Пояснительная записка Фогт МЯ (1228564), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

3D Универсальные редакторы, как правило, содержат все необходимое для CG: инструменты моделирования, анимации и визуализации.

Выбор инструмента зависит от многих факторов: личных предпочтений разработчика, поставленных целей, финансовых возможностей и т.д. При выборе приложения целесообразнее всего обратить внимание на следующее:

• Функционал программы

• Удобство пользования (интуитивный интерфейс и т.д.).

• Доступность, цена.

Большинство специалистов в своей работе используют сразу несколько программ: некоторые вещи проще и быстрее делать в сторонних приложениях (детализация, постобработка, симуляция и пр.) [6].

1. Программы для 3D моделирования

В настоящее время существует обширный список программ, предназначенных для 3D моделирования. Все в разной степени отличаются друг от друга. Стоит выделить список самых используемых и несложных в обращении программ:

• Autodesk 3ds Max (ранее 3D Studio MAX) — полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, доразработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Работает в операционных системах Windows и Windows NT (как в 32‑битных, так и в 64‑битных). Нехватка какого-то определенного инструмента компенсируется наличием большого количества плагинов, которые значительно увеличивают встроенные возможности программы. Так, например, модуль Afterburn позволяет моделирует реалистичные взрывы, а при использовании Dreamscape ПО получает новые инструменты для создания природных ландшафтов и воды. Помимо того, в 3Ds Max есть другие алгоритмы визуализации. Вместо встроенного движка MentalRay можно установить более точные системы визуализации сцены, такие как MaxwellRender, V-Ray и Finalrender. Набор плагинов, который содержит специализированный модуль HairandFur, является весьма полезным: созданные с его помощью волосы можно подрезать, причесывать и делать стрижку по заданному клише. До появления такого модуля моделированием волос и шерсти имели возможность заниматься исключительно профессионалы, так как они имели достаточный опыт работы с 3D и владели техникой имитации шерсти с помощью MAXScript и материалов [1].

• Autodesk May - промышленный стандарт 3D-графики в кино и телевидении. Майя популярна среди крупных студий и масштабных проектов в рекламе, кино, игровой индустрии. Пакет идеален для создания анимации. В этом редакторе есть практически всё, что необходимо для 3D-графики. Майя дает возможность пройти все этапы создания 3D - от моделирования и анимации до текстурирования, композитинга и послойного рендеринга. Главной особенностью пакета является модуль PaintEffects, который предлагает возможность нарисовать кистью такие 3D-объекты, как трава, объемные узоры и др.

• Modo - полноценный продукт для моделирования, рисования, анимации и визуализации. Включает также инструменты скульптинга и текстурного окрашивания. Благодаря удобству пользования и высокой производительности, у Modo репутация одного из самых быстрых инструментов моделирования. Modoа популярен в сфере рекламы, разработки игр, спецэффектов и архитектурной визуализации.

• Houdini - мощный профессиональный пакет для работы с 3D графикой, в его основе процедурная система. Houdiniф идеально подходит для создания сложной динамики, симуляции: частиц, жидкости, дыма, огня, имитации природных явлений и т.д. А также это отличный инструмент для создания впечатляющих визуальных эффектов. Основная область применения этой программыа- киноиндустрия.

• Softimage (Autodesk Softimage, Softimage / ранее XSI) - программа для 3D-анимации и создания визуальных эффектов в игре-индустрии, кино и телевидении.

• Lightwave 3D - инструмент для 3D-анимации и визуальных эффектов от компании NewNek. С давних пор является промышленным стандартом в кино и телевидении.

• Blender 3D - является бесплатным ПО, которое быстро развивается, не уступая коммерческим программам. Секрет заключается в том, что создание модификаций для этого редактора может осуществляться любым пользователем. Многие из модулей и плагинов, которые появились в Blender, были добавлены абсолютно разными людьми, которые работали над различными функциями для решения специфических задач [7].

Помимо вышеперечисленных программ существуют еще множество различных редакторов, как простых, так и более сложных. В данном случае, для создания учебного тренажера выбор падает на пакет Autodesk 3ds Max в связи с представленными программой возможностями и удобным интерфейсом.

1. Обзор возможностей Autodesk 3ds Max

Программа Autodesk 3ds Max 3ds Max 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) — это 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) (следует отметить, что NURBS-моделирование в 3ds Max-е настолько примитивное что никто этим методом практически не пользуется).

• Моделирование на основе т. н. «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 — примитивный аналог NURBS, удобный, однако, для создания объектов со сложными перетекающими формами, которые трудно создать методами полигонального моделирования.

• Моделирование на основе сплайнов с последующим применением модификаторов Extrude, Lathe, Bevel Profile или создания на основе сплайнов объектов Loft. Этот метод широко применяется для архитектурного моделирования.

Методы моделирования могут сочетаться друг с другом [6].

