Назад

Совмещение 2D и 3D методов при построении перспективных проекций в рамках единого учебного задания

Буторина Ирина Владимировна (Южно-уральский государственный университет)
Васильева Вера Николаевна (Южно-уральский государственный университет)
Фото Хейфец Александр Львович (Южно-уральский государственный университет)



В соответствии с рабочими программами дисциплин “Начертательная геометрия” и “ Инженерная графика” студенты строительных специальностей во 2-м семестре выполняют задания “Архитектурно-строительные чертежи гражданского здания”, “Чертежи строительных конструкций” и “Перспектива и тени”. Начиная с 2009 г. первые две работы выполняются в пакете AutoCAD. Первую из них студенты делают по 2D технологии, вторую – по  3D технологии. Накопленный опыт позволил применить компьютерные технологии и в наиболее сложном в методическом плане задании “Перспектива и тени”.  Это задание применяется в группах, которые в первом семестре уже знакомились с пакетом AutoCAD при изучении начертательной геометрии.

Согласно ФГОС студенты-строители должны владеть методами начертательной геометрии при построении перспективы “вручную на бумаге”. Наряду с этим известно, что построение перспективы автоматизировано и реализовано во всех графических пакетах САПР.

Цель работы – создать методику, которая в рамках единого задания объединяет классические 2D и современные компьютерные 3D методы построения перспективы.

Была поставлена задача, чтобы методы взаимно дополняли и обогащали друг друга и на этой основе повысили понимание студентами законов перспективы, интерес студентов и качество выполнения работы.

В частности, из начертательной геометрии известны требования к положению картины, заданию главной точки и других параметров. Ошибка в выборе параметров приводит к необходимости полной перестройки перспективы. 3D методы, позволяя быстро воспроизвести перспективу с произвольными параметрами,  дают студенту возможность осмыслить эти требования, выбрать оптимальные параметры, смоделировать законы перспективы на примере своей модели, например, увидеть схождение параллельных прямых в точку на горизонте и т.д.

Рассмотрим подробнее процесс выполнения задания по новой методике.

По программе лекции не предусмотрены. Теоретическая часть объсняется на практических занятиях, которые проводятся в компьютерных классах с мультимедийным оборудованием. Студентам выдается информация о литературе [1…4], дополнительные методические разработки авторов, содержащие примеры, варианты  и последовательность выполнения задания. По этим разработкам проводятся пояснительные чтения. Методическое обеспечение позволяет существенно повысить самостоятельность выполнения работы и в значительной мере реализовать предусмотренные программой 50% самостоятельной работы.

Вначале строят перспективу в AutoCAD. По чертежу объекта создают 3D модель беседки и выполняют разметку: задают  положения камеры и цели в соответствии с требованиями перспективы, определяя тем самым основание картины, направление главного луча, угол зрения, высоту горизонта (рис. 1).

Затем камера (команда Camera) устанавливается в точку S (точку зрения) и направляется в точку P (главную точку картины). В окне предварительного просмотра отображается перспективное изображение объекта и изменения, происходящие во время редактирования камеры при помощи ручек. Обращается внимание студентов на особенности проецирования: главный луч проецируется в точку, радиальные прямые отображаются вертикальными.

В видовом окне задается вид из камеры. Перспектива готова. Продолжаем анализировать свойства перспективы. Находясь в пространстве листа, обведем с объектной привязкой параллельные горизонтальные ребра беседки, удлиним их (Lengthen / Dynamic) и убедимся, что ребра при продолжении пересеклись в одной точке на линии горизонта.

Следующий этап – компьютерное моделирование теней (рис. 2). Для этого задается плоскость “земли”. “Устанавливается” солнце как источник параллельных лучей. Формулируются требования к правильному заданию направления световых лучей, приводящему к наглядной тени.

Чтобы повысить эмоциональный уровень задания студентам даются дополнительные элементы фотореалистичной визуализации в AutoCAD [4]: в сцену добавляется фон, поверхностям присваиваются материалы, устанавливается дополнительное освещение, моделируется туман и “лунная дорожка”.

Полученное таким образом изображение перспективы студент сохраняет в растровом формате, распечатывает и “подшивает” в отчет.

