Динамическое моделирование персонажей и управление ими в виртуальной обучающей системе 3Ducation Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Решетневские чтения

- экспорт графического представления изделий в форматы STEP, VRML, ACIS, Parasolid, IGES, STL, DXF, BMP, JPG, A3D, M3D, FRW;

- выбор параметров применения (представления) указанного стандартного изделия, например, детальность отрисовки в чертеже (с гранями или нет, разогнутая шпилька или согнутая и т. д.).

Практическая реализация справочника стандартных изделий в соответствии со стандартом ISO 13584 выполнена во Франции (PSA Peugeot Citroen), Японии (Toshiba) и России (АСКОН). Справочник, разработанный АСКОН, активно используется с 2003 года на более чем 2 700 промышленных предприятиях в РФ и за рубежом.

A. S. Petrov, A. V. Molodtsova ZAO ASCON, Sankt Petersburg, Russia

NATIONAL SCIENTIFIC DEVELOPMENTS IN THE AREA OF INFORMATION TECHNOLOGY TO CREATE 3D KERNEL AND CATALOGUES FOR CAD WITH ISO 13584/15926 STANDARDS SUPPORT

The kernel as a component can be used for 3D-modeling applications development in traditional CAD/CAM/CAE solutions, as well as in specialized software products for unique solutions. Using C3D geometrical kernel allows to create universal 3D/2D standard products catalogue according to ISO 13584/15926 standards.

© Петров А. С., Молодцова А. В., 2012

УДК 004.9 (004.7)

И. О. Петрухин

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара

ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРСОНАЖЕЙ И УПРАВЛЕНИЕ ИМИ В ВИРТУАЛЬНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ 3DUCATЮN

Представлены модели различных игровых и неигровых персонажей и алгоритмы управления ими, которые используются в виртуальной обучающей системе «ЗБисаИоп» для персонализации обучаемых и управления ими в ходе обучения. Кроме того, автором разработана и интегрирована в систему сцена выбора персонажа, позволяющая подбирать аватара и настраивать его параметры в соответствии с желаниями обучаемого.

Век новых информационных технологий - XXI век -предоставляет человеку огромные возможности, в том числе возможность получать образование, не выходя из дома. Дистанционное обучение - одно из наиболее быстро развивающихся направлений системы образования, которое использует передовые средства коммуникаций (телевидение, видео- и аудио- средства обучения, компьютерные глобальные и локальные сети). Процесс передачи знаний в системах дистанционного обучения гибкий и удобный для обучаемого, кроме того, он более эффективный, так как форма представления учебного материала чаще всего не текстовая, а графическая. Учеными доказано, что через зрение человеку поступает более 90 % всей информации об окружаемом мире, а зрение работает тем эффективнее, чем более образный мир оно видит. Поэтому трехмерное пространство, или так называемый виртуальный мир, использующий яркие трехмерные образы, максимально приближенные к реальности, дает возможность для увеличения потенциала образовательного процесса.

Виртуальная обучающая система (ВОС) ЗБисаИоп, разрабатываемая коллективом авторов на кафедре программных систем Самарского государственного

аэрокосмического университета (СГАУ), предназначена для обучения учащихся школы информатики СГАУ. Она позволяет в игровой форме преподнести школьникам всю необходимую информацию. ВОС представляет собой клиент-серверное веб-приложение и решает следующие задачи:

1) поддерживает разработку обучающих курсов -дает возможность разработчику (преподавателю) создавать тематические курсы, задания, тесты и т. п. В базе данных хранится вся информация об учебных курсах;

2) создает виртуальное пространство обучения на основе информации о курсах, хранящейся в базе данных;

3) предоставляет удаленный доступ к виртуальному пространству.

Виртуальный мир строится с применением игрового «движка» Unity - на сегодняшний день одного из самых мощных, удобных и бурно развивающихся средств работы с трехмерной графикой, поэтому на компьютере пользователя обязательно наличие веб-браузера с установленным плагином Unity Web Player.

Выбор игрового персонажа - первый и очень важный шаг в процессе обучения, так как пользователь

6З0

Информационные системы и технологии

проецирует свои личные качества на выбираемого им персонажа. Модели персонажей были созданы автором с помощью системы моделирования MakeHuman, экспортированы в графический редактор Blender, где с помощью метода UV-развертки на них были наложены различные текстуры (созданы различные одежды и образы). После привязки скелета с анимацией к модели они были экспортированы в сцену выбора персонажа и с помощью скрипта привязаны к действиям пользователя. Сцена представляет собой скалистый горный кратер, в центре которого находится озеро, на ней присутствуют 3 неизменяемых персонажа и 5 изменяемых (модели представлены в виде людей разного возраста, телосложения и пола). Для более детального просмотра модели героя предусмотрена функция приближения камеры и автоматический поворот ее вокруг персонажа. Интерфейс управления реализован в виде кнопок и надписей над персонажами, которые не мешают восприятию сцены и позволяют без труда разобраться в их назначении.

Задача разработки трехмерной сцены выбора персонажа была успешно решена автором на языках JavaScript и C#, которые позволили визуально отобра-

зить персонажей с использованием анимации и специальных эффектов.

В виртуальных мирах существуют также модели, управляемые компьютером. Неигровые персонажи NPC (Non-Player Character) присутствуют в обучающей системе для создания динамической обстановки и видимости наличия учителей и обслуживающего персонала, без которых не обходится ни одна реальная школа.

Движение персонажа определяется совмещенными алгоритмами анимации, перемещения объекта по заранее просчитанным координатам, которые дополнительно просчитываются в системе Unity в зависимости от наличия рядом с объектом стен, препятствий и других предметов. Для каждого NPC пишется отдельный алгоритм с возможностями случайного выбора, благодаря чему модель выглядит естественно.

Также в системе существуют обучающие персонажи, которые проводят экскурсии по виртуальным мирам для обучения новичков. Данная возможность реализована посредством набора заранее записанных диалогов и воспроизводимых экскурсоводом при приближении к нему.

I. O. Petrukhin

Samara State Aerospace University named after academician S.P. Korolyev (National Research University), Russia, Samara

DYNAMIC SIMULATION OF CHARACTERS AND CONTROL IN A VIRTUAL TRAINING SYSTEM «3DUCATION»

A model of different game and non-game characters and their control algorithms that are used in virtual learning system «3Ducation» personalization and management of trainees during the training is presented. Besides, the scene of the character selection is developed and integrated into the system that allows selecting an avatar and customizing its settings according to the wishes of a student.

© nerpyxHH H. O., 2012

УДК: 004.72

И. Б. Плесовских

Омский государственный университет имени Ф. М. Достоевского, Россия, Омск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ГЛОБАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Генетический алгоритм является разновидностью эвристических алгоритмов и может применяться для оптимизации топологии вычислительной сети. Предлагается генетический алгоритм построения глобальной сети с оптимальной топологией, учитывающий такие факторы функционирования сети, как надежность, скорость передачи информации по сети и стоимость.

С увеличением размеров вычислительных сетей растет необходимость в их оптимизации для более быстрой и эффективной передачи информации от одного пользователя к другому. Целями оптимизации обычно являются минимизация стоимости развертывания сети, максимизация количества информации,

передающейся по сети в единицу времени, а также минимизация потерь информации при передаче. Одним из подходов к решению данной задачи является использование генетических алгоритмов.

Использование генетического алгоритма для оптимизации связей вычислительной сети было темой