Технологии объемного моделирования
В работе рассмотрена краткая история развития технологий создания виртуальной реальности и описание программного продукта AutodeskMudbox.
Впервые в России 3-4 октября 2012 г состоялось международное мероприятие AutodeskUniversity. На нем удалось побывать группе нашего университета, в составе которой были и авторы данной статьи. Участие в этом мероприятии помогло найти ответы на вопросы, связанные с САПР-технологиями, узнать о том, как развиваются ИТ технологии в мире, какие изменения они могут привнести в проектный бизнес. AutodeskUniversity дал нам возможность получить много полезной информации. Каждый участник мог посещать выступления на конференции в соответствии с индивидуальным графиком и личными интересами. Наибольшее впечатление на нас произвел мастер-класс по работе в программе AutodeskMudbox, выполненный на интерактивном дисплее, разработанном компанией Wacom – мировым лидеров в производстве устройств перьевого ввода.
Интерактивные дисплеи позволяют управлять трехмерными объектами, масштабировать, вращать и выполнять навигацию жестами пальцев. Виртуальная реальность винтерактивном режимеобеспечивается использованием трёхмерной графики, путем создания так называемого «киберпространства».
Предыстория появления и использования технологий создания виртуальной реальности началась достаточно давно: первая система появилась в 1962 году, когдаМортонХейлиг(MortonHeilig) представил первый прототип мультисенсорного симулятора, который он называл "Сенсорама" (Sensorama). Сенсорама погружала зрителя в виртуальную реальность при помощи коротких фильмов, которые сопровождались запахами, ветром (при помощи фена) и шумом мегаполиса с аудиозаписи. Спустя 5 летАйвен Сазерленд(IvanSutherland) описал и сконструировал первый шлем, изображение на который генерировалось при помощи компьютера. Шлем Сазерленда позволял изменять изображения соответственно движениям головы (зрительная обратная связь).
В 1970-х годахкомпьютерная графика полностью заменила видеосъемку, до того использовавшуюся в симуляторах. Графика была крайне примитивной, однако важным было то, что тренажеры (это были симуляторы полетов) работали в режиме реального времени.В середине 1980-хпоявились системы, в которых пользователь мог манипулировать с трехмерными объектами на экране благодаря их отклику на движения руки.
В 1989 годувиртуальная реальность была показана публике, тогда же закрепился сам термин "виртуальная реальность", предложенныйДж. Ланьером(J. Lanier), который он определил как "генерируемая компьютером, интерактивная, трехмерная среда, в которую погружается пользователь". В 1990-х годах стремительное развитие компьютерных технологий позволило совершенствовать параметры интерактивности; появилось сложное программное обеспечение и многочисленные исследовательские центры, разрабатывающие методы применения технологий виртуальной реальности в образовании, медицине, промышленности, военных и космических исследованиях.
Рис. 1
В последние десятилетия происходит стремительное развитие компьютерных технологий, которые позволяют совершенствовать параметры интерактивности. Компания Autodesk разработала программный продукт AutodeskMudbox, который помогает эффективно решать графические задачи, позволяя добиваться невероятной детализации при большом количестве объектов.Предоставляет специалистам по моделированию и художникам по текстурам все возможности для создания цифровых 3D объектов и2D скетчей, как если бы они работали с глиной и красками. Надежные в использовании функции и высокопроизводительная рабочая среда помогают быстро создавать обладающих впечатляющей реалистичностью 3D-персонажей, обстановку и образцы дизайна. Набор инструментов для рисования и скульптуры дополнен поддержкой многофункциональных кривых, возможностью объединения данных карт рельефностей и нормалей, а также удобными методами создания деталей мозаичных текстур.
Ключевые возможности Mudbox:
Высокая степень детализации. Поддержка невероятного количества деталей ( до миллиардов текселей) помогает получать сложные текстуры, необходимые для современных форматов с высоким разрешением и соответствия возросшим требованиям клиентов. Количество деталей может быть ограничено только аппаратной конфигурацией пользователя.
Рис. 2
Многофункциональные кривые, которые можно рисовать как в рабочей области экрана, так и в 3D-пространстве, а затем применять различными способами, расширяя возможности инструментов для рисования и скульптуры.
Рис. 3
Настраиваемое рабочее пространство позволяет адаптировать интерфейс для использования любых графических средств и позволяет всецело посвятить себя творческому процессу.
Рис. 4
Сочетание данных карт рельефности и нормалей, причем их можно комбинировать для получения единых карт даже в тангенциальном пространстве. Теперь дизайнеры могут создавать детали рельефа с помощью инструментов для рисования и цифровой скульптуры, а затем совмещать результаты на общей карте, переносимой в игровые движки.
Рис. 5
Лепка и рисование мозаики позволяют создавать повторяющиеся текстуры и карты, которые используются для эффективного покрытия больших участков поверхности. Даже такие детали, ка срезы и выступы можно представить в виде мозаики и извлечь на карты смещения векторов.
Рис. 6
Копирование и разворот моделей позволяет обеспечивать симметрию, что экономит время при создании повторяющихся объектов модели, таких как колонны храма, колеса автомобиля, лопасти вертолета. Можно также разворачивать объекты в разном направлении, чтобы создавать в ходе работы новые перспективы.
Рис. 7
Рисование прямо на 3D-моделях с высоким разрешением-результаты проявляются сразу же.
Рис. 8
Многоканальное рисование - Набор мощных инструментов для рисования и просмотра сразу на нескольких текстурах с высоким разрешением.
Какой бы визуальной сложностью не обладал проект, при помощи программы AutodeskMudbox удается легко и с соблюдением всех требований выполнить его. Благодаря новой возможности настройки рабочих пространств, их сохранения и обмена можно адаптировать интерфейс к выполняемым рабочим процессам и предпочтениям пользователя, что позволяет полностью освоить программу всего за несколько дней.