SLOVENSKÁ PO!NOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA TECHNICKÁ FAKULTA 2136297
SITUÁCIA PO!NOHOSPODÁRSKEJ FARMY V TROJROZMERNOM PRIESTORE
2011 Bc. Michal Se"ansk# SLOVENSKÁ PO!NOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA TECHNNICKÁ FAKULTA
SITUÁCIA PO!NOHOSPODÁRSKEJ FARMY V TROJROZMERNOM PRIESTORE
(Diplomová práca)
!tudijn" program: Spo#ahlivos$ a bezpe%nos$ technick"ch systémov
!tudijn" odbor: 2386800 Kvalita produkcie
!koliace pracovisko: Katedra stavieb
!kolite#: Ing. Du&an Pále&, CSc.
Konzultant: Ing. Jana Lendelová, PhD.
Nitra 2011 Bc. Michal Se"ansk#
$estné vyhlásenie
Podpísan" Michal Se%ansk" vyhlasujem, 'e som závere%nú prácu na tému „Situácia po#nohospodárskej farmy v trojrozmernom priestore“ vypracoval samostatne s pou'itím uvedenej literatúry. Som si vedom" zákonn"ch dôsledkov v prípade, ak uvedené údaje nie sú pravdivé.
V Nitre 29. apríla 2011 Michal Se%ansk"
Po%akovanie
Touto cestou vyslovujem po(akovanie pánovi Ing. Du!anovi Pále!ovi, CSc. za pomoc, odborné vedenie, cenné rady, pripomienky a trpezlivos$ pri vypracovaní mojej diplomovej práce.
Abstrakt
Abstrakt
Pou'itie v"po%tovej techniky na vytváranie trojrozmern"ch modelov má v posledn"ch rokoch neustále stúpajúcu tendenciu. Nesúvisí to iba s modelmi z oblasti architektúry %i mestského in'inierstva. Po#nohospodárska farma je vhodn" objekt na demon&trovanie mno'stva u'ito%n"ch funkcíí a jednoduchého intuitívneho prostredia 3D modelovacieho programu Google SketchUp. Popísané nástroje, metódy a princípy vyu'ité pri vytváraní modelu farmy sú v slovenskom jazyku, tak'e v"hody tohoto programu mô'e vyu'i$ i slovensk" %itate#. Pou'itie programu Google SketchUp sa neobmedzuje iba na modelovanie 3D objektov z oblasti architektúry. Rovnako dobre poslú'í i v in"ch oblastiach. Vymenujeme len nieko#ko: u%ebné pomôcky, dopravné a iné simulácie, vizualizácia viacrozmern"ch informácií, reklamn", filmov", zábavn" priemysel a podobne. Z vytvoren"ch 3D modelov je mo'né pou'itím renderovacích programov vytvori$ i atraktívne fotorealistické obrázky (snímky). Ako renderovací program sme zvolili program Artlantis Studio, ktor" je svojou jednoduchos$ou a prívetivos$ou ovládania vhodn" aj pre za%ínajúcich u'ivate#ov. Obrazová príloha demon&truje i kvalitu obrazového v"stupu.
K&ú"ové slová: trojrozmerné modelovanie, 3D, vizualizácia, Google SketchUp, Artlantis Studio
Abstract
Abstract
Using computers to create three-dimensional models in recent years has steadily been increasing. It is not related only to the models in architecture and urban engineering. Agricultural farm is an appropriate object for demonstrating a range of useful features and simple intuitive user interface of 3D modeling software Google SketchUp. Described tools, methods and principles used when creating a model of farm are in the Slovak language, so the benefits of this software can also use the Slovak reader. Using Google SketchUp is not limited to modeling 3D architectural objects only. We can use it in other areas as well. We will only mention a few: teaching, transportation and other simulation, visualization of multidimensional information, advertising, film, entertainment and so on. The generated 3D models can use rendering programs to create photorealistic images and attractive (images). As a rendering program, we selected Artlantis Studio program, which the novice users will find user friendly and easy to learn. Image attachment demonstrates the quality of the video output.
Keywords: three-dimensional modeling, 3D, visualization, Google SketchUp, Artlantis Studio
Obsah
Úvod ...... 10! 1! Preh!ad o sú"asnom stave rie#enej problematiky ...... 11! 1.1! Po!íta!ová grafika ...... 11! 1.2! Po!íta!ov" programy Google SketchUp ...... 13! 1.2.1! Systémové po#iadavky ...... 15! 1.2.2! Popis u#ívate$ského prostredia ...... 17! 1.3! Vytváranie obrázkov (renderovanie) ...... 20! 1.4! Po!íta!ov" program Artlantis od spolo!nosti Abvent ...... 24! 1.4.1! Systémové po#iadavky ...... 24! 1.4.2! Popis u#ívate$ského prostredia ...... 26! 2! Cie! práce ...... 29! 3! Metodika práce ...... 30! 3.1! V"ber po$nohospodárskeho objektu ...... 30! 3.2! V"ber vhodného 3D modelovacieho programu ...... 30! 3.3! Metódy zberu rozmerov o vybranom objekte ...... 31! 4! V$sledky práce ...... 32! 4.1! Princípy vyu#ívané pri modelovaní objektov v programe SketchUp ...... 32! 4.2! Proces modelovania objektov v programe SketchUp ...... 38! 4.2.1! Objekt !. 1 ...... 39! 4.2.2! Objekt !. 2 ...... 48! 4.2.3! Objekt !. 3 ...... 49! 4.2.4! Objekt !. 4 ...... 50! 4.2.5! Objekty !. 5 a 6 ...... 51! 4.2.6! Rozmiestnenie objektov v priestore ...... 51! 4.2.7! Modelovanie exteriéru ...... 53! 4.2.8! Aplikovanie textúr ...... 53! 4.2.9! Aplikovanie tie%ovania ...... 54! 4.2.10! Vytváranie animácie ...... 55! 4.2.11! Zhrnutie procesu modelovania ...... 56! 4.3! Fotorealistické renderovanie v programe Artlantis Studio ...... 57! 4.3.1! Aplikovanie textúr a doplnenie vegetácie ...... 57! 4.3.2! Aplikovanie tie%ov a in"ch detailov ...... 58!
4.3.3! Renderovanie ...... 59! 5! Záver a návrh na vyu%itie v$sledkov ...... 61! 6! Zoznam pou%itej literatúry ...... 62! 7! Obrazová príloha ...... 64!
Úvod
Obraz, ako jeden z prostriedkov komunikácie $udsk"ch my&lienok sprevádza $udstvo od nepamäti. Prispieva k tomu aj schopnos' $udského mozgu vytvára' obrazy známych, neznámych, !i dokonca neexistujúcich vecí (predstavivos'). Nech je táto schopnos' akoko$vek ohromujúca, len s 'a#kos'ami mô#e predstavivos' nahradi' skuto!n", hmatate$n" obraz. Tu prichádzajú k slovu iné zobrazovacie prostriedky a to tie, ktoré ponúkajú azda naj&ir&ie mo#nosti, flexibilitu a v neposlednom rade i dostupnos' - v"po!tová technika. Po!íta!e spolu s vhodn"m programov"m vybavením a zru!n"m pracovníkom doká#u zobrazi' takmer hoci!o. V oblasti architektúry a projektovania mô#e by' toto „hoci!o“ napríklad na&a budúca ob"vacia izba, chatka, budúce nákupné centrum, !i cel" ubytovací komplex. V tejto predrealiza!nej fáze vieme pomocou po!íta!a odhali' mno#stvo nedostatkov a ch"b, na ktoré by sme inak pri&li a# pri samotnej realizácii. Po!íta!e nám doká#u by' nápomocné nielen pred vlastnou realizáciou projektu, ale aj vtedy, ke( je objekt u# v prevádzke hoci nieko$ko rokov, !i desa'ro!í. Je pravda, #e si sta!í vzia' fotoaparát, kameru !i papier s ceruzkou a ís' si vybran" objekt obzrie' na vlastné o!i. Ale na pochopenie priestorového rozlo#enia objektov (budov) to bez predstavivosti nejde a opä' nám ch"ba skuto!n" obraz. Aj ke( sú dnes u# k dispozícií satelitné snímky ve$kého mno#stva objektov, ponúkajúce poh$ad zhora, sú zatia$ len v"nimo!ne v trojrozmernom (3D) zobrazení, tak#e vnímanie rozlo#enia objektov v priestore nedosahuje takú úrove% a kvalitu, akú by mohlo. Jedn"m z rie&ení je poh$ad z vrtu$níka alebo 3D laserov" scanner. Tieto rie&enia sú v&ak finan!ne a technicky ve$mi náro!né a preto be#nému !loveku 'a#ko dostupné. A tu mô#eme bada' ve$k" kontrast v porovnaní s po!íta!mi, ke(#e tieto sú v sú!asnosti dostupné takmer ka#dému. Ich v"kon je zvä!&a dostato!n" na vytvorenie pou#ite$ného 3D obrazu (vizualizácie) u# existujúceho objektu, ktorého priestorové rozlo#enie chceme bli#&ie pozna'. Vô$a pozna' a pochopi' priestorové rozlo#enie konkrétneho objektu, ktor" je u# v prevádzke, mô#e ma' rôzne dôvody. Napríklad bezpe!nostné zlo#ky v prípade krízovej situácie vedia na základe 3D vizualizácie efektívnej&ie a presnej&ie naplánova' postupy záchrann"ch !inností !i evakuácie, prestavba alebo prístavba novej budovy dáva projektantom jasnej&í obraz o v"sledku alebo len vô$a zauja' prípadn"ch kupcov !i investorov efektn"m poh$adom na ponúkan" objekt (budovy).
- 10 -
1 Preh!ad o sú"asnom stave rie#enej problematiky
1.1 Po"íta"ová grafika
Termín po!íta!ová grafika (Computer Graphics – CG) sa v sú!asnosti stal tak roz&íren"m termínom, #e zriedka prem"&$ame o jeho v"zname. Stru!ne si po!íta!ovú grafiku mô#eme definova' ako obraz vytvoren" alebo upraven" pomocou po!íta!a. Tieto obrazy mô#u by' vizualizáciou reálnych dát alebo imaginárne zobrazenie zo sveta fantázie (GOVIL-PAI, 2004). Donedávna, bola po!íta!ová grafika obmedzená len na grafické pracovné stanice. Tieto boli nielen#e be#nému !loveku finan!ne nedostupné, ale navy&e k nim mali prístup len profesionálni pracovníci v grafick"ch &túdiách, v"vojov"ch laboratóriách a podobne. Pokrokom v oblasti v"po!tovej techniky – masov"m roz&írením osobn"ch po!íta!ov (PC), sa ale celá situácia zmenila. Osobn" po!íta! dostato!ne v"konn" na spracovanie obrazu je dnes dostupn" takmer ka#dému a v ka#dej oblasti !udskej "innosti (GOVIL- PAI, 2004): V oblasti medicíny Zosnímaním $udského tela získavame súbor dát obsahujúci troj-rozmerné obd)#nikové polia s rôznymi hodnotami hustoty – magnetická rezonancia (Magnetic resonance imaging – MRI). Pomocou po!íta!ovej grafiky sú tieto dáta spracované do obrazu, ktor" umo#%uje lekárovi komplexn" poh$ad na jednotlivé $udské orgány. Takéto v"sledky bolo mo#né v minulosti získa' len invazívnym spôsobom. V oblasti vizualizácie informácií Vytváranie obrazov zo súboru údajov, ktoré nemajú pre $udsk" mozog “prirodzené” vizuálne zmysluplné stvárnenie. Napríklad textová prezentácia desiatich rôznych údajov nám v tabu$ke ve$a nepovie. No vhodne zvolenou grafickou schémou mô#eme z t"chto údajov vytvori' jasn" a zmyslupln" obraz. V oblasti priemyselnej v$roby Po!íta!om podporovan" design (Computer-aided design – CAD) a po!íta!om podporovaná v"roba (Computer-aided manufacturing – CAM) sú neoddelite$nou sú!as'ou takmer ka#dej priemyselnej v"roby. Najskôr sa v po!íta!i navrhne a vytvorí virtuálny 3D obraz (model) po#adovanej sú!iastky. Tento obraz následne vyu#ívajú
- 11 -
!íslicovo riadené obrábacie stroje (CNC frézy, sústruhy,… ), ktoré danú sú!iastku vyrobia. V oblasti zábavného priemyslu Pre vä!&inu z nás sa pojem po!íta!ová grafika premieta do vzru&ujúcej hry, &peciálnych filmov"ch efektov, !i cel"ch filmov vytvoren"ch v"hradne pomocou CG.
