"Виртуалды мұражай" ғылыми жоба

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

БҚО облысы , Орал қаласы

№46 жалпы орта білім беретін мектеп

Жармухан Нұрдәулет, 9 сынып оқушысы

Тақырыбы: «Виртуалды мұражай»

Секция: Информатика

Бағыты: 3D SketchUp бағдарламасында объектілерді модельдеу

Ғылыми жетекшісі: Д.К.Бузаубакова

№46 ЖОББМ-нің информатика пәні

мұғалімі

Орал, 2020

Мазмұны

Кіріспе …………………………………………………............................................3

I тарау. 3D-модельдеу................................................................................................5

1.1 3D модельдеудің мақсаты …………………………...........................................

1.2 3D модельдеудің артықшылықтары ……………..............................................5

1.3 Пайдаланылған негізгі терминдер …………………………………….............6

3D модельдеу бағдарламалары ................................................................................8

II тарау. SketchUp - модельдеуге арналған бағдарлама .......................................14

2.1. Тарих пен теорияның біраз бөлігі ...................................................................

2.2. SketchUp пайдаланушылық интерфейсімен танысу …………….................17

2.3. 3D SketchUp кеңістігінде модельді қараңыз...................................................20

ІІІ тарау. Виртуалды мұражайдың дамуы …………………………….................23

3.1. Мұражайдың виртуалды 3D моделін құру .....................................................23

3.2. Мұражайдың виртуалды 3D моделін қолдану................................................30

Қорытынды................................................................................................................31

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі............................................................................34

Батыс Қазақстан облысы, Орал қаласы

№46 жалпы орта білім беретін мектебінің 9-сынып оқушысы

Жармұхан Нұрдәулеттің

«Виртуалды мұражай» тақырыбындағы

ғылыми-зерттеу жұмысы үшін

Пікір

Соңғы онжылдықта ғылыми-техникалық қосымшалардың берік шеңберінен шығып, өзін көптеген бұқаралық ақпарат құралдарында, соның ішінде баспасөзде, кино мен теледидарда орныққан компьютерлік модельдеу мамандардың ғана емес, сонымен қатар осы саладан алыс адамдардың назарын аударуда. Компьютерлер тез құлдырайды және әртістерге, аниматорларға және кинорежиссерлерге арналған түрлі құралдардың өсуіне байланысты кез-келген адам осы салада қолын сынай алатын уақыт келе жатыр деп айтуға болады.

Осы виртуалды мұражайдың көмегімен студент бүкіл мұражайды аралап қана қоймай, сонымен бірге Қазақстанның мәдени ескерткіштері туралы көп нәрсе біле алды. Виртуалды мұражайдың ең кішкентай нысандарынан бастап оның барлық компоненттерін көруге болады.

Бұл жұмыстың практикалық маңыздылығы - студент виртуалды мұражай құру үшін компьютерлік модельдеуді қарастырады.

Жұмыстың абстрактілі бөлігі тиісті деңгейде орындалды, өйткені студент берілген тақырып бойынша көптеген әдебиеттерді, интернет-сайттарды талдады.

Жобаны Қазақстанның мәдени ескерткіштері туралы теориялық материалды зерттеу құралы ретінде пайдалануға болады.

А.Тайманов атындағы №34 мектеп-гимназиясының

жоғары санатты информатика пәнінің мұғалімі: Мурзагалиева Г.Ш.

№46 жалпы орта білім беретін мектебінің

жоғары санатты география пәнінің мұғалімі: Искакова А.Г

Батыс Қазақстан облысы, Орал қаласы

№46 жалпы орта білім беретін мектебінің 9-сынып оқушысы

Жармұхан Нұрдәулеттің

«Виртуалды мұражай» тақырыбындағы

ғылыми-зерттеу жұмысы үшін

Сын пікір

Соңғы онжылдықтарда қарқынды дамып келе жатқан компьютерлік технологиялар бізге бірегей көлемді нысандарды жасауға мүмкіндік берді. Бүгінгі күні 3D модельдеу дизайн мен сәулет, жарнама және веб-дизайнда кеңінен қолданылады. Үш өлшемді модельдеудің арқасында мамандар түсінікті қажет ететін зерттеу, танысу және қарастыру үшін ең қолайлы жобаларды жасайды.

Оқушы өзінің ғылыми жұмысының бірінші тарауында 3D модельдеу түсінігі, олардың мақсаты, артықшылығы туралы айтты.

