Модельдеу әдістері мен модельдеуге арналған бағдарламаларға шолу

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Физика-техникалық факультеті
Жылуфизика және техникалық физика кафедрасы

Дипломдық жұмыс тақырыбы:
Термофизикалық есептерді модельдеудің 3D әдістерін қолдану

Мамандығы 5В060400-Физика

Орындаған:_________________________ __________Студенттің аты-жөні
(қолы)

Ғылыми жетекші: ф.-м.ғ.к. ______________ Ғабитова З.Х
(атағы) (қолы)

Қорғауға жіберілді:

Хаттама № , _________ 20___ ж.

Кафедра меңгерушісі _________________________________
(қолы және мөрі)
Нормобақылау _________________________________
(қолы)

Алматы, 2022 ж.
PЕФЕPAТ

Диплoмдық жұмыс 3 бөлiмнен, беттен, суpеттен, кестеден және пaйдaлaнылғaн әдебиеттен тұpaды.
Зеpттеу oбъектiсi: _________
Жұмыстың мaқсaты: _________
Нәтижелеpi: _________

PЕФЕPAТ

Диплoмнaя paбoтa сoстoит из 3-х глав, стpaниц. Сoдеpжит тaблиц, иллюстpaции и литеpaтуpных ссылoк.
Oбъект исследoвaния: _________
Цель paбoты: _________
Pезультaты: _________

ABSTRACT

The volume of this thesisis 3 chapters, pages. It contains tables, figures and of references.
Object of research: _________
The purpose of work: _________
Results: _________.

МАЗМҰНЫ

КIPICПE ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6
1
3D МОДЕЛЬДЕУ ӘДІСТЕРІНЕ ШОЛУ

1.1
3D модельдеу және 3D графикасының негізгі түсініктері

1.2
Модельдеу әдістері мен модельдеуге арналған бағдарламаларға шолу.

