Трехмерным пространствам — трехмерные мыши

Алексей Сидоров

Когда я проектировал в двумерном пространстве AutoCAD, с позиционированием все было просто: два направления для размещения чертежа и колесико мыши для приближения/удаления. Когда же решил осваивать 3D-САПР, то буквально сразу столкнулся с вопросом: «Как поворачивать трехмерную модель и размещать компоненты сборок с помощью мыши, которая перемещается всего в двух плоскостях?» По мере знакомства с приложением я освоил такие функции, как «3D-орбита», «Вид на объект», «Показать выбранные», и другие инструменты для работы с трехмерными моделями, затем — набор горячих клавиш для позиционирования... Но чувство, что может быть как-то по-другому, не исчезало. Спустя некоторое время я узнал о существовании 3D-мыши SpaceMouse Classic (теперь она уже не выпускается). Идея передвижения модели свободной от мыши рукой пришлась мне по вкусу. Правда, сначала я не очень справлялся: модель то улетала за край экрана, то «криво» поворачивалась, но уже через 15 минут она вела себя как шелковая. Сейчас дошло до того, что если при проектировании под левой рукой у меня нет привычной 3D-мыши, работать становится некомфортно. Более того, работа двумя руками очень экономит время. В этой статье я попытаюсь подробно рассказать о том, что такое 3D-мыши и как они упрощают труд человека, работающего с 3D.

3D-мышь — это манипулятор, представляющий собой устройство трехмерного позиционирования с джойстиком для работы в системах трехмерного проектирования или в приложениях, требующих контроля за перемещением объектов в 3D-пространстве. Манипулятор устанавливается слева от клавиатуры. Таким образом, пока правая рука выполняет операции с помощью обычной мыши, левая может производить манипуляции с 3D-мышью. Конечно, это алгоритм работы для правшей, для левшей все наоборот (рис. 1).

Рис. 1. Положение рук при одновременном применении мыши и манипулятора

Кому нужны 3D-мыши? На этот вопрос ответить просто — всем, кто использует 3D-приложения. Перечень некоторых областей применения и программ приведен в табл. 1.

Таблица 1. Области применения и приложения для 3D-мышей

3D-мыши поддерживают работу в более чем 120 приложениях таких операционных систем, как Windows, Mac OS X, Linux, UNIX. За последнее время наметились тенденции использования 3D-мышей в игровой индустрии.

Использование 3D-мышей позволяет осуществлять многие операции параллельно (например, поворот модели 3D-манипулятором и выбор инструмента проектирования 2D-мышью), что значительно экономит время. На приведенной схеме (рис. 2) демонстрируется рабочий процесс с 3D-манипулятором и без него.

Рис. 2. Схема экономии времени при работе только с двумерной мышью (вверху) и при одновременной работе с 3D-манипулятором

Основной элемент 3D-мыши — контроллер движения, который во всех моделях имеет одинаковый принцип действия. Шесть степеней свободы (три линейные и три угловые) обеспечивают перемещение и вращение модели во всех направлениях. При этом можно отключать степени свободы, инвертировать оси, менять местами функции Приблизить/Удалить и Вверх/Вниз. Скорость перемещения/вращения зависит от усилия, прилагаемого к контроллеру движения. Чувствительность к усилию настраивается через панель настройки.

На данный момент выпускаются четыре модели устройства. Их основные характеристики представлены в табл. 2.

Таблица 2. Основные характеристики моделей 3D-мышей

Модели SpaceNavigator for Notebooks и SpaceNavigator снабжены двумя кнопками, которым можно назначить вызов двух разных функций приложения или необходимое сочетание клавиш (например, Alt+Tab). К тому же если у приложения есть различные рабочие среды, то для каждой из них можно назначить два индивидуальных инструмента. Так, при работе в среде Эскиз программы Autodesk Inventor можно назначить такие инструменты, как Окружность и Отрезок, а при работе в среде Сборка — Вставить компонент и Зависимости. При этом переназначать функции очень просто: достаточно открыть Панель настройки, выбрать категорию, а затем переместить необходимую команду в область соответствующей клавиши (рис. 3).

Рис. 3. Процедура назначения горячих клавиш на 3D-мыши

В таких моделях, как SpaceExplorer и SpacePilot, клавиш гораздо больше (рис. 4).

Рис. 4. Группы клавиш на моделях SpaceExplorer (слева) и SpacePilot

На устройствах они распределены по группам:

1. клавиши-«модификаторы» Esc, Shift, Ctrl и Alt, работающие так же, как соответствующие им клавиши на клавиатуре;

2. клавиши Top, Right, Left и Front, обеспечивающие доступ к традиционным проекциям (вид спереди, справа, слева, сверху) трехмерной модели. При работе в 3D-режиме возможно включение режима 2D для быстрого перемещения, увеличения или уменьшения проекций;

3. клавиша Fit (Показать все) зумирует трехмерную модель таким образом, чтобы она полностью отображалась в графическом окне;

4. клавиша Panel вызывает панель настройки, через которую производится переназначение функций и настройка устройства;

5. клавиши «+» и «–» регулируют чувствительность контроллера движения к усилию;

6. две настраиваемые клавиши, которым можно назначить два различных инструмента приложения;

7. клавиша Dom включает/отключает функцию перемещения модели единовременно только в одной оси;

8. шесть программируемых кнопок;

9. ЖК-дисплей, на который выводятся названия инструментов, присвоенных программируемым кнопкам;

10. клавиша Config, позволяющая менять наборы шести программируемых кнопок.

Например, при работе в среде Сборка в «Набор-1» могут входить такие инструменты, как Вставить компонент, Зависимости, Копировать и т.д., а в «Набор-2» в той же среде — Массив, Зеркальные компоненты и т.д. Количество формируемых наборов неограниченно (у меня хватило терпения создать 300, вряд ли кому-то может понадобиться больше). Для тех, кому неудобны назначенные по умолчанию команды клавиш под номерами 1-3, предусмотрена возможность их изменения (к примеру, в набор «Сборка 300» можно назначить 15 уникальных инструментов) — рис. 5.

Рис. 5. Назначение клавишам уникальных команд

Рис. 6. Графики «пробега» и времени проектирования. Верхняя шкала — 2D-мышь, нижняя — 3D-мышь

На рис. 6 наглядно проиллюстрировано преимущество, которое обеспечивает применение 3D-мыши при выполнении небольшой задачи в трех различных САПР-приложениях. Как следует из графиков, время проектирования сократилось на 37%, а «пробег» мыши — на 47%.

Те, кто работает в 3D-приложениях, знают, что время имеет решающее значение при выполнении проекта, а 3D-манипуляторы позволяют сберечь его.

Алексей Сидоров

Продакт-менеджер по машиностроению Consistent Software Distribution.

САПР и графика 7`2009