Разработка трехмерной графической модели физического объекта ИБП (UPS)

       СОДЕРЖАНИЕ 
 

Введение                                                                                                             3

1.   Классификация аппаратного и программного

обеспечения компьютерной графики   5

2. Характеристики проекта 15

2.1 Что  такое UPS? 15

2.2 Как  UPS устроен внутри 15

2.3 Основные  функции UPS 23

2.4 Резервное питание оборудования от своих батарей 24

3. Обоснование проектного решения и технология разработки

трехмерной  графической модель физического  объекта 25

3.1 Описание стилевого решения 25

3.2 Цветовое решение 25

3.3 Описание  структуры и состава предмета проектирования 26

3.4 Этапы  разработки трехмерной графической  модели

физического объекта 28

Заключение 33

Список использованных источников 35

Приложение  А 36

       ВВЕДЕНИЕ

 

       Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом «де-факто» для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем. Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов – компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки. В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

             Отдельным предметом  считается трехмерная (3D) графика, изучающая  приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном  пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений. Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие. На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации. Заметное место в компьютерной графике отведено развлечениям. Появилось даже такое понятие, как механизм графического представления данных (Graphics Engine). Рынок игровых программ имеет оборот в десятки миллиардов долларов и часто инициализирует очередной этап совершенствования графики и анимации. Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает «локомотивом», тянущим за собой всю компьютерную индустрию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1 КЛАССИФИКАЦИЯ АППАРАТНОГО И  ПРОГРАММНОГО 

       ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ  

       В настоящее время базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера включает следующие устройства:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатуру;
• мышь.

       Системный блок представляет собой основной узел компьютера, внутри которого установлены  наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называются внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, внешними или периферийными. Внешними являются большинство устройств ввода-вывода и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

       Внутренними устройствами являются:

• материнская плата;
• жесткий диск;
• дисковод гибких дисков;
• дисковод компакт-дисков;
• видеокарта;
• звуковая карта.

       На  материнской плате размещены:

• микропроцессор;
• набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера;
• шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• постоянное запоминающее устройство – микросхема, предназначенная для хранения некоторых важных данных, когда компьютер выключен;
• оперативное запоминающее устройство;
• разъемы для подключения дополнительных устройств.

       Редакторы 3D применяются для создания изображений  в архитектуре, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке. Трёхмерное изображение  отличается от плоского построением  геометрической проекции трёхмерной модели сцены на экране компьютера с помощью специализированных программ.

       3D Canvas в соответствии с рисунком 1 создает достаточно сложные модели простыми средствами. Этому способствует использование технологии Drag & Drop (перетаскивание объектов мышью) и привычные инструменты из обычных графических редакторов - кисть, заливка и т.д. Также в наличии инструменты для деформирования трехмерных объектов, позволяющие работать с ними как с пластилином. Работа с анимацией также проста и наглядна - указываем позицию объекта в каждый конкретный момент, и программа автоматически сглаживает траекторию.

       

       Рисунок 1 – Рабочая область 3D Canvas

Blender - мощный, бесплатный редактор трёхмерной графики (3D). Аналог 3D Max. Проект Blender был представлен компанией Blender Foundation 13 октября 2002 года. Сегодня это, вероятно, единственная из бесплатных программ, с открытым исходным кодом, обладающая широким, профессиональным набором инструментов для 3D-моделирования. Поэтому она успешно применяется многими разработчиками игр и дизайнерами как для рендеринга статичных изображений, так и для создания объёмной анимации.

       

       Рисунок 2 – Рабочая область Blender 

       Моделирование:

• полигональные модели, сплайны, кривые Безье, NURBIS-поверхности и другие геометрические примитивы;
• поддержка скульптурного моделирования;
• наличие всех необходимых геометрических операций: экструзия, скос, вырезка, вращение, винт, деформация, разрезы;
• поддержка действий, выполняемых скриптами на языке Python.

