Ғылыми жоба тақырыбы: «3D модельдеу»
Аннотация
Мақсаты: 3D модельдеудің заманауи жолдары мен көрінісін, оқу мен дәріптеу және насихаттау.
Болжам: 3D модельдеудің заманауи жолдары мен көрінісін оқуда қарастыру. 3D модельдеудің заманауи бағдарламалардың қолданыстағы жолдары мен көрісін зерделеу;
Зерттеу кезеңдері:
І кезең: Қазіргі танымал бағдарламалардың ешқайсысы компьютерлік графикасыз жұмыс істемейді. 3D-технология архитектуралық визуалдауда, автомобиль жарнамалары мен компьютерлік ойындар жасауда қолданылады. Үшөлшемді компьютерлік графика – өте кең сала, ол машина жасауда, архитектурада, құрылыста, медицинада, археологияда, тренажерлар құруда, кино мен теледидарда қолданыс тапқан. Жалпы 3D модельдеудің шығу тарихынмен танысу.
ІІ кезең: Үш өлшемді модельдеуге арналған бағдарламасы, содан кейін әр түрлі мақсаттар үшін пайдаланылуы мүмкін қызықты үлгілерді және модельдерді әдемі очерктер, айналуы мүмкін. Жалпы 3D-дің қолдану салаларын қарастырған.
Жоба өзектілігі:
3D модельдеудің заманауи жолдары мен көрінісін танымдық тұрғыдан зерттеу.
Зерттеу нәтижесі. Осы уақытқа дейін 3D модельдеу бағдарламаларында практикалық жұмыстарды сабақта пайдалануға болады.
Жұмыс нәтижесі: 3 d анимация және модельдеу соңғы жылдары тез қарқынмен, кең ауқымды қолданысқа түсті. Барлық салаларда да кең етек жайып, дамыған. Оқушының жұмысы өте жақсы тиянақты орындалды.
Қорытынды: Қорыта айтқанда, 3D модельдеу – үш өлшемді нысан жасау, яғни кез-келген заттың үш өлшемдік нұсқа ретінде өңдеуге болатыдығына көз жеткізді. Болашақта 3D модельдеу де емін еркін жұмыс істей алады.
3 d анимация және модельдеу соңғы жылдары тез қарқынмен, кең ауқымды қолданысқа түсті. Яғни өнердің жаңа саласы кино, мультипликация, рекламалық роликтер дайындау, ойын жасау және түрлі презентациялар жасаудан бастап, сәулет өтері мен инженерияда және көптеген т.б. салалара кеңінен қолданылады
Мазмұны:
- Кіріспе
- Негізгі бөлім
2.1. 3D модельдеудің даму тарихы?
2.2. 3D модельдеу бағдарламалардың ерекшеліктері
2.2.1 Blender
2.2.2 Autodesk 123D Tinkercad
- Практикалық бөлім
- Қорытынды
- Қолданылған әдебиеттер тізі және интернет-ресурстары
- Кіріспе
3-д модельдеу бұл салыстырмалы түрде жаңа сала. Компьютер көмегімен жарнамалық роликтер, мультфильмдер, компьютерлік ойындар, видео сабақтар, видео презентациялар және т.б. жасалады. Бұл мақсатта графикалық пакеттре компьютердің жылдамдығына және жадысына талаптар қояды. Бұл класстың графикалық пакеттерінің айырмашылығы нақты бейнелер, «қозғалатын суреттер» жасау мүмкіндігі. Нақты бейнелер жасау үшін графикалық пакеттерде күрделі математикалық аппарат қолданылады. Мысалы, үшөлшемді объектілердің суреті, қозғалыстары, әсерлесуі – геометриялық есептеулерімен байланысты. Жарықтандыруды, көлеңкені, бет фактурасын көрсету үшін оптика заңдарын ескеретін есептеулерді қажет етеді.
