3D-визуализация технологических процессов
Как добиться наглядности изображения технологического процесса? Ведь зачастую его визуальное отображение необходимо не только самим конструкторам как помощь в разработке, но и для внешних нужд предприятия: клиенты и партнеры должны легко уяснить суть и разобраться в этапах процесса, даже не имея специальных знаний в области, относящейся к деятельности предприятия.
Создание трехмерных моделей оказывается наиболее эффектным и в конечном счете экономичным способом наглядного иллюстрирования машин, механизмов и всего процесса в целом. Это позволяет избежать лишних финансовых затрат, сэкономить массу человеко-часов и тем самым способствовать повышению экономической эффективности технологического процесса при его реализации.
Чем это объясняется? Ответ очевиден: возможности 3D-графики на порядок превосходят таковые у двухмерных изображений — схем, чертежей и рисунков, используемых для графического отображения технологического процесса.
Время — деньги
При большом количестве иллюстраций, например при создании схемы уже существующего производственного процесса, такого как прокатка металла, могут потребоваться сотни и даже тысячи иллюстраций (см. рисунок). В этом случае создание иллюстрирующих картинок в трехмерном виде возможно на порядок быстрее двумерной прорисовки.
Это происходит, во-первых, за счет того, что все оптические характеристики поверхности материала: цвет, отражающая и преломляющая способности, гладкость, цвет и характер распределения (форма) блика, текстура и др. — для конкретной поверхности создаются с какой угодно тщательностью. Иногда относительно долго, но всего один раз. И после того, как материал создан, его можно применять к любому количеству каких угодно форм, а делается это практически моментально, как по трафарету.
Во-вторых, однажды созданный объект (а также процесс) можно «покрутить» в 3D вкруг своей оси, расположить удобнее для просмотра, сделать «наезд» на какую-либо деталь/часть/отсек и рассмотреть ее под нужным углом.
Кроме того, при желании можно посмотреть любой разрез, цветом показать какое-либо из невидимых измерений (например, толщину), что, естественно, упрощает и ускоряет процесс создания большого (и не очень) количества иллюстраций.
Благодаря названному преимуществу 3D-визуализация успешно применяется предприятиями, в том числе в целях сокращения расходов на проект за счет экономии производственных ресурсов.
Пример. Корпорация Whisker R&D Co обратилась к специалистам on3D.ru с просьбой создать трехмерный анимационный ролик, иллюстрирующий процесс работы сложного устройства TopScan. Проектируемый механизм ноу-хау предназначен для сканирования поверхности кремниевых пластин, используемых при создании компьютерных процессоров.
Интересно, что в процессе работы над роликом были выявлены несоответствия некоторых частей механизма. Это оказалось новостью даже для самих разработчиков устройства. В результате непосредственно в конструкцию устройства был внесен ряд усовершенствований.
Таким образом, конструкторы получают возможность не только демонстрировать свои достижения стороннему наблюдателю, но и оптимизировать разрабатываемые процессы и устройства, опираясь на их виртуальные макеты.
Очевидно и наглядноДля сравнения обратимся к монохромным (черно-белым) схемам и чертежам. Они практически никогда не дадут такой наглядности, как реалистичная и многокрасочная 3D-графика (вообразите, что в этом журнале все иллюстрации, представляющие собой схематические рисунки, выполнены методом трехмерной графики). Кроме того, современные программы и системы 3D-моделирования при необходимости могут создавать объекты и описания процессов со степенью реалистичности, близкой к фотографической. Правда, в нашем случае последнее нужно бывает достаточно редко, поскольку при иллюстрировании именно технологических процессов задача дизайна сугубо практична: не удивить зрителя красотой картинки, а облегчить понимание технологического процесса. Максимально детальная проработка, вплоть до полной реалистичности, как правило, нецелесообразна.
|
 |
|
Ошибаться несвойственно
Поскольку 3D-моделирование потенциально обеспечивает получение более точных схем, чем рисование, в «трехмерке», как говорилось выше, можно выяснить, к примеру, нестыковку каких-либо деталей и выявить другие ошибки.
При этом исправить ошибку в 3D-модели (внести необходимые изменения и дополнения) несравнимо проще. Если вам придется вносить изменения в конструкцию одной детали при помощи обычного рисования, это вполне может привести к исправлению и перечерчиванию огромного числа схем. Как известно, в 2D дизайнерам приходится прорисовывать элементы поверхности заново для каждой новой картинки, тщательно распределяя блики и тени, чтобы показать форму. При этом приходится следить за соответствием рисуемой иллюстрации общему стилю всей серии.
А теперь представьте такую ситуацию: в машине, для иллюстрации которой вы уже нарисовали 67 картинок, изменилась всего одна, но важная для клиента деталь, например ручки были хромированными , а стали чернеными. Все ручки в 67 иллюстрациях (если повезло, то в 43 — в остальных они не попали в кадр) придется перерисовывать, горько сожалея о часах или днях, потраченных на прорисовку бликов и отражений в хромированных деталях.
|
|
Еще раз деньги
Менеджерам и конструкторам предприятий, которые еще не задумывались о возможностях применения трехмерной графики в «личных целях», стоит принять на вооружение положительный опыт других западных и российский компаний. Яркий пример: система 3D-проектирования самолета Boeing 777 позволила разработчикам сэкономить 15% средств, затраченных на производство.
|
|
Этапы работы
Перед началом создания компьютерных моделей необходимо разобрать поэтапно весь технологический процесс, уяснив смысл и назначение каждой его операции. Для этого у специалистов-разработчиков компании-клиента обычно запрашивается соответствующее описание (как правило, в форме чертежей). Но, к примеру, дизайнеры on3d.ru считают, что очень полезно еще и пообщаться лично.