SHIRLEY a kolektív (2005) rozde$ujú pole po!íta!ovej grafiky na nasledujúce hlavné oblasti: Modelovanie Modelovanie sa zaoberá matematick"mi &pecifikáciami tvaru a vlastnosti vzh$adu tak"m spôsobom, #e mô#u by' ulo#ené v po!íta!i. Napríklad, &álka na kávu mô#e by' opísaná ako súbor usporiadan"ch 3D bodov spolu s potrebn"mi interpola!n"mi pravidlami pre spojenie bodov a pravidlami popisujúcimi interakciu svetla a modelu &álky. Renderovanie Tento pojem je úzko spät" s umením, umeleck"m podaním, stvárnením; je to vznik tie%ovan"ch obrázkov z po!íta!ového 3D modelu. Animácia Animácia je technika na vytváranie ilúzie pohybu pomocou sekvencií obrázkov; k$ú!ov" je tu !asov" faktor, ktor" sa zvy!ajne nerie&i pri základnom modelovaní a vykres$ovaní.
*al&ie oblasti, ktor"ch súvis s po!íta!ovou grafikou je vecou názoru, mô#eme stru!ne charakterizova' takto (SHIRLEY et al., 2005): Interakcia u%ívate!a - sa zaoberá rozhraním medzi vstupn"mi zariadeniami, ako sú my&i a tablety, aplikáciami a spätnou väzbou k u#ívate$ovi v obrazovej alebo inej forme. Historicky je táto oblas' spojená s grafikou z ve$kej !asti preto, #e grafici mali ako jedni z prv"ch prístup ku grafick"m vstupno / v"stupn"m zariadeniam.
- 12 -
Virtuálna realita - sa pokú&a “ponori'” u#ívate$a do 3D virtuálneho sveta. Toto zvy!ajne vy#aduje aspo% stereo grafiku a reakcie na pohyb hlavy. Pre dosiahnutie plnohodnotnej virtuálnej reality je nutn" tie# priestorov" zvuk a ur!itá pohybová odozva prostredia. Vizualizácia - sa pokú&a poskytnú' u#ívate$om nahliadnutie prostredníctvom vizuálneho zobrazenia. 3D skenovanie - je technológia pou#ívaná na vytváranie merate$n"ch 3D modelov.
1.2 Po"íta"ov$ programy Google SketchUp
Program SketchUp od spolo!nosti Google je ur!en" na vytváranie 3D modelov so &irokou &kálou vyu#itia. Uplatnenie nájde nielen v oblasti architektúry !i mestského in#inierstva, ale rovnako aj v strojárskom priemysle, pri v"voji po!íta!ov"ch hier alebo vo filmovom priemysle. Jeho hlavnou prednos'ou je jednoduchos' pou#itia a intuitívnos' ovládania, ktorú ocenia najmä za!iato!níci v oblasti 3D modelovania. Nemenej dôle#itá je i mo#nos' priradenie GPS súradníc jednotliv"m modelom (predpokladá sa, #e ide o model budovy, mosta, ve#e, alebo iného architektonického prvku). Tak"to model je potom mo#né zobrazi' pomocou populárneho mapového programu Google Earth na jeho skuto!nej pozícii. Tento program je ponúkan" v dvoch verziách. Verzia zadarmo (Free) a platená verzia (Pro), ktorá má cenu 495$, !o predstavuje okolo 349+ bez DPH. V !ase písania tejto práce (apríl 2011) je aktuálna verzia !íslo 8.0.4811 z 12. januára 2011.
SketchUp vo verzii zadarmo (Free) Táto verzia programu umo#%uje vytvára' komplexné 3D modely, tla!i' obrázky a exportova' (uklada') 2D obrazové súbory. ,tandardn" formát, s ktor"m SketchUp pracuje, je formát .skp. 2D obrazové súbory, do ktor"ch je mo#né model exportova' tvoria formáty JPEG (.jpg), Portable Network Graphics (.png) a Taged Image File (.tif).
- 13 -
3D model je mo!né exportova" vo formáte pre mapov" program Google Earth (.kmz) a COLLADA (.dae). Animácie je mo!né exportova" do formátu Video for Windows (.avi) a na po!íta!och MAC do formátu QuickTime (.mov). Importova" je mo!né tieto súbory: súbory SketchUp (.skp), súbory 3DS (.3ds), Google Earth súbory (.kmz), COLLADA (.dae), DEM (.dem, .ddf), Windows Bitmap (.bmp), JPEG (.jpg), Portable Network Graphics (.png), Photoshop (.psd), Taged Image File (.tif), Targa (.tga), PDF (.pdf) a Piranesi EPix (.epx).
SketchUp v platenej verzii (Pro) Platená verzia má oproti verzii zadarmo v"hodu v tom, #e podporuje import a export súborov do vä!&ieho po!tu formátov, !o u$ah!uje ich následné zdie$anie s in"mi profesionálnymi 3D programami ako napríklad 3d Studio Max alebo AutoCad. Tieto formáty súborov sú nasledovné: Export 2D obrazov#ch súborov – PDF (.pdf), PostScript (.eps) Epix (.epx) a AutoCAD (.dwg, .dxf). Export 3D modelov – 3DS (.3ds), AutoCAD (.dwg, .dfx), FBX (.fbx), XSI (.xsi) a VRML (.vrml). Táto verzia navy&e obsahuje i dva doplnkové programy: • LayOut – tento program tvorí sada nástrojov, umo#%ujúcich tvorbu prezentácie modelu s poznámkami, vysvetlivkami, kótami a podobne ur!enú na tla!. • StyleBuilder – tento program umo#%uje vytvára' rôzne &t"ly zobrazenia modelu, ako napríklad kresba vo$nou rukou, na plátne, vodov"mi farbami a podobne.
- 14 -
1.2.1 Systémové po$iadavky
Windows XP • Software - SketchUp Pro 8: Microsoft Service Pack 2+, - Microsoft® Internet Explorer 7.0 alebo vy&&í, - Google SketchUp Pro vy#aduje .NET Framework verziu 2.0, - Poznámka: SketchUp je mo#né spusti' i na 64bitovej verzii Windows, ale pobe#í ako 32bitová aplikácia. • Odporú"an$ hardware - 2+ GHz procesor, - 2+ GB RAM, - 500 MB vo$ného miesta na pevnom disku, - 3D grafická karta s 512+ MB video pamäte, ovláda!e s podporou OpenGL verzie 1.5 alebo vy&&ou, - 3-oj tla!idlová my& s kolieskom, - niektoré funkcie vy#adujú aktívne internetové pripojenie. • Minimálny hardware - 1 GHz procesor. - 512 MB RAM. - 300 MB vo$ného miesta na pevnom disku. - 3D grafická karta s 128 MB video pamäte, ovláda!e s podporou OpenGL verzie 1.5 alebo vy&&ou.
Windows Vista a Windows 7 • Software - Microsoft® Internet Explorer 7.0 alebo vy&&í, - Google SketchUp Pro vy#aduje .NET Framework verziu 2.0, - Poznámka: SketchUp je mo#né spusti' i na 64bitovej verzii Windows, ale pobe#í ako 32bitová aplikácia. • Odporú"an$ hardware - 2+ GHz procesor,
- 15 -
- 2+ GB RAM, - 500 MB vo$ného miesta na pevnom disku, - 3D grafická karta s 512+ MB video pamäte, ovláda!e s podporou OpenGLverzie 1.5 alebo vy&&ou, - 3-oj tla!idlová my& s kolieskom, - niektoré funkcie vy#adujú aktívne internetové pripojenie.
• Minimálny hardware - 1 GHz procesor, - 1 GB RAM, - 16 GB celkového miesta na pevnom disku, - 300 MB vo$ného miesta na pevnom disku, - 3D grafická karta s 256+ MB video pamäte, ovláda!e s podporou OpenGL verzie 1.5 alebo vy&&ou.
Mac OS X • Software - Mac OS X® 10.5+ a 10.6+, - QuickTime 5.0 a internetov" prehliada! pre online pomocníka, - Safari. • Odporú"an$ hardware - 2.1+ GHz Intel™ procesor, - 2 GB RAM, - 500 MB vo$ného miesta na pevnom disku, - 3D grafická karta s 512+ MB video pamäte, ovláda!e s podporou OpenGL verzie 1.5 alebo vy&&ou, - 3-oj tla!idlová my& s kolieskom, - niektoré funkcie vy#adujú aktívne internetové pripojenie. • Minimálny hardware - 2.1+ GHz Intel™ procesor. Procesory Power PC u# nie sú podporované. - 1 GB RAM, - 300 MB vo$ného miesta na pevnom disku,
- 16 -
- 3D grafická karta s 128 MB video pamäte, ovláda!e s podporou OpenGL verzie 1.5 alebo vy&&ou, - 3-oj tla!idlová my& s kolieskom, - niektoré funkcie vy#adujú aktívne internetové pripojenie.
1.2.2 Popis u$ívate!ského prostredia
Verzia programu Google SketchUp dostupná zadarmo má u#ívate$ské prostredie lokalizované do anglického, nemeckého, francúzskeho, talianskeho, &panielskeho, portugalského, japonského, !ínskeho a kórejského jazyka. Neobsahuje lokalizáciu do slovenského a ani !eského jazyka, preto budeme v tejto práci vychádza' z verzie v anglickom jazyku. Angli!tinu sme zvolili na základe predpokladu v&eobecnej znalosti základov tohto jazyka. V (al&om texte budeme uvádza' slovensk" preklad a# na druhom mieste t.j. podstatnej&í je anglick" variant, preto#e v tejto forme sa vyskytuje priamo v samotnom prostredí programu. U#ívate$ské prostredie programu SketchUp sa skladá z t"chto hlavn"ch !astí (obr. 1):
Obr. 1 Hlavné !asti u#ívate$ského prostredia programu SketchUp
- 17 -
CHOPRA (2011) popisuje u#ívate$ské prostredie programu SketchUp takto:
Hlavná ponuka (Menu) Podobne ako v ka#dom inom programe pre PC/MAC i táto !as' obsahuje ponuky (menu/podmenu) s nástrojmi a príkazmi potrebn"mi na prácu v programe.
Hlavné menu je zlo#ené z nasledujúcich polo#iek: • File (Súbor) – obsahuje mo#nosti pre vytváranie, otváranie a ukladanie súborov, (alej import/export súborov a mo#nosti tla!e. • Edit (Úpravy) – obsahuje v&etky príkazy, majúce vplyv na !asti modelu, ktoré sú práve ozna!ené. • View (Zobrazi") – obsahuje ovládacie prvky ovplyv%ujúce vzh$ad modelu (skrytie plôch, obrysov, …), ale tie# i nastavenia ovplyv%ujúce zobrazenie/skrytie niektor"ch prvkov u#ívate$ského prostredia. • Camera (Kamera) – obsahuje ovládacie prvky pre zobrazenie modelu z rôznych uhlov. • Draw (Kresli") – obsahuje nástroje na kreslenie obrysov (!iar) a plôch. • Tools (Nástroje) – obsahuje ostatné potrebné nástroje. • Window (Okno) – obsahuje mo#nosti na zobrazenie/skrytie dialógov"ch okien. • Plugins (Zásuvné moduly) – obsahuje zásuvné moduly roz&irujúce funkcionalitu programu. Zobrazia sa tu a# po dodato!nom nain&talovaní. • Help (Pomocník) – obsahuje pomocníka k programu.
Panely nástrojov Tieto panely obsahujú nástroje nutné pre prácu s programom a slú#ia na u$ah!enie prístupu k t"mto nástrojom. Zobrazenie resp. skrytie jednotliv"ch panelov dosiahneme v systéme Windows tak, #e vyberieme z ponuky View $ Toolbars tie, ktoré chceme zobrazi'/skry'. Na po!íta!och MAC podobn" efekt dosiahneme vybratím z ponuky View $ Tool Palettes. Panely nástrojov sú jednou z oblastí, kde sa verzia pre systém Windows a MAC lí&i, aj ke( je rozdiel skôr vo vzh$ade ako funkciách.
- 18 -
Oblas& kreslenia Toto je hlavná !as' programu, slú#i na samotné kreslenie a mô#eme ju pova#ova' za“v"kres”.
