ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА И.Т. и М.М.Э.
3D МОДЕЛИРОВАНИЕ. АНИМАЦИЯ. ВИРТУАЛЬНЫЕ МИРЫ.
ВЫПОЛНИЛ:
студент 1 курса
экономического факультета
ПРОВЕРИЛ:
доц.
Ищенко Валентина Александровна
Содержание
2 Применение программ трёхмерного моделирования 4
3 Современные программные и аппаратные средства 8
4 Заключение 14
5 Список литературы 15
6 Приложение 16
1
Применение компьютерной техники в современной жизни стало незаменимым. Огромное количество отраслей используют вычислительные машины для ускорения решения задач. До недавнего времени вся компьютерная техника была лишь вспомогательным устройством для человека. Компьютер проводил различные вычисления, а основная работа лежала всё равно на человеке. Перед человечеством же стояли задачи масштабных строительств, проектов на будущее, испытаний, которых компьютер решить не мог. С появлением мощных графических станций, а так же компьютеров, способных решать не только математические задачи, но и визуализировать сложнейшие технологические процессы на экране, начинается новая эра в компьютерной промышленности. Самая большая радость для программиста – это видеть и знать, что пользователи находят для его детища самые разнообразные применения. Особенно это касается таких продуктов, как 3D Studio MAX, который, в отличие от текстового процессора или электронной таблицы, позволяет с помощью изобразительных средств воплотить самые фантастические идеи и мечты в жизнь.[1] Компьютерное трёхмерное моделирование, анимация и графика в целом не уничтожают в человеке истинного творца, а позволяют ему освободить творческую мысль от физических усилий, максимально настроившись на плод своего творения. Конечно, пока невозможно заниматься графикой без определённых навыков, но технология не стоит на месте и, возможно, в недалёком будущем творение человека будет зависеть только от его мысли.
2
Существует огромное количество областей, где применяется трёхмерное моделирование и анимация. Например, при испытании программы 3D Studio MAX пользователи проделали колоссальную работу, применяя эту программу в различных областях: от создания статической рекламы и динамических заставок для телеканалов до моделирования катастроф и трёхмерной анимации. До недавнего времени работу по созданию спецэффектов в кинематографии выполняли в специальных павильонах с использованием физических моделей, методов прозрачной фотографии и дорогих оптических принтеров. Теперь эта проблема решена с помощью современных программ. Уже не надо тратить тысячи человеко-часов на построение моделей, например динозавров, которые нужно затем установить на сцене, осветить, отснять и скомбинировать с остальными участниками эпизода. Достаточно посадить одного человека за обычный персональный компьютер, чтобы создать спецэффекты, создающие полное ощущение реальности. Нашествию
визуальных эффектов уже никто не удивляется. Эффекты в блокбастерах (боевиках) и романтических сказках, играх и мультимедийных презентациях, броские и незаметные, в кино и на телевидении, трёхмерные и мультипликационные. Всех их объединяет только одно: они созданы с помощью компьютеров. Сегодня мы уже можем говорить о результатах труда не только заокеанских, но российских разработчиков. С 19 по 23 мая в Центре международной торговли проходил ежегодный Российский фестиваль компьютерной графики и анимации. На выставке была представлена новинка – телевизионная виртуальная студия. Перед режиссёрами и продюсерами открываются неограниченные возможности: можно обойтись без огромных павильонов и дорогостоящих декораций и сделать оригинальную передачу. Можно снимать актёра или ведущего телепрограммы на синем или зелёном фоне, а затем поместить его в компьютерное пространство и позволить взаимодействовать с ним. С сентября 1997 года компания « Б.С. Графика» оформляет московский канал «ТВ Центр» и выпускает там две телепередачи: «Интернет КАФЕ» и «Виртуальный мир». Это самая технически оснащённая студия в России. Работа в реальном времени, когда «живой» ведущий свободно перемещается внутри трёхмерной сцены, ходит вокруг объектов и может взаимодействовать с ними, - это уже неотъемлемый признак современной виртуальной студии. Например ведущий может заходить в «виртуальные» двери, Брать «виртуальные» предметы и т.д. Причём часть компьютерной сцены может готовиться заранее, а часть – просчитываться одновременно со съёмкой живого персонажа (здесь уже требуются значительные вычислительные мощности). Применение трёхмерной анимации и виртуальных технологий в кинематографе, оформлении телевизионных передач и в различных частях шоу-бизнеса стало обязательным, однако существуют и другие примеры применения новейших технологий: 6-8 мая 1998 года в г. Осло проходил Первый международный симпозиум по визуализации, организованный компаниями Silicon Graphics и Telenor. На данной конференции широкой аудитории были продемонстрированы различные технические средства для представления виртуальных объектов, Особый интерес представили проекты по созданию так называемых виртуальных городов – содержащих не один, а десятки тысяч виртуальных объектов. С момента возникновения такого понятия, как коллективное планирование городского строительства, все его участники – специалисты по планированию, проектировщики, инвесторы, представители власти и просто заинтересованные горожане – стремились найти новую методологию обсуждения строительных проектов, позволяющих оценить их влияние на городской ландшафт ещё до реального воплощения. Требовался эффективный способ, позволяющий зримо представить и проанализировать «физические последствия» проекта до начала его реализации и инвестирования средств. Со временем появился проект «Виртуальный город». Группа городского моделирования UCLA воспользовалась данной технологией визуального