I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

СРАВНЕНИЕ ПРОГРАММ ТРЁХМЕРНОЙ ГРАФИКИ. 3D ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Инкулец А.А. 1

---

1МБОУ СШ№3

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьника

Введение………………………………………………………………….……..3

Глава I. Понятие компьютерной графики……………………………….……4 1.1.Определение компьютерной графики………………………….……4 Глава II. Практическая часть………………………………………….……..5

2.1. Паспорт исследования…………………………………………….........…5

2.2.Исследование……………………………………………………..........…...62.3.Савнительный анализ……………………………………….…...........…...9

Вывод…………………………………………………………………….…….10

Заключение……………………………………………………………………11

Списки источников и литературы…………………………………………...12

Приложение 1…………………………………………………………………13

Приложение 2…………………………………………………………………16

Приложение 3…………………………………………………………………18

Введение

Компьютерная графика - это специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, киноплёнка, ткань и прочее).

Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. На сегодняшний день компьютеры и компьютерная графика неотъемлемая часть жизни современного общества. Для примера назовём медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки, рекламные щиты, цветные журналы, спецэффекты в фильмах - всё это в той или иной мере имеет отношение к компьютерной графике. Поэтому созданы программы для создания и редактирования изображений, то есть графические редакторы.

Компьютерной графикой в последнее время занимаются многие, что обусловлено высокими темпами развития вычислительной техники. Более 90% информации здоровый человек получает через зрение или ассоциирует с геометрическими пространственными представлениями. Компьютерная графика имеет огромный потенциал для облегченияпроцесса познания и творчества.

Графические редакторы позволяют создавать и редактировать графические изображения, которые нужны, так как в учебе, так и при работе. Если вам необходимо работать с двумерными изображениями, вы должны выбрать программу с помощью, которой можно будет это осуществить. Итого существуют три большие группы графических редакторов: векторные редакторы, растровые редакторы и гибридные графические редакторы.

Глава I. Понятие компьютерной графики

1.1. Определение компьютерной графики

Графические программы — это раздел информатики, изучающий способы и средства обработки и создания графического изображения с помощью техники. Различают четыре вида компьютерной графики, несмотря на то, что для обработки картинки с помощью компьютера существует огромное количество различных программ. Это растровая, векторная, фрактальная и 3-D графика. Базовым элементом растрового изображения или иллюстрации является точка. Основная проблема растрового изображения – это большие объемы данных. Второй недостаток растровой графики – необходимость увеличить картинку для того, чтобы рассмотреть детали. Кроме того, при сильном увеличении происходит пикселизация изображения, то есть разделение его на пиксели, что в значительной степени искажает иллюстрацию. Элементарной составляющей векторной графики является линия. Естественно, что в растровой графике тоже присутствуют линии, однако они рассматриваются как совокупность точек. А в векторной графике все, что нарисовано, является совокупностью линий. Этот тип компьютерной графики идеален для того, чтобы хранить высокоточные изображения, такие как, например, чертежи и схемы. Информация в файле хранится не как графическое изображение, а в виде координат точек, с помощью которых программа воссоздает рисунок. Фракталом называется рисунок, состоящий из одинаковых элементов. Большое количество изображений являются фракталами. К примеру, снежинка Коха, множество Мандельброта, треугольник Серпинского, а также «дракон» Хартера-Хейтчея. Фрактальный рисунок можно построить либо с помощью какого-либо алгоритма, либо путем автоматического создания изображения, которое осуществляется путем вычислений по заданным формулам. Главным преимуществом фрактальной графики является то, что в файле изображения сохраняются только формулы и алгоритмы. 3D-графика, или трехмерная графика, изучает методы и приемы создания объемных моделей объектов, максимально соответствующие реальным. Подобные изображения можно рассмотреть со всех сторон. 3D-моделирование — это процесс создания трехмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать визуальный объемный образ желаемого объекта. С помощью трехмерной графики можно и создать точную копию конкретного предмета, и разработать новое, даже нереальное представление до сего момента, не существовавшего объекта.

Глава II. Практическая часть

2.1. Паспорт исследования

Актуальность. Современный человек стремится окружить себя массой красивых и полезных вещей, среди которых не последнее место занимает компьютерная графика. А с развитием компьютерных технологий компьютерная графика приобрела совершенно новый статус, поэтому сегодня компьютерная графика применима везде, где нужно создание и обработка изображений и каких-либо цифровых данных. В настоящее время популярность трёхмерного проектирования возрастает, а значит и растёт количество графических редакторов.