Ғылыми жұмыстың екінші тарауында модельдеу бағдарламасының сипаттамалары мен ерекшеліктері, қолданушы интерфейсімен танысу, SketchUp-бағдарламаны қолдану және үлгіні 3D кеңістігінде көру берілген.

Зерттеу жұмысының үшінші тарауында виртуалды мұражайдың қалай жасалып жатқандығы көрсетілген.

Оқушы өз жұмысында виртуалды мұражай моделінің ең кішкентай нысандарынан бастап оның барлық компоненттерін көруге мүмкіндігі бар. Интернетте орналасқан мұражайдың виртуалды әлеміне әркім қол жеткізе алады, онымен жұмыс істеу оңай, SketchUp бағдарламасы жасаған осы виртуалды мұражайда серуендеуге мүмкіндік бар. Виртуалды мұражайдың пайдасы бар, бұл мұражайға кіруге мүмкіндігі жоқ көптеген адамдар оны көруге және зерттеуге көмектеседі.

Жармұхан Нұрдәулеттің «Виртуалды мұражай» тақырыбындағы жұмысы мектеп оқушыларының ғылыми-зерттеу жұмыстарының талаптарына сәйкес келеді және конкурсқа қатыса алады.

Рецензент

БҚО, М.Өтемісов атындағы педагогикалық университетінің магистірі,

информатика пәні мұғалімі: Капышева Б.М

Аннотация

Проведение Международной выставки ЭКСПО-2017 в Астане стало одним из ключевых национальных проектов Казахстана. На ЭКСПО все народы мира продемонстрировали свои лучшие достижения в области техники, науки и культуры. Наш проект позволит всем участникам будущих выставок увидеть памятники культуры Казахстана, а также 3D модели памятников культуры для тех, кто не сможет посетить выставку. По Интернету. Знания, полученные при создании проекта, дают бесценный опыт самостоятельной и творческой работы.

Применение компьютерной техники в современной жизни стало незаменимым. Огромное количество отраслей используют вычислительные машины для ускорения решения задач. До недавнего времени вся компьютерная техника была лишь вспомогательным устройством для человека. Компьютер проводил различные вычисления, а основная работа лежала всё равно на человеке. Перед человечеством же стояли задачи масштабных строительств, проектов на будущее, испытаний, которых компьютер решить не мог. С появлением мощных графических станций, а так же компьютеров, способных решать не только математические задачи, но и визуализировать сложнейшие технологические процессы на экране, начинается новая эра в компьютерной промышленности. Самая большая радость для программиста – это видеть и знать, что пользователи находят для его детища самые разнообразные применения. Особенно это касается таких продуктов, как 3D SketchUp, 3D Studio MAX, который, в отличие от текстового процессора или электронной таблицы, позволяет с помощью изобразительных средств воплотить самые фантастические идеи и мечты в жизнь.

Компьютерное трёхмерное моделирование, анимация и графика в целом не уничтожают в человеке истинного творца, а позволяют ему освободить творческую мысль от физических усилий, максимально настроившись на плод своего творения. Конечно, пока невозможно заниматься графикой без определённых навыков, но технология не стоит на месте и, возможно, в недалёком будущем творение человека будет зависеть только от его мысли.

Аnnotation

Holding the International Exhibition EXPO-2017 in Astana has become one of the key national projects of Kazakhstan. At the EXPO, all the peoples of the world demonstrated their best achievements in the field of technology, science and culture. Our project will allow all participants of future exhibitions to see cultural monuments of Kazakhstan, as well as 3D models of cultural monuments for those who cannot visit the exhibition. On the Internet.

The knowledge gained during the creation of the project provides invaluable experience of independent and creative work.

The use of computer technology in modern life has become irreplaceable. A huge number of industries use computers to speed up problem solving. Until recently, all computer technology was only an auxiliary device for humans. The computer performed various calculations, but the main work was still on the person. Humanity was faced with the tasks of large-scale constructions, projects for the future, tests that the computer could not solve. With the advent of powerful graphic stations, as well as computers capable of solving not only mathematical problems, but also visualizing the most complex technological processes on the screen, a new era begins in the computer industry. The greatest joy for a programmer is to see and know that users find a wide variety of uses for his brainchild. This is especially true of products such as 3D SketchUp, 3D Studio MAX, which, unlike a word processor or spreadsheet, allows using visual means to translate the most fantastic ideas and dreams into reality.1 Computer 3D modeling, animation and graphics in general do not destroy in a person true creator, but allow him to free creative thought from physical efforts, maximally attuned to the fruit of his creation. Of course, while it is impossible to do graphics without certain skills, but technology does not stand still and, perhaps, in the near future, a person's creation will depend only on his thoughts.

