1. Районная научно-практическая конференция школьников

2. «Я намечаю путь к открытию…»

3. Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
4. «Средняя общеобразовательная школа № 2»пос. Уренгой Пуровского района

ЯНАО Пуровский район, п.г.т. Уренгой, мкр. 5а, дом 53

Проект по информационным технологиям:

Создание 3D модели

памятной стелы посёлка Уренгой  

Секция 6. Информационные технологии, программирование

Анепир Далина Анатольевна, ученица 9 б класса

Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

«Средняя общеобразовательная школа № 2» п.г.т.Уренгой Пуровского района

Кайгородов Евгений Александрович, учитель информатики  

Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

«Средняя общеобразовательная школа № 2» п.г.т.Уренгой Пуровского района

п.г.т. Уренгой

2015 год

Содержание

      Введение                                                                                      3

 1.   Основные понятия трехмерной графики                                                4

1.1. 3D моделирование                                                                              4

1.2. Что такое полигональное моделирование                                                4

1.3. Что такое полигональная сетка                                                        4

1.4. Отличие трехмерного изображения от двумерного                                        4

1.5. Создание трехмерного изображения                                                        4

1.6. Моделирование                                                                                5

1.7. Рендеринг (Визуализация)                                                                5        

2.Проектно - практическая часть.                                                                 6

2.1. Создание 3D модели памятной стелы в 3D-редакторе SketchUp                        6

2.2. Основные инструменты и операции                                                         6

2.3. Построение  памятной стелы                                                                7

Заключение                                                                                                                         10

Литература                                                                                                                         11

Введение

Актуальность: В этом году исполняется 70 лет со дня Победы над фашизмом. Война оставила  в каждой семье свой страшный след.  В памяти народной должны  навсегда остаться те, кто принес нам Победу в мае 1945 года. Пока есть память, есть и будущее. В нашей стране многое делается для сохранения памяти о Великой Отечественной войне. Начиная с 2014 года,  в России установлена новая  памятная дата – День Неизвестного Солдата.  Дата выбрана не случайно: 3 декабря 1966 года  к  25-летней годовщины разгрома немецких войск под Москвой прах Неизвестного Солдата был перенесён из братской могилы на 41-м километре Ленинградского шоссе и торжественно захоронен в Александровском саду. На плите, лежащей на Могиле Неизвестного Солдата, выбита надпись: «Имя твоё неизвестно. Подвиг твой бессмертен». Инициатива установления этой даты принадлежит участникам движений, занимающихся поисками останков погибших воинов и увековечением их памяти. Память о тех, кто остался Неизвестным солдатом, на чьих могилах нет имен, хранит Вечный огонь. Он горит на Могиле Неизвестного солдата у Кремлевской стены и у сотен мемориалов по всей России.

         В те далекие сороковые годы Пуровский район был самой восточной территорией Ямало-Ненецкого автономного округа. Будущим солдатам приходилось по нескольку недель сначала добираться до Салехарда. Затем уже из окружной столицы их направляли в Красную Армию. По данным Военного комиссариата Ямало-Ненецкого автономного округа, восемь ямальцев удостоены звания Героя Советского Союза за подвиги на фронтах Великой Отечественной войны, на фронт было призвано 8 982 жителя округа, из них погибло - 2 546 человек.

          Из Пуровского района на фронт были призваны более двухсот тридцати человек, из них около сорока жители национальных поселений и факторий. Почти половина воинов-пуровчан полегла на полях сражений, многие из них были награждены боевыми наградами. Имена тех, кто не вернулся с войны и тех, кто вернулся домой, но ушел из жизни в послевоенные годы, увековечены на памятнике "Воинам-пуровчанам" в городе  Тарко-Сале. [ 1 ]

         В настоящее время в национальных поселениях Пуровского района Самбурге, Харампуре и Халясавэе нет памятных комплексов, посвященных тем, кто в годы Великой Отечественной был призван в ряды Красной Армии на защиту Отечества. Установка памятников в национальных поселениях позволит навечно сохранить память об участниках Великой Отечественной на их малой родине. Поисковая работа по составлению списка тех, кто из маленьких поселений и факторий ушел на фронт, шла несколько лет. Сейчас администрации национальных поселений совместно с ветеранами и общественностью определяют места установки памятников. Таким образом память о героях Великой Отечественной на Ямале увековечат в мемориалах [ 2 ]

         В нашем посёлке 1985 году в честь 40-летия победы была установлена и открыта памятная стела в честь воинов, погибших на полях сражений Великой Отечественной войны.  Я захотела создать свою 3D модель памятной стелы для нового парка, который в будущем  планируется в нашем посёлке. Сегодня 3D модели используются в различных областях жизнедеятельности человека: архитектуре, медицине, киноиндустрии и т.д. Мир 3D моделирования, для учащихся, открывается легко и просто, с помощью инновационного продукта SketchUp.