Проблема: Я столкнулся с проблемой выбора графического редактора для 3D моделирования.

Целью этой работы является выяснить, какой из графических редакторов подходит в той или иной профессии.

Объектом исследования являются графические редакторы, такие как SketchUp, Sweet Home 3D, Wings 3D и Autodesk Maya.

Задачи:

1. Освоение графических редакторов.

2. Получение моделей 3D проектирования.

3. Сравнение графических редакторов.

Методы исследования: работа в графических редакторах SketchUp, Sweet Home 3D, Wings 3D и Autodesk Maya.

Основные понятия: графические программы, компьютерная графика,3D моделирование.

Значимость исследования. На основании полученных результатов я выясню какая профессия мне подойдёт в будущем.

2.2. Исследование

Описание

1.SketchUp — программа для моделирования относительно простых трёхмерных объектов — строений, мебели, интерьера.

Возможные варианты использования: эскизное моделирование в архитектуре, дизайн интерьера, ландшафтный дизайн, дизайн наружной рекламы, инженерное проектирование

Ссылка на скачивание http://www.sketchup.com/#get-good-fast

На сайте есть видео уроки для подробного изучения программы.

Чтобы разобраться как же в ней работать я решил смоделировать дом. И вот что у меня получилось. Подробное описание создания модели смотрите в [Приложение 1].

2.Sweet Home 3D - программа, предназначенная для проектирования интерьера. Во время работы можно использовать 3D-модели в большом количестве представлены на официальном сайте и доступны для бесплатной загрузки.

Ссылка на скачивание http://www.sweethome3d.com/ru/userGuide.jsp

Чтобы лучше узнать, как работает эта программа я смоделировал модель такой комнаты, просто добавив мебель из имеющейся в программе библиотеке. Подробное описание создания модели смотрите в [Приложение 2].

3.Wings 3D — это бесплатная программа 3D-моделирования с открытым исходным кодом, на которую повлияли программы Nendo и Mirai от компании Izware. Wings 3D обладает интуитивно понятным интерфейсом.

Наверное, самый крупный минус программы заключается в отсутствии редактирования анимации. Также изредка бывают вылеты, из-за которых вся работа идет насмарку, если вовремя не сохранять проект. Рендеринг в программе «на любителя». Чтобы понять получше, как устроена и как работает эта программа, я сделал модель такой чашки, что изображена на рисунке.

Подробное описание работы вы можете посмотреть в [Приложение 3].

4.AutodeskMaya —это мощный профессиональный редактор 3-мерной графики. Сегодня он с успехом используется в различных сферах: телевидении, кинематографе, при разработке компьютерных игр. Avtodesk Maya является кроссплатформенным приложением. Пакет позволяет добиться более реалистичного графического представления/визуализации за небольшой срок.

Возможные варианты использования: моделирование, анимация, композинг и рендеринг.

Ссылка на скачивание http://www.autodesk.ru/products/maya/overview

Изучав эту программу, я смог смоделировать вот такой стул.

2.3. Сравнительный анализ

Интуитивный интерфейс - можно без особых знаний работать в программе.

Чертёжник – функция для наглядного изображения предмета.

3D моделирование игр – способность создавать трёхмерные игры.

Русский язык – наличие русского языка.

Рендеринг - создание плоского изображения (картинки) по разработанной 3D сцене.

Анимация - движение модели объекта.

Полигон – чем больше полигонов, тем глаженей будет фигура.

Добавление текстуры – растровое изображение, накладываемое на поверхность модели для придания ей цвета, окраски или иллюзии рельефа.

Вывод

Я проводил опрос среди учащихся моей школы. Мои одноклассники оценивали по реалистичности выполненных моделей объектов. Из результатов опроса мы видим, что с явным преимуществом победила программа Avtodesk Maya. А из моего сравнения также видно, что победила программа Avtodesk Maya.Поэтому у нас один и тот же победитель.

Современные технологии внесли кардинальные изменения практически во все области деятельности человека, позволяя существенно упростить и автоматизировать те или иные процессы, снизить затраты и повысить эффективность работы. Сегодня компьютерные технологии, такие как трехмерное моделирование, стали неотъемлемой частью нашей жизни.

Заключение

В наше время компьютерная графика является неотъемлемой частью жизни человека, так как компьютерная графика применима практически ко всем сферам деятельности. С помощью 3D моделирования можно создать существующий или вымышленный предмет.

