3D моделирование, анимация, виртуальные миры

Содержание

1 Введение 3

2 Применение программ трёхмерного моделирования 4

3 Современные программные и аппаратные средства 8

4 Заключение 14

5 Список литературы 15

6 Приложение 16

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.

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.