 |
Трехмерная модель общества.
|
|
|
|
Университет Лидса в Великобритании на конференции по компьютерным технологиям, проходящей в американском штате Флорида, представил модель трехмерного города, которую можно использовать для решения многих задач, стоящих перед муниципалитетами.При помощи них можно спрогнозировать, как отразится на жизни города то или иное нововведение властей. Подобные проекты сегодня уже не редкость. В частности, в России создаются виртуальные модели не только городов, но и целых государств. Такое глобальное моделирование находит применение и в военной сфере. Прежде чем осуществить ту или иную операцию, военачальники могут обсчитать все на компьютере.
Модель виртуального города была разработана специалистами Университета Лидса по заказу совета по экономическим и социальным исследованиям Национального центра социологии Великобритании. "Мы строили не просто город, а трехмерную модель общества, которая описывает многие глубинные социальные процессы, - рассказывает руководитель проекта Марк Бинкин. - Она включает в себя многие атрибуты повседневной жизни городов Великобритании: транспортные потоки в часы пик, магазины, рестораны, быт домовладельцев. При этом, задавая определенные параметры, можно заранее спрогнозировать, как поведет себя население в ответ на определенные меры правительства или городских властей".
Например, был закрыт какой-нибудь завод в пригородах Лондона. Вследствие чего изменились потоки товаров и рабочей силы в рамках этого района. Люди стали искать работу в другом месте, что отразилось на загруженности транспортных систем. Магазины и рестораны потеряли постоянных клиентов, что повлекло за собой уменьшение их прибылей и т.д. "При помощи нашей программы все эти процессы можно проследить еще до того, как они случились, - продолжает Марк Биркин. - И заранее проигрывая их на компьютере, можно скорректировать и уменьшить наносимый вред".
|
|
|
Подобные разработки существуют и в других странах. Одной из первых созданием 3D-симуляторов жизни занялась российская фирма "Информап". "Сначала трехмерные модели задумывались как помощники строителям и архитектурам, - рассказывает РБК daily начальник отдела 3D-моделей фирмы "Информап" Андрей Слепцов. - При помощи них инженеры могли быстро посмотреть, как будут выглядеть кварталы после предполагаемой застройки. Позднее появилась идея использовать такие модели в навигационных системах для автомобилей. Сейчас же уровень технических средств настолько вырос, что с помощью 3D-программ можно решать гораздо более глобальные задачи".
Два года назад силами отечественных специалистов был осуществлен самый масштабный в истории проект по моделированию территории целого государства. Фирма завершила разработку трехмерного изображения всей территории Арабских Эмиратов, включая все города и крупные поселки. При помощи снимков из космоса была смоделирована поверхность, повторяющая реальный ландшафт. Города же и другие населенные пункты фиксировались на пленку вручную силами нескольких десятков бригад, колесящих по стране. "Технология построения таких моделей состоит в следующем, - продолжает Андрей Слепцов. - На место выезжает бригада и фотографирует каждый дом города с нескольких сторон. Потом изображения вносятся в компьютер и на их основе рассчитывается модель. Естественно, на это уходит масса времени. К примеру, на моделирование Арабских Эмиратов потребовалось более двух лет".
При помощи такой модели власти Арабских Эмиратов отрабатывают многие социальные программы. Шейхи, прежде чем проводить тот или иной закон в действие, сначала проигрывают его на компьютерной модели и смотрят, как отразятся на жизни граждан принимаемые ими решения. При этом модель виртуального государства постоянно совершенствуется и обновляется. Требования к достоверности у арабов очень высоки. Если на каком-нибудь крупном магазине в том или ином городе сменится вывеска, соответственно должно смениться изображение здания и в виртуальной программе.
|
|
|
"Сейчас мы взялись за не менее масштабный проект, - говорит Андрей Слепцов. - Программисты вносят в память компьютера информацию о семи крупных городах мира. Это Париж, Нью-Йорк, Лондон, Москва, Сингапур, Дели и Пекин. На данный момент создано примерно 40% карты Москвы. Но мы планируем, что уже в 2007 году Москва полностью будет занесена в компьютер и начнется отладка программы. Другие же города будут готовы немного позже".
Появление столь интересных систем моделирования жизни городов не могло не заинтересовать военные ведомства. Технологии быстрого создания 3D-модели городской среды разрабатываются сейчас в США в Университете Беркли под эгидой оборонного агентства DARPA. Цель проекта звучит так: "Быстро автоматизированное генерирование фотореалистичных 3D-моделей городских окружающих сред для создания симулятора и возможности интерактивного обхода, объезда или облета". Для сканирования участков городской среды профессор Авиде Захор предложил использовать лазерные сканеры и цифровые камеры, установленные, соответственно, на воздушном или наземном транспорте. Это существенно ускоряет процесс создания 3D-карт. С помощью лазера можно зафиксировать расстояния, размеры объектов и прочую "геометрию". Затем компьютер комбинирует данные и при помощи фотографического изображения строит виртуализированный, но реалистичный город. Авиде Захор с коллегами недавно представили вполне рабочую модель центра города Беркли из 12 кварталов за четыре с половиной часа: на аэрофотосъемку и фотографирование с земли ушло, по словам исследователей, всего 25 минут.
