады.
Виртуалды шындық жүйелері анимацияның басқа принципін, атап айтқанда нақты уақыттағы анимацияны қолданады. Виртуалды әлемдер пайдаланушыны жоғары сапалы шынайы бейнелермен емес, зерттеу және саяхаттау үшін үш өлшемді интерактивті ортамен қамтамасыз етуге арналған. Сондықтан саяхатшы уақыттың әр сәтінде кеңістіктің қай нүктесінде болатыны алдын-ала белгісіз.
2.3 Оқу үрдісінде 3d-технологиясын қолдану қажеттілігі
Компьютерлік графика - әр түрлі кескіндерді (суреттерді, сызбаларды, мультиплиқацияларды) компьютердің көмегімен алуды қарастыратын информатиканың маңызды саласы.
Дербес компьютерді пайдаланушылардың қатарында компьютерлік графикамен айналысатындардың саны күн санап артып келеді.
Қазіргі танымал бағдарламалардың ешқайсысы компьютерлік графикасыз жұмыс істемейді.
3D-технология архитектуралық визуалдауда, автомобиль жарнамалары мен компьютерлік ойындар жасауда қолданылады. Үшөлшемді компьютерлік графика - өте кең сала, ол машина жасауда, архитектурада, құрылыста, медицинада, археологияда, тренажерлар құруда, кино мен теледидарда қолданыс тапқан. Техниканы жетілістіру және 3D моделдермен жұмысты қарапайымдастыру арқылы үш өлшемді графика үйреншікті жазық бейнелерді ығыстыра отырып, өмірдің ажырамас бір бөлігіне айналары сөзсіз.
Қолданылу аймақтары:
архитектуралық жобалау мен интерьерлік конструктрлеу;
теледидар үшін жарнамалық жəне ғылыми танымал роликтер дайындау;
компьютерлік мультипликация және фантастикалық сюжетті ойын фильмдер түсіру;
oo машина жасау АПРЖ-де;
oo географиялық ақпараттық жүйелерде;
oo электротехника және электроникада;
oo компьютерлік ойындар, кітаптар мен журналдар үшін иллюстрация дайындау;
oo көркем компьютерлік графика, Web-дизайн;
oo кеңістіктегі бейненің дамуы;
oo арнаулы эффектілер.
Компьютерлік моделдеудің уникалды құралдары мен əдістері арқылы ғимараттың виртуалды моделдері құрылады. Осы кезге дейін құрылыс жобалары жоѓары деңгейдегі құрылыс технологиясында өтті. Қазірге кезде құрылыс компаниялары визуалды бейнеленетін инженерлік жобалар жүйесін қолданады. Заманагөй программалар құрылыс есептерін жүргізіп қана қоймай, сондай-ақ құрылыс үрдісін визуалдайды. Сату компаниялары оның дизайны жəне жөндеу жұмыстарымен байланысты 3D моделдеудің компьютерлік программаларын клиентке болашақ жоба туралы дəл ақпарат беру үшін қолданады. Осылайша бұл компаниялардың кірісі пайдасыз сызбаларға жұмсалатын уақытты үнемдеу есебінен арта түседі. Компьютерлік моделдеу жетістігін тек жылжымайтын мүлікпен байланысты адамдар ғана емес, сондай-ақ өзінің шығынын заманагөй компьютерлік құрастыру программалары көмегімен қысқартуға ұмтылатын ірі компаниялар да мойындап отыр.
3D визуализациялау архитектура саласына мүлдем жаңа мүмкіндіктер береді. Дəстүрлі архитектуралық идеяларды қол техникасымен көрсетудің орнына компьютерді қолдану өте ыңғайлы. Жаңа жобаларды 3D графика компьютерлік программаларында жасалынған фотореализмді бейнелер түрінде көрсету дамып отыр. Осы технология архитектуралық дизайн облысына өз үлесін қосуға тырысады. Оны қолдану арқылы алынған күрделі жобалар сəттілігі əр бір салада бүгінгі күнде талабы күшті қатал бəсекелестік жағдайында нəтижені көрсетудің нанымдылығынан тəуелді болады. Бұл жобалар архитектураға қызығушыларды заманагөй технологиядан хабардар болып, оны тəжірибеде сауатты қолдануға итермелейді .
IT-технологиясы облысында, əсіресе дизайнерлік мамандарды сапалы білімдендірудің жетіспеушілігі бұл технологияны игерудің қаншалықты маңыздылығын көрсетеді. Интерьер жғне экстерьер дизайнын жасауды экономиканың əр түрлі салаларының IT- индустриясында қолдану қажеттілігі артуда. Заманагөй өндіріс қызметкер-дизайнерлер көптеген программаларды білуін талап етеді, яғни жұмыс берушіге кең профилді жан-жақты маман керек.