Рисунок 1.1 - Внешний вид программы

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

Рисунок 1.2 – Создание объекта в четырех проекциях

Визуализация является заключительным и важным этапом работы над моделируемой сценой. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев работа со сценой производится в упрощенном виде: размер текстур маленький, тени и источники света, различные свойства материалов (например, отражения) отключены, сложная геометрия и различные эффекты не отображаются. Только после визуализации становятся видны все свойства материалов объектов и проявляются эффекты внешней среды, применённые в составе сцены. Для вывода конечного изображения на экран выбирают необходимый модуль визуализации (МВ), который с помощью математических алгоритмов произведет вычисление внешнего вида сцены со всеми требуемыми эффектами. При этом, время расчета может варьироваться от доли секунды до нескольких месяцев, в зависимости от сложности задачи. Большинство МВ являются отдельными программами, встраиваемыми как дополнение в 3ds Max [13].

Рисунок 1.3 – Диалоговое окно Material Editor

Для расширения возможностей программы служат плагины. 3ds Max обладает довольно обширной базой стандартных средств, облегчающих моделирование всевозможных спецэффектов. Помимо стандартной базы существует масса дополнительных средств (плагинов) позволяющих не только создавать значительно более реалистичные эффекты огня, воды, дыма, но содержащие дополнительные инструменты моделирования. Плагины являются внешними встраиваемыми модулями, которые продаются отдельно от пакета 3ds Max или же распространяются бесплатно через Интернет. Данные программы создаются как крупными компаниями, специализирующимися по разработке программного обеспечения, так и простыми разработчиками-энтузиастами. Дополнительных модулей для 3ds Max настолько много, что количество инструментов предлагаемых ими во много раз превосходит комплект стандартных средств 3ds Max. Плагины упрощают выполнение многих задач — например, позволяют расходовать меньше времени на просчёт визуализации (за счёт более усовершенствованных подключаемых визуализаторов) или ускоряют моделирование объектов, благодаря разнообразным модификаторам и дополнительным функциональным возможностям. Такие дополнительные модули как Particle Flow, Cloth FX, Reactor, — стали настолько популярны, что было решено интегрировать их в программу 3ds Max и теперь они являются частью программы. Ниже представлен список некоторых плагинов для 3ds Max:

• FumeFX — фотореалистичные эффекты огня, языков пламени, дыма и т. д.

• Phoenix FD — аналог FumeFX от Chaos Group для создания огня и дыма.

• DreamScape — реалистичные ландшафты, горы, небо, атмосферные эффекты и т. д.

• AfterBurn — фотореалистичные эффекты облаков, дыма, взрыва и т. д.

• GrowFX — растения любого вида: от пальм и лиан до сосен, от цветов до крупных широколиственных деревьев и т. д. Каждое растение созданное с помощью этого плагина можно свободно анимировать [6].

Так же к плюсам программы можно отнести наличие большого количества обучающего материала и совместимость со многими другими программами, что значительно упрощает работу над проектом.

Рисунок 1.4 – Пример рендеринга

1. Техническая часть

   1. Импорт изображения из программы Google Earth

Google Earth – проект компании Google, в рамках которого в сети Интернет были размещены спутниковые (или в некоторых точках аэрофото-) изображения всей земной поверхности. Фотографии некоторых регионов имеют беспрецедентно высокое разрешение. Это самоорганизующийся и поддерживаемый во многом за счёт добровольного интеллектуального вклада пользователей проект, содержащий как огромный пласт наглядной ГИС- информации, так и ресурсы для проектирования различного вида ландшафтов. В отличие от других аналогичных сервисов, показывающих спутниковые снимки в обычном браузере (например, Google Maps), в данном сервисе используется специальная, загружаемая на компьютер пользователя клиентская программа Google Earth. Такой подход хотя и требует закачивания и установки программы, но зато в дальнейшем обеспечивает дополнительные возможности, трудно реализуемые с помощью веб-интерфейса.

Рисунок 2.1 - Внешний вид программы

В программе предоставлена возможность просмотра зданий и ландшафта в режиме 3D, вывод на экран координат пространства, соответствующих высот, реалистичных изображений водных поверхностей с демонстрацией подводного рельефа.

Для проектирования реального ландшафта, необходимо выбрать интересующий участок земли:

Рисунок 2.2 - Съемка реального участка с Google Earth

Это участок Транссибирской магистрали от Слюдянки до Андриановской. При построении ландшафта не будем учитывать наличие населенных пунктов в пределах используемого участка земли.

1. Создание карты высот

При построении ландшафта необходимо использовать карты высот. Карта высот – это карта, используемая для определения высоты местности и формы рельефа. С помощью карты высот редактор получает информацию о высоте ландшафта. Представляют собой черно-белое изображение где черный цвет (Значение RGB - 0) показывает самую низкую точку карты, а белый (Значение RGB - 256) показывает наивысшую точку на карте. Значение высоты рельефа будет равняться в зависимости от выбранной в редакторе максимальной высоты. Серые переходы между цветами означают промежуточные высоты, в зависимости от степени градации серого.

Характеристики

Список файлов ВКР