Самые мощные и быстрые
Но существуют и ситуации, когда необходима максимальная оперативность в получении цифровой модели объекта. Это предполагает и минимальное время съемки, и отсутствие необходимости установки сложного и громоздкого оборудования. То есть по удобству использования сканер для этих нужд не должен быть сложнее цифрового фотоаппарата или видеокамеры, хотя точность и разрешение в данном случае могут оказаться не главными параметрами. Для решения таких задач существует класс трехмерных сканеров, который можно назвать "трехмерные камеры". Принцип работы с ними действительно прост - нужно установить устройство, похожее на чемодан, на твердую поверхность, направить объектив на предмет (предварительно прикинув необходимое для съемки расстояние) и запустить сканер. По такому принципу работают, например, трехмерные сканеры фирмы Minolta, серии VIVID и трехмерные сканеры фирмы ZScanner.
|
|
|
Компания ZScanner показала на выставке SIGGRAPH 2006 новый трехмерный сканер ZScanner 700. Небольшое устройство помещается в руке и может создавать трехмерные модели в реальном времени. Во время сканирования создаваемая модель сразу же отображается на экране, благодаря чему можно увидеть ее недостатки и повернуть реальный объект должным образом или же приблизить к требуемому месту сканер. При этом сканирование происходит в рамках одной сессии, без прерываний. Благодаря этому можно получать более точные модели, которые требуют значительно меньше времени на пост-обработку, сообщает 3dnews. Данные, полученные в результате сканирования, автоматически сохраняются в виде файла.stl, который можно импортировать в пакет для 3D-моделирования или же вывести на печать.
ZScanner 700 может использоваться в самых разных областях, в том числе для создании дизайна упаковок; для ведения архивных описей; для создания 3D-моделей для анимации и игр на основе макетов; для исторических исследований памятников архитектуры и музейных экспонатов и т.д.
Отличия сканеров разных моделей состоят в разрешении (как трехмерного лазерного сканера, так и фотокамеры) и дополнительных возможностях. Некоторые модели допускают замену объективов, а другие - автономную работу без компьютера с записью снятых данных на флеш-карту. Точность таких сканеров не особенно велика, но свою задачу они выполняют. Но и это еще не последний вариант использования трехмерных сканеров. Когда требуется получить цифровую модель целого помещения или очень большого объекта, ни одна из упомянутых конструкций не позволит сделать это достаточно быстро и удобно. В некоторой степени с этим может справиться оборудование AXILA, но существуют для этого и специальные устройства, работаю щие по принципу обзорной лазерной локации. Одно из таких устройств - сканер фирмы Metric Vision. Это устройство представляет собой сканирующий модуль, размещенный на вращающемся постаменте. Такое расположение позволяет ощупывать лучом все помещение вокруг сканера. Конечно, если какая-либо деталь интерьера или самого помещения закрыта препятствием, сканер не сможет самостоятельно "заглянуть" за него. Но если произвести сканирование с нескольких точек, а затем совместить полученные данные, то можно построить очень подробную и точную модель помещения, вписывающегося в сферу диаметром 48 м. Конечно, такой сканер в ряде задач может быть очень полезен, но только представьте себе сколько он стоит!
|
|
|
Итоги
На рынке существует достаточно большое количество компаний, которые готовы предложить свои технологические и инженерные решения в области трехмерного сканирования человека. Ни одно из технологических решений не является совершенным, к тому же лазерные технологии, дающие наиболее приемлемый результат, отличаются высокой стоимостью. Ни один современный сканер не в состоянии отсканировать человека таким образом, чтобы затем не понадобилось вмешательство профессионала, работающего в специализированном программном обеспечении. На пост-обработку, полученной сканером информации, хорошему специалисту потребуется несколько часов, что, конечно же, значительно быстрее, нежели моделирование объекта с нуля. Но с другой стороны, моделирование вручную является полностью контролируемым процессом, в отличие от работы трехмерных сканеров, которые не в состоянии избежать разрыва сетки, затрудняются работать со сложным рельефом поверхности и т.д. В результате многие модели получаются по форме достаточно точными, но с таким букетом проблем, что о качественной анимации можно забыть. В любом случае, если даже модельеру придется создавать модель снова, то имеющаяся под рукой «заготовка» ускорит рабочий процесс.
Но стоит ли овчинка выделки? Конечно. Но только если речь идет о крупном проекте, вроде кинофильма или же дорогостоящей компьютерной игрушки, где важна фотореалистичность персонажей и скорость работы над ними. Менее амбициозные проекты могут обойтись и без технологии трехмерного сканирования, потому что недорогие сканеры малоэффективны, так как не считывают текстуру и, скорее всего, будут ненужным довеском к работе квалифицированного моделлера или дизайнера, нежели необходимым инструментом, способным улучшить качество создаваемой модели.
В работе над рефератом использован визуальный и текстовый материал следующих сайтов:
- http://www.render.ru
- http://www.3dnews.ru
- http://www.citforum.ru
- http://account.spb.ru
- http://www.comprice.ru
- http://proibis.by.ru
|
|
|