3D-модельдеу – бұл симуляцияланған 3D кеңістіктегі полигондарды, шеттерін және шыңдарын манипуляциялау арқылы кез келген беттің немесе объектінің 3D көрінісін жасау үдерісі. 3D модельдеуді арнайы 3D өндіріс бағдарламалық жасақтамасымен қол жеткізуге болады, ол суретшіге полигональды беттерді жасайды және деформациялайды немесе нысандарды сандық түрде көрсету үшін пайдаланылуы мүмкін деректер нүктелерінің жиынтығына нақты объектілерді сканерлеу арқылы қол жеткізуге болады.
3D-модельдеу – бұл симуляцияланған 3D кеңістіктегі полигондарды, шеттерін және шыңдарын манипуляциялау арқылы кез келген беттің немесе объектінің 3D көрінісін жасау үдерісі. 3D модельдеуді арнайы 3D өндіріс бағдарламалық жасақтамасымен қол жеткізуге болады, ол суретшіге полигональды беттерді жасайды және деформациялайды немесе нысандарды сандық түрде көрсету үшін пайдаланылуы мүмкін деректер нүктелерінің жиынтығына нақты объектілерді сканерлеу арқылы қол жеткізуге болады
- Негізгі бөлім
2.1. 3D модельдеудің шығу тарихы
Компьютерлік графика – әр түрлі кескіндерді (суреттерді, сызбаларды, мультиплиқацияларды) компьютердің көмегімен алуды қарастыратын информатиканың маңызды саласы.
Дербес компьютерді пайдаланушылардың қатарында компьютерлік графикамен айналысатындардың саны күн санап артып келеді.
Қазіргі танымал бағдарламалардың ешқайсысы компьютерлік графикасыз жұмыс істемейді.
3D-технология архитектуралық визуалдауда, автомобиль жарнамалары мен компьютерлік ойындар жасауда қолданылады. Үшөлшемді компьютерлік графика – өте кең сала, ол машина жасауда, архитектурада, құрылыста, медицинада, археологияда, тренажерлар құруда, кино мен теледидарда қолданыс тапқан. Техниканы жетілістіру және 3D моделдермен жұмысты қарапайымдастыру арқылы үш өлшемді графика үйреншікті жазық бейнелерді ығыстыра отырып, өмірдің ажырамас бір бөлігіне айналары сөзсіз.
Қолданылу аймақтары
- архитектуралық жобалау мен интерьерлік конструктрлеу;
- теледидар үшін жарнамалық жəне ғылыми танымал роликтер дайындау;
- компьютерлік мультипликация және фантастикалық сюжетті ойын фильмдер түсіру;
- машина жасау АПРЖ-де;
- географиялық ақпараттық жүйелерде;
- электротехника және электроникада;
- компьютерлік ойындар, кітаптар мен журналдар үшін иллюстрация дайындау;
- көркем компьютерлік графика, Web-дизайн;
- кеңістіктегі бейненің дамуы;
- арнаулы эффектілер.
Компьютерлік моделдеудің уникалды құралдары мен əдістері арқылы ғимараттың виртуалды моделдері құрылады. Осы кезге дейін құрылыс жобалары жоѓары деңгейдегі құрылыс технологиясында өтті. Қазірге кезде құрылыс компаниялары визуалды бейнеленетін инженерлік жобалар жүйесін қолданады. Заманагөй программалар құрылыс есептерін жүргізіп қана қоймай, сондай-ақ құрылыс үрдісін визуалдайды. Сату компаниялары оның дизайны жəне жөндеу жұмыстарымен байланысты 3D моделдеудің компьютерлік программаларын клиентке болашақ жоба туралы дəл ақпарат беру үшін қолданады. Осылайша бұл компаниялардың кірісі пайдасыз сызбаларға жұмсалатын уақытты үнемдеу есебінен арта түседі. Компьютерлік моделдеу жетістігін тек жылжымайтын мүлікпен байланысты адамдар ғана емес, сондай-ақ өзінің шығынын заманагөй компьютерлік құрастыру программалары көмегімен қысқартуға ұмтылатын ірі компаниялар да мойындап отыр.
