Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ 3D-ОБЪЕКТОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Лысыч М.Н. 1
1 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»
Статья посвящена вопросам 3d-моделирования в системах автоматизированного проектирования, а в частности, реалистичному отображению создаваемых моделей. Для оценки возможностей визуализации выбрана программа SolidWorks являющаяся одним из лидеров в области САПР. Фотореалистичная обработка 3d-моделей проводилась интегрированным в среду SolidWorks приложением PhotoView 360. В рамках исследования рендерингу были подвергнуты модели перспективных лесохозяйственных машин. Обработка производилась при различных режимах качества и изменяемом разрешении изображений. Результаты оценивались визуально и по параметру затрат времени на процесс рендеринга. По итогам проведенных исследований даны рекомендации по выбору рациональных режимов рендеринга и представлены изображения обработанных моделей, которые наглядно демонстрируют, что применение инструментов фотореалистичной обработки моделей улучшает их общий эстетический вид и значительно повышает презентабельность проектов.
САПР
визуализация
рендеринг
оценка
лесохозяйственные машины
1. Типы файлов отрисованных изображений и анимаций [Электронный ресурс] // http://help.solidworks.com/2016/russian/SolidWorks/sldworks/r_file_formats_rendered_images.htm?id=5e622f6505cc4a5d8fd89c0b6eaee54d#Pg0&ProductType =&ProductName= – Загл. с экрана. (дата обращения 12.09.2016).
2. Реалистичное отображение и рендеринг [Электронный ресурс] // http://help.solidworks.com/2016/russian/SolidWorks/sldworks/c_realistic_display_rendering.htm?id=6341eece4ed543d5b7abd626a611a8c3#Pg0&ProductType=&ProductName= – Загл. с экрана. (дата обращения 12.09.2016).
3. Новый фотореализм в T-FLEX CAD: удобно, качественно, бесплатно [Электронный ресурс] // http://www.sapr.ru/article.aspx?id=25019&iid=1159 – Загл. с экрана. (дата обращения 12.09.2016).
4. Проектирование в КОМПАС-3D становится более фотореалистичным САПР и графика [Электронный ресурс] // http://www.sapr.ru/article. aspx?id=16195&iid=760 – Загл. с экрана. (дата обращения 12.09.2016).

Современные САПР – это уже давно не только программы для черчения и 3D-моделирования. Это набор средств, позволяющий создавать виртуальный прототип изделия. При этом одним из ключевых качеств оценки прототипа является его внешний вид. Это связанно с тем, что для многих изделий важнейшим фактором, определяющим его дальнейшую судьбу, является именно внешний вид. Более того, сейчас при демонстрации конструкторских замыслов перед заказчиками или потенциальными инвесторами считается правилом хорошего тона наличие фотореалистичных изображений предлагаемого изделия. Это также помогает при проведении маркетинговых исследований и в организации рекламных компаний, а для составления различных каталогов изделий является практически обязательным требованием.

Различают два основных вида процесса получения реалистичного отображения 3d-модели (рендеринга, визуализации) – это отображение в реальном времени, и отображение, требующее значительных временных ресурсов. В первом случае большее значение имеет скорость выполнения расчетов, только при соблюдении этого условия качество изображений останется высоким. Основная область применения – компьютерные игры и динамичное представление моделей. При втором виде рендеринга приоритетом является реалистичность отображения. Именно он нашел широкое применение в промышленном дизайне.

На данный момент все ведущие производители САПР предлагают интегрированные приложения для фотореалистичной обработки 3D-моделей [3, 4]. Проанализируем основные возможности получения фотореалистичных изображений в программе SolidWorks являющейся одним из лидеров в области САПР.

SolidWorks имеет несколько инструментов для отображения 3D-моделей в реальном времени. Для этого предусмотрены режимы отображения «Окклюзия» и RealView, которые обеспечивают реалистичное представление модели без необходимости применения отрисовки (рендеринга). При необходимости фотореалистичной обработки изображений и видеоматериалов в текущих версиях системы используется программа PhotoView 360. Полученное в ней изображение содержит внешние виды, освещение, сцены, надписи на модели [2].

Сравним качество изображений, полученных в RealView и PhotoView 360 (рис. 1).

lus1.tif

Рис. 1. Сравнение различных методов получения реалистичных отображений моделей в SolidWorks: а – графика RealView; б – рендеринг в PhotoView 360

lus2.tif

Рис. 2. Процесс рендеринга в программе PhotoView 360

lus3.tif

Рис. 3. Результаты рендеринга в различных качественных режимах

Очевидно, что для получения изображений высокой реалистичности рационально использовать программу PhotoView 360. На рис. 2 представлен процесс рендеринга 3d-модели в этой программе.

Рассмотрим на примере четыре различных по качеству режима рендеринга и их влияние на конечный результат (рис. 3).

На рис. 3 хорошо видно, что изменение качества рендеринга незначительно влияет на реалистичность обрабатываемой модели. Сколько-нибудь существенную разницу можно зафиксировать только при значительном увеличении. Для черно-белой печати различия фактически отсутствуют. При этом время, затрачиваемое на рендеринг, может отличаться почти в 60 раз. Сохранение отрисованных изображений можно производить в различных форматах: EXR, FLX, HDR, jpg, PNG, PNG 16-разрядный, PSD, TGA, TIFF [1].

Следует также отметить, что при визуализации необходимо учитывать не только настройки, влияющие непосредственно на качество рендеринга, но и требуемое разрешение изображения (рис. 4). При больших размерах изображений и максимальном качестве обработки отображение может потребовать значительных затрат времени.

lus4.tif

Рис. 4. Результаты рендеринга при различном разрешении в режиме хорошего качества

Также представим 3d-модель высокой сложности, перспективного автоматизированного посадочного агрегата, подвергнутую рендерингу (рис. 5). Визуализация осуществлялась в режиме хорошего качества при разрешении 1920х1080. Продолжительность процесса составила 2 часа 42 минуты (посадочный агрегат в изометрии). Во всех случаях для рендеринга использовался компьютер с четырехядерным процессором с тактовой частотой 2,4 ГГц, оперативной памятью 4 ГБ и дискретным видеоадаптером с памятью 1 ГБ.

Приведенные изображения наглядно демонстрируют, что применение инструментов фотореалистичной обработки моделей улучшает их общий эстетический вид и значительно повышает презентабельность продвигаемых проектов.

lus5.tif

Рис. 5. Модель автоматизированного посадочного агрегата подвергнутая рендерингу


Библиографическая ссылка

Лысыч М.Н. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ 3D-ОБЪЕКТОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 11-5. – С. 853-857;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=10544 (дата обращения: 18.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252