по дисциплине «Периферийные устройства» (стр. 3 из 3)

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