Целью моей работы являлось выяснить, какой из графических редакторов удобен и практичен для использования.

Я выполнил задачи, которые были поставлены мною, такие как освоение графических редакторов, получение 3D моделей.

В исследовании были использованы программы, такие как SketchUp, Sweet Home 3D, Wings 3D и Avtodesk Maya. Проведенное исследование показало, что если я хочу идти на дизайнера, то мне нужна программа SketchUp. Если я хочу работать инженером, то мне подойдёт программа Wings 3D.А если захочу идти на архитектора, то мне бы подошла программа Sweet Home 3D. Если мне захочется создавать анимацию для мультиков или игр, то мне подойдёт программа Avtodesk Maya.

В будущем, как и в настоящем нельзя будет обойтись без программ 3D моделирования.

Так же я научился работать в программах по 3D моделированию и создал некоторые модели, которые можно увидеть в приложениях как они создавались.

Списки источников и литературы.

1. Компьютерная графика

URL:http://fb.ru/article/190005/kompyuternaya-grafika-chto-takoe-vidyi-kompyuternoy-grafiki

1. трёхмерная графикаURL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Трёхмерная_графика

2. картинкаURL: http://yandex.ru/images/search?text=применение%20компьютерной%20графики&img_url=http%3A%2F%2Fwww.adaladova.icnn.ru%2Fphoto%2F19.jpg&pos=15&rpt=simage&uinfo=sw-1280-sh-800-ww-1263-wh-685-pd-1-wp-16x10_1280x800

3. Системные требования SketchUp

URL: http://progline.net/SketchUp

1. Системные требования Wings 3D

URL: http://kluchitut.com/index.php?topic=2922.0

1. Области примененияURL: http://cpu3d.com/grapplicat%20/oblasti-primeneniya-kompyuternoy-grafiki/

URL: http://dolinin-infografika.narod.ru/p0005.htm

1. остальная информация о программах была взята из википедии.

2. некоторые картинки были взяты из личного архива.

3. Петров М.Н. Компьютерная графика. - СПб: Питер, 2007. - 478 с.

4. Описание Avtodesk Maya

URL: http://chem-otkrit.ru/soft/Autodesk_Maya

Приложение 1

SketchUp

Изображение.1. Сначала я открываю программу SketchUp и создаю с помощью карандаша (line) или с помощью прямоугольника (rectangle) создаю произвольную фигуру.

Изображение.1.

Изображение.2.

Изображение.2. Потом с помощью кнопки тянуть (push/pull) поднимаю эту поверхность (изображение.1.) на любую высоту.

Изображение.3.

Изображение.3. Затем я должен нарисовать с помощью

карандаша внизу нашего объекта что-то вроде фундамента.

Изображение.4. Теперь создаю вот такую вершину с помощью того же карандаша. Для этого на этой стороне отмечаю середину и провожу перпендикуляр. И из углов этой стороны провожу прямые к вершине этого перпендикуляра.

Изображение.4.

Рис.4.

Изображение.5.

Изображение.5. С помощью команды push/pull я выдавливаю наружу основание нашего будущего домика.

Изображение.6.

Иображение.6. Затем я провожу перпендикуляры моей крыши. Потом я провожу отрезки к вершине перпендикуляра.

Изображение.7. После того как я соединил отрезки, у меня получилось что-то похожее на крышу. А чтобы моя крыша была похожа на крышу, я изменяю её цвет с помощью заливки (paint bucket). Остальные фрагменты моего дома я тоже закрашиваю под нужный мне цвет.

Изображение.7.

Рис.6.

Изображение.8. Последнее что мне осталась это добавить дверь и окна. Их можно сделать благодаря тем командам, которые были описаны ранее.

Изображение.8.

Приложение 2

SweetHome 3D

Изображение.9. Чертежник находится вверху посередине и вверху справа. Модель, которую я рисую в чертежнике, будет автоматически отображаться ниже самого чертежника.

Для начала я рисую в чертёжнике линию, то есть это будет стена.

Изображение.9.

Изображение.10. Достраиваю остальные стены нашей будущей комнаты.

Изображение.10.

Изображение.11. После того как я достроил остальные стены моей комнаты мне нужно украсить эту комнату элементами декора. Для этого с левой стороны есть меню где написано комнаты, которые нам нужны и предметы этой комнаты. Чтобы задать размеры выбираемого объекта надо посмотреть пониже этого меню.

Изображение.11.

Изображение.12. Обставляю мою комнату мебелью.