Цель: создание 3D модели памятной стелы п.г.т.Уренгой средствами SketchUp.

Задачи: 1. Познакомиться с основными понятиями 3D графики;

2. Освоить базовые принципы работы в 3D-редакторе SketchUp;

3. Освоить понятие построения мемориалов;

4. Создать 3D модель памятной стелы в 3D-редакторе SketchUp.

Гипотеза: предположим что если показать весь спектр возможностей современного3D-редактора SketchUp то, можно создать собственный проект памятной стелы, который будет отвечать  современным социальным и эстетическим требованиям.

Объект исследования – программы 3D моделирования.

Предмет исследования – создание 3D модели памятной стелы в 3D-редакторе SketchUp.

Проектным продуктом будет созданная модель памятной стелы.

Методы исследования: анализ и синтез информации о памятниках Пуровского района, моделирование в 3D-редакторе SketchUp.

Практическое назначение исследования. Я знаю, что в Интернете есть несколько сайтов любителей трехмерного моделирования с хранилищами лучших моделей и моя коллекция может их пополнить.

Новизна исследования заключается в том, что данная 3D модель может быть рассмотрена как эскиз для возведения.

1.Основные понятия трехмерной графики

Трехмерная графика (3D (от англ.3 Dimensions-«3 измерения») Graphics, Три измерения изображения)-раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.

1.1. 3D моделирование

3D моделирование-это процесс создания трехмерной модели объекта. Задача 3D моделирования - разработать визуальный объемный образ желаемого объекта. С помощью трехмерной графики можно и создать точную копию конкретного предмета, и разработать новое, даже нереальное представление до сего момента, не существовавшего объекта.

1.2. Что такое полигональное моделирование?

Полигональное моделирование (polygonal modeling)-это самая первая разновидность трехмерного моделирования, которая появилась в те времена, когда для определения точек в трехмерном пространстве приходилось вводить вручную с клавиатуры координаты X, Y и Z. Как известно, если три или более точек координат заданы в качестве вершин и соединены ребрами, то они формируют многоугольник (полигон), который может иметь цвет и текстуру. Соединение группы таких полигонов позволяет смоделировать практически любой объект.

1.3. Что такое полигональная сетка?

Полигональная сетка (жарг. меш от англ. polygon mesh)-это совокупность вершин, рёбер и граней, которые определяют форму многогранного объекта в трехмерной компьютерной графике и объёмном моделировании. Гранями обычно являются треугольники, четырехугольники или другие простые выпуклые многоугольники (полигоны), так как это упрощает рендеринг.

1.4. Отличие трехмерного изображения от двумерного

Трехмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ (однако, с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров, трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость). При этом модель может, как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

1.5. Создание трехмерного изображения

Для получения трехмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:

•Моделирование;

•Текстурирование;

•Освещение;

•Анимация;

•Динамическая симуляция;

•Рендеринг;

•Вывод полученного изображения.

1.6. Моделирование

Моделирование -создание трехмерной математической модели сцены и объектов в ней.

Моделирование сцены (виртуального пространства моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:

• Геометрия (построенная с помощью различных техник (напр., создание полигональной сетки) модель, например здание);
• Материалы (информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон);
• Источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения);
• Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции);
• Силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации);
• Дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.).

Задача трехмерного моделирования — описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению.

1.7. Рендеринг (Визуализация)

На этом этапе математическая (векторная) пространственная модель превращается в плоскую (растровую) картинку.

Что же такое, собственно, рендеринг (Rendering) или визуализация? Это создание так называемого фотореалистического изображения на основе трехмерной сцены, построенной в 3D редакторе. Достоверность такого изображения (подобие фотоснимку реального объекта, сцены и т.п.) достигается программными механизмами специальных программ-рендеров, которые умеют визуально имитировать свойства поверхностей реальных материалов в сочетании с факторами освещения в свете.

2. Проектно – экспериментальная  часть

2.1. Создание 3D модели памятной стелы в 3D-редакторе SketchUp

Выполнение проекта я начала с изучения среды моделирования SketchUp. Для этого я установила программу на компьютере (http://www.sketchup.ru/), а также воспользовалась ссылками «Для новичков» для просмотра обучающих уроков [ 3].

