6.6Программные средства обработки трехмерной графики
Рассмотрим некоторые программные средства обработки трехмерной графики.
Программа создания и обработки трехмерной графики 3D Studio Max разработанная компанией Autodesk и содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Работает в операционных системах Microsoft Windows и Windows NT (рис.10). Этот пакет считается “полупрофессиональным”. Однако его средств вполне хватает для разработки качественных трехмерных изображений объектов неживой природы. Отличительными особенностями пакета являются поддержка большого числа аппаратных ускорителей трехмерной графики, мощные световые эффекты, большое число дополнений, созданных сторонними фирмами. Сравнительная нетребовательность к аппаратным ресурсам позволяет работать даже на компьютерах среднего уровня. Вместе с тем по средствам моделирования и анимации пакет 3D Studio Max уступает более развитым программным средствам.
Рисунок 10 – Рабочее окно программы 3D Studio Max
Программа Autodesk Softimage 3D полнофункциональный редактор трёхмерной графики, принадлежащий Autodesk, включающий в себя возможности 3D моделирования, анимации и создания спецэффектов. Это программное обеспечение преимущественно используется при создании кино, видеоигр, а также в рекламной индустрии для создания персонажей, объектов и окружения. Работает в операционных системах Microsoft Windows, Linux.
В настоящее время стандартом 3D графики в кино и телевидении является программа Autodesk Maya, разработанная известными компаниями (Alias Systems Corporation, Wavefront, TDI). Пакет существует в вариантах для разных операционных систем Microsoft Windows, Linux, IRIX и Mac OS X. Инструментарий Autodesk Maya сведен в четыре группы: Animation (анимация), Modeling (моделирование), Dynamic (физическое моделирование), Rendering (визуализация). Удобный настраиваемый интерфейс выполнен в соответствии с современными требованиями. Важная особенность Maya – открытость для сторонних разработчиков, которые могут преобразовать программу в версию, удовлетворяющую самые специфичные требования (что характерно для больших студий).
7Средства автоматизации проектных, опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ.
Проектное, конструкторское и исследовательское направления инженерной деятельности оказываются наиболее сложными для автоматизации. Разработка теорий и методов автоматизации соответствующих работ находится еще в начальной стадии. В большей мере автоматизированы различные вычислительные операции, связанные с конструированием.
7.1Задачи, решаемые с помощью систем автоматического проектирования
В промышленном производстве царит жесткая конкуренция. Чтобы выжить в этих нелегких условиях предприятиям приходится выпускать новые изделия, снижать их себестоимость и повышать качество. В этом помогают современные системы автоматизированного проектирования (САПР), позволяющие облегчить весь цикл разработки изделий – от выработки концепции до создания опытного образца и запуска его в производство. Тем самым значительно ускоряется процесс создания новой продукции без ущерба качеству. Поэтому сейчас без САПР не обходится ни одно конструкторское или промышленное предприятие.
В тех случаях, когда используют термин «САПР для машиностроения», речь обычно идет о пакетах программ для автоматизированного проектирования (CAD – Computer-Aided Design), например, T-FLEX CAD (рис.11), подготовки производства (CAM – Computer-Aided Manufacturing) и инженерного анализа (CAE – Computer-Aided Engineering). Существуют САПР и для других областей – разработки электронных приборов, строительного проектирования.
Рисунок 11 - Система автоматизированного проектирования T-FLEX CAD
К основным задачам автоматизированного проектирования, решаемым комплексными системами подготовки производства в машиностроении, относятся расчет и выбор наиболее рациональных технологических и конструкторских решений, компоновка машин из составляющих их элементов, подбор этих элементов, технологическое проектирование, оформление проектной документации и т. п.
Первым направлением рационализации процесса проектирования было стремление автоматизировать с помощью средств вычислительной техники «рутинные» этапы, так как их доля временных затрат в процессе проектирования остается достаточно большой независимо от вида и организации проектирования почти на всех предприятиях машиностроения.
На сегодняшний день наибольшие успехи достигнуты при выполнении автоматизированных расчетов, разработке различного вида текстовой и табличной документации, поиске аналогов машин и деталей. Автоматизация «рутинных» операций освобождает конструктора для творческой деятельности и повышает производительность процесса проектирования на оформительских этапах работ. Однако автоматизация только отдельных операций, например, за счет введения чертежных автоматов или широкого использования ЭВМ для проведения инженерных расчетов не вносит существенных изменений в сроки проектирования.
Основным технологическим средством автоматизации проектирования в машиностроении является ЭВМ, оперирующая с информацией, представленной в цифровой форме и физически существующей в виде различных состояний их элементов. Поэтому возникает необходимость в разработке методов превращения разнообразной конструкторской документации в цифровую форму и представлении всех задач и элементов процесса проектирования только в виде операций над числами и логическими выражениями с доведением их до алгоритмов и машинных программ.
При автоматизации проектно-конструкторского процесса следует постоянно помнить, что ЭВМ – это вспомогательное средство, а не замена конструктора. Наиболее эффективно вычислительная техника может быть использована, когда имеются математические модели, описывающие объект проектирования и имитирующие его функционирование в заданной окружающей среде.
Для эффективного использования автоматизированных методов и средств проектирования необходима система процедур, позволяющая конструктору на основе ограниченной информации вести направленный поиск оптимальных параметров новых технических средств.
До недавнего времени концепция автоматизации труда конструктора базировалась на принципах геометрического моделирования и компьютерной графики. При этом системы компьютеризации труда конструкторов, технологов, технологов-программистов, инженеров-менеджеров и производственных мастеров развивались автономно, а инженерные знания – основа проектирования – оставались вне компьютера. Такое положение не удовлетворяет современным требованиям к автоматизации.
Комплексная компьютеризация инженерной деятельности на всех этапах жизненного цикла изделий получила название CALS (Computer Aided Life-cycle System) технологии. Традиционные САПР с их геометрическим, а не информационным ядром, не могут явиться основой для создания таких систем. Сегодня каждое изделие в процессе своего жизненного цикла должно представляться в компьютерной среде в виде иерархии информационных моделей, составляющих единое целое и имеющих соподчиненность.