3D визуалдау архитектура саласына мүлдем жаңа мүмкіндіктер береді. Дəстүрлі архитектуралық идеяларды қол техникасымен көрсетудің орнына компьютерді қолдану өте ыңғайлы. Жаңа жобаларды 3D графика компьютерлік программаларында жасалынған фотореализмді бейнелер түрінде көрсету дамып отыр. Осы технология архитектуралық дизайн облысына өз үлесін қосуға тырысады. Оны қолдану арқылы алынған күрделі жобалар сəттілігі əр бір салада бүгінгі күнде талабы күшті қатал бəсекелестік жағдайында нəтижені көрсетудің нанымдылығынан тəуелді болады. Бұл жобалар архитектураға қызығушыларды заманагөй технологиядан хабардар болып, оны тəжірибеде сауатты қолдануға итермелейді [2].
IT-технологиясы облысында, əсіресе дизайнерлік мамандарды сапалы білімдендірудің жетіспеушілігі бұл технологияны игерудің қаншалықты маңыздылығын көрсетеді. Интерьер жғне экстерьер дизайнын жасауды экономиканың əр түрлі салаларының IT- индустриясында қолдану қажеттілігі артуда. Заманагөй өндіріс қызметкер-дизайнерлер көптеген программаларды білуін талап етеді, яғни жұмыс берушіге кең профилді жан-жақты маман керек.
Қазіргі заманғы компаниялар 3D-технологияның қандай да бір компонентінсіз жұмыс жасай алмайды. Осыған байланысты программалық қамтамалардың, соның ішінде анимация жəне визуализация бойынша программалардың қолданысы кең таралған. Заманауи IT-технология мамандарын бұл бағытта оқыту бүгінгі күнде əр түрлі оқу орындарында үлкен сұранысқа ие. Əр түрлі үшөлшемді жобалық циклды басқаратын шешімдер жобаның орындалуына қызығушы барлық тұлғаларға оған оның кез-келген сатысында қосылуына жəне олардың компетенциялары шегінде жобалық мəліметтер қосуға мүмкіндік береді. Осылардың бəрінің негізі мəліметтердің сандық форматы боп табылады.
Анимациялық жобалау, media-өндіріс жəне game-индустрия бойынша сенімді жəне функционалды шешімдер ұсынатын 3D компьютерлік моделдеуге қызығушылықтың артуына байланысты бұл өнім экономиканың киноиндустрия, жобалау, жарнама жасау, ландшафт дизайны сияқты салаларында тиімділікке ие. Моделдеудің алдыңғы қатарлы əдістері осы салалардың аниматорларына, дизайнерлеріне жəне инженерлеріне өздері ойлағандай дəрежеде компьютерде жұмыс жасауға мүмкіндік береді. Идеялар моделге біртіндеп ауысады, қателер мен қайталанатын үрдістер саны кемиді, өйткені модель өзінің нақты өмірдегі протипіне жақын байланысқан. Мəліметтердің сандық форматы жобалаудың барлық сатыларында тиімді бірлескен жұмысқа мүмкіндік береді. Жобалық ақпарат құрылады, басқарылады жəне жалпы қолдану мүмкіндігіне ие. Оны кез келген қажетті орындар қолдана алады. Нəтиженің ерекшелігі көпшілік арасында кең түрде қызығушылықпен қолданыс табатындығында болып отыр.
Статистиқаға сүйенсек, жаппай қолданыста жүрген бағдарламаларды жасап шығарушы бағдарламистік ұжымның қызметкерлері өз жұмыстарының 90 % уақытын осы графикамен шұғылдануға жұмсайды екен.
Қазіргі компьютерлік графика тек көркемдеу мен безендірумен үшін ғана емес, ғылым мен медицинаның барлық саласында, коммерциялық және әкімшілік қызмет орындарында алуан түрлі ақпаратты көрнекі түрде көрсету үшін сызбалар, графиктер, диаграммалар жасау үшін қолданылады.
Конструкторлар автомобильдің немесе ұшақтың жаңа үлгілерін құрастырған кезде олардың соңғы көрінісін алу үшін үшөлшемді графикалық объектілерді қолданады. Архитекторлар монитор экранында болашақ ғимараттың кең көлемді кескінін жасап, оның жер бедерімен қалай жанасатынын алдын-ала болжай алады.
