Трехмерное моделирование

2.2 Стереоскопические дисплеи

Стереоскопические дисплеи делятся  на два типа:

1. Автостереоскопические дисплеи  - дисплеи, не нуждающиеся в  дополнительных аксессуарах, и  способные самостоятельно формировать  стереоэффект путём направления  нужного пучка света в нужный  глаз. Как правило, для этого  применяются микролинзы Френеля,  выполняющие роль светоделителей, и специальные барьерные сетки,  так чтобы каждый глаз зрителя  видел только тот столбец пикселей, который предназначен для него (у данного метода имеются множественные  недостатки). В частности, выход зрителя из нужного ракурса или выход из ограниченной «зоны безопасного просмотра» приводит к разрушению эффекта стерео, а разрешение изображения по горизонтали автоматически уменьшается вдвое.

Производители стереодисплеев продолжают разрабатывать технологии, позволяющие  уменьшить эти недостатки. Philips и NewSight разработали свои технологии многоракурсных дисплеев - WOWvx и MultiView. Компания SeeReal Technologies, в свою очередь, встраивает в свои дисплеи подвижный светоделитель  и детектор положения головы зрителя, перестраивая изображение под нужный угол зрения.

2. Дисплеи, требующие использования  вспомогательных устройств (очков)  для создания зрительного стереоэффекта.  В свою очередь вспомогательные  очки делятся на две категории  - пассивные и активные:

1) Пассивные:

a. Анаглифические, использующие метод  получения стереоэффекта для  стереопары обычных изображений  при помощи цветового кодирования  изображений, предназначенных для  левого и правого глаза. Вместо  диоптрийных стёкол в такие  очки вставлены специальные светофильтры, как правило, для левого глаза  - красный, для правого - голубой или синий.

b. Поляризационные очки, через эффект  поляризации формирующие разные  изображения для разных глаз. Снижение яркости изображения  для поляризационных очков составляет  примерно 50 %, разрешение остается  тем же (для систем с двумя  ЖК-панелями: Planar, StereoPixel) или снижается  вдвое (Zalman). Поляризационные очки  применяются также в кинотеатрах  IMAX.

2) Активные - затворные очки (жидкокристаллические или поляризационные), синхронизированные с дисплеем и поочерёдно затемняющиеся с той же частотой, с которой дисплей выводит изображения (кадры) для каждого глаза. За счёт эффекта инерции зрения в мозгу зрителя формируется цельное изображение (при этом требуется дисплей с частотой развёртки 120 Гц, так, чтобы для каждого глаза частота обновления изображения составляла 60 Гц). Снижение яркости изображения для затворных составляет примерно 80 %, разрешение остаётся тем же.

2.3 Голографические дисплеи

Голографические 3D дисплеи воспроизводят  непрерывное световое поле, соответствующее  световому полю реальной 3D сцены.

Принцип: Разделение объема воспроизведения  множеством условных вертикальных плоскостей, проходящих через центр экрана. В  каждой части разбитого плоскостями  пространства наблюдается свой вид (ракурс) объемной сцены.

Обычно, когда речь заходит о 3D, имеют в виду устройство, способное  воспроизводить на некотором материале  подобие традиционной голограммы, то есть вычислять и отображать фиксируемую  ей в виде дифракционных структур интерференционную картину светового  поля, причем делать это в реальном времени.

Плюс: самое реалистичное 3D изображение, обладающее всеми оптическими свойствами отображаемого реального объекта;

Минусы: техническая сложность  на пределе современных возможностей аппаратуры; вычислительных мощностей  хватает только для статических  изображений.

2.4 Объёмные дисплеи

Термин «3D-дисплей» употребляется  в отношении объёмных или воксельных дисплеев, где объёмное изображение  формируется (при помощи различных  физических механизмов) из светящихся точек в пределах некоторого объёма. Такие дисплеи вместо пикселей оперируют векселями.

Объёмные дисплеи строятся на разных принципах. Например, могут состоять из множества плоскостей, формирующих  изображение, которые расположены  одна над другой, одной качающейся плоскости, или же вращающихся плоских, или криволинейных панелей. Дисплеи на основе качающихся плоскостей и вращающихся панелей используют эффект зрительной инерции для достижения 3D-эффекта. За цикл своего движения движущаяся (качающаяся или вращающаяся) поверхность весь объём, в котором располагается изображение, зритель же воспринимает все положения поверхности как одновременные, в результате и видит вместо одной поверхности сплошное тело.

