Однако  такое моделирование обладает и  определенными недостатками:

• автоматическое сглаживание стыков из преимущества превращается в недостаток, когда необходимо выполнить моделирование излома поверхности;
• фрагменты Безье слишком велики, поэтому работать с маленькими элементами или деталями объекта неудобно.

• создание объектов при помощи булевых операций;
• NURBS-моделирование

     NURBS (Non Uniform Rational B-Splines – неоднородные нерациональные В-сплайны) – это поверхности или кривые, форма которых описывается неоднородными рациональными В-сплайнами. Такие поверхности хорошо подходят для создания органических поверхностей, дают возможность неплохого интерактивного контроля над объектом, хотя и не так просты в использовании. Применение NURBS-поверхностей позволяет достичь лучших результатов при моделировании объектов со сглаженными формами, нежели приемы полигонального моделирования.

     NURBS-объекты  представлены двумя видами поверхностей и кривых:

• CV-кривые (кривые с контрольными вершинами) – содержат управляющую решетку с вершинами, с помощью которых можно изменять форму отдельной кривой или всей поверхности.
• Точечные кривые – подобно обычным кривым, строятся по контрольным точкам, которые позволяют более тонко, чем в случае с обычными сплайнами, управлять формой кривой или поверхности.

     Точно так же поверхности NURBS подразделяются на точечные и CV (с контрольными вершинами), сохраняя свои свойства аналогично кривым. Они состоят из набора NURBS-кривых, связанных между собой. В NURBS-объекты можно преобразовывать сплайны и стандартные примитивы 3ds Max.

     NURBS-поверхности  предпочтительнее полигональных  при моделировании плавных поверхностей  объектов, таких, как растения, животные, цветы и т.д.

 

      2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДОВ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ

 

     Современные информационные технологии позволяют воссоздавать внешний вид, смоделировать технологии постройки, пространственную ориентацию объектов культурного наследия.

     Создание  компьютерных трехмерных моделей возможно для любого памятника культуры, существующего, частично сохранившегося  или полностью утраченного. Рассматривая трехмерное моделирование в контексте реставрационной деятельности, стоит отметить важность и необходимость такой работы, ведь полученные объекты обладают не только историко-культурной значимостью, но могут эффективно использоваться в образовательном процессе.

     2.1 Методы 3D моделирования объектов культурного наследия

 

     При работе с реально существующими объектами первая задача состоит в воссоздании в виртуальном пространстве реального объекта – памятника архитектуры – в его текущем состоянии. Точность определяется заданными целями проекта и качеством исходных материалов.

     Чтобы получить визуальное сходство необходимо использовать в качестве основы высококачественные фотографии. Более высокую точность модели можно получить, опираясь на подлинные материалы и непосредственно на чертежи. Для получения фотореалистичного изображения используются фототекстуры – фрагменты реальных фотографий объекта (Рисунок 1).

a)      b)

Староместская площадь, Прага: a) Фотография; b) Скриншот

Рисунок 1(a,b).

     Для объектов, где точность имеет первостепенное значение, используется лазерное сканирование.

     2.1.1 Лазерное сканирование объектов

     Лазерное  трехмерное сканирование – это метод, позволяющий создать цифровую модель объекта, представив его набором точек с пространственными координатами. В результате сканирования на поверхности объекта полностью бесконтактно определяется положение от сотен тысяч до десятков миллионов точек (Рисунок 2).

     

a)   b)   c)

Фарфоровая  ваза ”Сплетницы” из экспозиции Государственного Эрмитажа

a) сканируемый объект; b) облако точек; c) 3D-модель

Рисунок 2(a-c)

     В большинстве случаев с одной точки стояния прибора невозможно отсканировать весь объект и для получения полной картины приходится производить измерения с разных точек. Труднодоступные части поверхности объекта могут быть отсканированы с помощью специального метрологического зеркала. Параметры сканирования (шаг и точность) выбираются в зависимости от характера рельефа (орнамента) фактуры поверхности обмеряемого объекта.

     Полученные  с разных точек стояния прибора  облака точек (так называемые сканы) сводятся в единую систему координат  и в дальнейшем обрабатываются совместно. Сведенные в единую систему координат сканы редактируются. Из них удаляются грубые промахи и уточняется положение еще не отсканированных участков поверхности. В дальнейшем на этой основе формируется высокоточная полигональная модель.

     Современное программное обеспечение и оригинальная технология позволяют выполнить построение 3D-модели реставрируемого объекта с высочайшей точностью. Специализированный пакет программ позволяет рассмотреть объект под разными углами и с разных сторон; виртуально восстановить недостающие детали и даже рассчитать количество необходимых для проведения работ материалов.