1.3
Компьютерлік модельдеу

2
ТАПСЫРМАНЫ БЕКІТУ

2.1
Геометриялық модель. Тор

2.2
математикалық модель

2.3
Бастапқы және шекаралық шарттар

3
Нәтиже

ҚOPЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

Кіріспе

Модельдеу - зерттеуге қолайлырақ және бірінші объектімен белгілі бір сәйкестікте болатын басқа объектінің қасиеттерін зерттеу арқылы бір объектінің қасиеттерін зерттеу әдісі. Модельдеу кезінде олар объектінің өзімен емес, модель деп аталатын оның алмастырғышымен тәжірибе жасайды.
Модельдеу әдістері адам қызметінің барлық дерлік салаларында - ғылыми-техникалық мәселелерді шешуде, әлеуметтік, экономикалық, медициналық, әскери немесе экологиялық мәселелерді зерттеуде қолданылады. Осы модельдеу әдістерінің физика саласында алатын орны да орасан зор.
Физикалық модельдеу құбылыстарды түпнұсқа сияқты физикалық табиғаты бар модельдер бойынша зерттеуге негізделген. Физикалық модельдеуде зерттеу объектісінің мінез-құлқының ерекшеліктері сақталады, бұл қажетті нәтижелерді алуды айтарлықтай жеңілдетеді, өйткені модель үшін ең қолайлы геометриялық өлшемдер мен физикалық шамалардың өзгеру диапазондары таңдалады.Зерттелетін процесті сипаттайтын құбылыстар кешеніне математикалық сипаттауға келмейтін құбылыстар кіретін болса, физикалық модельдеу әдісінің маңызы зор. Физикалық модельдеудің бір мысалы - қуатты генераторлар мен трансформаторлар шағын өлшемді электр машиналары мен трансформаторлармен, ал алыс қашықтықтағы электр желілері сәйкес эквиваленттермен ауыстырылатын осы жүйелердің үлгілері бойынша энергетикалық жүйелердегі өтпелі процестерді зерттеу. Дегенмен, көп жағдайда физикалық модельдеу әдісін қолдану есептердің шектеулі ауқымын шешуге жарамды қымбат модельдерді өндіру қажеттілігіне әкеледі.
Физикаға негізделген модельдерді компьютерлік модельдеуде және 3D модельдеуде қолдану идеясы компьютерлік графикада айтарлықтай қызығушылық тудырды. Соңғы он жылда физикалық процестерді компьютерлік модельдеу, 3D модельдеу арқылы зерттеуге деген қызығушылық артып келе жатыр. Қызығушылық қарапайым геометриялық примитивтердің табиғи объектілерді дәл көрсете алмайтындығынан туындайды. Компьютерлік графикада физикаға негізделген модельдер анимация мақсатында шектелген пішіндерді, қатты және қатты емес объектілердің қозғалысын және қоршаған ортамен объектінің өзара әрекеттесуін жасау және визуализациялау үшін қолданылады. Екінші жағынан, компьютерлік көруде әдіс күрделі 3D пішінді ұсынуға, пішінді қайта құруға және қозғалысты бағалауға қолданылады. Бұл мақалада біз компьютерлік графикада термофизикалық есептерді 3D модельдеу және оның 3D модельдеу әдістері жайлы қарастырамыз.
Физикалық процестерді модельдеудің өзектілігі - нақты дүниенің физикасын қарапайым түрінде зерттеуге мүмкіндік беретін арнайы бағдарламаның көмегімен виртуалды ортада әртүрлі эксперименттерді жаңғыртуға мүмкіндік беруінде.
3д модельдеу әдістеріне шолу
1.1 3D модельдеу
3D модельдеу дегеніміз - бұл объектінің өлшеміне, пішініне, сыртқы түріне және оның сипаттамаларына көбірек жақындайтын модельдерді қалыптастыру процесі.Негізінде бұл компьютерлік бағдарламалардың көмегімен үш өлшемді кескіндер мен графиканы жасау. Қазіргі заманғы компьютерлік графика өте шынайы модельдерді жүзеге асыруға мүмкіндік береді, тек 3D объектілерін жасау оларды жүзеге асыруға қарағанда аз уақытты алады. 3D технологиялар модельді барлық бұрыштарымен сәйкестендіруге және оны жасау процесінде табылғандарды анықтауға мүмкіндік береді. Компьютерлік бағдарламалардың көмегімен объектілерді визуализациялау болашақ жобаны шындықта жақсы елестетуге мүмкіндік береді. Мұндай модельдер терең әсер қалдырады және таңғажайып нәтижелерге қол жеткізуге мүмкіндік береді. 3D технологияларын қолданатын модельдеу көптеген өнеркәсіптік, құрылыс, зергерлік кәсіпорындар, әсіресе дизайн студиялары мен ойын-сауық индустриясы үшін тамаша шешім болып табылады. 3D модельдеу, визуализация және объектілерді анимациялау көптеген бизнес жобаларды жүзеге асыруда негізгі орынды алады.
