Использование технологии 3D-моделирования в обучении

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО «Башкирский Государственный Педагогический Университет им. М. Акмуллы», Уфа, Россия

Использование технологии 3D-моделирования в обучении

Петров Е.Г.

Возможности 3D-моделирования

Основной задачей 3D-моделирования служит представление о будущем объекте или предмете, ведь для того, чтобы выпустить какой-либо объект необходимо чёткое понимание его конструктивных особенностей в мельчайших деталях для последующего воспроизведения в промышленном дизайне или архитектуре.

Работа по моделированию начинается с эскиза и заканчивается конечной ЗD-моделью, причем за основу берется выполненная модель будущего объекта. Ещё на ранней стадии можно получить реалистичное и подробное представление о будущей 3D-модели, которая возможно существует только в виде эскиза или на стадии идеи. Тем самым мы имеем возможность от идеи перейти к глубокому проектированию и воссозданию конечного результата.

Бывают случаи, когда используя только 3D модель, у исполнителя получалось более подробно во всех деталях донести до заказчика и конечного потребителя все преимущества и особенности продукта. 3D модель проекта позволяет донести весь смысл предложенного. Это позволяет заказчику четко представить результат, а значит более охотно принять решение в положительную сторону.

Например, если нашей целью является создание более качественного материала, то на помощь придёт 3D-модель, которая в мельчайших подробностях способна донести всю палитру текстур и объёмов, а также прозрачность и отражение. Работа с дизайном интерьера, в отличие от промышленного дизайна, требует чётко различать границы и видеть, как будет выглядеть проект при разном освещении (днём и ночью). Значит, надо всегда обращать внимание на форму, источники освещения, размер будущего объекта.

Понятие 3D-моделирования

3D графика - это создание объемной модели при помощи компьютерных программ. На основе чертежей, рисунков, подробных описаний, 3D дизайнер создает объемное изображение. В специальной программе модель можно посмотреть со всех сторон (сверху, снизу, сбоку) [2].

Трехмерная графика может быть любой сложности. Вы можете создать простую трехмерную модель, с низкой детализацией и упрощенной формы. Или же это может быть более сложная модель, в которой присутствует проработка самых мелких деталей, где использованы профессиональные приемы (тени, отражения, преломление света и т.д.) [1, 3].

В трехмерную модель очень легко вносить практически любые изменения. Можно изменять проект, убирать одни детали и добавлять новые. Фантазия разработчика практически ни чем не ограничена, и можно быстро выбрать именно тот вариант, который подойдет наилучшим образом.

Существует довольно большое количество самых разных программ для 3D-моделирования. Одной из популярных программ, которые специально разработаны для создания трехмерной графики, является программа 3DS MAX. Она позволяет реалистично визуализировать объекты самой разной сложности. 3DS MAX дает возможность создавать полноценное видео с участием трехмерных моделей. Такая работа, конечно же, требует у специалиста серьезных навыков, а также больших компьютерных ресурсов, в первую очередь объемов памяти и быстродействие процессора.

Так же есть и бесплатные программы, одной из них является Blender. Хотя у людей, как правило, бесплатное программное обеспечение ассоциируется с терминами "плохое", "с ограниченными возможностями" или с "демоверсиями". Программа Blender все же является полностью функциональным продуктом.

Программы для 3D-моделирования могут быть довольно сложными в изучении, если пытаться освоить все его многочисленные возможности. Поэтому, на начальном этапе использования в образовательном процессе надо организовать учебную деятельность по освоению основных методов создания объектов, сцен, а так же анимации. Главное, это вовлечь обучающегося в процесс работы с программой. Любая программа имеет сложности в изучении, но после нескольких недель обучения, многие вещи становятся понятными и процесс обучения облегчается.

Алгоритм 3D-моделирования

Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги моделирования, которые включают в себя несколько категорий объектов [1]:

- Построение с помощью полигональной сетки (например, здание).

- Визуальное свойство модели (например, цвет и отражение).

- Настройка освещения.

- Выбор точки и угла построения проекции.

- Настройка силы и воздействия объектов (применяется в основном в анимации).

Дополнительные эффекты в виде света в тумане, облака, пламя и прочее.

Задача трёхмерного моделирования -- описать эти объекты и разместить их на сцене.

Следующим шагом является текстурирование, которое подразумевает проецирование текстур на поверхности трёхмерного объекта в виде шероховатости, трещины и прочее.

Освещение придает особые возможности визуализации объекта и предполагает создание, направление и настройку источника света. Так же в виртуальном мире источники света могут иметь интенсивность, тем самым можно менять яркость.

Существуют также другие типы источников света, отличающиеся по своему назначению. Источники света, в пределах строгого заданного объёма, имеют возможность создавать объемное свечение или объемное освещение.

Одно из главных особенностей трёхмерной графики -- это придание движения (анимация) трёхмерной модели, либо имитация движения среди трёхмерных объектов. Некоторые узкоспециализированные программы имеют богатые возможности и созданы исключительно для анимации [4].

Последним шагом в создании 3D модели является рендеринг (визуализация) -- построение проекции. На этом этапе трёхмерная модель превращается в плоскую картинку. Если требуется создать видеоролик, то проектируется каждый кадр. Таким образом, рендеринг преобразует трёхмерную модель в плоскую матрицу пикселов. Этот шаг часто требует очень сложных вычислений, особенно если требуется создать иллюзию реальности. После построения проекции идет композитинг (компоновка) -- доработка изображения в виде спецэффектов. В конечно итоге полученное изображения выводится на устройство вывода -- дисплей или специальный принтер.

Трехмерное моделирование (3d графика) на сегодняшний день получила довольно широкий спектр применения за счёт постоянно расширяющихся инструментов и более практичного функционального подхода. Стоит отметить тот факт, что сфер применения 3D-моделирования огромнейшее количество и есть смысл использования в самых не заурядных проектах, так можно более детально разобрать все нюансы.

Можно сделать вывод, что область применения 3D-моделирования не только широка, но и очень востребована. Существует ряд различных программ для построения трёхмерной модели. Трехмерное моделирование отличается фотографической точностью и позволяет лучше представить разработчику, как будет выглядеть проект, воплощенный в жизни. 3D модель обычно производит гораздо большее впечатление, чем все остальные способы презентации будущего проекта. Передовые технологии позволяют добиваться потрясающих результатов.

Конечно, в основном трехмерные модели используются в демонстрационных целях. Они незаменимы для презентаций, выставок, а также используются в работе с клиентами, когда необходимо наглядно показать, каким будет итоговый результат. Кроме того, методы трехмерного моделирования нужны там, где нужно показать в объеме уже готовые объекты или те объекты, которые существовали когда-то давно. Трехмерное моделирование это не только будущее, но и прошлое и настоящее.

Список литературы

компьютерный графика обучение моделирование

1. Blender Basics: Учебное пособие [электронный ресурс]: http://b3d.mezon.ru/index.php/Blender_Basics_3-rd_edition.

2. Трёхмерная графика [электронный ресурс]: https://ru.wikipedia.org/wiki/.

3. 3D моделирование [электронный ресурс]: http://3dvector-pro.ru/3dmodelirovanie-zachem-ono-nuzhno/.

4. 3D в программах [электронный ресурс]: http://www.interface.ru/home.as p?artId=29504.

Размещено на Allbest.ru