ВКР 19.06.2017 (1192618), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

1.2.6 Технология голографии на основе вращающегося зеркала

Принцип технологии голографии на основе вращающегося зеркала можно описать следующим образом [19]:

– на вращающийся стенд под углом крепится зеркало (рисунок 8);

– над зеркалом устанавливается проектор;

– стенду с зеркалом придают вращение, равное 20 оборотов в секунду;

– при каждом повороте зеркала на 1.25 градуса, проектор формирует новое изображение. Таким образом, с любого угла зрения будет наблюдаться уникальная картина, создавая иллюзию объемности объекта (рисунок 9, 10).

Рисунок 8 – Зеркало на вращающемся стенде [19]

Рисунок 9 – Изображение, обновляемое проектором[19]

Рисунок 10 – Голограмма на основе вращающегося зеркала [19]

1.2.7 Технология лазерной голографии

Принцип работы технологии лазерной голографии заключается в следующем. В область зрительного контакта наблюдателя подают газ. Сфокусированный пучок лазера ионизирует газ, который в свою очередь генерирует свет в заданной точке. Сечение лазера непостоянно вдоль оси луча. Как раз именно в точке на оси луча, где сечение минимально (фокус), плотность энергии максимальна, и происходит свечение плазмы (рисунок 11) [19].

Рисунок 11 – Лазерная голограмма [19]

Два последних метода являются скорее экспериментальными и в данный момент редко находят применение, отчасти, в связи с некоторой опасностью для человека.

1.3 Сравнительный анализ технологий голографии

Выбор технологии отображения голографического изображения напрямую зависит от места, где будет отображаться голограмма, а также от цели создания голограммы.

Требования, предъявленные к результату реализации проекта заказчиком, определялись исходя из особенностей использования стенда:

– должна быть реализована возможность отображения объемных моделей объектов с целью обучения студентов и школьников на наглядных примерах;

– должна быть реализована возможность использования стенда для рекламы университета, повышения имиджа и профориентационных целей.

Ниже приведены требования к реализации стенда, сформулированные на основе вышеприведенных особенностей.

Мобильность. Голографический стенд должен быть мобильным, поскольку стационарная установка усложнит к нему доступ.

Простота реализации. Технология создания голограммы должна быть простой и не требовать дорогого оборудования, больших пространств, а также слишком сильных визуальных ограничений относительно наблюдателя.

Доступность. Любой пользователь должен иметь возможность без труда использовать голографический стенд.

Безопасность. Критерий безопасности подразумевает то, что технология не должна причинять вред наблюдателям голограммы и пользователям стенда.

1.3.1 Результаты сравнительного анализа технологий голографии

На основе перечисленных выше критериев было проведено сравнение технологий, результаты которого представлены в таблице 1. Здесь знак «+» означает, что технология соответствует заданному критерию, а «–» – не соответствует. Таким образом, технология, набравшая больше знаков «+», будет использоваться для выполнения заказа предприятия.

Таблица1 – Сравнительный анализ технологий голографии

Исходя из данных, представленных в таблице, можно сделать вывод о том, что для выполнения заказа организации наиболее адекватной является технология голографической пирамиды.

1.4 Обзор программного обеспечения

Для проектирования и реализации голографического стенда необходимо использовать два вида программного обеспечения:

– систему автоматизированного проектирования (САПР) для разработки аппаратной части стенда;

– программное обеспечение для создания отображаемой модели.

1.4.1 САПР для разработки аппаратной части стенда

Аппаратная часть стенда включает голографическую призму и короб для соединения программного и аппаратного модулей, а также сокрытия проектора от наблюдателя.

Для моделирования призмы и короба подойдут САПР среднего уровня, такие, как КОМПАС-3D или Autodesk Inventor.

1.4.1.1 Autodesk Inventor

Autodesk Inventor является представителем семейства продуктов для функционального трехмерного машиностроительного проектирования и конструирования [7]. Inventor обеспечивает автоматическое составление спецификаций и разработку полной рабочей документации по однажды созданной трехмерной модели изделия, проведение инженерных расчетов, перенос проектных данных в AutoCAD и другие САПР.