Үшөлшемді графика-үш өлшемді кеңістікте объектілерді басқаруға арналған алгоритмдер мен бағдарламалық қамтамасыз етуді, сондай-ақ осындай бағдарламалардың нәтижесін қамтитын компьютерлік графиканың бөлімі. Ал қарапайым тілмен айтатын болсақ, 3D графикасы компьютердің жадында бұрын дайындалған объектілердің үш өлшемді кескіндерін суретке түсіруге немесе видеосъемканы имитациялауға негізделген деп айта аламыз. Енді осы бөлімде осы индустрияның ашылу тарихы, қолдану аясы мен технологиялық шешімдер жайлы, 3D графиканың негізгі түсініктемелері жайлы ақпараттар көрсетіледі.
3D графиканың ашылу тарихына тоқталып өтетін болсақ, сарапшылар Иван Эдвард Сазерлендті компьютерлік графиканың негізін қалаушылардың бірі деп атайды, ол 1962 жылы аспирант ретінде қарапайым үш өлшемді нысандарды жасауға мүмкіндік беретін Sketchpad бағдарламасын жазған. Сазерленд және доктор Дэвид Эванс компьютерлік графика ғылымы бойынша диссертациясын аяқтағаннан кейін Юта университетінде бірінші компьютерлік графика бөлімін құрады. Кафедра студенттерінің арасында қазір Pixar корпорациясының техникалық директоры Эд Катмулл (Эд Кэтмулл) болды. Объектті алғаш рет модельдеген Эд Кэтмулл болды. Айтпақшы, Джим Блинн, bump mapping(кедір бұдырды модельдеу техникасы) және environment mapping,NASA-ға арналған алғашқы компьютерлік анимациялар және атақты материал blinn құрастырушысы, және Айвена Сазерлендтің студенті болды.
Енді модельдеу жүйелері туралы, қазіргі 3D пакеттерінің дамуы неден басталғандығына тоқталайық. Біріншіден, MAGI әзірлеген модельдеу жүйесін атап өткен жөн. Модельдер бағдарлама кітапханасында бар 25 геометриялық фигураны біріктіру арқылы жасалды. Пирамида, шар және цилиндр сияқты қарапайым пішіндерден күрделірек пішіндер жасалды, олар кейінірек соңғы 3D үлгісіне негіз болды. Synthavision бағдарламасы бес жыл бойы әзірленді және әйгілі Tron киносын (1982) жасау үшін пайдаланылды.
Екіншіден, 3D технологияларының дамуына үлкен үлес қосқан Triple-I компаниясы туралы айту керек. Компания 1962 жылы ашылған және бастапқыда бейне сканерлеу жабдығын өндіруге маманданған. 1975 жылы компания басшылығы компьютерлік графика және анимация бөлімін ашады. Геометриялық фигураларды пайдаланатын MAGI компаниясынаан айырмашылығы, Triple-I ең қарапайым өлшем бірліктері ретінде үшбұрыштар мен шаршыларды пайдаланды. Модельдеудің бұл әдісі көпбұрышты деп аталады. Трон фильмінің жұмысына Triple-I компаниясы да қатысты.
Alias' PowerAnimator - өте қызықты және қуатты коммерциялық бағдарлама деп айтуға болады. PowerAnimator кез келген заманауи тридашникке, кем дегенде, атымен таныс бағдарлама. PowerAnimator Irix операциялық жүйесі (графикалық өңдеуге арналған Unix тәрізді операциялық жүйе) астындағы SGI графикалық станцияларында жұмыс істейтін қымбат бағдарламалық комплексты ұсынды . PowerAnimator кең ауқымда қолданылды.
Autodesk компаниясының 3D Studio DOS бағдарламалық құралы 1993 жылы жасалған.Атауындағы MAX префиксі пакет мүмкіндіктерінің максималды кеңеюін, DOS шектеулерінен босатылуын және ең бастысы, толыққанды 32-биттің болуын білдірді.
3D модельдеудің екі түрі бар:
Қатты - бұл модельдер өздері көрсететін нысанның көлемін анықтайды (тас сияқты). Қатты модельдер негізінен инженерлік және медициналық модельдеу үшін пайдаланылады және әдетте конструктивті қатты геометриямен құрастырылады.
