«ТЕХНИЧЕСКАЯ И ПРОГРАММНАЯ ПОДДЕРЖКА РЕАЛИСТИЧНОЙ ТРЕХМЕРНОЙ ГРАФИКИ»

1. Вводная часть
1. введение (актуальность и мотивация)
2. цели и задачи работы
3. предполагаемая научная новизна и планируемая практическая ценность
2. Основная часть
1. локальный обзор
2. национальный обзор
3. мировой обзор
3. Заключительная часть
1. описание полученных и планируемых результатов по теме
2. выводы и заключение
4. литература

I. Вводная часть

1. Введение

         Данная магистерская работа является логическим продолжением научно-исследовательских работ студентов ДонНТУ, которые были начаты в инициативном порядке в 2000-м году. Тогда было принято решение о создании виртуальных моделей всех корпусов университета, студенческого городка и прилежащих территорий. Учитывая современный уровень развития коммуникационных технологий и среды Интернет в частности, возникла необходимость организации доступа к этому проекту через всемирную сеть. На данный момент самым перспективным вариантом решения этой задачи является интеграция разработанных моделей в быстроразвивающуюся навигационно-образовательную программу Google Earth. Так как возраст этого проекта невелик, то участие в заполнении карты мира трехмерным содержимым принимает еще малое количество человек. На данный момент на карте Украины расположено около 10 объектов и лишь половина из них имеет приемлемый уровень детализации, большинство – лишь символьное обозначение зданий или памятников. Из учебных заведений страны ДонНТУ – первый университет, представленный на виртуальной трехмерной карте мира.

2. Цели и задачи работы

         Несмотря на большие масштабы данного проекта, на сегодняшний день уже существуют трехмерные виртуальные модели девяти корпусов, четырех общежитий и спортзала. Первоочередной задачей является повышение уровня их детализации и размещение на карте Google Earth. Также актуальной является проблема уменьшения размеров моделей (в килобайтах) с сохранением при этом максимальной достоверности архитектуры и наибольшей степенью фотореализма. Основная же цель всего проекта – представление кампуса ДонНТУ в сети Интернет, в виде, максимально доступном для потенциальных студентов или возможных сотрудников университета.

3. Предполагаемая научная новизна и планируемая практическая ценность

         С точки зрения научной новизны данный проект ценен тем, что содержит сравнительный анализ методов моделирования и оценку их положительных и отрицательных сторон, а также полученные экспериментально выводы зависимостей занимаемого моделью объема от точности геометрии и степени переданного фотореализма. Также данная работа является первой (среди стран бывшего СНГ) попыткой полноценно и достоверно представить кампус учебного заведения в среде Интернет, средствами Google Earth.
         Практической ценностью данной работы будет полученная в результате доступность и популяризация данных о ДонНТУ в сети Интернет. Также увеличится круг лиц, заинтересованных просмотром результатов работы, за счет того, что помимо информационной ценности она имеет некоторый эстетический и инновационный вес, что, опять же, увеличит интерес непосредственно к университету.

II. Основная часть

1. Локальный обзор

         Как уже упоминалось ранее – данная магистерская работа является логическим продолжением научно-исследовательских работ студентов ДонНТУ, которые были начаты в инициативном порядке в 2000-м году. Основным идейным и духовным куратором проекта является Аноприенко Александр Яковлевич. Под его эгидой и чутким руководством этот проект и развивается по сей день.
Первыми студентами, которые взялись моделировать корпуса университета были: Матвеев Александр Александрович (ст. гр. ВТ97-а) и Бабков Виктор Святозарович (ст. гр. ВТ96-б). Они работали вместе и сделали большую часть имеющихся на сегодняшний день корпусов. Их работа длилась до 2002 года. После этого проект стал продвигаться медленнее, т.к. требования к детализации и достоверности моделей стали намного выше, и один человек уже не в состоянии был сделать за год десяток качественных моделей. Именно из-за повышения критериев качества на данный момент первые созданные модели нуждаются в существенной доработке.
         Следующим студентом, участвовавшим в данной работе, была Мищенко Елена Николаевна (ВТ-01а). Кроме непосредственно моделей корпусов она сделала демонстрационную анимацию интерьера первого корпуса университета.
         На данный момент в этом проекте участвую лишь я – Грищенко Александр Вячеславович (КС-02а). На сегодняшний день мной детально смоделирован шестой корпус ДонНТУ с прилегающим сквером и служебными пристройками. Это строение уже размещено на карте Google Earth и любой желающий может с ним познакомиться. Также ведется работа по увеличению детализации первого корпуса с целью его дальнейшего использования в той же программе.
         Среди других факультетов нашего университета подобные работы не проводятся, хотя есть косвенно связанные темы.