Следует заметить, что для создания 3D-модели важно то, насколько детально нужно будет показать те или иные элементы. Эти указания, акценты важно заложить в описание процесса еще на предпроектной стадии. Необходимо ли досконально прорисовывать все составные части и структуру либо в ряде иллюстраций достаточно ограничиться общим, приблизительным изображением? Чем конкретнее поставлена задача, тем более качественной будет ее реализация, поэтому для правильной расстановки акцентов в будущих иллюстрациях важно точно указывать степень детализации каждой операции и части механизма.
В целом же для создания 3D-иллюстрации требуется лишь схематичное описание с указанием наиболее важных деталей.
Пример. В упоминавшемся уже проекте ролика TopScan для Whisker R&D Co при иллюстрировании необходимо было сделать упор на ключевую процедуру сканирования кремниевой пластины. Процедура же подачи этих пластин в контексте всего процесса не являлась принципиально важной и акцентируемой, поэтому в конечном варианте пластины просто подлетают «из ниоткуда».
Далее в соответствии со всеми стадиями технологического процесса производится планирование проекта. Чаще всего это происходит в форме создания своеобразного сценария с раскадровкой: комплектом схематических рисунков, сделанных вручную, — так называемого сториборда (story board).
Такая покадровая раскладка всех этапов при трехмерной визуализации особенно полезна в случае особо сложных задач, к примеру при создании масштабной схемы сложных промышленных грузоперевозок, происходящих с участием различных видов транспорта, таможен, складов, диспетчеров, систем навигации и пр. Здесь понадобится большое количество объектов: автомобили, самолеты, корабли, контейнеры, различные виды тары, изображения систем навигации и управления, склады, погрузчики и т.д.
Все эти элементы нужно уяснить в начале работы над проектом, а никак не в процессе финальной отрисовки в 3D.
Кстати, несмотря на тщательность отработки подготовительной стадии, уже в процессе создания трехмерной модели вам, возможно, придется вернуться к этапу создания эскизов. А все потому, что иногда возникает необходимость в переосмыслении некоторых частей визуального ряда. К примеру, если где-то слишком углубленно освещается то, что, в принципе, можно показать более простым способом. Или может возникнуть необходимость изменения некоторых ракурсов для того, чтобы яснее показать некоторые части процесса.
3D-макеты на первоначальном, черновом этапе обычно строятся по принципу приоритета формы и поверхности над цветовым решением: дизайнер создает изображения, не считаясь с тем, насколько правдоподобны конкретные расцветки. Окончательная цветность дается на этапе финальной постобработки, а пока основное внимание уделяется структуре поверхности и форме деталей.
Этапы нанесения антикоррозийного покрытия после прокатки (часть процесса изготовления труб)
|
|
Инструментарий
При определении предпочтений относительно конкретных программ работы с 3D-изображениями для выполнения таких проектов дизайнер, по нашему мнению, должен исходить из двух позиций.
Конечно же, выбирать стоит то программное обеспечение, которое удобнее, ближе и понятнее. Не обращайте внимания на советы выбрать тот или иной программный продукт, потому что он «круче» и якобы все это знают. «Большие» программные пакеты, такие как 3ds max, Maya или LightWave, умеют всё, и в этом аспекте выбор — вопрос вашего личного удобства и комфорта при работе. Споры о том, кто «круче», ведутся уже многие годы, этому вопросу посвящены многие мегабайты интернет-форумов. Мы убеждены, что подобная полемика сродни спорам о том, «кто кого переборет, если слон с китом бороться станут».
В то же время выбранный для освоения программный продукт (если вы не являетесь узким специалистом, которому необходим строго определенный набор возможностей) должен иметь статус промышленного стандарта. То есть этим 3D-редактором должно пользоваться большинство в вашей области деятельности, а те, кто не пользуется, должны иметь возможность работать с вашими моделями, свободно импортировать-экспортировать модели или их части с минимальной ручной доработкой.
Необходимо помнить, что сложные проекты (к примеру, в области промышленного дизайна) требуют решения особо масштабных задач и больших мощностей. Кроме того, очевидно, что оригинальные, редко используемые программы сильно ограничат коммуникативные возможности.
Смена ракурса
|
|
Формы реализации проектов
Чаще всего наиболее простым и эффективным решением является вариант, когда некоторые (основные) иллюстрации формируются в красочный, привлекающий внимание буклет или брошюру для первичной демонстрации аудитории (клиентам, партнерам компании). В качестве же дополнения, если возникает необходимость в полной и (или) детальной демонстрации процесса либо для внутренних, собственных нужд заказчика, может использоваться анимационный 3D-ролик.
On3D.ru — проект 3D-анимации и компьютерной графики РА SOLEANS.
|
|