Stavov$ riadok V pravej-dolnej !asti obrazovky je stavov" riadok. Zobrazuje pomocné informácie súvisiace s práve pou#ívan"m nástrojom. Zobrazenie detailnej&ích informácií dosiahneme kliknutím na ikonu otáznika.
Panel pre rozmery Známy tie# pod anglickou skratkou VCB (Value Control Box – Hodnoty ovládajúci box). Pou#íva sa napríklad na zadávanie rozmerov objektov, vzdialenosti, o ktorú chceme objekt posunú' a podobne. Umiestnenie tohoto panelu je mo#né v systéme Windows zmeni' vybratím z ponuky View $ Toolbars $ Measurements.
- 19 -
1.3 Vytváranie obrázkov (renderovanie)
Pou#ívanie obrázkov ako ur!itého dorozumievacieho prostriedku je staré ako $udstvo samo. U# staroveké jaskynné ma$by zobrazujú v"javy z lovu. Nábo#enské obrazy spodob%ujú scény bohov, démonov a (al&ích. Renesan!n"m umelcom je pripisované vynájdenie perspektívy, v(aka !omu vieme reálnu scénu s geometrick"mi prvkami verne znázorni' (nakresli'). Nieko$ko modern"ch umeleck"ch smerov uspelo v rozoberaní a rekonfigurácii tradi!nej predstavy o forme, svetle a priestore a vytvorilo nové &t"ly zobrazovania. Po!íta!ová grafika, pomerne nové médium, v"razne roz&iruje mo#nosti vytvárania obrazu t"m, #e ponúka ve$mi flexibilné a silné nástroje (RAGHAVACHARY, 2005). Medzi umelcami sa pre vytvorenie (nakreslenie) obrázku pou#ívajú skôr pojmy ako stvárnenie, spodobenie !i interpretácia. Vo svete po!íta!ov je zau#ívan" pojem renderovanie. Mimo sveta po!íta!ov pod pojmom renderovanie rozumieme reprezentáciu objektov alebo scény na plochom povrchu – plátne !i liste papiera. Ka#dé pou#ité médium (ceruzka, vodové farby,…) má svoje vlastné &pecifiká. Napríklad kreslenie (renderovanie) farebnou ceruzkou je typicky vykonávané &rafovaním, zatia$ !o ma$ba vodov"mi farbami je charakteristická prekr"vajúcimi sa 'ahmi &tetca. Vo v&etk"ch prípadoch ide v podstate o to isté – reprezentáciu 3D objektu na 2D plochu. Renderovanie pomocou po!íta!a je len (al&í prostriedok/médium takejto reprezentácie (RAGHAVACHARY, 2005). V (al&om texte sú budeme striktne zaobera' iba renderovaním pomocou po!íta!ov"ch programov (rendererov).
Po!íta!ové renderovanie je proces vytvárania 2D obrázkov z 3D grafického modelu alebo scény (zoskupenia modelov). Grafické modely sú bu( vytvárané za behu v reálnom !ase (po!íta!ové hry) alebo sú vopred vytvorené a na!ítavané do pamäte po!íta!a z pevného disku (animované filmy a filmové efekty). Scéna obsahuje modely (objekty), ktoré majú presne definované vlastnosti ako geometrick" tvar, uhol poh$adu, povrchové textúry (materiál objektu), svetelné podmienky, tiene a tie# i vlastnosti okolitého prostredia (CHEN, 2008).
- 20 -
V tejto diplomovej práci je pou#it" ako hlavn" nástroj na vytváranie 3D modelov program Google SketchUp verzia 8 vo verzii zadarmo. Ke(#e tento program neposkytuje funkcie pre vytváranie (renderovanie) fotorealistick"ch obrázkov, v nasledujúcom texte sú popísané renderovacie programy, prípadne zásuvné moduly (plugin-y), ktoré toto umo#%ujú a sú podporované i programom Google SketchUp.
JAYAKODY (2011) v !lánku dostupnom na internete popisuje vhodné renderovacie programy nasledovne:
Kerkythea Kerkythea je freeware (dostupná zadarmo) aplikácia s takmer v&etk"mi funkciami potrebn"mi pre realistické renderovanie. Poskytuje aj plugin pre SketchUp, !o u$ah!uje a spreh$ad%uje jeho vyu#ívanie. Tento je mo#né zadarmo stiahnú' z internetov"ch stránok www.kerkythea.net / joomla.
TrueSpace TrueSpace je vizualiza!n" softvér pre SketchUp, ktor" podporuje opera!né systémy Windows. TrueSpace je skvelé rie&enie pre 3D modelovanie, svetlá, animácie a renderovanie. TrueSpace 7 zavádza pou#itie VBScript a JavaScript ako skriptovacích nástrojov na ú!ely v"voja interaktívnych scén. V programe TrueSpace je mo#né vytvára' animácie a vizualizácie s realistick"m osvetlením a organické modelovanie. Oficiálna internetová stránka programu je www.caligari.com. V sú!asnej dobe podporuje dva vnútorné renderovacie mechanizmy. LightWorks (od spolo!nosti LightWork Design Ltd) a VirtuaLight. Tie# podporuje aj mechanizmus Vray.
Blender Blender je “v&etko v jednom” 3D modelovací a anima!n" balí!ek, ktor" mô#e by' pou#it" tie# ako vizualiza!n" nástroj pre SketchUp. Je k dispozícii zadarmo a má otvoren" zdrojov" kód (freeware open source). Umo#%uje vytvára' po!íta!om generované obrázky a animácie. Podporuje vä!&inu opera!n"ch systémov vrátane Windows, Mac OS, Linux a Solaris. Jeho vládanie je pomerne jednoduché a preto je
- 21 -
vhodn" najmä pre za!iato!níkov. Oficiálna internetová stránka programu je www.blender.org.
Vue Vue je ve$mi v"konn" program, ktor" je pou#ívan" najmä v sieti televíznych a filmov"ch &túdií. Pre zaujímavos', obloha a prírodná krajina vo filme Piráti z Karibiku: Truhlica m.tveho mu#a, boli vytvorené práve v tomto programe. V"hodou je, #e základné funkcie sú $ahko dostupné aj pre za!iato!níkov. Ke(#e ide o profesionálny program, tomu zodpovedá i cena 700$. Oficiálna internetová stránka programu je e- onsoftware.com.
Podium Podium je vizualiza!n" softvér pre SketchUp, ktor" ponúka jednoduchú integráciu s prostredím aplikácie SketchUp. Podium podporuje opera!né systémy Windows a Mac OS X. Cena sa pohybuje okolo 180$. Program je integrovan" do prostredia SketchUp a pou#íva textúry, poh$ady, tiene a farby programu SketchUp. U#ívate$ské rozhranie je pomerne jednoduché - ide o dva posuvníky ovládajúce svetlá a reflexie. Oficiálna internetová stránka programu je www.suplugins.com.
V-Ray pre SketchUp V-Ray je jeden z najznámej&ích zásuvn"ch modulov pre SketchUp. Mnoho $udí sa domnieva, #e V-Ray je jeden z najlep&ích 3D modelovacích nástrojov na svete. V najnov&ej verzii boli pridané pokro!ilé funkcie ako Ambient occlusion, usporadúvanie vrstiev materiálov, r"chlej&í náh$ad. Je k dispozícii pre opera!né systémy Windows a Mac OS X. Cena je stanovená na 720$, no je k dispozícii i v 30 d%ovej skú&obnej verzii alebo vo zv"hodnenej verzii pre &tudentov a &koliace strediská.
Artlantis Studio Artlantis Studio od spolo!nosti Abvent je v"konn" nástroj na vytváranie 3D fotorealistick"ch vizualizácií. Relatívna jednoduchos' ovládania a intuitívne prostredie ho predur!ujú pre za!iato!níkov v oblasti fotorealistického renderovania. Okrem
- 22 -
vysoko kvalitn"ch realistick"ch obrázkov podporuje tie# funkcie na vytváranie animácií. Jeho cena je v&ak zna!ná, 1385$. Aj tento program je k dispozícii v 30 d%ovej skú&obnej verzii alebo vo verzii pre &tudentov a &koliace strediská. Podporuje opera!né systémy Windows a Mac OS X. Oficiálna internetová stránka programu je www. artlantis.com. R"chlos' vytvárania finálnych fotorealistick"ch obrázkov, ako aj kombinácia ovládania spolu s u#ívate$sk"m prostredím programu a tie# nezanedbate$ná skuto!nos', #e pre &tudentov je poskytovaná ro!ná licencia zadarmo, radia tento program medzi najvhodnej&ie pre za!ínajúcich pou#ívate$ov. Z t"chto dôvodov je program Artlantis Studio pou#it" aj na ú!ely tejto diplomovej práce.
- 23 -
1.4 Po"íta"ov$ program Artlantis od spolo"nosti Abvent
Oficiálna internetová stránka programu popisuje Artlantis nasledovn"mi slovami: Artlantis je najr"chlej&ia samostatná 3D renderovacia aplikácia vyvinutá &peciálne pre architektov a dizajnérov, ideálna na r"chle a $ahké vytváranie 3D obrázkov vo vysokom rozlí&ení, QuickTime VR panorám, QuickTime VR objektov a animácií. Je lídrom v technológii náh$adového okna. Artlantis je renderovací program pou#ívan" profesionálnymi architektmi, dizajnérmi a mestsk"mi in#iniermi vo viac ako 80 krajinách sveta. Program Artlantis je ponúkan" v dvoch hlavn"ch verziách odzrkadlujúcich rôzne potreby pou#ívate$ov – Artlantis Render a Artlantis Studio. V !ase písania tejto práce (apríl 2011) sú obe aktuálne vo verzii !íslo 3.0.5. Artlantis Render je len samotn" renderovací program bez prídavn"ch funkcií, zatia$ !o Artlantis Studio obsahuje okrem funkcií na renderovanie vo vysokom rozlí&ení i funkcie na tvorbu QuickTime VR panorám, objektov a animácií.
1.4.1 Systémové po$iadavky
PC WINDOWS Odporú"ané po%iadavky: - Windows XP SP3 alebo Vista Home Basic 32 alebo 64 bitov" alebo Windows 7, - Intel 8 Core alebo podobn", - 6 GB RAM, - Grafická karta: 512 MB OpenGL, - rozlí&enie monitoru: 1600 x 1200, - 3-oj tla!idlová my& s kolieskom, - niektoré funkcie vy#adujú aktívne internetové pripojenie, - QuickTime® 7.6.2.
- 24 -
Minimálne po%iadavky: - Windows XP SP3 alebo Vista Home Basic 32 alebo 64 bitov", - Intel Dual-Core 2,66 GHz alebo podobn", - 4 GB RAM, - Grafická karta: 128 MB OpenGL 1.4, - rozlí&enie monitoru: 1024 x 768, - 3-oj tla!idlová my& s kolieskom, - niektoré funkcie vy#adujú aktívne internetové pripojenie, - QuickTime® 7.6.2.
MAC Odporú"ané po%iadavky: - MacOS® X 10.6, - Mac Intel Mac Pro 8 Core, - 6 GB RAM, - Grafická karta: 512 MB OpenGL, - rozlí&enie monitoru: 1600 x 1200, - 3-oj tla!idlová my& s kolieskom, - niektoré funkcie vy#adujú aktívne internetové pripojenie, - QuickTime® 7.6.2.
Minimálne po%iadavky: - MacOS® X 10.5.7, - Mac Intel Dual-Core 2,66 GHz, - 4 GB RAM, - Grafická karta: 128 MB OpenGL 1.4, - rozlí&enie monitoru: 1024 x 768, - 3-oj tla!idlová my& s kolieskom, - niektoré funkcie vy#adujú aktívne internetové pripojenie, - QuickTime® 7.6.2.
- 25 -
1.4.2 Popis u$ívate!ského prostredia
U#ívate$ské prostredie programu Artlantis Studio sa skladá z piatich hlavn"ch !astí, ktor"ch funkciu si stru!ne popí&eme (obrázok 2).