2.2. 3D модельдеу бағдарламалардың ерекшеліктері
Үш өлшемді модельдеуге арналған бағдарламасы, содан кейін әр түрлі мақсаттар үшін пайдаланылуы мүмкін қызықты үлгілерді және модельдерді әдемі очерктер, айналуы мүмкін. Бұл бағдарламалық қамтамасыз ету түрі, сіз қарамастан дайындық деңгейін 3D графика, жұмыс істеуге мүмкіндік береді. олар уақыт салыстырмалы түрде қысқа кезеңде етіп 3D-редакторы сусымалы, жеткілікті (Netfabb немесе Google SketchUp сияқты) қарапайым бастаған тіпті меңгеруге болады. модельдеу үш өлшемді кеңістікте сәулет және дизайн, кино түсіру және компьютерлік ойындар, және тағы басқалар: түрлі салалардағы пайдаланылады.
Қолданылу аясы – біз үш өлшемді нысанды көп нәрсе үшін қолдана аламыз. Мысалы: сәндік (жүзік, білезік және т.б.), технология(телефон ұстағыш, телефонға арналған қаб), ғылыми жоба (батарея, робот т.б.), көңіл көтеру (ойыншық және тағы да басқалары)
Жасалуы – арнайы сайттарда, арнайы бағдарламаларда, 3D-принтерде жасалады.
Арнайы сайттар – қазіргі кезде 3D модельдеуге арналған сайттар өте көп. Оның бірі «tinkercad сайты». Ол өте қолжетімді. Онымен жұмыс жасау өте оңай.
Арнайы бағдарламалар – 3D модельдеуге арналған бағдарламалардың саны жетерлік. Мысалы: Blender, Sweet Home 3D, Scultris, SketchUp Make, LEGO Digital Designer, nanoCad free, Autodesk, Autocad. Олар үш өлшемді нұсқау жасау үшін арналған.
3D принтер – қазіргі таңда 3D принтер түрлері көп. 3D принтер- суретті үш өлшемді етіп шығаратын құрылғы. Ол сандық үш өлшемді модельді пайдалана отыра қабаттап шығарады. Суретті жасап шығаруға пластиктің бірнеше түрі негіз болады, алайда бүгінде өндірушілер бейненің әлдеқайда шынайы болуына жаңа компоненттер қосып жатыр.
3D модельдеу бағдарламасы үшөлшемді сандық эффекттерді шығарады. 3D-модельдеудің нәтижелерін көрмеген фильмдерде, анимацияларда және осы ойындарға емес, осы әлемдегі тіршілік иелері мен құрылымдарымен толтырылған бейне ойындарда көрдіңіз. 3D-модельдеу – бұл симуляцияланған 3D кеңістіктегі полигондарды, шеттерін және шыңдарын манипуляциялау арқылы кез келген беттің немесе объектінің 3D көрінісін жасау үдерісі. 3D модельдеуді арнайы 3D өндіріс бағдарламалық жасақтамасымен қол жеткізуге болады, ол суретшіге полигональды беттерді жасайды және деформациялайды немесе нысандарды сандық түрде көрсету үшін пайдаланылуы мүмкін деректер нүктелерінің жиынтығына нақты объектілерді сканерлеу арқылы қол жеткізуге болады. 3D модельдеу қалай пайдаланылады.3D модельдеу инженерлік, сәулет, ойын-сауық, кино, арнайы әсерлер, ойындарды дамыту және коммерциялық жарнаманы қоса алғанда кең ауқымдарда қолданылады
- Blender
Blender –3D модельдеу компьютерлік графика бағдарламасы. Blender бағдарламасының көмегімен 3D модельдеу, анимация жасауға, видеоүзінділерді өңдеуге,түрлі ойындарға логикалық объектілерді енгізуге мүмкіндік береді.
Ең маңыздысы, ол бағдарламаның азғантай көлемі (шамамен 10-20 мегабайт)
Blender әр түрлі ОЖ жұмыс істеуге мүмкіндік береді, олар: Linux, Windows, MacOS т.б.
Blender – үшөлшемді компьютерлік графиканы құруға арналған еркін пакет, ол өзіне модельдеу, анимация, рендринг, видеоны постөңдеу мен қатар интерактивті ойын құру құралдарын қоса қамтиды. Кәсіби жасаушы пәрмендердің (команда) арқасында және жылдам әрі тұрақты дамуының әсерімен бұл пакет қазіргі таңда тегін 3D редакторлары арасында айрықша қолданысқа ие.