Изображение.12.

Изображение.13. Когда я закончил обустраивать мою комнату я могу посмотреть на неё изнутри. Для этого надо зайти вверху в меню→ 3D вид → виртуальный посетитель. Поместить его можно где угодно. Сохранить эту комнату можно и в пропорциях 3D.

Комната готова.

Изображение.13.

Приложение 3

Wings 3D

Изображение.14. Для начала откроем программу Wings 3D. Как только вы откроете эту программу вы увидите это изображение. Первый раз, когда вы зайдёте в эту программу она будет на английском языке. Если захотите поменять, то зайдите в меню Edit→ Preferences…→User Interface и там выбираете язык, который вам нужно.

Изображение.14.

Изображение.15. С языком разобрались теперь перейдём к делу. Нажимаю правой кнопкой мыши, выходит меню, выбираю сферу (sphere). Можно задать параметры сферы. Для этого надо нажать правую кнопку мыши, навожу курсор на название сфера и рядом с ней, будет небольшой прямоугольник. Нажимаю на него и задаю размеры. Чтобы вращать выбранный предмет нажимаю на колёсико мыши и потом верчу. Чтобы выйти из этого режима нажму левую кнопку мыши. А если понадобится отменить изменение нажимаю правую кнопку мыши.

Изображение.15.

Изображение.16.

Изображение.16. Нажимая на кнопки на клавиатуре x, y, z, я могу увидеть нашу сферу с разных сторон. Мне нужна пока только одна сторона. Нажимаем на X. После того как я нажал можно увидеть вот такую картинку. После того как я всё это выполнил выделяю половину сферы нажимаю правую кнопку мыши и нажимаю на Flatten. Получается вот это (Изображение.17.)

Изображение.16.

Изображение.17.

Изображение.18. Дальше я поворачиваю камеру и оставляю в таком виде как на рисунке. Выделяю мою верхушку как на изображении 18. Символ на клавиатуре + значит добавление ещё полигонов (граней) к выделенному. Не трудно догадаться что символ – означает противоположное. Дальше я нажимаю на клавишу -.

Изображение.18.

Изображение.19. После того как я всё это выполнил у нас получилось изображение 19.

Изображение.19.

Изображение.20. Чтобы у меня получилось, так же, как и на картинке, я нажимаю на правую кнопку мыши, выбираю самую верхнюю команду двигать (move). После этого появится ещё одно окно где написаны оси. Мне нужно выбрать ось относительно которой я буду двигать – это ось Y.

Изображение.20.

Изображение.21.

Изображение.21. Чтобы получить такой каркас нажимаю на клавишу w на клавиатуре.

Изображение.22. Возвращаюсь в знакомый мне вид (X на клавиатуре).

Изображение.22.

Изображение.23.

Изображение.23. Чтобы опустить выделенную часть нажимаю правую кнопку мыши двигать (move) относительно Y. А потом это выравниваю относительно боковых линий. Затем опять нажимаю правую кнопку мыши, выбираю увеличить радиально (Scale Radial). Когда выровнял, нажимаю опять – (минус) и циклично повторяю то, что описано выше, до тех пор, пока я не опущу все круги, (Изображения 24 – 25).

Изображение.25.

Изображение.26.

Изображения 24 – 26 – выполнение цикла.

Изображение.24.

Изображение.25.

Изображение.26.

Изображения.27 –29. На этих изображениях показано, что я возвращаюсь к прежнему виду (клавиша w на клавиатуре) и переворачиваю камеру так, чтобы было видно низ моей чашки.

Изображение.27.

Изображение.28.

Изображение.29.

Изображение.30. Как видно на рисунке я выделяю низ нашей чашки. Затем я нажимаю на правую кнопку мыши, выбираю функцию увеличить равномерно (scale uniform) или можно это сделать другим способом. Нажимаю на правую кнопку мыши, выбираю функцию выдавить (extrude) и выбираю относительно, какой оси (ось Y).

Изображение.30.

Изображение.31.

Изображение.31. Я переворачиваю камеру и вижу, что дно у меня неровное. Для этого нажимаю правую кнопку мыши, выбираю функцию расплющить (flatten).

Изображение.32. Я перевернул чашку. Осталось только сделать её ровной.

Изображение.32.

Изображение.33. Чтобы сгладить поверхность я выбираю функцию сгладить (smooth).

Изображение.33.

Изображение.34.

Иображение.34. После сглаживания получилась вот такая ровная чашечка.