Аңдатпа

Астанада ЭКСПО-2017 Халықаралық көрмесін өткізу - Қазақстандағы ұлттық шешуші жобалардың бірі болды. ЭКСПО көрмесінде әлемнің барлық халықтары өздерінің үздік технологиялық, ғылыми және мәдени жетістіктерін көрсеткен болатын. Біздің жоба болашақта жоспарланған көрмелерге қатысушылардың барлығына Қазақстанның мәдени ескерткіштерін көруге мүмкіндік береді, сондай-ақ көрмеге бара алмайтындарға мәдени-ескерткіштердің 3D-модельдерін интернет желісі арқылы көруге болады. Жобаны құру барысында алған білім тәуелсіз және шығармашылық жұмыстың баға жетпес тәжірибесін ұсынады.

Қазіргі жаңашыл өмірде компьютерлік технологияны қолдану, маңызды құрылғылардың біріне айналып отыр. Көптеген салалар есептерді шешуді жеделдету үшін компьютерлерді қолданады. Соңғы уақытқа дейін барлық компьютерлік технологиялар адамдар үшін тек көмекші құрал болды. Компьютер әртүрлі есептеулер жүргізді, бірақ негізгі жұмысты бәрібір адамзаттың өзі атқаратын болды. Адамзат алдында ауқымды құрылыстардың, болашақтағы жобалардың, компьютер шеше алмайтын тестілердің міндеттері тұрды. Математикалық есептерді шешуге ғана емес, сонымен қатар экрандағы ең күрделі технологиялық процестерді көзге елестетуге қабілетті компьютерлер сияқты қуатты графикалық станциялар пайда болған кезде, компьютерлік индустрияда жаңа дәуір басталады. Бағдарламалаушы үшін ең үлкен қуаныш - бұл пайдаланушылардың оның туындылары үшін әр түрлі қолдануды табатынын көру және білу. Бұл, әсіресе, мәтіндік процессордан немесе электрондық кестеден айырмашылығы, ең фантастикалық идеялар мен армандарды шындыққа айналдыру үшін визуалды құралдарды қолдануға мүмкіндік беретін 3D SketchUp, 3D Studio MAX сияқты өнімдерге қатысты.

Компьютерлік 3D модельдеу, анимация және жалпы графика адамды жоймайды шынайы жасаушы, бірақ оған өзінің шығармашылық жемісіне барынша сәйкес келетін шығармашылық ойларды физикалық күш-жігерден босатуға мүмкіндік беріңіз. Әрине, графиканы белгілі бір дағдыларсыз жасау мүмкін емес, бірақ технология бір орында тұрмайды және, мүмкін, жақын болашақта адамның жасалуы тек оның ойына байланысты болады.

К іріспе

Соңғы онжылдықтарда қарқынды дамып келе жатқан компьютерлік технологиялар бізге бірегей үш өлшемді нысандарды жасауға мүмкіндік берді. Бүгінгі таңда үш өлшемді визуализация географиялық ақпараттық жүйелерді құру үшін, дизайн және сәулет, жарнама, сонымен қатар веб-дизайнда кеңінен қолданылады. Үш өлшемді модельдеудің арқасында мамандар нақтылықты қажет ететін жобаларды зерттеуге, танысуға және қарастыруға ыңғайлы етеді.

Үшөлшемді графика - үш өлшемді нысандарды бейнелеуге арналған компьютерлік графика, техника мен құралдар жиынтығы (бағдарламалық және аппараттық құралдар).

Виртуалды шындық объектілерін модельдеуге және осы модельдердің негізінде кескіндер жасауға мүмкіндік беретін бағдарламалық жасақтама пакеттері өте алуан түрлі: Autodesk 3ds Max, AutodeskMaya, AutodeskSoftimage, Houdini, LightWave 3D, SketchUp, Blender.

