Моделирование. Основные понятия.


Человек в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной и т.д.) постоянно использует модели окружающего мира. Моделирование он использует для исследования объектов, процессов и явлений, что помогает человеку принимать обоснованные и продуманные решения, предвидеть последствия своей деятельности. Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия. Понятие "модель" в обыденной жизни чаще ассоциируется с "макетом", имеющим внешнее и функциональное сходство с определённым объектом. Всё многообразие моделей отличает нечто общее, а именно - моделью может быть искусственно созданный человеком абстрактный или материальный объект.
Исходя из этого, предложим следующее определение модели:
Модель - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.
Выделим существенные черты понятия: ·

  • Модель-это, в свою очередь, тоже объект; ·
  • Модель может быть как материальной, так и мысленной; ·
  • Модель сохраняет существенные для данной модели черты моделируемого объекта. Иначе это модель другого объекта; ·
  • Модель может сохранять только некоторые черты моделируемого объекта, важные для данного исследования. Некоторые упрощения, огрубление неизбежно.

    Моделирование-процесс создания модели, точнее, это исследование какого-либо объекта путём построения и изучения его модели.
    Вследствие того, что компьютер стал мощнейшим помощником человека в его деятельности, более подробно остановимся на компьютерном моделировании.
    Компьютерная модель-это модель, реализованная средствами программной среды.
    Каждый, кто работал на компьютере, даже в качестве конечного пользователя, понимает, что решение проблемы начинается до прикосновения к компьютеру.
    Традиционное представление этапов моделирования:
    I.Постановка задачи: определяется объект моделирования и цель моделирования; заключается в выделении наиболее существенных моментов, абстрагировании от несущественных; в вычленении исходных данных, уточнении форм представления результата.
    II. Постановка информационной модели: включает в себя содержание задачи и идею её разрешимости (формализованное описание важных для данной ситуации характеристик объекта в целом, его частей, отношение между этими частями и описание механизма создания и функционирования объекта)
    III.Компьютерная реализация: перевод информационной модели, понятной человеку, в язык сигналов, с которыми будет оперировать компьютер; предлагается алгоритм реализации информационной модели, в результате которой появляется компьютерная модель.
    IV. Анализ результата: проверка соответствия полученной компьютерной модели поставленной цели в начале моделирования.
    В наше время всё успешнее становятся попытки создания высоко реалистичных компьютерных изображений. Компьютерное моделирование обладает одним очень важным свойством, сделавшим его неотъемлемой частью производственного процесса - возможностью дублировать реальные физические параметры предмета и по этим параметрам строить виртуальную модель. Это открывает большие перспективы при проектировании, дизайне и научных исследованиях. Собственно термин "виртуальный", как ни странно, имеет два противоположных толкования: "видимый кажущийся" и "истинный эталонный". Парадокс в том, что для компьютерных технологий оба толкования справедливы. При использовании компьютера появляется возможность присваивать объектам свойства, не существующие в реальной действительности. При "смешивании" реальных и нереальных (некорректных с точки зрения окружающего мира) свойств (характеристик) объекта, его существование кажется вполне реальным. Этой важной и присущей только компьютерной графике возможностью смешивания реальных и вымышленных свойств пользуются: ·

  • В кино и на телевидении (там, где необходимо создать фантастику, претендующую на реальность); ·
  • В дизайнерских и издательских фирмах (чтобы показать, каким образом будут выглядеть предметы бытовой техники, одежды и т.д.); ·
  • В рекламной деятельности (для создания различного рода рекламных роликов); ·
  • В промышленности для представления заказчику разработки, ещё несуществующей в реальности, но существующей в документации; ·
  • Для создания игровых персонажей.

    Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что при компьютерном моделировании необходимо иметь представление о программных средствах, их назначении, инструментарии и технологических приёмах работы. В этом случае можно легко преобразовать исходную информационную модель в компьютерную. В дальнейшем из всего многообразия компьютерных моделей выделим только компьютерные модели трёхмерных объектов. Трёхмерные объекты-это объекты, которые имеют ширину, длину и высоту, т.е. при их построении необходимо оперировать с тремя осями координат.
    Выделим основные этапы моделирования трёхмерных объектов.
    Этапы проектирования трёхмерного объекта:
    I. Начальные идеи и сбор материалов.
    <На этом этапе дизайнер и компьютерный художник собирают всю необходимую информацию об объекте. Ставятся вопросы, направленные на определение задач.
    II. Этап набросков.
    Этот этап имеет своей целью перевести начальные мысленные идеи в форму, доступную для понимания других людей, материализовать её (дизайн). Наброски содержат лишь основные формы, без лишних деталей.
    III. Этап моделирования.
    На этом этапе строятся компьютерные модели. Создание любой модели начинается с дробления её на части для упрощения задачи. Художник должен выбрать наиболее подходящий способ создания объекта, это в конечном счёте сэкономит время и силы. Компьютер содержит только ограниченный набор инструментов для работы. Художник идёт от простого (примитивы) к сложному, применяя инструментарий. Качество и успех "стоят на трёх китах": опыт, владение инструментарием, пространственно мышление.
    IV. Этап уточнений.
    На этом этапе после всех доработок и исправлений модель приобретает законченную форму готового к использованию продукта. Компьютерные модели подвергаются окончательной обработке.
    Так как речь идёт о компьютерных моделях, то очевидна необходимость выбора между различными пакетами программ, предназначенными для создания трёхмерных моделей. В настоящее время существуют следующие пакеты:

  • Maya;
  • Softimage 3D;
  • Light Wave 3D и др.

    Из всех этих программ наиболее удобной и популярной мы считаем 3D Studio Max, в связи с чем, в следующих главах мы подробно рассмотрим процесс создания трёхмерных моделей с использованием пакета 3D Studio Max. Изначально загружаются не все модули 3d Studio Max, а по мере работы вызываются только необходимые, что экономит память и делает систему более гибкой. Из истории пакета известно следующее. Программа изначально была написана для Windows NT, хотя может и работать под управлением Windows 95/98. Предком 3d Studio Max была программа 3d Studio, работавшая под управлением DOS. Вскоре фирма Autodesk решила разрабатывать новую версию 3d Studio, которая должна была в корне отличаться от предыдущих версий, как в плане интерфейса, так и внутренней структуры. Новая разработка заняла более трёх лет. Главным в группе разработчиков был Гарри Йост, который приступил к работе над проектом весной 1992 года. В группу вошли также Дан Сильва Том Хадсон. Дон Бриттан, Ральф Бертейг и другие специалисты. Версия 3d Studio Max 1.0 появилась в апреле 1996 года, прошло немногим более 3 лет, и в сентябре 1999 года вышла версия 3d Studio Max 3.0, которая по своим возможностям и удобству намного превосходит все предыдущие.


    В начало страницы
          Далее