Создание цифрового двойника архитектурного сооружения

Введение

3D-моделирование на сегодняшний день  имеет огромную популярность. Оно используется в сфере архитектурного дизайна, кинематографии, маркетинга, в промышленности. Особенно широко 3D-моделирование используется компаниями, которые занимаются архитектурой, строительством, дизайном интерьеров и ландшафтным дизайном. Сейчас уже редко кто обходится без 3D-визуализации в подобных случаях.

3D-моделирование позволяет создать прототип будущего сооружения, коммерческого продукта в объемном формате. Модель сооружения помогает оценить конструктивные особенности будущего объекта. Разрабатывая, например, фасады зданий в программах 3D, архитектор имеет возможность создать виртуальную модель и привязать ее к конкретному участку на местности.

Предметом исследования выступают наиболее популярные среды 3D-моделирования, а также методы 3D-моделирования.

Объект исследования – цифровой двойник архитектурного сооружения.

Целью данной курсовой работы является создание 3D-модели архитектурного сооружения по чертежу в среде 3D-моделирования и проектирования Autodesk 3ds Max с последующим её переносом в среду виртуальной реальности Unity.

Для достижения поставленной цели необходимо провести анализ существующих сред 3D-моделирования выбрать наиболее подходящую, описать существующие методики 3D-моделирования, разработать 3D-модель дома, наложить текстуры и произвести визуализацию, а также перенести модель в среду разработки виртуальной реальности.

Глава 1. Аналитическая часть

3D-моделирование — процесс создания трёхмерной модели объекта. Основная задача 3D-моделирования заключается в разработке визуального объёмного образа желаемого объекта [1].

Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана в науке и промышленности, например в системах автоматизации проектных работ, архитектурной визуализации, а также в современных системах медицинской визуализации. Но наиболее широкое распространение компьютерная графика получила в компьютерных играх, кинематографе, телевидении и печатной продукции, т.е. в сфере развлечений. Практически любая трёхмерная модель проходит следующие этапы создания:

1. Моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней;
2. Текстурирование — назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур, а также настройка свойств материалов — прозрачность, отражения, шероховатость и т.п.;
3. Освещение — установка и настройка источников света;
4. Рендеринг (визуализация) — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью;
5. Композитинг (компоновка) — доработка изображения.

Почти для каждого представленного выше этапа существует специализированное программное обеспечение, которое создано непосредственно для качественного выполнения конкретных функций. Мы будем рассматривать универсальные пакеты 3D-моделирования, включающие в себя все эти этапы одновременно.

1.1 Blender 

Один из самых многофункциональных редактор трёхмерной графики среди бесплатных и открытых редакторов. Включает в себя средства моделирования, визуализации, создания анимации, работы со звуком и даже создания интерактивных игр.

 В нём присутствует поддержка множества стандартных фигур, кривые Бизье, NURBS поверхности, скульптурное моделирование, subdivision surface, интерактивное раскрашивание вершин, быстрое создание скелете и многое другое. Blender является одним из самых популярных свободно распространяемых программ для 3D-моделирования из-за его быстрого и стремительного развития [2].

Характерной особенностью Blender является его небольшой размер.

1.2 Autodesk AutoCAD

Autodesk AutoCAD — наиболее популярный программный пакет в мире для создания чертежей и работы с ними на компьютере. Но, помимо широчайшего инструментария для создания двухмерных чертежей, AutoCAD имеет раздел инструментов для создания 3D-моделей, построения изометрического вида трехмерных объектов, возможность создания и присвоения материалов к ним, имитация системы дневного и искусственного освещения и визуализация трехмерных объектов с последующим сохранением результата в растровый формат изображения.