Obr. 2 U#ívate$ské prostredie programu Artlantis Studio
A, Hlavná ponuka Jej poloha a spôsob pou#ívania je typická pre be#né aplikácie v opera!nom systéme Windows a Mac OS X. Skladá sa zo siedmych rozbalovacích polo#iek: • File (Súbor) – obsahuje funkcie na prácu so súbormi • Edit (Úpravy) – obsahuje základné funkcie pre v"ber a kopíruj/vlo# • Display (Zobrazenie) – tu sú funkcie na prispôsobenie náh$adového okna • Inspector ( “In%pektor”) – obsahuje funkcie dostupné tie# z panelu nástrojov • Windows (Okná) – tu sú funkcie na prácu s oknami programu • Tools (Nástroje) – obsahuje doplnkové nástroje na tvorbu tzv. poh$adníc • Help (Pomocník) – poskytuje prístup k pomocníkovi programu
- 26 -
B, Panel nástrojov Tento je rozdelen" na tri podskupiny nástrojov a to hlavné nástroje, nástroje na ovládanie náh$adu v náh$adovom okne a doplnkové nástroje (obrázok 3).
Hlavné nástroje pracujú tak, #e po kliknutí na ich ikonu sa v bo!nom paneli zobrazia bli#&ie nastavenia, ktor"mi upravujeme náh$ad do po#adovanej podoby. Ide o nástroje: • Edit Shader (Úprava textúry) – tu je mo#né bli#&ie prispôsobi' parametre vybranej textúry ak"mi sú farba, odrazy, priesvitnos', lesklos' a podobne. • Edit Light (Úprava umelého svetla) – obsahuje mo#nosti na pridávanie a úpravy umel"ch zdrojov osvetlenia (poloha svetla, sila svetla, tiene a podobne) • Edit Heliodon (Úprava prirodzeného slne&ného svetla) – obsahuje mo#nosti na úpravu parametrov slne!ného svetla ak"mi sú zemepisná poloha objektu, dátum a !as, ve$kos' slne!ného #iarenia, tiene a typy obla!nosti. • Edit Object (Úprava objektu) – tu sú obsiahnuté mo#nosti na úpravu parametrov vybraného objektu (ve$kos', poloha a iné v závislosti na type objektu) • Edit Perspective View (Úprava náh'adu) – tu je mo#né meni' parametre ako poloha kamery, ohnisko kamery, h)bka ostrosti, zapína'/vypína' zdroje svetla, popredie a pozadie scény.
Nástroje na ovládanie náh!adu (kamery) sa skladajú z nástrojov: • Navigation (Navigácia) – zapnutie/vypnutie OpenGL re#imu • Back (Spä") – vracia kameru spä' do predchádzajúcej polohy • Pan (Panoramova") - posúva náh$ad • Pan To (Panoramova" na) – posúva náh$ad do polohy kolmej na vybranú plochu • Update (Obnov) – obnovuje náh$ad pri zvolenom manuálnom re#ime náh$adu
Doplnkové nástroje tvoria tla!idlá ako: • Show 2D View (Zobraz 2D náh'ad) – zobrazuje 2D náh$ad scény • Catalog (Katalóg) – zobrazuje katalóg dostupn"ch objektov a textúr (shaderov) • Render (Renderuj) – spú&'a samotn" proces renderovania finálnych snímok
- 27 -
Obr. 3 Panel nástrojov
C, Bo"n$ panel V tomto paneli sú zobrazené pokro!ilé mo#nosti nastavenia jednotlivého nástroja z panelu nástrojov, ktor" je práve aktívny. D, Okno náh!adu Toto okno zobrazuje náh$ad na práve spracovávanú scénu. Tu mô#eme pomocou nástrojov na ovládanie náh$adu náh$ad upravi' do polohy, v ktorej chceme, aby bola scéna zobrazená aj na finálnych snímkach.
E, Doplnkové okná Doplnkové okná tvoria okno 2D náh$adu a okno katalógu objektov. Okno 2D náh$adu je vhodné najmä na jednoduch&ie a presnej&ie upravenie polohy kamery. Katalóg slú#i na správu objektov a textúr, ktoré mô#e tvori' napríklad 3D flóra, postavy, dopravné prostriedky, nábytok a podobne.
- 28 -
2 Cie! práce
Hlavn"m cie$om tejto diplomovej práce je namodelova' situáciu po$nohospodárskeho objektu v trojrozmernom priestore pou#itím vhodného programového vybavenia. Objekt, ktorého priestorovú situáciu budeme modelova', je Po$nohospodárske dru#stvo Biskupice (PD Biskupice). Z mno#stva 3D modelovacích programov, ktoré sú v sú!asnosti k dispozícii sa ako najvhodnej&ím javil program SketchUp od spolo!nosti Google. Tento zadarmo dostupn" program je v"konn"m modelovacím nástrojom s mnoh"mi u#ito!n"mi funkciami, ktor" stojí za pov&imnutie a hlb&iu anal"zu. Ke(#e literatúra zaoberajúca sa touto problematikou je preva#ne v anglickom jazyku, !iastkov"m cie$om tejto práce je suplova' nedostatok relevantnej literatúry v slovenskom jazyku, to znamená, #e práca je koncipovaná ako jednoduchá referen!ná príru!ka k programu SketchUp. V"sledok e&te umocníme pou#itím (al&ieho spôsobu vizualizácie rozlo#enia objektu v trojrozmernom priestore - vytvorením animácie opä' z vtá!ej perspektívy. V závere práce pre dotvorenie celkového obrazu situácie v 3D priestore vyu#ijeme &pecializovan" nástroj na vytváranie fotorealistick"ch obrázkov - program Artlantis Studio. Tieto majú zobrazova' okrem poh$adu na scénu z vtá!ej perspektívy i detailnej&ie zábery budov.
- 29 -
3 Metodika práce
Celá metodika tejto diplomovej práce je podriadená nielen hlavnému cie$u t.j. namodelova' situáciu po$nohospodárskeho objektu v trojrozmernom priestore pou#itím vhodného programového vybavenia, ale aj cie$u !iastkovému – priblí#i' 3D modelovací program Google SketchUp i slovenskému !itate$ovi.
3.1 V$ber po!nohospodárskeho objektu
Pri v"bere po$nohospodárskeho objektu sme sa zamerali na oblas' v blízkom okolí obce Bánovce nad Bebravou, okres Bánovce nad Bebravou v Tren!ianskom kraji. Ke(#e sme v podstate schopní namodelova' akúko$vek situáciu v priestore, hlavn"m kritériom bola bezbariérovos' areálu (autor tejto práce je na invalidnom vozíku) a vzdialenos' od autorovho bydliska. Po dôkladnej anal"ze po$nohospodárskych objektov potenciálne vhodn"ch na vytvorenie 3D modelu, sme zvolili objekt „Po$nohospodárske dru#stvo Biskupice“. Tento sp)%al uvedené po#iadavky najlep&ie.
3.2 V$ber vhodného 3D modelovacieho programu
Po anal"ze 3D modelovacích programov, ktoré sú v dne&nej dobe dostupné a pou#ívané v rôznych oblastiach, sme stanovili kritériá selekcie. Chceli sme sa vyhnú' masovo pou#ívan"m programom, preto#e literatúry vy&lo u# dostatok a 'a#ko by sme do tejto oblasti priniesli nie!o nové. Tie# dostupnos' programu a spôsob jeho ovládania museli by' vhodné aj pre laika v oblasti 3D modelovania. Na základe uveden"ch kritérií sme napokon zvolili za hlavn" 3D modelovací nástroj program Google SketchUp vo verzii zadarmo.
- 30 -
3.3 Metódy zberu rozmerov o vybranom objekte
K objektu modelovania „Po$nohospodárske dru#stvo Biskupice“ sme neboli schopní získa' akúko$vek v"kresovú dokumentáciu, !o je spôsobené s najvä!&ou pravdepodobnos'ou relatívne vysok"m vekom stavieb. Získali sme len dokument „Informatívna kópia z mapy – vytvorená cez katastrálny portál“. Toto v&ak berieme ako v"hodu a príle#itos' dokáza', #e k namodelovaniu situácie v 3D priestore nám posta!ujú i fotografie a v"pis z katastrálneho portálu. Plo&né rozmery jednotliv"ch budov a vzdialenos' medzi nimi sme ur!ili z dokumentu „Informatívna kópia z mapy – vytvorená cez katastrálny portál“ jednoduch"m odmeraním pravítkom a prenásobením mierkou zmen&enia dokumentu. Dosiahnutú presnos' pova#ujeme za nanajv"& dosta!ujúcu. V"&kové rozmery budov a ich !astí spolu s ostatn"mi potrebn"mi rozmermi sme získali z fotografií vytvoren"ch priamo na mieste. Pri ich vytváraní sme dbali na jeden kritick" fakt – na fotografii musel by' v dostato!nej blízkosti „meraného“ objektu i objekt, ktorého rozmery poznáme. Potrebn" rozmer sme potom vo vhodnom editore fotografií získali porovnaním po!tu obrazov"ch bodov (pixelov) objektu známych rozmerov s po!tom pixelov objektu, ktorého rozmery si #eláme pozna'. Aj v tomto prípade pova#ujeme presnos' získavania rozmerov za dosta!ujúcu.
- 31 -
4 V%sledky práce
4.1 Princípy vyu%ívané pri modelovaní objektov v programe SketchUp
Po!as samotného procesu modelovania objektov Po$nohospodárskeho dru#stva Biskupice ((alej len PD Biskupice) si vysta!íme so základnou paletou nástrojov. V nasledujúcom texte je znázornená ikona, názov, klávesová skratka a stru!n" popis jednotliv"ch nástrojov.
"#$#%&!&''$!()#*+#,-./0! 4!-56&,'7!8,#!9:3,;&<#!'37#/&=!('3,:6=>!8$'%?:>@0! ! 123#,! );/#!A'B8'-#-&! 4!-56&,'7!8,#!/'B3<-'9;-<#!9<;%#,2%?!'37#/&'9! ! 1:&9',!/'B8'-#-&! *'!7#*-C?'!/'B8'-#-&=!('37#/&=0!! D;<-&!E=%/#&!&''$!(E0! 4!-56&,'7!-;!;8$
- 32 -
Y'$$'`!)#!&''$! 4!-56&,'7!-;!#G&,=*'9;-<#!8$'%?:!8'+*NO! ! a;6$#*=7!B;! -;/,#6$#-#7!S<;,:! "%;$#!&''$!("0! 4!-56&,'7!-;!+9cSV#-<#\+B#-V#-<#!<-*<9<*=5$-#?'! ! b9cSV - 33 - "#%&<'-!D$;-#!&''$! 4!-56&,'7!-;!923#,!S;6& Po!as modelovania tie# aktívne vyu#ívame mo#nosti manipulácie s poh$adom na vytváran" model, ktoré nám program ponúka. Nezaobídeme sa bez vyu#itia poh$adov ako Iso, Top (zvrchu), Front (spredu), Right (sprava), Back (zozadu) a Left (z$ava) . K t"mto pristupujeme z menu Camera $ Standard Views alebo tie# z panelu nástrojov. Nemenej vyu#ívame nástroje ako Pan tool (H), Zoom tool (Z) a Orbit tool (O) ovládané pomocou my&i. Je na mieste poznamena', #e tieto sú dostupné i priamo pou#itím tla!idiel my&i. Napríklad priblí#enie/oddialenie, !i#e Zoom objektu dosiahneme rotovaním stredového kolieska my&i (ak ním samozrejme na&a my& disponuje), otá!anie poh$adu, !i#e Orbit, dosiahneme stla!ením kolieska my&i s jej sú!asn"m posúvaním a napokon posuvanie scény, !i#e Pan dosiahneme podobne, no k stla!enému koliesku my&i pridáme aj klávesu Shift. Osvojenie si t"chto úkonov nám v"razne skracuje !as potrebn" na dokon!enie modelov a sú!asne sa tak pohyb v 3D priestore stane intuitívnej&í. Základné princípy vyu%ívané pri modelovaní V&etky modely objektov sú zásadne tvorené spájaním !iar, ktoré tvoria obrys modelu. Plochy sú automaticky vytvárané, ke( tri alebo viac !iar !i obrysov v tej istej rovine (nekone!n" ploch" 2D priestor) tvoria uzavretú slu!ku. Kombinácie tak"chto plôch a obrysov potom vytvárajú #elan" 3D model. Súradnicov$ systém 3D súradnicov" systém vyu#ívan" programom SketchUp (obr. 4) je zalo#en" na známom systéme, v ktorom sú body v priestore identifikované ich polohou pozd)# troch osí: plus alebo mínus X, Y a Z (nad/pod povrchom). Ka#dá z osí je pre u$ah!enie orientácie reprezentovaná inou farbou. Plus X reprezentuje plná !ervená !iara, mínus X bodkovaná !ervená !iara, plus Y reprezentuje plná zelená !iara, mínus X bodkovaná zelená !iara a plus Z reprezentuje plná modrá !iara, mínus Z bodkovaná modrá !iara. - 34 - Rovina tvorená !ervenou a zelenou osou sa naz"va povrchová rovina (ground plane) a bod, v ktorom sa v&etky tri osi pretínajú sa naz"va po!iatok (origin). Obr.4 Súradnicov" systém programu SketchUp Interferen"n$ systém Pre dosiahnutie !o najvä!&ej presnosti kreslenia modelov vyu#ívame tzv. interferen!n" systém. Tento systém analyzuje nakreslené objekty, lokalizuje jednotlivé body a identifikuje vz'ahy medzi nimi. Ide o vz'ahy ako: bod je stredov"m bodom !iary, stredom kru#nice, koncov"m bodom !iary, kolmos' !iar, rovnobe#nos' !iar a podobne. Z toho nám plynie, #e systém rozpoznáva dva typy interferencí - bodovú a lineárnu interferenciu. Bodová interferencia - táto nám napomáha spája' a pripája' jednotlivé !iary !i objekty. Prejavuje sa mal"mi bodmi &pecifickej farby a informa!n"m textom (obr. 5). Konkrétne ide o nasledovné vz'ahy: • koncov" bod (Endpoint) – zelenej farby • stredov" bod (Midpoint) – zelenomodej farby • na hrane (On Edge) – !ervenej farby • stred kruhu (Center) - zelenej farby • na ploche (On Face) – modrej farby • intersekcia (Intersection) – „x“ !ervenej farby - 35 - Obr. 5 Bodová interferencia Lineárna interferencia - táto je nápomocná pri kreslení !iar, posúvaní alebo kopírovaní objektu. Smer, v ktorom sa pohybujeme je indikovan" farebnou preru&ovanou !iarou. Farba tejto !iary zodpovedá farbe osi, pozd)# ktorej práve kreslíme alebo sa pohybujeme. Obrysy objektov a plochy U# skôr sme nazna!ili, #e základn"mi „stavebn"mi“ prvkami potrebn"mi na nakreslenie akéhoko$vek modelu v programe SketchUp sú obrysy a plochy. Pre tieto platia ur!ité pravidlá a princípy, ktor"ch pochopenie hrá pri modelovaní dôle#itú rolu. V nasledujúcom texte sa pokúsime tieto pravidlá a princípy bli#&ie objasni'. Obrysy: • obrysy sú v#dy priame, dokonca i oblúky a kru#nice sú tvorené zoskupením mal"ch priamych segmentov, • obrysy nemajú #iadnu hrúbku, • obrysy nemusia by' v#dy vidite$né, mô#u by' i skryté. Plochy: • plocha nemô#e existova' bez obrysov, • plocha je v#dy plochá, dokonca i plocha s krivkov"m povrchom je tvorená mal"mi ploch"mi segmentmi, • plochy nemajú #iadnu hrúbku. Vz"ah medzi obrysmi a plochami: • po nakreslení minimálne troch !iar/okrajov vytvárajúcich uzavret" obrazec (slu!ku) v jednej rovine, je plocha automaticky v#dy vytvorená, - 36 - • automaticky vytvorená plocha sa dá dodato!ne zmaza', • ak zma#eme jeden okraj definujúci plochu, plocha sa zma#e tie#, • ak chceme vymazanú plochu vráti' spä', „obtiahneme“ jeden z jej okrajov, • nakreslením !iary naprie! celou plochou, je táto rozdelená na dve, • nakreslením !iary krí#om cez in" okraj, je tento rozdelen" na dva. Kreslenie presn$ch rozmerov Kreslenie modelov bez presn"ch rozmerov je v na&om prípade neefektívne a neposta!ujúce. Z tohto dôvodu vyu#ívame funkcionalitu pre zadávanie rozmerov kreslen"ch prvkov nami zadávanej ve$kosti a jednotky. Na tento ú!el slú#i panel pre rozmery (VCB) a je umiestnen" v pravom dolnom rohu okna programu (obr. 1). Panel pre rozmery okrem iného umo%'uje: • kresli' !iary ur!itej d)#ky, • kresli' obd)#niky ur!it"ch rozmerov, • meni' po!et strán mnohouholníkov • posunú' objekt o ur!itú vzdialenos', • otá!a' objekt o ur!it" po!et stup%ov, • robi' ur!it" po!et kópií objektu, • rozdeli' !iaru na ur!it" po!et segmentov. K pou#ívanie panelu pre rozmery sa via#u pravidlá, ktoré ú$ah!ujú a zefektív%ujú cel" proces kreslenia nielen presn"ch rozmerov objektov, ale vzh$adom na vlastnosti panelu i kreslenie objektov nevy#adujúcich presné rozmery. Pravidlá pre pou%ívanie VCB sú nasledovné: • pre zadanie #elan"ch hodnôt nie je nutné klika' na panel, t.j. sta!í hne( písa' !ísla a potvrdi' klávesou Enter, • funkcie panelu sa menia v závislosti na !innosti, ktorú práve vykonávame; napríklad pri kreslení !iar zadaná hodnota predstavuje d)#ku, pri otá!aní objektu uhol pooto!enia, • pre zadanie jednotiek sta!í túto napísa' za zadané !íslo a potvrdi' klávesou Enter; pou#ívame v&eobecne známe skratky m pre meter, cm pre centimeter a podobne. - 37 - Ke( jednotku nezadáme, pou#ije sa tá, ktorá je &tandardne nastavená vo Window $ Model Info $ Units, • ak po pou#ití panelu t.j. po stla!ení klávesy Enter neza!neme (al&iu !innos', hodnotu mô#eme stále meni' – zadáme novú hodnotu a potvrdíme klávesou Enter. Toto mô#eme vykonáva' $ubovo$n" po!et krát, • hodnoty do panelu mô#eme zadáva' i po!as operácie. Napríklad vyberieme nástroj pre kreslenie !iar Line Tool, kliknutím vyberieme po!iato!n" bod a my&ou nazna!íme #elané smerovanie !iary, potom u# len zadáme !íselnú hodnotu d)#ky !iary a potvrdíme klávesou Enter. 4.2 Proces modelovania objektov v programe SketchUp Ka#d" model budovy PD Biskupice budeme vytvára' ako samostatn" súbor, !ím sa zna!ne spreh$adní scéna a v neposlednom rade u&etríme i systémové prostriedky po!íta!a. Ako &tandardnú jednotku vzdialenosti máme v ka#dom prípade nastavenú jednotku meter (m). Interiér budov nebudeme modelova', preto modely vytvárame bez vnútorn"ch stien, t.j. steny nemajú skuto!nú hrúbku. Ke(#e na&ou úlohou je ilustrova' rozlo#enie budov v priestore, toto zjednodu&enie nijako nenaru&í kone!n" v"sledok. Pre zefektívnenie celého procesu modelovania !astí, ktoré nie sú podstatné pre na&e ú!ely, vyu#ijeme on-line depozitár modelov pre SketchUp Google 3D Warehouse (dostupn" v menu File $ 3D Warehouse $ Get Models…). Tu nájdeme model !o najviac zodpovedajúci skuto!nosti a tento po patri!nej úprave pou#ijeme. Ide o modely okien, dverí, lámp a stre&nej krytiny. Tento depozitár je pomerne rozsiahly a tak mô#eme kon&tatova', #e jeho pou#itím je skreslenie reality zanedbate$né. Povrchové textúry (materiál) modelovan"ch objektov sme v tomto kroku nerie&ili a modelom boli ponechané textúry automaticky prira(ované programom. Textúram sme venovali pozornos' a# v kroku, v ktorom sme z vytvoren"ch modelov zostavovali kone!nú situáciu v priestore. Tu sme dop)%ali i detaily exteriéru ako vegetáciu, cesti!ky, osvetlenie a podobne. - 38 - 4.2.1 Objekt ". 1 Pre zjednodu&enie modelovania tejto budovy si túto rozdelíme na dve !asti, ktoré budeme vytvára' samostatne. Tieto !asti napokon spojíme do kone!nej podoby. Prvá "as& budovy Pou#itím nástroja na kreslenie priamok Line Tool (L) nakreslíme pôdorysné obrysy budovy – horizontálne (!ervená interferencia) v d)#ke 8 m, kolmo (zelená interferencia) v d)#ke 4,6 m (obrázok 6). Nástrojom na vy'ahovanie (extrudovanie) plôch Push/Pull Tool (P) vytiahneme vytvoren" pôdorys v smere modrej interferencie o hodnotu 2,7 m, !ím vytvoríme základn" 3D geometrick" tvar budovy (obrázok 7). Obr. 6 Pôdorys budovy Obr. 7 V"&ka budovy Pre vytvorenie sklonu jednostranne zo&ikmenej strechy pou#ijeme nástroj na posúvanie Move Tool (M) tak, #e #elan" okraj budovy posunieme v smere modrej interferencie o hodnotu 0,8 m. T"m vybran" obrys budovy zv"&ime na celkovú v"&ku 3,5 m (obrázok 8). Obr. 8 Zo&ikmenie strechy Obr. 9 Previs strechy - 39 - Pomocou nástrojov Line tool a Push/Pull Tool vytvoríme previs strechy o hrúbke 6 cm a &írke 15 cm (obrázok 9), nepotrebné !iary vyma#eme pomocou gumy Eraser (E). *al&ím krokom je vytvorenie rámu okolo strechy na upevnenie stre&nej krytiny. V podstate sa jedná o &tyri hranoly. Dva s rozmermi 6 x 3 cm v s d)#kou 5 m a dva s rovnak"mi rozmermi, len s d)#kou 8,4 m. Tieto vytvoríme tak, #e nástrojom Line Tool nakreslíme podstavu, ktorú následne vytiahneme nástrojom Push/Pull do po#adovanej d)#ky (obrázok 10). Vytvorené hranoly potom presunieme nástrojom Move Tool (M) na ur!ené miesto a vytvoríme #iadan" rám strechy (obrázok 11). Obr. 10 /as' rámu strechy Obr. 11 Budova s rámom strechy Zvlnená stre&ná krytina bola modelovaná v postupn"ch krokoch. Najskôr sme pomocou nástroja na vytváranie oblúkov Arc Tool (A) a Line Tool vytvorili „podstavu“ segmentu, ktor" sme nástrojom Push/Pull vytiahli do potrebnej &írky – v na&om prípade 5 m (obrázok 12 a 13). Obr. 12 Segment krytiny Obr. 13 Vytiahnut" segment Finalizáca modelu stre&nej krytiny predstavovala skopírovanie po!tu segmentov potrebn"ch na dosiahnutie d)#ky 8,4 m. Samotné kopírovanie prevádzame nástrojom Move Tool, tak, #e klikneme na okrajov" bod segmentu, spolu so stla!en"m klávesom - 40 - Ctrl nov" segment posunieme v #iadanom smere o celú jeho &írku a do VCB klávesnicou zadáme *48. T"m sme vytvorili potrebn" po!et kópií, ka#dú posunutú o &írku, o ktorú sme posunuli prv" segment. /as' stre&nej krytiny ilustruje obrázok 14. Takto vytvorenú krytinu potom nástrojom Move Tool presunieme na #iadané miesto na streche budovy (obrázok 15). Obr. 14 /as' stre&nej krytiny Obr. 15 Strecha s krytinou Ak nechceme t"mto procesom prejs', pomô#e nám on-line depozitár modelov Google 3D Warehouse, v ktorom vyh$adáme „corrugated roofing metal“ (zvlnen" stre&n" kov) a vhodn" model stiahneme do po!íta!a. Tento model potom po potrebn"ch úpravách rozmerov nástrojom na zmenu rozmerov Scale Tool (S) vhodne pou#ijeme. *al&ím krokom je vytvorenie rámov okien a dverí. Pre u$ah!enie práce si najskôr pomocou nástroja na meranie Tape Measure Tool (T) vytvoríme pomocné !iary odzrkad$ujúce rozmery budúcich okien a dverí (obrázok 16). Následne pou#itím Line Tool vytvoríme obrysy; vzniknutú plochy nástrojom Push/Pull Tool vtiahneme do vnútra budovy o 15 cm, plochu zma#eme, !ím vytvoríme priestor pre zamurovanie samotn"ch okien !i dverí (obrázok 17). - 41 - Obr.16 Pomocné !iary Obr. 17 Vtiahnut" rám okna Dvere a okná by sme vytvorili analogicky ako sme vytvorili rám strechy, t.j. nakreslíme najskôr obrys dverí/okna, ktor" vytiahneme o rozmer ich hrúbky, pod$a potreby pridávame (al&ie detaily. My v&ak i v tomto prípade vyu#ijeme on-line depozitár 3D Warehouse, kde vyh$adáme pou#ite$né modely. H$adáme dvere s jedn"m presklen"m otvorom a okná s dvoma sklen"mi tabu$ami, pri!om rozmery nie sú prvoradé, tie si vieme prispôsobi'. Vyh$adané modely znázor%ujú obrázky 18 a 19. Obr. 18 Okno Obr.19 Dvere Takto získané modely dverí a okien nástrojom Move Tool presunieme na miesto, ktoré sme v predchádzajúcom kroku vytvorili. Ich kone!né umiestnenie zobrazuje obrázok 20. Obr. 20 Budova s dverami a oknami - 42 - Budovu s hlavn"mi prvkami máme namodelovanú a tak (al&ím krokom je dotváranie kone!ného vzh$adu. Toho dosiahneme pridaním komínu, skrinky s elektroin&taláciou a exteriérovou lampou. Model komínu za!neme podobne, ako v predchádzajúcich krokoch, nakreslením podstavy pou#itím Line Tool. Steny komínu nakreslíme nástrojom na ofset !iar Offset Tool (F). To dosiahneme tak, #e po vybratí tohto nástroja klikneme na vytvorenú plochu podstavy a z klávesnice zadáme do VCB hodnotu hrúbky steny. Vnútornú plochu zma#eme a vzniknú steny budúceho komínu (obrázok 21). Takto vytvorené steny pomocou nástroja Push/Pull Tool vytiahneme v smere modrej interferencie do #iadanej v"&ky (obrázok 22). Obr. 21 Steny komínu Obr. 22 Vytiahnuté steny komínu Komín dokon!íme domodelovaním jeho ukon!enia, ktoré je tvorené zú#en"m otvorom lemovan"m zaoblen"m okrajom. V predchádzajúcom kroku sme pre zjednodu&enie vy'ahovania stien komínu do v"&ky vnútornú plochu zmazali. Aby sme v&ak mohli pokra!ova', túto musíme opä' vytvori'. Toto vykonáme jednoducho obtiahnutím ktoréhoko$vek vnútorného okraja nástrojom Line Tool. Pokra!ujeme nástrojom Offset Tool, pomocou ktorého vytvoríme obrysy reprezentujúce zú#en" otvor; nepotrebné okraje a vnútornú plochu zma#eme (obrázok 23). Teraz vytvoríme plochy reprezentujúce v"&ku zaobleného okraja. Nástrojom Push/Pull Tool spolu so stla!enou klávesou Ctrl vytiahneme steny komínu do po#adovanej v"&ky (obrázok 24). Klávesa Ctrl spôsobí, #e vytvoríme nov" povrch t.j. nepokra!ujeme vo vy'ahovaní pôvodného povrchu, ako by sa dialo bez pou#itia tejto klávesy. - 43 - Obr. 23 Zú#en" otvor komínu Obr. 24 Zv"&en" okraj Nástrojom na kreslenie oblúkov Arc Tool (A) vytvoríme oblúk predstavujúci budúce zaoblenie okraja komínu. Umiestnenie oblúka ilustruje obrázok 25. Vznikne plocha (v rohu), ktorú nástrojom na vy'ahovanie (extrudovanie ) plochy pozd)# !iary Follow Me Tool vytiahneme, pri!om ako vodiace !iary pou#ijeme vonkaj&í okraj komínu. Tieto si najskôr pou#itím Select Tool (medzerník) so stla!enou klávesou Shift (pre viacnásobn" v"ber) ozna!íme (obrázok 26). Následne nástrojom Follow Me Tool klikneme na rohovú plochu – to spôsobí, #e táto plocha sa vytiahne pozd)# ozna!eného okraja (obrázok 27). Obr. 25 Umiestnenie zaoblenia Obr. 26 Ozna!en" okraj T"m sme modelovanie komínu dokon!ili. Nasledujúci krok je presunutie komínu na ur!ené miesto nástrojom Move Tool. Obrázok 28 znázor%uje budovu u# aj s umiestnen"m komínom. - 44 - Obr. 27 Dokon!en" okraj komínu Obr. 28 Budova s komínom Skrinku s elektroin&taláciou tvoria jednoduché obd)#niky vytvorené pou#itím Line Tool a Push/Pull Tool. Pre kone!n" efekt sme pridali obrázok „blesku“ (zna!ka elektrick"ch zariadení), ktor" sme jednoducho nakreslili v externom vektorovom editore (obrázok 29). Eventuálne sme mohli pou#i' podobn" obrázok z internetu. Model exteriérovej lampy sme získali z on-line depozitáru 3D Warehouse (obrázok 30). Tento sme umiestnili na prislúchajúce miesto a t"m sme model budovy dokon!ili. Dokon!en" model Budovy 1 znázor%uje obrázok 31. Obr. 29 Skrinka elektroin&taláciou Obr. 30 Exteriérová lampa Obr. 31 Dokon!ená budova - 45 - Druhá "as& budovy Proces modelovanie druhej !asti budovy je do zna!nej miery podobn" postupu, ktor" sme teraz popísali s dostato!nou presnos'ou. Z tohoto dôvodu nepokladáme za potrebné tieto kroky úvádza'. No táto !as' má na rozdiel od predchádzajúcej i odkvap na odvod da#(ovej vody. Ke(#e ide o objekt pomerne odli&n" od doteraz modelovan"ch, postup jeho vytvárania si v (al&om texte popí&eme. Najskôr vytvoríme tú !as' odkvapu, ktorú tvorí uzavreté potrubie, následne !as' tvorenú potrubím s spolkruhov"m prierezom. Nástrojom na kreslenie kruhu Circle Tool (C) vytvoríme kruh ve$kos'ou zodpovedajúci vonkaj&iemu priemeru potrubia, pokra!ujeme nástrojom Offset a vytvoríme vnútorn" priemer potrubia.Vzniknutú plochu vo vnútri tohoto kruhu zma#eme. Pomocou nástroja Line Tool vytvoríme vodiacu !iaru pre pou#itie nástroja Follow Me Tool. Táto !iara kopíruje tvar budúceho odkvapového potrubia (obrázok 32). Nástrojom Select Tool ozna!íme vytvorenú vodiacu !iaru a vybrat"m nástrojom Follow Me Tool klikneme na plochu prierezu potrubia. V"sledok znázor%uje obrázok 33. Obr. 32 Vodiaca !iara Obr. 33 Vytvorené potrubie Potrubie s polkruhov"m prierezom vytvoríme podobne. Pou#itím nástroja Circle Tool a Offset Tool vytvoríme prierez toto#n" s t"m v predchádzajúcom kroku. Aby sme vytvorili polkruh, vytvoren" kruhov" prierez jednoducho vytvorením !iary nástrojom Line Tool predelíme na dva toto#né polkruhy (obrázok 34). Po vymazaní nepotrebn"ch !astí získame #elan" prierez (obrázok 35). Tento nástrojom Push/Pull Tool vytiahneme do po#adovanej d)#ky a pou#itím nástroja Line Tool vytvoríme uzávery potrubia, ako ilustruje obrázok 36. - 46 - Obr. 34 Kruhov" prierez Obr. 35 Polkruhov" prierez Obr. 36 Uzáver potrubia V nasledujúcom kroku obe vytvorené !asti (kruhovú i polkruhovú) nástrojom Move Tool presunieme na potrebné miesto, troj-klikom ozna!íme obe !asti, následne prav"m tla!idlom my&i klikneme a z menu vyberieme funkciu h$adajúcu pretínajúce sa okraje a plochy Intersect Faces $ With Model. To nám umo#ní zmaza' nepotrebné !asti ako znázor%uje obrázok 37. Pre jednoduch&iu manipuláciu s práve vytvoren"m objektom odkvapovej rúry tento opä' troj-klikom my&i ozna!íme a z menu vyberieme funkciu pre zoskupenie !astí Edit $ Make Group. T"m sme odkvapovú rúru dokon!ili. V závere!nom kroku ju nástrojom Move Tool premiestnime na #elané miesto (obrázok 38). Obr. 37 Dokon!en" odkvap Obr. 38 Odkvap na budove Obe !asti budovy máme hotové, zostáva u# len nástrojom Move Tool ich vzájomnú polohu upravi' do finálnej podoby. Samotné umiestnenie tejto budovy v priestoroch, v ktor"ch sa nachádza i v skuto!nosti, názorne ilustrujú obrázky v prílohe na konci tejto diplomovej práce. Základné princípy, techniky a postupy pou#ité pri modelovaní naprie! celou diplomovou prácou boli popísané v doteraj&om texte. Z tohoto dôvodu sa bli#&ie zameriame len na tie objekty, ktor"ch postup modelovania pova#ujeme pre !itate$a za prínosn" a zaujímav". - 47 - 4.2.2 Objekt ". 2 Tento objekt je zlo#en", podobne ako predchádzajúci, z dvoch !astí. Jednú !as' tvorí viac-menej be#ná murovaná budova, ktorej modelovanie pre nás nepredstavuje ni! nezvy!ajné a zlo#ité, tak#e si plne vysta!íme s doteraz pou#it"mi modelovacími technikami. Druhá !as' je vytvorená z kovovej kon&trukcie na st)poch zamurovan"ch v betónovom podklade. Nasledujúce odseky popisujú postup modelovania základn"ch prvkov kon&trukcie. Základ tvorí kovov" nosník kruhového prierezu, na ktor" sú pod uhlom pripevnené (al&ie kruhové nosníky (v"stuhy), pri!om tieto tvoria trojuholníkov" tvar. Za!neme nástrojom Circle Tool, ktor"m vytvoríme prierez hlavného nosníku a tento potom nástrojom Push/Pull Tool vytiahneme do d)#ky 14 m. Ked#e poznáme v"&ku stredovej v"stuhy a po!et a vzdialenos' ostatn"ch kolm"ch v"stuh, tieto vytvoríme podobn"m postupom. Ich polohu znázor%uje obrázok 39. Analogicky vytvoríme i &ikmé v"stuhy, pri!om jednotlivé zoskupíme (Edit $ Make Group) a na ich pooto!enie o potrebn" uhol sledujúc zelenú referenciu pou#ijeme nástroj pre rotáciu Rotate Tool (Q) (obrázok 40). Ich kone!né umiestnenie a t"m aj dokon!enú základnú nosnú !as' kovovej kon&trukcie ilustruje obrázok 41. Obr. 39 Hlavné nosníky s kolm"mi v"stuhami Obr. 40 Pooto!ená v"stuha - 48 - Obr. 41 Dokon!ená nosná !as' V nasledujúcom kroku nástrojom Circle Tool a Push/Pull Tool vytvoríme nosné st)py (obrázok 42). Takto upravenú nosnú !as' nástrojom Move Tool skopírujeme potrebn" po!et krát (10x) – toto si zjednodu&íme pou#itím VCB t.j. po posunutí kon&trukcie o vzdialenos' predstavujúcu rozostup medzi jednotliv"mi nosn"mi !as'ami z klávesnice zadáme *10 pre jedenás' objektov (v&imnime si, #e do VCB zadávame po!et kópií o jeden men&í, lebo jednú „kópiu“ u# máme). Upraven" v"sledok spolu s podkladovou doskou zobrazuje obrázok 42. Ostatné !asti ako stre&né drevené trámy !i stre&ná krytina predstavujú u# nieko$kokrát pou#itú postupnos' krokov. Finálnu podobu objektu !.2 potom ilustrujú obrázky v prílohe na konci tejto práce. Obr. 42 Rozmno#ené nosné !asti 4.2.3 Objekt ". 3 Tento objekt tvorí budova kravínu s trochu !lenitej&ím pôdorysom, no doteraz pou#ité postupy bez problémov pokr"vajú i proces tvorby t"chto tvarov (obrázok 42). Modelovanie !astí ako nosné trámy strecha, stre&ná krytina, modely okien, dverí !i - 49 - lampy sú len opakovaním doteraj&ích techník modelovania a vyu#ívania online depozitáru 3D Warehouse. Modelovanie odkvapovej rúry nemusíme vykonáva', sta!í ak skopírujeme tú z predchádzajúceho modelu a jej parametre a &truktúru upravíme do po#adovaného stavu u# známymi nástrojmi Scale Tool !i Move Tool. V zadnej !asti budovy sa nachádzajú posuvné dvere – posuvn" mechanizmus je tvoren" párom koliesok a spolo!nou ko$ajnicou. Postup modelovania tohoto mechanizmu je uveden" v !asti venovanej objektu !. 4. 4.2.4 Objekt ". 4 Tento objekt, podobne ako predchádzajúci, slú#i tie# ako kravín, no jeho pôdorys má jednoduch" obd)#nikov" tvar. Modelovanie tohto objektu patrí, po doteraz získan"ch zru!nostiach, u# k rutinnej !innosti. Za pov&imnutie stojí azda len model posuvného mechanizmu dverí, konkrétne koliesko s jeho dr#iakom. Profil kolieska je tvoren" tromi !as'ami, pri!om jedna !as' má odli&nú hrúbku i priemer. V prvom kroku nástrojom Circle Tool vytvoríme základnú kruhovú plochu, ktorú nástrojom Push/Pull Toll vytiahneme o potrebnú hrúbku. *alej nástrojom Offset Tool vytvoríme obvod men&ej vnútornej !asti a tejto opä' pou#itím nástroja Push/Pull Tool dáme príslu&nú hrúbku. Doteraj&í v"sledok je mo#no vidie' na obrázku 43. Vybrat"m nástrojom Offset Tool klikneme na vytvoren" men&í priemer kruhu a vytvoríme priemer s ve$kos'ou zodpovedajúcou základnej !asti (obrázok 44). Dostaneme dva priemery, ktoré oba nástrojom Push/Pull Tool vytiahneme o #elanú hrúbku, vyma#eme zostávajúci nepotrebn" okraj a koliesko je hotové (obrázok 45). Obr. 43 Zákl. !asti Obr. 44 Pou#it" Offset Tool Obr. 45 Dokon!ené koliesko Dr#iak kolieska tvorí jednoduch" U-profil, pre ilustráciu doplnen" hlavami skrutiek. Profil vytvoríme vhodn"m pospájaním !iar vytvoren"ch nástrojom Line Tool. Tento následne vytiahneme do po#adovanej d)#ky nástrojom Push/Pull Tool. - 50 - Hlavu skrutiek tvorí &es'hran, ktor" vytvoríme pou#itím Circle Tool, pri!om do VCB napí&eme 6 pre &es'hran a (alej pokra!ujeme, ako pri vytváraní kruhu. Dr#iak spolu s kolieskom a skrutkami je znázornen" na obrázku 46. Obr. 46 Záves dverí 4.2.5 Objekty ". 5 a 6 Oba objekty tvoria z preva#nej !asti budovy podobné t"m, ktoré sme vytvárali doteraz, tak#e je zrejmé, #e i postup ich modelovania bude toto#n". Z tohoto dôvodu nepokladáme za nutné tento postup uvádza'. 4.2.6 Rozmiestnenie objektov v priestore Ako sme v úvode tejto kapitoly poznamenali, ka#d" objekt (budova) bol doteraz vytváran" samostatne t.j. ka#d" tvorí samostatn" súbor programu. Takéto samostatné budovy nám v #iadnom prípade nemô#u objasni' situáciu v priestore a ich vzájomn" vz'ah. Preto vytvoríme nov" súbor, v ktorom orientáciu a polohu ka#dej budovy upravíme do stavu zodpovedajúcemu jej skuto!nému umiestneniu v areáli PD Biskupice. Pre dosiahnutie !o najvä!&ej vernosti rozmiestnenia jednotliv"ch budov v areáli PD, pou#ijeme dokument „Informatívna kópia z mapy – vytvorená cez katastrálny portál“, ktor" vyu#ijeme ako podklad pre ur!enie polohy a orientácie budov. Tento obsahuje i mierku zmen&enia, tak#e kone!né rozmiestnenie budov bude dostato!ne presné. Máme ho k dispozícii v &tandardnom obrazovom formáte .jpg, tak#e s ním mô#eme naklada' ako s be#n"m obrázkom. Postup vyu#itia tohoto dokumentu popisuje nasledujúci text. - 51 - Pre jednoduch&iu maninpuláciu s obrázkom z neho ore#eme nepotrebné !asti. V novovytvorenom zatia$ prázdnom súbore vyberieme funkciu pre importovanie obrázkov do programu SketchUp File $ Import…, vyberieme ná& súbor s mapkou a zvolíme mo#nos' pre pou#itie zvoleného súboru ako obrázku Use As Image. Potom $av"m tla!idlom my&i klikneme do po!iatku súradnicového systému (nie je podmienkou), 'aháme obrázok do $ubovo$nej ve$kosti a tla!idlo pustíme. Teraz je nutné obrázok zmen&i'/zvä!&i' tak, aby zodpovedal mierke 1:1. Na to pou#ijeme nástroj Tape Measure Tool tak, #e jednoducho odmeriame na mapke nejakú známu vzdialenos' a do VCB zadáme hodnotu, ktorú má odmeraná vzdialenos' predstavova'. V na&om prípade odmeriame na mierke úsek 0-50 a do VCB zadáme 50. T"m sa ve$kos' obrázku mapky prispôsobí mierke. Pred vkladaním objektov (budov) do takto pripraveného súboru sa uistíme, #e ka#dá tvorí samostatnú skupinu t.j. po ozna!ení celej budovy sme vybrali funkciu pre zoskupenie Edit $ Make Group. T"m si zjednodu&íme neskor&iu manipuláciu s nimi. Samotné vkladanie prebieha pou#itím známej funkcie pre kopírovanie Copy (Ctrl+C) a vkladanie Paste (Ctrl+V), polohu a orientáciu ka#dej budovy upravujeme nástrojmi Move Tool a Rotate Tool, pri!om ako re#im zobrazenia si pre preh$adnos' zvolíme drôten" re#im View $ Face Style $ Wireframe. Priebeh prác znázor%uje obrázok 47 a dokon!enie potom obrázok 48. Obr. 47 Vkladanie budovy na správnu pozíciu - 52 - Obr. 48 Budovy na správnych pozíciach 4.2.7 Modelovanie exteriéru Okolie budov ako trávnaté plochy, cesti!ky, betónové plochy, vegetácia a oplotenie boli dotvorené na základe fotografií a satelitn"ch snímok. Rozhrania medzi jednotliv"mi typmi povrchu vytvoríme nástrojom Line Tool - t"m vytvoríme plochy, ktor"m budeme v (al&om kroku pridáva' textúry. Modely vegetácie (stromy, kríky a trávu), rovnako ako modely sila na obilie získame z online depozitáru 3D Warehouse. Ke(#e chceme, aby preh$adnos' celej vytváranej scény zostala zachovaná, vegetáciu rozmiestnime len orienta!ne, pri!om sa sna#íme zachova' aspo% druh vegetácie t.j. kríkmi zarastenú oblas' reprezentuje model kríku a podobne. 4.2.8 Aplikovanie textúr Aby sme celkovú preh$adnos' priestorového rozlo#enia modelov budov areálu objektu PD Biskupice zv"&ili, budú jednotliv"m povrchom (materiálom), z ktor"ch sú budovy zlo#ené priradené povrchové textúry (materiály). I ke( program SketchUp - 53 - podporuje pridávanie kvalitn"ch realistick"ch textúr, nedisponuje funkcionalitou na kone!né vytváranie fotorealistick"ch obrázkov. Ke(#e na získanie tak"chto obrázkov budeme pou#íva' &pecializovan" program, v tomto &tádiu budeme jednotliv"m povrchom pridáva' len jednoduché textúry resp. farby. Vo$ba farby ka#dého povrchu závisí od jeho materiálu t.j. inú farbu dostanú murované steny, inú drevené trámy a podobne, pri!om odtie% zodpovedá v !o najvä!&ej mo#nej miere i odtie%u skuto!ného materiálu. Na aplikovanie textúr pou#ijeme nástroj Paint Bucket Tool (B), s ktor"m sa spolo!ne otvorí i dialógové okno, kde budeme vybera' #elanú farbu. Potom jednoducho klikneme na povrch objektu, ktorého farbu chceme zmeni'. Pri zoskupen"ch objektoch vhodne vyu#ívame mo#nos' pre úpravu skupiny dostupnú cez pravé tla!idlo my&i Edit Group alebo jednoduch&ie, dvoj-klikom na zoskupen" objekt. Príklad takto aplikovan"ch textúr (farieb) ilustruje obrázok 49. Obr. 49 Budova s aplikovan"mi jednoduch"mi textúrami (farbami) 4.2.9 Aplikovanie tie&ovania Program SketchUp disponuje i funkcionalitou umo#%ujúcou zobrazi' tiene, ktoré by objekty vrhali i v skuto!nosti. Pri v"bere zdroja osvetlenia sme ale obmedzení len na v"ber prirodzeného slne!ného svetla t.j. zdroje umelého osvetlenia nemô#eme pridáva'. Na dosiahnutie !o najvä!&ej vernosti vrhan"ch tie%ov máme mo#nos' nastavi' presnú geografickú polohu objektu bu( pomocou GPS súradníc, alebo v"berom z mapky. Urobíme tak v menu Window $ Model Info $ Geo-location. Zobrazovanie tie%ov zapneme v menu View $ Shadows a pomocné okno zobrazíme v"berom Window $ Shadows. Pomocné okno obsahuje nastavenia, ktoré umo#%ujú bli#&ie definova' vrhan" tie%. Máme mo#nos' nastavi' !asové pásmo (toto - 54 - ale neberie do úvahy letn"/zimn" !as), !as, dátum i intenzitu slne!ného svetla. Postupne nastavíme !asové pásmo na UTC +01:00, !as na 14:00 (02:00 PM) a dátum na 6/13 (mesiac/de%). Pre zaujímavos' poznamenáme, #e uveden" dátum je dátum za!iatku &tátnych skú&ok v &kolskom roku 2010/2011 na SPU v Nitre. Toto okno názorne zobrazuje obrázok 50. Obr. 50 Okno pre nastavenie tie%ov 4.2.10 Vytváranie animácie Tvorba animácií je v programe SketchUp zalo#ená na systéme scén, pri!om animovan" je prechod medzi scénami. Scény sú v podstate rozdielne zobrazenia objektu (uhol pooto!enia, úrove% priblí#enia, textúry, tie%ovanie,…). Jednotlivé scény vytvoríme tak, #e po otvorení okna z menu Window $ Scenes, klikneme na symbol plus (+). Po!et scén je $ubovo$n". Parametre ako trvanie prechodu medzi scénami (Scene Transitions) a oneskorenie scény (Scene Delay) v sekundách nastavujeme v okne Window $ Model Info $ Animation. V"slednú animáciu si mô#eme pred závere!n"m exportom prezrie' kliknutím na View $ Animation $ Play. Samotn" export animácie vykonáme z menu File $ Export $ Animation, kde vyberieme miesto a v menu Option prípadne nastavíme (al&ie parametre v"sledného súboru s animáciou. - 55 - 4.2.11 Zhrnutie procesu modelovania T"mto sme cel" proces tvorby 3D modelu areálu PD Biskupice spolu s budovami ukon!ili. Mô#eme kon&tatova', #e po osvojení si základn"ch princípov práce s nástrojmi programu, napriek !asovej náro!nosti nepredstavoval nijako obzvlá&' zlo#itú !innos'. V"sledok je nanajv"& uspokojiv", sp)%a po#adované &tandardy a tak ni! nebráni v jeho (al&om pou#ití s in"mi vhodn"mi po!