трёхмерного моделирования для развития интегрированной среды городского моделирования. С помощью уникальной системы и методологии компьютерного моделирования группа строит виртуальные модели реального времени городских районов. Эти модели, с точностью до надписей на стенах и занавесок в окнах, конструируются путём сочетания фотографий, полученных с помощью аэрофотосъёмки, со стереометрическими «представлениями» улиц для реалистичного трёхмерного моделирования. Другой пример: до недавнего времени такие серьёзные проекты как строительство мостов, дамб, плотин не проходило без каких-либо неожиданностей даже в странах с очень развитыми строительными технологиями. В наше время строительные компании многих государств стали пользоваться системами инженерного проектирования с визуальным отображением. Современные программы инженерной графики не только совершают различные строительные расчёты ( впрочем это могли делать и программы предыдущего поколения), но и визуализировать происходящие строительные процессы. Программы показывают не только возможную нагрузку на отдельные части конструкций, но и рассчитывают различные непредвиденные явления, связанные например с явлениями резонанса в процессе строительства. Пример из совершенно бытовой сферы: компании по продаже квартир, а так же дизайну и связанным с ним ремонтом стали использовать компьютерные программы трёхмерного моделирования для представления клиенту наиболее точной информации о будущем проекте. Тем самым доход этих компаний стал увеличиваться за счёт экономия времени, затрачиваемого на бесполезные чертежы. Преимущество компьютерного моделирования оценили не только люди, связанные с недвижимостью, но и крупные компании, желающие сократить свои расходы за счёт применения современных программ компьютерного конструирования, а так же автоматизирования процесса производства. Так компания IBM предлагает систему автоматизации дизайнерской и конструкторской деятельности Catia ( об этом продукте будет рассказано в следующей главе). Скажем только, что система поможет создать плоские чертежы, провести объёмное твердотельное моделирование, спроектировать сложные поверхности, многокомпонентные сборки, трубо-, пневмопроводы, электросеть, рассчитать прочность. Вот конкретный пример работы системы: на разработку автомобиля Neon, выпущенного в конце 1994 года, американская компания Chrysler Motors затратила всего 31 месяц, опередив японские компании, долгое время державшие планку на отметке в 36 месяцев. Так же системой были полностью созданы электронные прототипы автомобилей Jeep Cherokee, Volvo-960, SAAB-900, ВАЗ 2110 и самолёта Boeing 777. Кстати в последнем случае система позволила сэкономить 15 процентов от всей суммы средств – примерно 8 млн. долларов. Можно ещё долго приводить примеры применения этих программ, но лучше рассмотреть их с точки зрения пользователя, их производительность, актуальность в различных отраслях.
3
Компания Autodesk разработала 3D Studio. наибольшее распространение этот продукт получил в версии 4.0 для DOS. Данная программа использовалась для создания реалистичных игр, а так же первых моделей и спецэффектов в фильмах. Программа хороша своим исполнением, небольшой требовательностью к аппаратным ресурсам, а так же сравнительно низкой ценой (ок. 400 дол.) Конечно со временем эта программа стала неактуальной из-за несовместимости с современными системами и довольно слабых возможностей для воплощения мысли. Пришло время мощнейшей системы трёхмерного моделирования и анимации 3D Studio MAX для Windows NT. Данный продукт используется для создания современных фильмов, компьютерных программ с применением сложнейшей графики и спецэффектов. Конечно аппаратные средства для этого продукта должны быть исключительными, да и цена не для рядового пользователя( ок. 800 дол. за стандартную версию, 2000 дол. за более профессиональную версию и ок. 4000 дол. за сетевую версию). Подразделение Kinetix создавало этот продукт для профессиональных пользователей, хотя любитель, позволивший себе приобретение этого продукта, может воплотить незатейливые мечты в реальность, изучив некоторые тонкости работы с программой. Для таких пользователей будет достаточно IBM совместимого компьютера с процессором MMX или Pentium II с частотой от 166 и более Мгц. Понадобится мощная графическая карта. Кстати графические карты для программ 3D моделирования имеют совсем иные характеристики нежели мощные карты для современных игр. Например профессионалы используют дорогостоящие карты Elsa Gloria или эксклюзивные карты компании Diamond. Естественно 3D Studio MAX не предназначена для инженерных работ. Для этих задач компания Autodesk создала AutoCAD. Данный продукт занимает лидирующую позицию в мировом списке программ такого класса. Неудивительно, ведь он способен выполнять практически все операции, связанные с инженерными системами. Работа этой программы обслуживается тысячами узлов всемирной сети Internet. Система предназначена для профессионалов CAD. Работа в системе рассматривается как совместная работа нескольких компьютеров, выполняющих отдельные функции. Под аппаратные средствами подразумеваются мощнейшие персональные системы, а так же компьютеры на базе RISC процессоров. Известная компания по производству CAD программ Bentley Systems представила программу MicroStation (система интерактивного графического проектирования IGDS), которая занимает второе место после выше описанного AutoCAD. Основное назначение MicroStation – выполнение высокопрофессиональных проектных работ в машиностроении, транспорте, электронике, геодезии и картографии, архитектуре и управлении. Продукт реализован для платформ Intel PC, Apple PowerMac, IBM Power PC и RS/6000, SPARCStation, DEC Alpha и могут использоваться в средах DOS, Windows, OS/2 Warp и Unix.