Сейчас получают распространение  подобные дисплеи низкого разрешения на основе светодиодов (в том числе  трёхцветных (RGB), позволяющих получить до 16 млн. цветовых оттенков), как простейших, разрешением 3х3х3 (монохром), так и  значительного размера и разрешения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 3D-Принтер

3D-принтер - устройство, использующее  метод создания физического объекта  на основе виртуальной 3D-модели.

3.1 Технология

3D-печать может осуществляться  разными способами и с использованием  различных материалов, но в основе  любого из них лежит принцип  послойного создания (выращивания)  твёрдого объекта.

Применяются две принципиальные технологии:

1) Лазерная

1. Лазерная печать - ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом он затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик

2. Лазерное спекание - при этом  лазер выжигает в порошке из  легкосплавного пластика, слой за  слоем, контур будущей детали. После этого лишний порошок  стряхивается с готовой детали

3. Ламинирование - деталь создаётся  из большого количества слоёв  рабочего материала, которые постепенно  накладываются друг на друга  и склеиваются, при этом лазер  вырезает в каждом контур сечения  будущей детали

2) Струйная

1. Застывание материала при охлаждении - раздаточная головка выдавливает  на охлаждаемую платформу-основу  капли разогретого термопластика.  Капли быстро застывают и слипаются  друг с другом, формируя слои  будущего объекта

2. Полимеризация фотополимерного  пластика под действием ультрафиолетовой  лампы - способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием  ультрафиолета

3. Склеивание или спекание порошкообразного  материала - то же самое что  и лазерное спекание, только порошок  склеивается клеящим веществом,  поступающим из специальной струйной  головки. При этом можно воспроизвести  окраску детали, используя связующие  вещества различных цветов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 3D-Сканер

3D-сканер - устройство, анализирующее  физический объект и на основе  полученных данных создающее  его 3D-модель.

3D-сканеры делятся на два типа  по методу сканирования:

1. Контактный, такой метод основывается  на непосредственном контакте  сканера с исследуемым объектом.

2. Бесконтактный

Неконтактные устройства в свою очередь можно разделить на отдельные  категории:

1. Активные сканеры

2. Пассивные сканеры

Активные сканеры излучают на объект некоторые направленные волны (чаще всего свет, луч лазера) и обнаруживают его отражение для анализа. Возможные  типы используемого излучения включают свет, ультразвук или рентгеновские  лучи.

Пассивные сканеры не излучают ничего на объект, а вместо этого полагаются на обнаружение отраженного окружающего  излучения. Большинство сканеров такого типа обнаруживает видимый свет -- легкодоступное окружающее излучение.

Полученные методом сканирования 3D-модели в дальнейшем могут быть обработаны средствами САПР и, в дальнейшем, могут использоваться для разработки технологии изготовления (CAM) и инженерных расчётов (CAE). Для вывода 3D-моделей  могут использоваться такие средства, как 3D-монитор и 3D-принтер.

 

 

 

 

 

Заключение

Для чего задумали трехмерную графику? Прежде всего, она создана, для более  реального изображения предметов, для более яркого представления  реального мира, для изображения  предметов, объектов, которые максимально  будут соответствовать реальным.

Создание трехмерного изображения (естественно с помощью специальных  программ) включает в себя два основных этапа: моделирование и непосредственно визуализацию. На этапе моделирования происходит проектирование модели (основная цель моделирования, есть то, что проектируются объекты и в дальнейшем редактируется с помощью геометрических преобразований, для создания более реальной модели с определенными требованиями), а на последующем этапе выполняется построение проекции, и в дальнейшем оживление созданной модели с помощью разных методов и приемов. Трехмерная графика и анимация занимает сейчас важную нишу, и в дальнейшем планирует свое все большее развитие и внедрение во многих областях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Сазонов А.А. Трехмерное моделирование в AutoCAD / А.А. Сазонов. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 384 с.

2. Литинский П.Ю. Трехмерное моделирование структуры и динамики таежных ландшафтов / П.Ю. Литинский. — Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. — 149 с.

3. Прахов А. Blender. 3D-моделирование и анимация. Руководство для начинающих / А. Прахов. – Спб.: БХВ-Петербург, 2009. – 266 с.

4. http://referats.allbest.ru

5. http://itorum.ru/uslugi/trexmernoe-modelirovanie-i-vizualizaciya/

6. http://ru.wikipedia.org

7. http://www.ugi.ru/services/3d