Blender бағдарламасын голландық анимациялық студиа NeoGeo құрастырған.1998 жылдың мауысым айында Blender-дің авторы Тон Розендаль NAN компаниясын ұсынады. Бірақ 2002 жылы компания NAN банкротқа ұшырады. Автордың сұрауы бойынша креторлар мүмкіндік береді 1000000 S кері сатып алуға. 2002 жылдың қазанның 13 жұлдызында компания Blender Foundation лицензиялық GNU GPL продуктты ұсынды. Кәзіргі кезде Blender бағдарламасы Blender Foundation компаниясының арқасында кең тарауда.
Негізінде бірінші шыққан кодына байланысты Blender –дің туған күні қаңтардың 2 күні 1994 жылы болып есептеледі. 2014 жылы Blender-ге 20 жыл болды.
Blender –3D модельдеу компьютерлік графика бағдарламасы. Blender бағдарламасының көмегімен 3D модельдеу, анимация жасауға, видеоүзінділерді өңдеуге,түрлі ойындарға логикалық объектілерді енгізуге мүмкіндік береді.
Ең маңыздысы, ол бағдарламаның азғантай көлемі (шамамен 10-20 мегабайт)
Blender әр түрлі ОЖ жұмыс істеуге мүмкіндік береді, олар: Linux, Windows, MacOS т.б.
- Autodesk 123D Tinkercad
Tinkercad-бұл веб-шолғышта жұмыс істейтін 3D модельдеуге арналған тегін онлайн бағдарлама. 2011 жылы қол жетімді болғаннан бастап, ол 3D басып шығаруға арналған модельдерді құрудың танымал платформасына айналды, сонымен қатар мектептердегі конструктивті қатты күйдегі геометрияға кіру деңгейінің кіріспе курсы болды.
TinkerCAD-ті Google-дің бұрынғы инженері Кай Бэкман және оның негізін қалаушы Микко Мононен 3D модельдеуді, әсіресе физикалық нысандарды жобалауды көпшілікке қол жетімді ету және пайдаланушыларға өз жобаларын Creative Commons лицензиясы бойынша жариялауға мүмкіндік беру мақсатында құрды. 2011 жылы веб-сайт tinkercad.com WebGL қолдауымен браузерлер үшін үш өлшемді модельдеудің веб-құралы ретінде іске қосылды 2012 жылға қарай пайдаланушылар 100 000-нан астам 3D пайдаланушылар сайтқа жобаларын жариялады.
Tinkercad-бұл үш өлшемді редактор, ол онлайн режимінде модельдер жасауға мүмкіндік береді, содан кейін үш өлшемді басып шығару қасиетке ие болды.
Tinkercad-тың негізгі тегін нұсқасының мүмкіндіктері өте көп, сондықтан қазір осы бағдарламаны барлық пайдаланушылар:
- шексіз жобалар жасайды;
- импорт пен экспорттың барлық функционалын пайдаланады;
- ShapeScripts қолданады.
Tinkercad тегін нұсқасында жұмыс істейтін пайдаланушылар осы жоспардың барлық жақсартуларын автоматты түрде ала алады.
- ПРАКТИКАЛЫҚ БӨЛІМ
Экструдирование (выдавливание) в Blender.
Практическая работа «Самолет»
| № | Задание | Способ выполнения | Иллюстрация |
| 1 | Запустить Blender. Включить режим редактирования | Tab. | |
| 2 | Из куба сделать прямоугольный параллелепипед | Используем клавишу S для изменения размеров куба: по оси X – 3,0; по оси Y-1,5; Z-0,5 | |
| 3 | Отобразить вершины прячущиеся за передние | Нажмите на кнопку Visible Selection не выходя из режима редактирования | |
| 4 | Выделить ребра | Нажмите клавишу выделения ребра и поочередно выделяйте ребра при зажатой клавише shift | |
| 5 | Включить инструмент Extrude и вытянуть переднюю часть вперед | Специальная кнопка на панели Mesh Tools окна кнопок: Extrude или с помощью горячей клавиши E (англ. буква).