íta!ov"mi aplikáciami. Trojrozmern" model po$nohospodárskeho dru#stva Biskupice vytvoren" v programe Google SketchUp znázor%uje obrázok 51. *al&ie obdobné obrázky je mo#né nájs' v prílohe na konci tejto diplomovej práce. Obr. 51 3D model PD Biskupice vytvoren" v programe SketchUp - 56 - 4.3 Fotorealistické renderovanie v programe Artlantis Studio Pre umocnenie v"sledného efektu vizualizácie 3D modelu PD Biskupice, z tohoto pomocou pokro!il"ch funkcií programu Artlantis Studio vytvoríme sadu fotorealistick"ch obrázkov (snímkov). Dosiahneme to postupom, v ktorom doteraz pou#ité jednoduché textúry (farby) nahradíme vysokokvalitn"mi textúrami vo vysokom rozli&ení, ktoré disponujú vlastnos'ami ako priesvitnos', lesk !i svetelná reflexia. Dopomô#eme si aplikovaním prirodzen"ch tie%ov vznikajúcich zo slne!ného #iarenia a realistickej&ej vegetácie a oblohy. Ke(#e sa vegetácia programu SketchUp na rozdiel od textúr nedá nahradi' (iba doplni') vytvoríme kópiu súboru a v tomto vegetáciu zma#eme. Po otvorení súboru s 3D modelom PD Biskupice (u# bez vegetácie) sa tento zobrazí v okne náh$adu v stave, v akom sme ho pred posledn"m ulo#ením na disk po!íta!a v programe SketchUp zanechali, t.j. uhol poh$adu, úrove% priblí#enia a textúry zostanú zachované. 4.3.1 Aplikovanie textúr a doplnenie vegetácie Proces aplikovania textúr je pomerne jednoduch" a intuitívny. Na za!iatok vybratím polo#ky z menu Window $ Catalog otvoríme pomocné okno, ktoré obsahuje textúry (shaders) a objekty (objects) z databázy program Artlantis Studio. Je na mieste poznamena', #e i ke( sa táto databáza dá (alej roz&irova' platen"mi balí!kami textúr a objektov, my si vysta!íme so základn"m rozsahom. Tento je dostato!ne obsiahly, tak#e sa v %om nachádzajú i textúry dostato!ne podobné t"m v skuto!nosti a vernos' modelu t"m ani v najmen&om neutrpí. Program zaobchádza s toto#n"mi textúrami ako s jednou t.j. neberie do úvahy plochy, na ktor"ch sú aplikované, ale len samotnú textúru. Ke(#e sme na túto skuto!nos' brali oh$ad pri aplikovaní textúr (farieb) v programe SketchUp, berieme tento fakt ako v"hodu &etriacu !as a námahu. Samotn" proces aplikovania textúr je zalo#en" na známom princípe práce s po!íta!ovou my&ou „"ahaj a pusti“. Z katalógu vyberieme vhodnú textúru a jednoducho ju presunieme na tú , ktorú chceme zmeni'. Pomáhame si pri tom nástrojmi na zmenu poh$adu (zoom, pan,…). - 57 - Proces pridávania vegetácie je toto#n" s procesom aplikácie textúr s t"m rozdielom, #e z katalógu vyberieme vhodn" objekt stromu, kríku !i trávy a tento presunieme na #elané miesto. V bo!nom paneli (Inspector$ Objects) upravujeme ve$kos' a pooto!enie vegetácie pod$a potreby. 4.3.2 Aplikovanie tie&ov a in%ch detailov Podobne ako program SketchUp i tento disponuje funkcionalitou umo#nujúcou doplnenie tie%ov objektov. Parametre ako zemepisnú polohu, dátum, !as, intenzitu #iarenia a intenzitu tie%a nastavíme v bo!nom paneli (Inspector $ Heliodons). Zemepisnú polohu, dátum a !as nastavíme na hodnoty zodpovedajúce hodnotám z program SketchUp, t.j. Biskupice, 13. Jún, 14:00. Ostatné parametre upravíme pod$a potreby (obrázok 52). V tom istom paneli zapneme funkciu pre zobrazenie oblakov (Clouds), !ím sa reálnos' celej scény nieko$konásobne zv"&i. Rôzna obla!nos' má odli&n" efekt na objekty, tak#e pou#itím posuvníkov nastavujúcich intenzitu jednotliv"ch druhov obla!nosti (Cirrus, Stratus, Cumulus, Cirrocumulus) vhodne doladíme celkovú atmosféru v"slednej scény (obrázok 53). Obr. 52 Parametre tie%ov Obr. 53 Parametre obla!nosti - 58 - 4.3.3 Renderovanie Ke( máme scénu v stave, v akom chceme aby figurovala aj na v"slednom fotorealistickom obrázku (snímke), klikneme na tla!idlo so symbolom fotoaparátu Render. Vyberieme miesto ulo#enia v"slednej snímky a nastavíme jej parametre v menu Options. Parametre, ktoré máme mo#nos' zmeni' (na&e nastavenia znázor%uje obrázok 54): • rozmery snímky (Rendering Size) – máme na v"ber viacero prednastaven"ch hodnôt, alebo do koloniek &írka (Width) a v"&ka (Height) zadáme vlastné hodnoty, • rozlí#enie (Resolution) – po!et bodov na palec (dpi), • #írka (Printing width) a v$#ka pre tla" (Printing height), • povoli&/zakáza& vyhladzovanie hrán (Antialiasing) – máme mo#nos' v"beru dvoch úrovní, vysokú (High) a nízku (Low), • povoli&/zakáza& renderovanie tie'ov a svetiel (Radiosity) - máme mo#nos' nastavi' úrove% vernosti ich podania (Accuracy) v troch stup%och: normálna (Normal), stredná (Medium) a vysoká (High), tie# aj zdroj osvetlenia (Lightning) na interiér (Interior) a exteriér (Exterior). Obr. 54 Parametre renderovania - 59 - Po vykonaní zmien v parametroch renderovania klikneme na tla!idlo OK. Proces renderovanaia spustíme tla!idlom pre okam#ité za!atie renderovania Render Now. Príklad v"sledku procesu znázor%uje obrázok 55. Obr. 55 Uká#ka snímky vyrenderovanej programom Artlantis Studio Podobn"m postupom vytvoríme aj ostatné obrázky (snímky) scény. Tieto upravíme tak, aby zobrazovali scénu z viacer"ch uhlov poh$adu. Takto vytvorené fotorealistické snímky reprezentujúce 3D model PD Biskupice obsahuje príloha na konci tejto diplomovej práce. - 60 - 5 Záver a návrh na vyu$itie v%sledkov Pou#itie v"po!tovej techniky na vytváranie trojrozmern"ch modelov má v posledn"ch rokoch neustále stúpajúcu tendenciu. Nesúvisí to iba s modelmi z oblasti architektúry !i mestského in#inierstva. Namodelova' sa dá jednoducho u# !oko$vek a pritom nie je potrebné #iadne &peciálne vybavenie. Kvalitné programové vybavenie s intuitívnym ovládaním a bohat"mi funkciami posta!ujúcimi i vä!&ine profesionálov je dostupné aj zadarmo. Do tejto oblasti patrí aj program Google SketchUp pou#it" na vytvorenie 3D modelov budov PD Biskupice v tejto diplomovej práci. Pou#ité nástroje a funkcie programu SketchUp, popísané postupy a princípy modelovania, sa dajú bez vä!&ích 'a#kostí rovnako ú!inne aplikova' aj v in"ch oblastiach modelovania. Vymenujeme len nieko$ko: u!ebné pomôcky, dopravné a iné simulácie, vizualizácia viacrozmern"ch informácií, reklamn", filmov", zábavn" priemysel a podobne. Nezále#í na tom, !i ide o 3D model písacieho stola, kuchyne alebo rekrea!n" komplex so zábavn"m parkom. V"sledok bude rovnako pou#ite$n" bez oh$adu na to, !i je vytvoren" rukami amatéra alebo profesionála z oblasti 3D. Amatérovi dá neocenite$n" poh$ad na vysnívanú kuchy%u bez akéhoko$vek zásahu do interiéru, profesionál vie efektívne naplánova' rozmiestnenie hasi!skej a záchrannej techniky. Ak chceme zájs' e&te o krok vpred a vytvoren"m modelom prida' na reálnosti, ni! nám nebráni v pou#ití &peciálnych programov na fotorealistické renderovanie. Renderovací program Artlantis Studio, pou#it" v tejto diplomovej práci je skvel"m dôkazom toho, #e i profesionálny nástroj mô#e ma' prívetivé u#ívate$ské prostredie a intuitívne ovládanie. Obrázky v prílohe tejto diplomovej práce vytvorené práve v tomto programe nazna!ujú, #e aj kvalita v"stupu je viac ako dosta!ujúca. Cie$ tejto práce, ktor"m bolo vytvorenie trojrozmerného modelu po$nohospodárskeho objektu v programe Google SketchUp sme splnili, !oho dôkaz je i obrazová príloha na konci tejto diplomovej práce. /iastkov"m cie$om bolo bli#&ie popísa' 3D modelovanie a aj samotn" program. Toto bolo tie! splnené, nako$ko tu prezentované informácie nie sú doposia$ publikované v slovenskom jazyku v kni#nej forme. - 61 - 6 Zoznam pou$itej literatúry Odborná literatúra 1. CECCHI, R. 2007. Artlantis R & studio: the missing book. Milano : Edizioni FAG, 2005. 208 p. ISBN 978-8-882-33537-3 2. GOVIL-PAI, S. 2004. Principles of Computer Graphics. New York : Springer Science+Business Media, 2004. 297 p. e-ISBN 0-387-25479-X 3. GROVER. Ch. 2009. Google SketchUp: Missing Manual. Sebastopol : O’Reilly Media, 2009. 581 p. ISBN 978-0-596-52146-2 4. CHEN, X. J. 2008. Guide to Graphics Software Tools. London : Springer-Verlag, 2008. 566 p. e-ISBN 978 -1-84800-901-1 5. CHOPRA, A. 2011. Google SketchUp 8 For Dummies. Indianapolis: Wiley Publishing, 2011. 464 p. ISBN 978-0-470-91682-7 6. MURDOCK, L. K. 2009. Google SketchUp and SketchUp Pro 7 Bible. Indianapolis : Wiley Publishing, 2009. 526 p. ISBN 978-0-470-29229-7 7. PARDEW, L. – SEEGMILLER, D. 2005. Mastering Digital 2D and 3D Art. Boston : Thomson Course Technology PTR, 2005. 328 p. ISBN 1-59200-561-6 8. RAGHAVACHARY, S. 2005. Rendering for Beginners. Oxford : Focal Press, 2005. 372 p. ISBN 0-240-51935-3 9. ROSKES, B. 2009. Google SketchUp Cookbook. Sebastopol : O’Reilly Media, 2009. 365 p. ISBN 978-0-596-15511-7 10. SARRIS, N. et al. 2005. 3D Modeling and Animation. London : IRM Press, 2005. 395 p. ISBN 1-931777-98-5 11. SHIRLEY, P. et al. 2005. Fundamental of Computer Graphics. Wallesley : A K Peters, 2005. 623 p. ISBN 1-56881-269-8 12. TAL, D. 2009. Google SketchUp for Site Design. Hoboken : Wiley & Sons, 2009. 362 p. ISBN 978-0-470-34525-2 13. YU, F. et al. 2010. Three-Dimensional Model Analysis and Processing. New York : Springer Heidelberg Dordrecht, 2010. 421 p. ISBN 978-3-642-12650-5 - 62 - Internetové zdroje 14. ARTLANTIS, 2011. Artlantis Renderer & Artlantis Studio [online]. [cit. 2011-04-07]. Dostupné na: - 63 - 7 Obrazová príloha Príloha 1: Poh$ad na PD Biskupice zhora s popisom (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 64 - Príloha 2: Poh$ad na PB Biskupice zhora (Google SketchUp) Zdroj: Diplomová práca Príloha 3: 3D poh$ad !.1 (Google SketchUp) Zdroj: Diplomová práca - 65 - Príloha 4: 3D poh$ad !.2 (Google SketchUp) Zdroj: Diplomová práca Príloha 5: 3D poh$ad !.3 (Google SketchUp) Zdroj: Diplomová práca - 66 - Príloha 6: 3D poh$ad !.4 (Google SketchUp) Zdroj: Diplomová práca Príloha 7: 3D poh$ad !. 5 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 67 - Príloha 7: 3D poh$ad !. 5 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca Príloha 8: 3D poh$ad !. 6 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 68 - Príloha 9: 3D poh$ad !. 7 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca Príloha10: Detail objektu !. 1 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 69 - Príloha 11: Detaily objektu !.2 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 70 - Príloha 12: Detaily objektu !.3 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 71 - Príloha 13: Detaily objektu !.4 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 72 - Príloha 14: Detaily objektu !. 5 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 73 - Príloha 15: Detaily objektu !.6 (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 74 - Príloha 16: Rôzne poh$ady na objekty (Artlantis Studio) Zdroj: Diplomová práca - 75 -