Үш өлшемді компьютерлік визуализация, объектінің айналасында көру құралының еркін қозғалу мүмкіндігі, нақты уақыт режимінде объектіге тұрақты кіргеннен гөрі экспозициямен неғұрлым қаныққан режимде және ақпарат режимінде танысуға мүмкіндік береді. Көрермен бұл жағдайда енді енжар ​​тақырып емес, ақпаратпен жұмыс істейтін объект болып табылады. Өзінің мүмкіндіктері саласында, мысалы, үш өлшемді кеңістіктегі бейнеленген объектінің айналасында еркін еркін қозғалу, жағдайды тұтастай бағалау және терең егжей-тегжейлі қарау, кез-келген уақытта, кез-келген бұрыштан, аумақтың фотореалистік бейнесін алу, территорияны өздігінен және алдын-ала орнатылған маршруттар бойынша виртуалды серуендеу мүмкіндігі пайда болады, көрінетін кез-келген бұрышты және камераның қозғалыс траекториясын таңдаңыз.

Астанада ЭКСПО-2017 Халықаралық көрмесін өткізу - Қазақстанның басты ұлттық жобаларының бірі болды. Мұндай ауқымды шараны еліміздің астанасында өткізу туралы бастама Қазақстан Республикасының Президенті Нұрсұлтан Ә.Н. идеясы болатын. ЭКСПО көрмелерінде әлемнің барлық елдері өздерінің ең жақсы технологиялық, ғылыми, мәдени жетістіктерін көрсеткен болатын. Олар дамудың жаңа жаһандық күн тәртібін қалыптастырды. Мұндай іс-шараларға әлемнің ондаған елдерінен миллиондаған адамдар қатысты. Астананың қызу бәсекелестегі жеңісі кездейсоқ емес. Біріншіден, бұл біздің астанамыздың әлемдік деңгейдегі шараларды өткізуге лайықты орталық ретінде танылуы. Екіншіден, Қазақстанның пайдасына таңдау біздің мемлекетіміздің жетістіктерін жоғары бағалайтындығын және оның бүкіл болашақ Еуразия аймағы сияқты оның даму перспективаларын атап көрсетті. Үшіншіден, біз ұсынған тақырыптың өзектілігі - «Болашақтың энергиясы» жеңіске көмектесті. Сонымен, бастысы - Астананы таңдау бүкіл қазақстандықтардың күш-жігерінің жемісі болды », - деді Қазақстан Президенті.

Біздің бағдарламамыз Қазақстанның мәдени ескерткіштерін болашақта көрмелерге қатысушылардың барлығына, сондай-ақ көрмеге бара алмайтындарға Интернетті қолдана отырып, мәдени ескерткіштердің 3D-модельдерін көруге мүмкіндік береді.

Зерттеудің өзектілігі.

Тақырыпты таңдау, қазіргі кезде 3D компьютерлік модельдеу технологиясын қолдана отырып, тарихи қала құрылысын виртуалды қайта құру мәселесінің өте өзекті екендігіне байланысты. Ғимараттардың, көшелер мен алаңдардың көрінісі жиі өзгереді; кейде олар қала картасынан жоғалып кетеді - түбегейлі қайта құру кезінде немесе соғыстар, өрттер және т.б. Ұлы ғалым Михаил Ломоносов айтқандай: «Өткенін білмейтін халықтың болашағы жоқ». Бұл жобада тарихи қалалар мен мәдени ескерткіштерді қалпына келтіру жұмыстары жүргізілді.

Зерттеу нысаны - виртуалды мұражайды қайта құру ерекшеліктері.

Зерттеу пәні - виртуалды мұражайдың 3D моделін құру.

Жұмыс мақсаты:

• 3D модельдеуді үйреніңіз.

• Музейдің 3D-модельдерін құруға арналған бағдарламалық жасақтамамен танысыңыз.

Міндеттері:

• Computer «Компьютерлік модельдеу» тақырыбының теориялық негіздерін зерттеу;

• Виртуалды мұражайдың 3D үлгісін жасау үшін бағдарламалық жасақтаманы пайдалану.

Мақсатқа жету және проблемаларды шешу үшін 3D модельдерін жасау үшін бағдарламалық қамтамасыздандыру қолданылды.

Жоба кіріспеден, жалпы бөлімнен, үш тараудан, қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

Бірінші тарауда 3D модельдеу сипатталған. Екінші тарауда модельдермен жұмыс істеуге арналған бағдарламалық жасақтама берілген. Үшінші тарауда виртуалды мұражайдың 3D модельдерін жасау әдістері сипатталған.

Жобаның практикалық маңыздылығы: жұмыс нәтижелерін тарих және информатика сабақтарында, үйірмелер сыныптарында, элективті курстарда немесе элективті курстарда қолдануға болады.