Қазіргі заманғы компаниялар 3D-технологияның қандай да бір компонентінсіз жұмыс жасай алмайды. Осыған байланысты программалық қамтамалардың, соның ішінде анимация жəне визуализация бойынша программалардың қолданысы кең таралған. Заманауи IT-технология мамандарын бұл бағытта оқыту бүгінгі күнде əр түрлі оқу орындарында үлкен сұранысқа ие. Əр түрлі үшөлшемді жобалық циклды басқаратын шешімдер жобаның орындалуына қызығушы барлық тұлғаларға оған оның кез-келген сатысында қосылуына жəне олардың компетенциялары шегінде жобалық мəліметтер қосуға мүмкіндік береді. Осылардың бəрінің негізі мəліметтердің сандық форматы боп табылады.
Анимациялық жобалау, media-өндіріс жəне game-индустрия бойынша сенімді жəне функционалды шешімдер ұсынатын 3D компьютерлік моделдеуге қызығушылықтың артуына байланысты бұл өнім экономиканың киноиндустрия, жобалау, жарнама жасау, ландшафт дизайны сияқты салаларында тиімділікке ие. Моделдеудің алдыңғы қатарлы əдістері осы салалардың аниматорларына, дизайнерлеріне жəне инженерлеріне өздері ойлағандай дəрежеде компьютерде жұмыс жасауға мүмкіндік береді. Идеялар моделге біртіндеп ауысады, қателер мен қайталанатын үрдістер саны кемиді, өйткені модель өзінің нақты өмірдегі протипіне жақын байланысқан. Мəліметтердің сандық форматы жобалаудың барлық сатыларында тиімді бірлескен жұмысқа мүмкіндік береді. Жобалық ақпарат құрылады, басқарылады жəне жалпы қолдану мүмкіндігіне ие. Оны кез келген қажетті орындар қолдана алады. Нəтиженің ерекшелігі көпшілік арасында кең түрде қызығушылықпен қолданыс табатындығында болып отыр.
Статистикаға сүйенсек, жаппай қолданыста жүрген бағдарламаларды жасап шығарушы бағдарламалық ұжымның қызметкерлері өз жұмыстарының 90 % уақытын осы графикамен шұғылдануға жұмсайды екен.
Қазіргі компьютерлік графика тек көркемдеу мен безендірумен үшін ғана емес, ғылым мен медицинаның барлық саласында, коммерциялық және әкімшілік қызмет орындарында алуан түрлі ақпаратты көрнекі түрде көрсету үшін сызбалар, графиктер, диаграммалар жасау үшін қолданылады.
Конструкторлар автомобильдің немесе ұшақтың жаңа үлгілерін құрастырған кезде олардың соңғы көрінісін алу үшін үшөлшемді графикалық объектілерді қолданады. Архитекторлар монитор экранында болашақ ғимараттың кең көлемді кескінін жасап, оның жер бедерімен қалай жанасатынын алдын-ала болжай алады.
Үш өлшемді графика ғылыми есептеулер, инженерлік жобалау және физикалық объектілерді компьютерде үлгілеу облыстарында кең таралған. Мысал ретінде үш өлшемді үлгілеудің күрделі нұсқасын - физикалық дененің қозғалатын суретін жасауды қарастыру.
- объектінің шынайы формасына сәйкес келетін виртуалды каркасын (қанқа) жобалау және жасау;
- шынайы физикалық қасиеттері бойынша материалдарға ұқсас виртуалды материалдарды жазу және жобалау;
- объектінің әртүрлі сыртқы бөліктеріне материалдарды меншіктеу;
- объекті әрекет ететін кеңістіктің физикалық параметрлерін баптау - жарық шашу, бет және өзара әрекеттесетін объектілердің қасиеттері;
- объектінің қимылдау жолын беру;
- нәтиже беретін кадрлар қатарын есептеу;
- нәтижесінде шығатын анимациялық рөлге әсерлерді енгізу.
Үш өлшемді графиканың бағдарламалық құралдары. Үш өлшемді графиканы дербес компьютерде өндейтін бағдарламалық құралды үш пакет құрайды. Олар Windows операциялық жүйесімен басқарылатын машиналар нәтижесінде жұмыс жасайды.
Microsoft компаниясының Softimage 3D бағдарламасы. Бастауында SGI жұмыс станциялары үшін жасалған және жуырдан бастап Windows NT операциялық жүйесіне арналып өзгерді. Бағдарлама үлгілеудің көп мүмкіндіктерімен, физикалық және книматографикалық параметрлерді басқарудың көп санымен ерекшелінеді. Рендеринг үшін сапалы және жылдам Mental ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz