1 - 2006

Визуализация проектов: психологические аспекты вопроса

В.С. Калинин

Введение

Новые возможности конструктора

Для чего это нужно

Конкретные примеры

Некоторые общие понятия создания 3D-сцен

Типовая схема задания 3D-объектов и сцен:

Заключение

Психологии давно известны два типа мотивации. Один из них называется — избегание неудач, а другой — мотив достижения успехов.
М.В. Макарова. С чего начать путь к успеху?

Введение

Сначала — несколько выдержек из различных источников.

Из справочной системы Autodesk Inventor 10 Series:

«Высококачественные фотореалистичные тонированные изображения и анимационные ролики создаются прямо в среде проектирования Autodesk Inventor. Возможность создания изображений для презентаций позволяет сэкономить средства и усовершенствовать наглядное представление своих идей».

Из интервью с Ником Хауэром, главой фирмы Kitchen Sink Studios, опубликованного на известном сайте Render.ru (Kitchen Sink Studios — фирма, специализирующаяся на архитектурной визуализации. Всего за несколько лет студия, основанная Ником Хауэром и Кори Кепфером, стала одной из самых преуспевающих в г.Фениксе, шт.Аризона):

«Мы делаем нечто большее, нежели просто создание с помощью компьютера статичного изображения или анимации. Все сотрудники компании обладают опытом в дизайне, архитектуре и маркетинге, а также имеют представление о “цифровом” искусстве. Это позволяет нам создавать завершенные и эффективные проекты — лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Мы создаем полнофункциональные презентации, со звуком, видео… мы интересуемся новыми достижениями в области фотореалистичного рендеринга, освещения и текстурирования. Реалистичность ценится все больше…»

Из открытого письма президенту от редакции Интернет-издания Render.ru от 04.10.2005 г.:

«Выяснилось, что российские 3D-студии постоянно сталкиваются с одной и той же проблемой — нехваткой высококвалифицированных специалистов, несмотря на то что работа в этой сфере очень хорошо оплачивается!
Такое положение дел, а именно нехватка высококвалифицированных кадров, препятствует как развитию отечественного рынка, так и выходу российских компаний на прибыльный западный рынок, а государство тем самым теряет возможность получать большие доходы… В 18 из 28 стран и регионов специалисты отмечают рост занятости в сфере IT, особенно в области трехмерной компьютерной графики — на 60% и более. Только в Китае было создано свыше 100 тыс. рабочих мест, и большинство из них в китайских компаниях, многие из которых родились в новом тысячелетии. Общая доля рынка компьютерной графики от всего рынка IT составляет 12%... Из всего этого следует вывод, что наша страна, имея большой творческий потенциал, упускает прекрасную возможность для создания огромного количества дополнительных рабочих мест, развития отечественного рынка и даже получения дохода не только за счет работы самой индустрии 3D-графики, но также и в сфере образования, ибо желающих серьезно обучаться и стать специалистами в этой области очень много уже сейчас и становится все больше, и эти специалисты действительно востребованы!»

Приводя эти выдержки, я хотел бы, чтобы вы хотя бы в общих чертах представили суть затрагиваемого вопроса. В этой статье я хочу помочь вам разобраться, для чего надо уделять так много внимания качественному представлению своего продукта, что для этого надо делать, и постараюсь выделить некоторые основополагающие моменты.

В начало В начало

Новые возможности конструктора

Известно, что иногда в России конструктор и дизайнер — это два независимых, а порой и конфликтующих субъекта одной организации. Один фантазирует, другой пытается технически обыграть эти фантазии; у одного — художественное образование, навыки владения дизайнерскими пакетами, у другого — сугубо техническое образование и владение САПР. Я никоим образом не умаляю значение дизайнера, но с появлением в большинстве современных САПР уникальных возможностей по созданию высококачественных 3D-объектов конструктор, как автор своего детища, имеет полный набор инструментов для доведения проекта до товарного вида от начала и до конца. И здесь возникает следующая ситуация: дизайнер готовит буклеты, материалы презентаций, материалы по web-сайту и прочие работы, связанные с его непосредственными функциями, а конструктор приобретает в своей деятельности новое направление — наработку качественных презентационных видов (изображений узлов и изделия в целом) с вариантами, например, окраски, компоновки, места и способа крепления и т.п. Материалы конструктора необходимы и для ведения переговоров с заказчиком, и для работы дизайнера.

В начало В начало

Для чего это нужно

Решение о начале разработки проекта зависит не только от желания заказчика. Часто работы начинаются с поиска источников финансирования, изготовителей, с определения объемов работ и, конечно, с оформления исходно-разрешительной документации. Именно здесь можно значительно упростить и ускорить эти процессы, создав в эскизном виде виртуальную модель будущего объекта. Одна хорошая картинка, дающая представление об объекте, и необходимый комплект эскизных чертежей с основными технико-экономическими показателями могут стать решающими в принятии решения о проектировании . Поэтому наибольшее количество трехмерных моделей создается на предпроектной стадии — как презентационные материалы. И не стоит забывать, что хорошее впечатление от графики, сложившееся у заказчика, утвердит его в правильности выбора именно вашей организации, особенно если работа велась на конкурсной основе. Условия выполнения подобных работ очень жесткие: ограничения по срокам, недостаток исходных материалов, создание модели по карандашным наброскам, при этом удачно выполненная работа приносит не только моральное удовлетворение, но и соответствующий результат: никакие чертежи не сравнятся с трехмерной моделью в силе воздействия на заказчика.

В своей работе конструктор должен помнить о том, что не все люди одинаково способны воспринимать линии чертежа как условное изображение неких объемных форм. Сильнейший эффект на восприятие заказчика оказывают трехмерные изображения, близкие к фотографическому качеству. Поэтому разработчик, создающий трехмерную сцену, должен обладать определенным художественным вкусом. Картинка должна быть максимально фотореалистичной , и лучше, если будущий объект визуализирован в реальном окружении. При этом нужно умело построить композицию будущего изображения — подобрать задний фон, форму и текстуру вспомогательных поверхностей сцены. Важное значение имеют чувство пропорций и композиции, постановка света, выбор палитры цветов. Неудачный рисунок заднего плана, вставленный в сцену, часто наносит огромный вред эстетической стороне работы. Наиболее распространенные ошибки — это нарушение соотношения масштабов самого объекта и его окружения, неправильно выбранная точка зрения, поскольку неудачный ракурс сводит на нет все достоинства презентационной картинки.

Свет  одна из главных составляющих привлекательной картинки. Самую красивую 3D-модель можно испортить одним лишь светом, а обычный кубик с хорошо подобранной текстурой и красиво освещенный будет представлять больш у ю художественную ценность. Светом всегда можно выделить достоинства и скрыть недостатки, акцентировать внимание, создать настроение. Свет — очень мощный инструмент, которым нужно умело управлять.

На завершающей стадии проектирования модель корректируется или заново отстраивается с учетом доработок, замечаний и т.д., выявленных в процессе разработки. После этого нужно достичь высокой степени проработки презентационного материала по готовому проекту, например полной реальной детализации модели, применения материалов и фактур, согласованных с заказчиком. Компьютерная визуализация и 3D-графика усиливают благоприятное впечатление от проекта на этапе представления его на выставках, конкурсах, в публикациях.

Компьютерное моделирование позволяет выполнить анализ различных материалов, цветовых решений, создавая их аналоги в процессе принятия решения на стадии проектирования. А качество визуализации определяется не только фантазией, но и профессионализмом 3D-дизайнера (конструктора). Правильно расставить свет и тени, создать необходимые текстуры, грамотно дать движение объекту и камере — вот далеко не полный список навыков, которыми должен обладать мастер. Трехмерная визуализация в основном нужна для того, чтобы преподнести свой проект заказчику в доступной для восприятия форме и усилить его впечатление. 3D-анимация — это способ показать все то, что снять невозможно, и обыграть это так, чтобы все было абсолютно понятно.

Мультимедиапрезентация — это в большинстве случаев работа дизайнера и программиста, а еще лучше, когда к ним присоединяются психолог, аналитик, маркетолог, специалист по 3D-графике и видеопроизводству. Задача мультимедиапрезентации состоит в том, чтобы оперативно, ярко и понятно предоставить потенциальному клиенту или партнеру всю необходимую информацию, удивить его и возбудить у него интерес. На выставках, семинарах и даже просто при визите менеджеров к клиентам мультимедиапрезентация может сделать эту работу куда более производительной, что позволяет эффективно распределять и использовать рабочее время.

В начало В начало

Конкретные примеры

Приведу в связи с вышеизложенным два примера из собственного опыта и из личных наблюдений .

В кабинете директора департамента проектно-конструкторских работ идет бурное обсуждение проекта пульта управления судном. Проект уже был выполнен ранее для другого заказчика, а новому заказчику требуется аналогичное оборудование, но у него есть возможность выбрать еще из двух аналогичных исполнителей проекта. Переговоры закончены, заказчик обещал подумать и дать ответ через несколько дней. Проходя мимо кабинета конструктора, «делегация и сопровождающие ее лица» по предложению директора согласились посмотреть на экране монитора тонированную и законченную 3D-модель объекта. Когда все было, что говорится, прокручено, развернуто и вывернуто перед их взором и прозвучали ответы на вопросы (а нельзя ли это сделать синеньким, а это черненьким, а это толще на 2 мм и т.п.), потенциальные заказчики возвратилась в кабинет директора, где и был благополучно подписан договор. Кстати, после этого случая такая практика со стороны руководства проектной организации стала нормой.

И еще пример: поджимают сроки, а документацию по проекту надо срочно согласовывать в некоей разрешающей организации. Документация сырая — неполные формуляры, некомплект по ТУ и т.д., но при этом в «трехмере» проект полностью завершен, необходимый комплект РКД закончен и передан на изготовление опытного образца. Ответственный по проекту не верит, что в таком виде у него подпишут проект, и тут я решаюсь помочь — делаю несколько иллюстраций объекта с фотореалистичным качеством в разных ракурсах в реальной тонировке, а на одной из иллюстраций вывожу текст с техническими характеристиками в соответствии с ТУ. На следующий день я узнаю, что все уполномоченные лица внимательно и восхищенно рассматривали иллюстрации, а просмотр документов ограничился всего лишь двумя первыми листами. Проект был согласован, ответственный по проекту услышал лестные отзывы о нашей организации. Конечно, мы после этого в короткие сроки довели документацию до ума. Но на том этапе надо было срочно что-то предоставить, что мы и сделали.

Конечно, здесь есть и минусы. Например, когда заинтересованные лица рассматривают изделие на экране моего монитора, многие пытаются ткнуть в экран пальцем, а мне потом приходится отмывать эти отпечатки. В общем-то, мне трудно их за это осудить: когда виртуальная модель крутится на экране, то смотрящий порой забывает, что она виртуальная, и пытается за нее схватиться или повернуть ее.

В начало В начало

Некоторые общие понятия создания 3D-сцен

Rendering (рендеринг)  — процесс создания реалистичных изображений на экране, использующий математические модели и формулы для добавления цвета, тени и т.д.

Texture (текстура) — двумерное изображение, хранящееся в памяти компьютера или графического акселератора в одном из пиксельных форматов. При хранении в сжатом виде на дисках компьютера текстура может представлять собой обычный бит-мап, который мы привыкли видеть в форматах bmp , jpg , gif и т.д. Перед использованием текстура разворачивается в памяти и может занимать объем в десятки раз больше первоначального размера. Существует порядка двух десятков более или менее стандартизированных пиксельных форматов текстур.

Texture Mapping (наложение текстур)  — в трехмерном моделировании так обычно называют процесс наложения двумерной текстуры на трехмерный объект (текстура как бы натягивается на объект) для придания ему соответствующего внешнего вида.

В начало В начало

Типовая схема задания 3D-объектов и сцен:

• каждая сцена представляет:

- набор объектов,

- набор источников света,

- набор текстур,

- набор камер (хотя обычно используется одна);

• каждый объект задается:

- набором вершин (вершина определяется 3D-координатами и соответствующими координатами в текстуре),

- набором граней (грань определяется тремя вершинами и текстурой),

- поведением объекта (расположение, ось поворота, угол поворота, коэффициент масштабирования и т.д.);

• каждый источник света задается:

- положением,

- ориентацией (точка, в которую направлен этот источник; target),

- типом (фоновый, направленный, ненаправленный),

- цветом (обычно RGB);

• каждая текстура представляет собой прямоугольную 2D-картинку, часто фиксированного размера (например, 64Ѕ64, 128Ѕ128, 256Ѕ256);

• каждая камера задается:

- положением (location),

- направлением (а точнее, точкой, в которую направлена эта камера; target),

- углом зрения (FOV),

- углом поворота относительно своей оси (roll).

Здесь я привел лишь основные понятия, не особо вдаваясь в подробности. Мне хотелось бы, чтобы всем стало понятно, что 3D-конструирование и 3D-визуализация — это разные вещи, причем второе вряд ли проще первого. Но здесь бояться не следует, надо обязательно осваивать этот потенциал современных САПР, по большей части еще не задействованный в широких масштабах.

В начало В начало

Заключение

Если вы обратили внимание, я хоть и начал эту статью с выдержки о новом модуле визуализации в Autodesk Inventor 10, но далее по тексту не упоминал о нем. Дело в том, что конкретизировать задачу в данный момент нет смысла — все тормоза у нас в сознании. Но если я хоть кого-то убедил, что аспект зрительного восприятия (чисто психологический) при принятии решения играет очень важную роль, то статья написана не зря.

И еще одно: после того как вы показали визуализацию проекта заказчику, а он принял ваше предложение и подписал договор — та продукция, которую он получит, должна соответствовать презентационным иллюстрациям, характеристикам и т.д., а по возможности и превосходить их. Иначе вы рискуете многим — и престижем фирмы, и ее конкурентоспособностью и т.д.

В начале 90-х мне приходилось проектировать малые архитектурные загородные сооружения — нестандартного типа коттеджи для так называемых новых русских. Тогда я очень ясно ощутил, что визуализация проекта — великое дело. Проект принимался только тогда, когда его можно было пощупать руками, покрутить и т.д. Компьютеры, а тем более программы САПР в то время были не в ходу, поэтому масштабные модели этих самых архитектурных форм (с бассейнами, эксплуатируемыми кровлями, врезанными в неплоский ландшафт и т.д.) я делал из оргстекла и пенопласта. Чертежи — не читались (понятно почему — некому и нечем), но по макетам не было ни одного провала проекта (доработки, конечно, были). Сейчас же все обстоит совсем иначе. У грамотного, творчески мыслящего конструктора есть замечательные инструменты как для создания, так и для визуализации своих проектов.

При работе над статьей я, конечно, побродил по необъятным просторам Всемирной паутины и не оставил без внимания мнения ведущих и авторитетных специалистов по 3D-визуализации — они мне помогли оформить и сформулировать некоторые свои мысли. Я только конструктор, хоть и с большим опытом, но вовсе не писатель. Поэтому прошу воспринимать эту статью адекватно.

Демонстрационную версию русской версии Autodesk Inventor Series 10 с модулем Inventor Studio, позволяющим создавать высококачественные фотореалистичные тонированные изображения и анимационные ролики, вы можете заказать в «Русской Промышленной Компании». Проекты пользователей, приемы работы в Inventor Studio, Autodesk Inventor и других САПР смотрите на сайте www.cad.ru.

В.С. Калинин

Инженер-конструктор, «Морские навигационные системы», Санкт-Петербург.

В начало В начало

САПР и графика 1`2006