I тарау. 3D - модельдеу

1.1 3D модельдеудің ерекшеліктері

3D модельдеу - бұл объектінің үшөлшемді моделін құру процесі. 3D модельдеудің міндеті - қалаған объектінің визуалды көлемдік бейнесін жасау. Үшөлшемді графиканың көмегімен нақты тақырыптың дәл көшірмесін жасап, осы кезге дейін болмайтын объектінің жаңа, тіпті мүмкін емес бейнесін жасауға болады.

Үш өлшемді графика ғылым мен өндірісте, мысалы, дизайнды автоматтандыру жүйелерінде (CAD; қатты күйдегі элементтерді құру үшін: ғимараттар, станоктар, механизмдер), архитектуралық визуализацияда (бұл деп аталатын деп аталатын) экранның немесе баспа материалдарының парағында бейнелер жасау үшін белсенді қолданылады. «Виртуалды археология»), заманауи медициналық бейнелеу жүйелерінде.

Кеңінен қолдану көптеген заманауи компьютерлік ойындарда, сонымен қатар кино, теледидар және баспа материалдарының элементі болып табылады.

3D графикасы әдетте дисплейдің немесе қағаз парағының жалпақ, екі өлшемді бетінде пайда болатын виртуалды, қиялдағы 3D кеңістігімен айналысады. Қазіргі уақытта үшөлшемді ақпаратты үшөлшемді түрде бейнелеудің бірнеше әдістері бар, бірақ олардың көпшілігі стерео кескінмен жұмыс істейтіндіктен шартты емес үш өлшемді сипаттамаларды ұсынады. Осы аймақтан стерео көзілдіріктерді, виртуалды шлемдерді, үш өлшемді кескінді көрсете алатын 3D дисплейлерді атап өтуге болады. Бірнеше өндірушілер жаппай өндіруге дайын үш өлшемді дисплейлерді көрсетті. Алайда, 3D-дисплейлер әлі де үш өлшемді графика әдістерімен құрылған математикалық модельдің толыққанды физикалық, материалдық көшірмесін жасауға мүмкіндік бермейді.

1.2 3D модельдеудің артықшылықтары

Екі өлшемді графиканың басты кемшілігі - объектінің эскиздер мен эскиздер тұрғысынан қалай көрінетінін елестету қиын. Сондықтан сызбаларға болашақ жобаның нақты моделі жиі қосылады: сынақ бөлігі, орналасу және т.б. Осылайша, есептеу қателері қазірдің өзінде дайын өнімде түзетілуі керек, бұл идеяны іске асыру процесін айтарлықтай баяулатады. Үшөлшемді графиканы пайдалану сынақ үлгілерін шығарғанға дейін объектіні модельдеуге мүмкіндік береді, бұл жобаның қателіктері мен сәйкессіздіктерін көруге және түпнұсқа дизайнға сәйкестік дәрежесін бағалауға мүмкіндік береді.

3d модельдеудің екінші, бірақ маңызды емес артықшылығы - 3d суреттері мен бейнелерінің сенімділігі мен көрінуінің жоғары деңгейі. Егер біз бір суреттің мың сөзді құрайтынын аксиома ретінде қабылдайтын болсақ, онда 30 секундтық 3-фильм екі сағаттық есепті және құжаттаманың толық жинағын оңай алмастыра алады. Мысалы, болашақ ғимараттың қандай болатындығын елестету үшін аз адамдар қиялдай алады, тек жобалар мен бағалауларға ие. Бұл жағдайда 3D графикалық технологияны қолдану әлдеқайда тиімді болады: құрылыстың басталуына дейін жобаның соңғы нәтижесін көруге болады.

Үш өлшемді кескіндер қызметтің барлық салаларында қолданылады, мысалы, жеңіл немесе логотиптің дизайнынан бастап тұрғын үй кешені немесе аудан құрылысы сияқты ірі жобаларға дейін.

1.3 Пайдаланылған негізгі терминдер

Сахнаны модельдеу (виртуалды модельдеу кеңістігі) объектілердің бірнеше санатын қамтиды:

1) геометрия (әртүрлі әдістерді қолдану арқылы салынған (мысалы, көпбұрышты тор құру), ғимараттар);

2) материалдар (үлгінің визуалды қасиеттері туралы ақпарат, мысалы, қабырғалардың түсі және терезелердің шағылысу / сыну қабілеті);

3) жарық көздері (бағыт, қуат, жарық спектрінің параметрлері);

4) виртуалды камералар (проекцияның нүктесі мен бұрышын таңдау);

5) күштер мен әсерлер (негізінен анимацияда қолданылатын объектілерді дин