2. Национальный обзор

         Поиск публикаций или какой-либо другой информации, позволяющей сделать вывод о том, что в других высших учебных заведениях нашей страны ведутся подобные разработки, ни к чему не привел. На некоторых дизайнерских факультетах занимаются моделированием интерьеров или ландшафтным дизайном, технические специальности проводят некоторые исследования с использованием трехмерных моделей отдельных деталей или приборов. Медицинские институты работают с трехмерными моделями клеток (таких, как ВИЧ и ДНК) или органов, а строительные ВУЗы занимаются моделированием построек лишь для наглядного представления разработанного чертежа.
         Во всех этих случаях, за исключением дизайна интерьеров, модели служат лишь наглядным дополнением отдельных результатов работы и всегда носят символьный характер, т.е. ни о каком фотореализме речи не идет.

3. Мировой обзор
         Поиск работ подобной тематики в мировом масштабе привел к тому, что среди стран бывшего СНГ обнаружился лишь один единственный институт, представленный в Google Earth собственной моделью – это Московский институт радиотехники электроники и автоматики. Однако модель имеет схематический характер – здания обозначены коричневыми многоугольниками, повторяющими лишь основную форму корпусов. И никаких материалов о проделанной работе на сайте института найти не удалось.
         Также подобную тему в МГУ рассматривал Конушин А.С. в своей кандидатской диссертации 2005 года «Алгоритмы построения трехмерных компьютерных моделей реальных объектов для систем виртуальной реальности», однако несколько с другой стороны.
         Во многих странах Европы, а также в Америке, Канаде и Австралии есть специальные институты, занимающиеся непосредственно изучением компьютерной графики. В такого рода учебных заведениях созданию фотореалистичных трехмерных моделей обучают в течении нескольких лет и часто этим заведуют несколько кафедр (в случаях когда этот процесс подразделяется на «архитектурное моделирование», «текстурирование» и «визуализацию экстерьеров»).

III. Заключительная часть

1. Описание полученных и планируемых результатов по теме

         На данном этапе разработки есть модели трех корпусов, практически готовые к размещению в Интернет. Одна из них уже полностью доработана и размещена в Google Earth, в то время как еще две нуждаются в некоторой оптимизации и в скором времени тоже будут доступны из всемирной сети. В дальнейшем планируется смоделировать и разместить оставшиеся модели корпусов. При этом необходимо вывести оптимальный алгоритм моделирования и найти наиболее выгодное соотношение точности модели к занимаемому ей объему.

2. Выводы и заключение

         На сегодняшний день конечная цель проекта еще не достигнута, однако уже есть результаты, показывающие, что работа движется в верном направлении. К сожалению, имеющиеся модели оптимальными назвать сложно, но на данном этапе разработки активно ведутся эксперименты по их улучшению и оптимизации.

IV. Литература

1.       Е.А.Башков, А.Я.Аноприенко, В.С.Бабков, «ДГТУ в виртуальном мире: создание трехмерных моделей городских ландшафтов», ДонНТУ 2002
2.       Аноприенко А.Я., Бабков В.С., Матвеев А.А., «Разработка трехмерной компьютерной модели корпусов ДонНТУ и особенности ее визуализации в Интернет», Кафедра ЭВМ ДонНТУ
3.       Грищенко А.В., Аноприенко А.Я., «Создание фотореалистичных трехмерных моделей» ДонНТУ, 2006 год
4.       Конушин А.С. «Алгоритмы построения трехмерных компьютерных моделей реальных объектов для систем виртуальной реальности», Москва - 2005