Введение в 3D – графику. Проекции. Работа с объектами

59-60 урок, 11 класс – практика

Учитель: Брух Т.В.

Дата:____________

ТЕМА УРОКА: «Введение в 3D – графику. Проекции. Работа с объектами»

Цель урока: знать определение и применение трехмерной графики и трехмерного моделирования, программы для работы с трехмерной графикой;

Задачи:

Образовательная: познакомиться с этапами получения трехмерного изображения, программными пакетами, позволяющими создавать трёхмерную графику;

Развивающая: развитие интереса к предмету; формирование приёмов логического мышления; развитие способность анализировать и обобщать, делать выводы;

Воспитательная: воспитание аккуратности, точности, самостоятельности;

ХОД УРОКА

1. Организационный момент. Сообщение темы и целей урока.

2. Изучение нового материала.

Работа с презентацией, с текстовым документом (электронный)

3D - трёхмерная графика

• Трёхмерная графика (от англ. 3 Dimensions - рус. 3 измерения) - раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.

• Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ.

Трехмерная модель

• Модель может, как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Применение

1. Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в науке и промышленности, например в системах автоматизации проектных работ (САПР; для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов), архитектурной визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология»), в современных системах медицинской визуализации.

2. Самое широкое применение - во многих современных компьютерных играх.

3. Также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции.

Программное обеспечение

Программные пакеты, позволяющие создавать трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны.

Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты, такие как:

• Autodesk 3D Studio Max

• Autodesk Maya

• Autodesk Softimage

• Maxon Computer Cinema 4D

• Blender Foundation Blender

• Side Effects Software Houdini

• Luxology Modo

• NewTek LightWave 3D

• Caligari Truespace

• Maxon Cinema 4D

Получение трехмерного изображения на плоскости

• Моделирование - создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней;

• Текстурирование - назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов - прозрачность, отражения, шероховатость и пр.);

• Освещение - установка и настройка источников света;

• Анимация (в некоторых случаях) - придание движения объектам;

• Динамическая симуляция (в некоторых случаях) - автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом;

• Рендеринг (визуализация) - построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью;

• Вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер.

Трехмерные дисплеи

• Трёхмерные, или стереоскопические дисплеи, (3D displays, 3D screens) - дисплеи, посредством стереоскопического или какого-либо другого эффекта создающие иллюзию реального объёма у демонстрируемых изображений.

• В настоящее время подавляющее большинство трёхмерных изображений показывается при помощи стереоскопического эффекта, как наиболее лёгкого в реализации, хотя использование одной лишь стереоскопии нельзя назвать достаточным для объёмного восприятия. Человеческий глаз как в паре, так и в одиночку одинаково хорошо отличает объёмные объекты от плоских изображений.

• Просмотр ролика «История создания трехмерной графики»

Кинотеатры с 3D

• Использование для обозначения стереоскопических фильмов терминов «трёхмерный» или «3D» связано с тем, что при просмотре таких фильмов у зрителя создаётся иллюзия объёмности изображения, ощущение наличия третьего измерения - глубины и новой размерности пространства уже в 4D.

• На сегодняшний день просмотр фильмов в формате «3D» стал очень популярным явлением.

• Основные используемые в настоящее время технологии показа стереофильмов:

• Dolby 3D

• XpanD

• RealD

• IMAX

• Просмотр ролика «IMAX 3D – как показывают объемное кино»

Трёхмерная графика (3D (от англ. 3 Dimensions — «3 измерения»)  Graphics, Три измерения изображения) — раздел компьютерной графики, совокупности приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.

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.

Знакомство с 3D-редактором

SketchUp – программа для быстрого создания и редактирования трёхмерной графики. Проекты SketchUp сохраняются в формате *.skp.

SketchUp поддерживает импорт и экспорт различных форматов двухмерной растровой и трёхмерной графики, в частности: *.3ds,*.dwg, *.ddf; *.jpg, *.png, *.bmp, *.psd.

Импорт растровой графики имеет несколько возможностей: вставка образа в качестве отдельного объекта, в качестве текстуры и в качестве основы для восстановления трёхмерного объекта по фотографии. Экспорт в формат *.jpg осуществляется в качестве снимка с рабочей области окна приложения.

Возможные варианты использования:

Эскизное моделирование в архитектуре.

Моделирование существующих зданий.

Моделирование исчезнувших зданий — т. н. виртуальная археология.

Дизайн интерьера.

Ландшафтный дизайн.

Дизайн наружной рекламы.

Моделирование изделий для печати на 3D-принтере.

Инженерное проектирование.

Пример построения модели дома

Познакомимся с основными важными. функциями SketchUp. Запустите SketchUp.

Н ажмите выбрать шаблон: Простой шаблон – метры и нажмите Начать использовать SketchUp

На панели инструментов мы видим карандаш, прямоугольник, окружность, дугу, ластик, рулетка, заливка, тяни/толкай, орбита, переместить, рука, масштаб- это основные инструменты программы.

Чтобы прочитать название инструментов, достаточно навести на него курсор. Человек поставлен для масштаба, так как здесь все рисуется в реальных размерах. Поначалу будем пользоваться только мышкой, благо почти все действия в Sketchup можно производить с ее помощью.

Используя инструменты карандаш, прямоугольник, окружность и тяни/толкай строим трехмерные объекты.

Нарисуем прямоугольник 8 на 8. Нарисуем произвольный прямоугольник и в строке указатели размера набираем на клавиатуре 8;8 и нажимаем клавишу Enter.

Прямоугольник это наш будущий пол.

Теперь инструментом Push / Pull (Тяни – толкай)    направляем на контур стены, он подсвечивается точками и тянем вверх на 3 м.

Создаем крышу. С помощью инструмента Линия   создаём дополнительное ребро на верхней поверхности параллелепипеда, привязывая крайние точки ребра к середине боковых сторон (голубые точки и сообщение середина).

Инструментом Выбрать выделим нарисованную линию, активизируйте инструмент Переместить. Щелкните мышью на созданном ребре и тяните вверх, ориентируясь на синий цвет пунктирной линии или введите цифровое значение высоты 2 м и нажмите клавишу Enter.

Создаём окна, двери. Отмеряем снизу инструментом Рулетка 0,95 м. Это нижний край проемов окна. Размечаем положение окна, высота будет к примеру 1,3 м ширина 1,35м.

Рисуем прямоугольник по разметке. Нарисуем окружность по центру окна. Также прорисовываем прямоугольником дверь. Инструментом Тяни – Толкай выдавливаем окна и дверь на 0,15 м, рисуем крыльцо и вырезаем двери, используя наши вновь приобретенные знания.

Выбираем инструмент Заливка. Применяем материал кровля для крыши, камень для стен и лестницы, светопроницаемое для окон и металл для дверей.

3. Практическая работа

Рисование домика