Қабық немесе шекара - бұл модельдер оның көлемін емес, бетін, яғни объектінің шекарасын білдіреді (шексіз жұқа жұмыртқа қабығы сияқты). Ойындарда және фильмдерде қолданылатын визуалды модельдердің барлығы дерлік қабық үлгілері болып табылады.
Қатты және қабықшаны модельдеу функционалдық жағынан бірдей нысандарды жасай алады. Олардың арасындағы айырмашылықтар негізінен олардың жасалу және редакциялану жолындағы вариациялар және әртүрлі салалардағы пайдалану конвенциялары және модель мен шындық арасындағы жуықтау түрлеріндегі айырмашылықтар.
Шекара модельдері нақты нысан ретінде мағыналы болу үшін көп қырлы болуы керек (қабықшада саңылаулар немесе жарықтар жоқ). Текшенің қабық үлгісінде текшенің астыңғы және үстіңгі беті басылған бірінші және соңғы қабатта ешқандай саңылаулар мен жарықтарсыз біркелкі қалыңдыққа ие болуы керек. Көпбұрышты торлар (және аз дәрежеде бөлімшелер беттері) ең көп таралған көрініс болып табылады. Деңгейлік жинақтар сұйықтықтар сияқты көптеген топологиялық өзгерістерге ұшырайтын беттерді деформациялау үшін пайдалы бейне болып табылады. Шардың ортаңғы нүкте координатасы және оның шеңберіндегі нүкте сияқты объектілердің кескіндерін шардың көпбұрышты бейнесіне түрлендіру процесі тесселляция деп аталады. Бұл қадам көпбұрышқа негізделген көрсетуде пайдаланылады, мұнда нысандар сфералар, конустар, т.б. сияқты дерексіз көріністерден (қарабайырлар) өзара байланысты үшбұрыштардың торлары болып табылатын торлар деп аталатындарға бөлінеді. Үшбұрыштардың торлары (мысалы, квадраттардың орнына) танымал, өйткені олар растерлеуге оңай (әрбір үшбұрыш сипаттайтын бет жазық, сондықтан проекция әрқашан дөңес). Көпбұрышты бейнелеу барлық көрсету әдістерінде пайдаланылмайды және бұл жағдайларда тесселляция қадамы дерексіз көріністен көрсетілген көрініске өтуге қосылмайды.
3D компьютерлік графикада 3D модельдеу - 3D моделденген кеңістікте жиектерді, шыңдарды және көпбұрыштарды өңдеу арқылы арнайы бағдарламалық қамтамасыз етуді пайдалана отырып, үш өлшемдегі объектінің кез келген бетінің (жансыз немесе тірі) математикалық координаталық кескінін жасау процесі.Үшөлшемді (3D) модельдер үшбұрыштар, сызықтар, қисық беттер және т.б. сияқты әртүрлі геометриялық нысандар арқылы қосылған 3D кеңістігіндегі нүктелер жиынын пайдаланатын физикалық дене болып табылады. Деректер (нүктелер және басқа ақпарат) жинағы бола отырып, 3D модельдерді қолмен, алгоритмдік (процедуралық модельдеу) немесе сканерлеу арқылы жасауға болады. Олардың беттерін текстуралық картаны қолдану арқылы қосымша анықтауға болады.
3D графикасының негізгі түсініктері
AMD AMD-K6-2(R) процессорында қолданылатын жаңа 3DNow технологиясы. Бұл жаңа технологияның артықшылықтарына жоғары ажыратымдылықтағы графикадағы кадр жиілігінің жоғарылауы, физикалық ортаның айтарлықтай жақсартылған симуляциясы, айқынырақ және егжей-тегжейлі 3D кескіні, бейнені кедергісіз ойнату және театр сапасындағы дыбыс кіреді. Жоғарыда аталған мүмкіндіктердің ең маңыздыларының қатарында үш өлшемді графикамен жұмысты айтарлықтай жақсарту болып табылады.
API (қолданбалы бағдарламалау интерфейсі)
Қолданбалы бағдарлама операциялық жүйе деңгейінде орындалатын тапсырмаларға қол жеткізу үшін пайдаланатын бағдарламалар жиынтығы. Анау. аппараттық құралдарды (мысалы, бейне процессор) ойындар сияқты қолданбалармен қосуға арналған бағдарламалар. Ойынның әзірлеушілері оның кодын кез келген компьютерде кез келген аппараттық құралмен жұмыс істеуге мүмкіндік беретін API сәйкес жазады. 3D API бағдарламашыға 3D үдеткіштерінің толық мүмкіндіктерін пайдаланып 3D бағдарламалық жасақтамасын жасауға мүмкіндік береді. 3D API интерфейстері стандартты (әмбебап) және меншікті (мамандандырылған) болып бөлінеді.
DirectX
... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.