Вторая часть задания – построение перспективы “вручную”. За основу берется перспектива, полученная методами 3D на компьютере. Т.к. занятия проводятся в компьютерном классе, то для объяснения материала разработан методический файл графических рисунков с сопровождающим текстом, которые поэтапно, на примере типового варианта, поясняют вычерчивание перспективы и построения теней на бумаге (рис. 3) традиционными методами начертательной геометрии. Перспективу выполняют на формате А2.

На этом этапе со стороны студентов, обычно,  возникает просьба, разрешить выполнить перспективу методами начертательной геометрии, но на компьютере с последующей распечаткой. В этом случае допускается выполнять "отмывку" средствами AutoCAD. Этот вопрос решается преподавателем индивидуально для каждого студента.

ВЫВОД. По нашим наблюдениям, комбинированный вариант выполнения задания “Перспектива и тени” вызывает у студентов интерес, позволяет глубже изучить тему, выполнить требования ФГОС к знанию студентами 2D методов начертательной геометрии при построении перспективы, дать основы современных 3D методов ее построения и оценить их преимущества перед традиционными 2D методами.

Список литературы

 

  1. Короев, Ю.И. Начертательная геометрия: Учебник для вузов.– 2-е изд., перераб. и доп. / Ю.И. Короев. – М.: изд. “Архитектура-С”, 2007. – 424 с.
  2. Манакова,  Г.И. Перспективные проекции / Г.И. Манакова, И.В. Буторина. – Челябинск: изд. ЮУрГУ, 2006. – 22 с.
  3. Хейфец, А.Л. Инженерная компьютерная графика. AutoCAD / А.Л. Хейфец. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 336 с.
  4. Инженерная 3D-компьютерная графика: монография / А.Л. Хейфец, А.Н. Логиновский, И.В. Буторина, В.Н.Васильева; под ред. А.Л. Хейфеца. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. – 413 с.

Рисунки к докладу

Рис. 1
Рис. 1

Фрагмент пояснительных чтений при объяснении построения перспективы по 3D методу в пакете AutoCAD.




Рис. 2
Рис. 2

3D модель и варианты ее фотореалистичной визуализации: а – основной; б –зеркальность “земли”; в – туман; г – лунная дорожка.




Рис. 3
Рис. 3

Традиционное 2D построение перспективы: а - рисунок файла, поясняющий построение ступеней; б - итоговая работа.




Вопросы и комментарии к докладу:


Фото
Горнов Александр Олегович
(23 февраля 2011 г. 23:16)

   Еще раз здравствуйте,Александр Львович! (Хотя мы сегодня уже общались)          Вы хотели узнать мое мнение о работе, представленной в этом докладе.Пожалуйста, с удовольствием .Если коротко-очень понравилась.Я бы, правда, сделал чуть по-другому, ближе, естественно, к точке зрения в моей статье ,где про "инструменты".

Примерно по такому сюжету.

1.Выдал бы в качестве исходного материала фото реального архитектурного объкта ( беседки,арки,павильона,обелиска...или сложнее )

2.Первая часть задания .Выполнить упрощенную модель геометрии объекта (для анализа,например,в новой пространственной ситуации) в виде ручного наброска, затем размерного чертежа(или эскиза).Это  собственно моделирование- переход от оригинала к его приближенному описанию с какой-либо целью. На этом же этапе выполнить перспективное изображение "габаритного ящика" полученной модели,предварительно задав (близко к рекомендуемым ) положение картины и точки зрения.Задать одно -два условия на освещение ,построить тени ящика.

3.Вторая часть задания-переход к более эффективной и гибкой 3D-электронной геометрической модели  в некой пространственной обстановке и ее анализ.(Как строить,естественно, не описываю).Что касается анализа , то побольше варьировал бы положение камеры и условия освещения . Для обогащения пространственной обстановки ставил бы бардюры,подпорные стенки и т.п. Тени при этом получаются интереснее. В заключение -выбор наиболее выразительной картинки и его обоснование.

Почти так у нас поставлена заключительная работа по годовому курсу начертательной геометрии для  "интерьерщиков" (с моделированием обьектов(7-8) интерьера в обстановке быта,офиса или общественного здания), Это студенты факультета "Дизайн и мода" ГПИ МЭИ. Все,правда в ручном режиме , c построением теней в многообъектной обстановке ,зеркальных отражений ... (Ф.А2) .Ручное выполнение работы -требование факультета.

 Еще раз- ваша работа отлично поставлена и имеет соответствующую методическую поддержку.

                                           С уважением,А.О.Горнов


Назад