CC BY
24Вестник магистратуры. 2016. № 6(57). Т. II.
ISSN 2223-4047
УДК 568.9
П.Е. Куксенко, Н.С. Зуев
ТРЁХМЕРНОЕ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ
В статье рассматриваются актуальные проблемы компьютерного моделирования общего технического устройства автомобилей. Рассматриваются основные положения современного моделирования. Предлагается новый подход к решению данной проблемы.
Ключевые слова: 3D модель, САПР, полигональное моделирование, Unity, визуализация.
В связи со сложившейся ситуацией в сфере специального образования, а именно, необходимости внедрения современных компьютерных технологий и быстрого развития информационных систем, особую актуальность представляет создание трёхмерных моделей грузовых специализированных автомобилей.
На данный момент все технические разработки создаются в рамках САПР (система автоматизированного проектирования). Все эти системы разрабатываются в виде приложения к таким программным продуктам как AutoCAD и работают с учетом установленного программного обеспечения, что не всегда рентабельно. С другой стороны, принимая во внимание наглядность разрабатываемой модели, можно создавать необходимый программный продукт, вскрывающий техническое устройство систем автомобиля, необходимых для преподавания тех или иных дисциплин. Существующие модели максимально детализированы. С одной стороны, это удобно, но информация становится избыточной и как следствие программный продукт становится дорогостоящим. Альтернативным решением упрощения данной ситуации является создание высоконаглядных детализированных трёхмерных моделей, которые будут визуализироваться с помощью игрового графического процессора Unity (рис. 1).
Рис. 1. Графическое отображение технического устройства автомобиля
В современной компьютерной графике создание 3Б модели условно делится на шесть этапов [1, с.4]. Прежде всего, необходимо сформулировать идею и собрать информацию, которая поможет реализовать ее визуально: фотографии, чертежи, размеры и подробное описание. На основе полученной информации создается детальный концепт в виде набросков и эскизов. Третий этап - самый важный: создание высоко-полигональной трехмерной модели, или скульптинг. Затем виртуальная скульптура переводится в низко-полигональную модель - именно в таком упрощенном виде она будет реализована на экранах среднестатистических домашних компьютерах. Рабочая модель «одевается» в карты нормалей и текстуры и превращается из пустотелого клетчатого каркаса в реалистичную модель. На
© Куксенко П.Е., Зуев Н.С., 2016.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2016. № 6(57). Т. II.
последнем этапе полученная модель анимируется и импортируется в графический рендерер.
Определив требуемую задачу, необходимо приступить к поиску информации. В первую очередь находим в интернете фотографии проектируемой модели, подробное описание.
Впоследствии, чтобы полностью воссоздать проектируемую модель по техническому заданию, нам также пригодятся фотографии прочих мелких деталей проектируемой модели. Далее необходимо перейти к этапу концепт-арта. Эскизы могут быть простыми и грубыми, могут даже не иметь ничего общего с финальным продуктом. Тем не менее, они очень важны - наброски отражают мысль на бумаге (или на экране монитора) и позволяет художнику основательно все продумать, прежде чем приступить к трехмерному моделированию.
Представим, что на макете проектируемой модели нарисовано множество точек примерно на равном расстоянии друг от друга. Если соединить каждую точку с соседними, можно получить отрезки. Образующие на поверхности макета проектируемой модели множество треугольников.
Такие треугольники называются полигонами. Именно в виде точек и полигонов трехмерный объект хранится в памяти компьютера. Очевидно, что чем больше полигонов в модели, тем больше ее изображение на экране будет похоже на свой реальный прототип, и тем сложнее будет компьютеру рассчитывать и отображать пользователю сцену с ее участием.
В процессе моделирования создается высоко-полигональная модель, которая содержит не один десяток миллионов полигонов (рис. 2). Поэтому для обработки и отображения подобной цифровой скульптуры требуется достаточно мощный компьютер. Следует отметить, что в настоящее время разработаны программные средства, позволяющие визуализировать модели с высоко-полигональной геометрией с помощью обычной двумерной текстуры.
Рис. 2. 3Б - модель авто грузовика
На сегодняшний день компьютерное моделирование является одним из актуальных направлений для изучения общего технического устройства автомобильной техники. Общее положение дел имеющихся компьютерных моделей сводится к тому, что модели являются избыточными по наличию информации и дорогостоящими. Поэтому целесообразно использовать более доступные программные средства, для построения менее детализированных, но не уступающих по объёму информации компьютерных моделей.
Библиографический список
1. Ерёмин И.Е., Медведев А.К., Соловьев И.А. Система трёхмерного моделирования технического устройства автомобилей // Учёные заметки ТОГУ. - 2013. - №3. - С. 72-76.
КУКСЕНКО ПАВЕЛ ЕВГЕНЬЕВИЧ - магистрант, Амурский государственный университет, Россия.
ЗУЕВ НИКИТА СЕРГЕЕВИЧ - магистрант, Амурский государственный университет, Россия.