SketchUp - простой и удобный инструмент для создания, обработки и презентации трёхмерных моделей. Здания, мебель, интерьер, строительные сооружения и многое другое проектируется за считанные минуты. Кроме того, SketchUр предоставляет возможность:

• создавать многостраничные документы и презентации;
• раскладывать и аннотировать множество масштабированных моделей на одной странице;
• создавать, документировать и делать презентацию проекта, используя один единственный чертёж.

SketchUp интуитивен и очень прост в обращении, так как сделан с расчётом на непрофессионалов, и позволяет относительно быстро и просто достигнуть желаемого результата, используя привычные с детства инструменты — «линейку», «карандаш», «транспортир», «ластик» в трёх плоскостях.

SketchUp поддерживает импорт и экспорт различных форматов двухмерной растровой и трёхмерной графики, в частности: *.3ds, *.dwg, *.ddf; *.jpg, *.png, *.bmp, *.psd.

Модель  состоит:

Стела - представляет собой плоскую, широкую, иногда близкую к квадрату художественно оформленную плиту с изображением и надписью. Может иметь самую различную форму.

Постамент (подставка)- на котором установлена стела, узкий или широкий, низкий и массивный, поднимающийся над землёй на 30-50 сантиметров в зависимости от общего архитектурного решения;

Цветник  

Выступ для вечного огня.

Горизонтальные памятники, так же как памятники вертикальные, изготавливаются из самых различных, но всегда высокопрочных материалов, таких, как:

• Гранит различных цветов и другие сорта камня;
• Литьевой гранит, он же полимерный гранит, искусственный камень;
• Бетон из мраморной и гранитной крошки.

Все три вида материала, идущего на изготовление отдельных элементов горизонтального памятника, тщательно шлифуются и полируются и потому всегда имеют очень красивый и эстетичный внешний вид.

Таблица 2.1. Таблица пропорций для  памятной стелы

2.2. Основные инструменты и операции

Основные инструменты:

Прямоугольник - рисование прямоугольных граней.

Окружность - рисование окружностей.

Дуга - рисование дуг.

Основные операции:

Тяни/Толкай - позволяет вдавливать и вытягивать грани объектов для добавления или уменьшения    

 объема 3D-моделей.

Орбита - вращение камеры вокруг модели.

Панорама - перемещение камеры (точки обзора) вертикально или горизонтально.

Масштаб -приближение или удаление камеры (точки обзора).

Переместить - позволяет перемещать, растягивать или копировать объекты.

Повернуть - поворот, растяжение, искажение или копирование объектов вдоль закругленной линии.

Сдвиг - создание копий линий, которые равно отдалены от точек начала координат

Рулетка - измерение расстояний, создание направляющих линий или точек, а также масштабирование модели.

Заливка - назначение материалов и цветов для объектов

В процессе моделирования, выяснено, что облом плинт лучше выполнять с помощью прямоугольника и операции «Тяни/Толкай», а для внутренних фигур рекомендуется использовать дугу с прямоугольником, окружность и операции «Ведение» и «Тяни/Толкай» [ 4 ].

2.3. Построение памятной стелы

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

Заключение

Результаты научно-исследовательской работы:

• Познакомилась с основными понятиями 3D графики;
• Освоила базовые принципы работы в 3D-редакторе SketchUp;
• Узнала, как строить стелу, мемориал;
• Научилась рассчитывать таблицу пропорций для построения для стелы.

Одним из самых сложных приёмов в процессе моделирования является облом плинт, который необходимо выполнять с помощью прямоугольника и операции «Тяни/Толкай», а для выполнения внутренних фигурных элементов рекомендуется использовать дугу с прямоугольником, окружность и операции «Ведение» и «Тяни/Толкай».

В дальнейшем планируется передать 3D модель стелы в коллекцию моделей сообщества пользователей SketchUp, а также войти в группу разработчиков социального проекта по строительству в посёлке Уренгой парка - мемориала.

Компьютерная графика и моделирование это будущее всех технологических процессов, архитектуры и дизайна, поэтому результаты нашей работы будут полезны для профессионального самоопределения и свою будущую специальность я хочу связать с этими направлениями компьютерного творчества.

Список литературы

1. http://www.yamal.org/
2. http://www.puradm.ru/catalog/novosti/0_6037
3. URL: http://www.sketchup.ru
4. Встроенный учебник 3D-редактора SketchUp