       Анимация:

• скелетная анимация;
• инверсная кинематика;
• сеточная деформация;
• нелинейная анимация;
• анимация по ключевым кадрам с помощью системы «Ipo»;
• динамика твердых тел на основе физического движка Bullet;
• динамика мягких тел и коллизий при взаимодействии объектов;
• динамика частиц (с поддержкой коллизий);
• динамика волос (на основе частиц);
• воспроизведение звука, с поддержкой звуковой синхронизации;
• поддержка языка Python, для управления сценариями в эффектах анимации;
• поддержка спецификации OpenGL ™ для управления освещением,

прозрачностью и текстурами;

• функции реализации игровой логики в реальном времени;
• визуальная система определения интерактивного поведения без программирования;
• проверка на пересечение и моделирование динамики;
• поддержка языка Python, для управления и искусственного интеллекта среды и персонажей;
• воспроизведение игр и интерактивного трехмерного информационного наполнения, без компиляции.

       Рендеринг:

• различные программы построения теней, такие как Ламберт, Phong, Oren-nayar, Blinn, Toon;
• встроенный «raytracer»;
• создание эффекта размытости изображения для движущихся объектов;
• компоновка размещения телекамер;
• поля, неквадратные пиксели, карты среды, блики линз, туман.

       Одна  из особенностей Blender - не стандартный  интерфейс. Расположение инструментов новичку покажется неудобным, но большинство пользователей отмечают, что через месяц использования становится понятно, сколь хорошо на самом деле продуман интерфейс.

       Из  плюсов Blender, помимо полной его бесплатности, следует отметить:

1. подробная документацию по работе (на английском языке, на сайте разработчиков);
2. большое количество бесплатных плагинов и готовых моделей, доступных в Интернете;
3. постоянная поддержка и обновление программы разработчиками.
4. Из недостатков следует отметить отсутствие документации на русском языке, без которой освоить столь непривычный (хоть и якобы удобный) интефейс довольно сложно.

       Сохранение  данных производится в формате файлов с расширением «.blend», поддерживающих сжатие, цифровые подписи, шифрование, обратную совместимость и возможность  подключения как библиотеки к другим blendr файлам. Поддерживается экспорт информации в форматах TGA, JPG, PNG, AVI, Quicktime, TIFF, PSD, MOV (Windows и Mac OS X), DXF, VRML и других.

       Albatross 3D в соответствии с рисунком 3 - бесплатный, работающий на платформах Linux, Windows и BeOS. Программа позволяет работать с редактируемыми поверхностями, сплайнами, метаболами, выполнять булевы операции. Она также содержит возможности создания анимации, морфинга, скиннинга, позволяет экспортировать результаты работы в форматы 3DS, OBJ, Direct X, DXF, VRML и пр., а также поддерживает импорт из 3DS, LWO, OBJ, VRML, DXF. В последней версии добавлен редактор кривых, анимация параметров источников света и камеры, а также ограничители для различных операций.

       

       Рисунок 3 – Рабочая область Albatross 3D 

       K-3D - программное обеспечение, система 3D-моделирования и компьютерной анимации.

       Является  полнофункциональным и мощным редактором для создания анимированных 3D моделей. Программа включает в себя много  шаблонов и моделей, а также может  расширять свои возможности моделирования с помощью установки различных плагинов. Приложение осуществляет весь спектр операций с трехмерными объектами, начиная от собственно моделирования и заканчивая созданием анимации.

       Позволяет активно работать с камерой - панорамирование, наклон, масштабирование. Поддержка булевых операций моделирования с использованием библиотеки GTS. Набор геометрических примитивов - конус, круг, труба, цилиндр, диск, сетка, параболоид, многогранник, сфера.

       Поддерживает  несколько типов геометрии - включая  полигональные модели, моделирование в режиме subdivision, кривые Безье, поверхности NURBS,  форматы OBJ, GTS и RAW, а также работает с графическими файлами JPEG, PNG, TIFF и BMP формата. Предоставляет возможность написания скриптов с использованием Python и встроенного минималистического скриптового движка - K3DScript. Имеет несколько режимов просмотра сцен, расширенные возможности по выделению объектов и групп. K-3D создавался как кросс-платформенное приложение, работает под GNU/Linux, MacOS X, FreeBSD, Microsoft Windows и другими системами.

       

       Рисунок 4 – Рабочая область K-3D 

       TrueSpace является бесплатной 3D компьютерной  графики и анимации программное  обеспечение, разработанное корпорацией  Калигари, выкупленных по Microsoft.