В статье рассмотрено программное обеспечение для создания 3D моделей и интерактивной презентации, поэтапно рассмотрен процесс создания 3D моделей и импорт их в игровой движок для создания демонстрационной интерактивной презентации предприятия.
Ключевые слова: информационные технологии, компьютерная графика, моделирование, программное обеспечение, 3D модель, интерактивная презентация, игровой движок, предприятие.
На сегодняшний день 3D моделирование является одним из основных способов проектирования промышленных объектов. Сама по себе 3D графика очень широко используется в нашей жизни — в индустрии развлечений (эффекты к кинофильмам, видео игры), в медицине (для печати протезов на 3D принтерах), в промышленности (для проектирования и 3D печати деталей производства). Также некоторое распространение получило художественное 3D моделирование.
3D пространство — это пространство, в котором координаты точек исчисляются по трем измерениям — привычные X (длина) и Y (высота), а также Z (глубина). 3D моделирование — это процесс представления некоего объекта в виртуальном трехмерном пространстве, используя определенные математические функции, заложенные в специализированные программы для трехмерного дизайна [1].
Настоящее 3D пространство невозможно отразить в экране монитора, так как сам экран является двумерной координатной плоскостью, однако можно симулировать 3D пространство с помощью математических функций. Поэтому, в определении выше, 3D пространство виртуальное.
Основной задачей 3D графики всегда являлась визуализация какого — либо объекта. С сегодняшними технологиями, 3D графика может дать наиточнейшее и наиболее детализированное представление о виде объекта, требуемого к визуализации.
3D модель — это конечный продукт процесса 3D моделирования. Представляет собой группу точек, соединенных между собой ребрами, гранями, и иногда, наложенные на эти грани текстуры [2]. 3D модели позволяют представить объект, который существует лишь на чертежах, или в голове у дизайнера или заказчика. Технология 3D — это один из самых наглядных и понятных способов представления объектов реального мира. Также 3D модель может послужить основой для будущих чертежей, для материалов к будущему продукту.
Помимо 3D модели, наглядности может добавить её интерактивная презентация, так как саму по себе 3D модель показать технически сложно. Связано это с тем, что программы по 3D моделированию, как правило, не включают в себя каких — либо средств для презентации модели.
Цель научно-исследовательского проекта состоит в разработке интерактивной презентации 3D модели местности для сельского предприятия.
Исходя из цели работы вытекают её задачи: изучить теоретические аспекты моделирования, инструменты и программное обеспечение; изучить предметную область; изучить методы создания геометрии 3D моделей и создать модели зданий; изучить работу с материалами для наложения их на 3D объекты; добавить интерактивную часть к презентации.
Презентация даст предприятию опору для реставрации и реновации уже имеющихся на его территории строений, а также даст потенциальным инвесторам наглядную презентацию того, каким предприятие может быть, и что уже имеется.
Основными инструментами работы выступили программные продукты Blender и Unity.
В 3D модели, интерактивность может выражаться разными способами. Например, можно крутить модель вокруг своей оси, приближать ее и отдалять. Но такой подход не может обеспечить полного погружения в 3D пространство.
В данной работе интерактивность будет выражаться в том, что человек, просматривающий презентацию, сможет походить по модели от первого лица, открывать двери, включать и выключать свет.
3D — редакторы, как правило, не предусматривают элементов интерактивности в 3D сценах, поэтому для выполнения этой цели, потребуется еще и другой тип программного продукта, не 3D редактор.
С этой задачей помогут справиться игровые движки.
Игровые движки могут представлять собой набор файлов готового кода, или тот же набор файлов кода, но в визуальном представлении для более быстрого и удобного рабочего процесса [3].
Процесс создания игр в большинстве современных игровых движках строится именно на визуальном представлении кода. Поэтому в данной работе должен будет использоваться современный игровой движок Unity3D.
В ходе выполнения практической реализации проекта были созданы полномасштабные 3D модели зданий, находящихся на территории предприятия, на модели были наложены материалы и текстуры, а также была подготовлена интерактивная часть презентации — зритель может действительно передвигаться по 3D модели и взаимодействовать с различными объектами, расставленными на сцене.
Кроме того, в ходе работы проекта был выполнен анализ предметной области и предприятия, анализ местности, принадлежащей предприятию. Был описан процесс создания 3D моделей в Blender с помощью примитивов и модификаторов, наложение материалов на модели для их дальнейшего текстурирования, а также UV развертка модели. Импортирование в Unity, наложение текстур и карт нормалей на импортированные модели в Unity, создание и настройка освещения сцены. Также была описана интерактивная часть презентации, магазин Asset Store, некоторые активы магазина, настройка этих активов, процесс создания контролируемого освещения, и дальнейшая детализация 3D моделей зданий предприятия и окружающей местности предприятия.
Всего в работе было сделано 46 3D моделей, 5 из которых только модели зданий, а остальные — это модели для детализации. Применено 84 текстуры, как обычных, так и карт нормалей, и металлических карт. Сделано 7 функционирующих дверей и в каждом здании есть управляемое освещение. Общий размер файла презентации составил 200 мегабайт.
Проект со всеми поставленными задачами справился, саму презентацию следует показывать потенциальным инвесторам, чтобы они смогли оценить состояние предприятия. Презентацию стоит запускать на современных ПК для лучшей производительности и более комфортного ознакомления с моделью местности. Модель получилась полномасштабная, все оригинальные размеры зданий были соблюдены, также, как и площадь предприятия. Презентацию можно дополнить при желании заказчика, или изменить уже имеющиеся модели и текстуры.
Литература:
- Прахов А. А. Самоучитель Blender 2.7 / А. А. Прахов — СПб: «БХВ — Петербург», 2016. — 201 с.
- Хокинг Д. Unity в действии. Мультиплатформенная разработка на C# / Д. Хокинг — «Питер», 2019. — 250 с.
- Вон Гличка Векторная графика для дизайнеров / Гичка Вон. — М.: ДМК-Пресс, 2020. — 272 с.