Autodesk Inventor является основой технологии цифровых прототипов Autodesk. Модель, подготовленная в Inventor, является точным цифровым 3D-прототипом изделия, с помощью которого можно проверять конструкцию в действии параллельно с ведением конструкторских работ.

Autodesk Inventor обладает интуитивной параметрической рабочей средой для создания концептуальных эскизов и кинематических моделей деталей и изделий. В Inventor автоматически формируются интеллектуальные представления таких компонентов, как пластмассовые детали, металлические рамы, вращающиеся компоненты, трубопроводные системы, электрические провода и кабели [7].

Базовая функциональность продукта:

– 3D-компоновка и проектирование систем;

– проектирование деталей из пластмассы;

– проектирование деталей из листового материала;

– проектирование изделий.

Функциональность Autodesk Inventor является более чем достаточной для использования в данном проекте. Кроме того, в Inventor имеется возможность интеграции с другим продуктом Autodesk – 3dsMax, который в дальнейшем будет использоваться для создания голографического видео.

1.4.2 Программное обеспечение для создания объемной модели

Создание видеоконтента для голографической пирамиды подразумевает выполнение трех этапов:

– разработку трехмерной модели (в данном случае, логотипа ДВГУПС) и её анимации;

– создания фотореалистичной модели с четырех видимых сторон;

– склейки четырех видеофайлов, полученных в результате анимации модели с четырех сторон, в один, соответствующий формату отображения голограммы.

Первые два этапа решаются с помощью использования специальных программ для моделирования и анимации трехмерных изображений, таких, как Autodesk 3dsMax, Blender и.т.д. Для выполнения третьего этапа используются видеоредакторы, например, Sony Vegas или Microsoft Movie Maker.

1.4.2.1 Autodesk 3dsMax

Autodesk 3dsMax является полнофункциональной профессиональной программной системой для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанной компанией Autodesk [5]. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Работает на вычислительных машинах под управлением операционных системах Windows и Windows NT (как в 32-битных, так и в 64-битных).

3dsMax располагает обширными средствами для создания разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей, реальных или фантастических объектов окружающего мира, с использованием разнообразных техник и механизмов, включающих следующие:

– полигональное моделирование, в которое входят Editable mesh (редактируемая поверхность) и Editable poly (редактируемый полигон) – самый распространённый метод моделирования, используется для создания сложных моделей и низкополигональных моделей для игр. Как правило, моделирование сложных объектов с последующим преобразованием в Editable poly начинается с построения параметрического объекта «Box», и поэтому способ моделирования общепринято называется «Box modeling»;

– моделирование на основе неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS);

– моделирование на основе «сеток кусков» или поверхностей Безье (Editable patch) – подходит для моделирования тел вращения;

– моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов;

– моделирование на основе сплайнов (Spline) с последующим применением модификатора Surface;

– моделирование на основе сплайнов с последующим применением модификаторов Extrude, Lathe, Bevel Profile или создания на основе сплайнов объектов Loft. Данный метод широко применяется для архитектурного моделирования.

Моделирование на основе стандартных объектов, как правило, является основным методом визуализации и служит отправной точкой для создания моделей сложной структуры, что связано с использованием примитивов в сочетании друг с другом как элементарных составных частей.

1.4.2.2 Sony Vegas

Sony Vegas – профессиональная программа для многодорожечной записи, редактирования и монтажа видео и аудио потоков от компании MAGIX [20]. Она предлагает неограниченное количество видео- и аудио-дорожек, улучшенные инструменты для обработки звука, поддержку многоканального ввода-вывода в режиме полного дуплекса (для вывода сигнала можно задействовать 26 физических выходов с независимой шиной микширования на каждом), изменение объема данных изображения при изменении его размеров в пикселах либо разрешения в реальном времени, автоматическое создание частичного перекрытия двух фрагментов композиции, синхронизацию посредством MIDI Time Code и MIDI Clock, подмешивание в первичный сигнал псевдослучайного шума со специально подобранным спектром на выходах подгрупп и 24/32-разрядный звук с частотой дискретизации 192 кГц. Для обработки звука в реальном времени можно установить в разрыв каждой дорожки четырёхполосный параметрический эквалайзер и компрессор.

Характеристики

Список файлов ВКР