Вытягиваем при зажатой клавише ctrl. |
|
| 6 | Сузить вершину в конус | Нажать клавишу S и, удерживая клавишу ctrl , перемещать мышь до тех пор пока размер верхней части не будет равен 0,1. | |
| 7 | Создать верхнюю часть самолета и хвост. | Повторить п.5,6,7. | |
| 8 | Создать крылья. | ||
| 9 | Переключиться на вид из камеры | 0 на NumLock | |
| 10 | Сохранить файл | F2 |
Экструдирование (выдавливание) в Blender.
Практическая работа «Башня Замка»
| № | Задание | Способ выполнения | Иллюстрация |
| 1 | Запустить Blender. Включить режим редактирования | Tab. | |
| 2 | Удалить куб | Клавиша Delete
Ok |
|
| 3 | Переключиться на вид сверху и Добавьте меш-кольцо | NumPad – 7
Add – Mesh – Circle
|
|
| 4 | Переключиться на вид спереди и начать экструдирование | Нажать клавишу 1, далее клавишу Е и выдавливать кольцо при зажатой клавише CTRL
|
|
| 5 | Сузить верх кольца | Нажать клавишу S, включится режим масштабирования и снова удерживайте нажатой клавишу . Переместите вашу мышь горизонтально и кликните левой кнопкой мыши, как только размер верхней части будет равен нулю (это можно увидеть в левом нижнем углу вашего 3D-окна). | |
| 6 | Выделить вершины основания конуса | Выберите вершины нижней части конуса при помощи клавиши выделения вершин. | |
| 7 | Сузить основание конуса | Запустите экструдирование (клавиша Е) и потом сразу же нажмите S. Уменьшите немного внутреннюю часть башни. Когда ширина тела вашей башни будет достаточной (на ваш взгляд), щелкните левой кнопкой мыши, чтобы зафиксировать размер. | |
| 8 | Создание тела башни | Экструдируйте вершины вниз. Нажать клавишу Е и, зажав клавишу CTRL, протащить вниз.
|
|
| 9 | Добавление других элементов | ||
| 10 | Переключиться на вид из камеры | 0 на NumLock | |
| 11 | Сохранить файл | F2 |
4.Қорытынды
Қорыта айтқанда, 3D модельдеу – үш өлшемді нысан жасау, яғни кез-келген заттың үш өлшемдік нұсқа ретінде өңдеуге боладығына көз жеткіздім.
3 d анимация және модельдеу соңғы жылдары тез қарқынмен, кең ауқымды қолданысқа түсті. Яғни өнердің жаңа саласы кино, мультипликация, рекламалық роликтер дайындау, ойын жасау және түрлі презентациялар жасаудан бастап, сәулет өтері мен инженерияда және көптеген т.б. салалара кеңінен қолданылады.
3 d модельдеу біздің жұмысымызды жеңілдету үшін, майда жұмыстарды автоматты түрде жасайды, тіпті кейбір бағдарламалар аса қиын функцияларды да іске асыра алады. Сол бағдаламаларда жұмыс қалай жүретінін қарастырып. Ол жұмыстарды мынандай бөліктерге бөлуге болады: моделлинг – текстуринг – риггинг – анимациялау – рендеринг .
Қазіргі таңда 3d принтерлер түрлеріде көп. 3d принтер-суреттер үш өлшемді етіп шығаратын құрылғыларда бар.
- Қолданылған әдебиеттер тізі және интернет-ресурстары
- С.Т.Мұхамбетжанова, А.С.Тен, И.В.Комова «Информати» ЖББМ 6-сыныбына арналған оқулық, Атамұра 2020 ж.
- Г.И.Салғараева, Ж.Б.Базаева, А.С.Маханова «Информатика» ЖББМ жаратылыстану-математикалық бағытының 11-сыныбына арналған оқулық
- https://prezi.com/5j78wx-jg-bc/3-d/
- https://eifeg.com/4205-3d.html
- http://kk.wondershare.com/multimedia-tips/free-3d-modeling-applications.html