     Лазерное  сканирование и 3D-моделирование при  создании копий предметов культурного  наследия даёт следующие преимущества по сравнению с традиционными методами:

• высочайшая точность и достоверность результатов измерений;
• отсутствие контакта с объектом сканирования;
• существенное сокращение времени на создание прототипа;
• возможность многократного создания прототипа в любом масштабе;
• виртуальная реставрация и воссоздание произведений искусства;
• использование 3D-моделей для компьютерной анимации.

     2.1.2 Примеры моделирование объектов на базе 3ds Max

     3D редакторы предоставляют возможность максимально точно смоделировать объект культурного значения. На сегодняшний день существует несколько способов создания трехмерной модели, подробные описания которых находятся в первой главе.

     В этой главе будут проанализированы примеры моделирования, ранее созданные на базе 3ds Max.

     Первый объект – модель фарфоровой вазы XIX века, созданная способом наращивания (Рисунок 3).

     

     Конечный результат моделирования

     Рисунок 3

     Принцип данного способа отражен в идеи преобразования простого объекта Cylinder (Цилиндр) в редактируемую полигональную модель. Для того, чтобы получить необходимую форм, все полигоны , кроме основания, у объекта Cylinder удаляются. Далее при помощи инструмента масштабирования и перетаскивания ребер объекту придается законченная форма (Рисунок 4).

     

     Рисунок 4

     Добиться  реалистичности объекта помогут различные модификаторы, такие как Chamfer (Размножение точек по соседним ребрам), Extrude (Выдавливание), MSmooth (Сглаживание). Последняя операция с объектом заключается в создании декоративного элемента горлышка вазы. Для этого выделенные точки (Рисунок 5) передвигаются вверх, после чего к объекту снова применяется модификатор сглаживания.

     

     Рисунок 5 

     Второй  объект создан с использованием технологии выдавливания (экструзии) сплайнов – создание одноэтажного дома методом выдавливания 2D плана помещения по толщине.

     Рассматривая  данный метод в контексте моделирования непосредственно архитектурных объектов, стоит отметить, что способ весьма удобен в тех случаях, когда имеются сложные проемы (например, сводчатые окна), или если у здания одинаковые стены.

     Первое действие – создание плоской фигуры Rectangle (Прямоугольник) по исходному размеру стены дома. Далее применяется модификатор Edit Spline и с помощью команды Refine добавляется точка по центру верхнего ребра прямоугольника. Следует приподнять добавленную вершину, чтобы образовался фронтон (Рисунок 6).

Рисунок 6

     Далее необходимо создать прямоугольники для оконных проемов. Применяя к полученному сплайну модификатор Extrude, выдавить его на толщину стены. Аналогично строятся остальные стены. Для моделирования крыши в проекции Front создается сплайн по форме сечения двускатной крыши и с помощью команды Extrude выдавливается на всю длину (Рисунок 7).

Рисунок 7

     Для завершения работы нужно повторить процедуру создания крыши, повернуть ее на 90 градусов, чтобы получить в итоге две пересекающиеся плоскости (Рисунок 8).

Рисунок 8

 

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

     Сегодня возможности компьютерных программ позволяют создавать как трехмерные модели отдельных культурных объектов, так и целых ансамблей. Для создания аутентичной трехмерной модели архитектурного памятника не нужно решать сложные задачи в техническом отношении, важно лишь иметь плановое решение, а также исторический материал, собранный исследователем архитектуры для создания модели, максимально приближенной к оригиналу.

     Использование технологий виртуального моделирования  в научной, образовательной деятельности открывает перед исследователями широкие возможности репрезентации материала, памятников культуры и архитектуры.

     3D модели объектов культурного наследия может послужить хорошим учебным пособием для образовательных учреждений средних и высших (школ, институтов, и т.д.), экскурсоводов, и основой для создания видео для научно-популярных фильмов и телепередач.

 

      БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 
     

1. Бондаренко  С.В., Бондаренко М. Ю. 3ds max. Легкий старт / С. И. Бондаренко, М. Ю. Бондаренко. – CПб.: Питер, 2005. – 128 с.: ил.
2. Ковальченко И.Д. Методы исторического исследования / И. Д. Ковальченко. – М., 1987. – С. 281 – 357.
3. Московский государственный институт электроники и математики. Кафедра «Информационно-коммуникативные технологии» Методы и программы моделирования 3d – объектов [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://wiki.auditory.ru/
4. Дизайн и компьютерная графика. Архитектурное моделирование в 3ds Max [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.3dray.ru/architecture.htm
5. Википедия. 3ds Max [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/3ds_Max
6. Юрий Ильин. 3D моделирование [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://mir3d.ru/learning/766/
7. Иллюстрированный самоучитель по 3ds Max [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://3d.demiart.ru/book/3D-Max-7/menu.html
8. Лазерное сканирование и 3D моделирование произведений искусства [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://new.bumtechno.ru/metrology/services/art
9. Географические информационные системы Gis-Lab.Основные стратегии создания 3D моделей зданий и городов [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://gis-lab.info/qa/3dcities.html