Задание 2 DC02-02
АНАТОМИЯ ФОРМЫ
Тема задания
Гладкие и сеточные репрезентации объекта
Главная тема задания — концептуальное моделирование предмета быта — мебель, артефакт, деталь и т. д. - на основе существующего прототипа. Фокус задания - на геометрических особенностях объекта. В отличие от крупных архитектурных форм, которые не всегда доступны для изучения (в силу их удаленности или масштаба), стул, чайник, старая дверная ручка всегда в нашем распоряжении. Такой небольшой объект может стать одним из символов вашего проекта, поэтому задание требует вдумчивого подхода. Репрезентация объекта в гладкой геометрии и сеточных моделях становится стержнем задания.
Цели
Основная цель задания — на основе формального анализа прототипов создать собственный (или воспроизвести существующий) предмет быта при помощи цифровых технологий моделирования — гладкой (NURBS) геометрии и сеточных моделей. И тот, и другой тип представления геометрии дает аппроксимацию единственной умозрительной формы. Технической целью задания становится освоение техники NURBS-моделирования в среде Rhinoceros на примере объекта промдизайна. Также в цели задания входят освоение навыков анализа геометрической формы и выбора оптимальной техники моделирования.
Введение в цифровую геометрию
Основные виды цифрового моделирования геометрии Моделирование геометрии — актуальная тема внутри современного архитектурного дискурса. Трехмерная цифровая модель геометрии будущего объекта становится стандартом дефакто в проектной индустрии. Различные технологии моделирования присутствуют в практике архитектора. На данный момент мы могли бы выделить 3 основные технологии моделирования: полигональная NURBS твердотельная Полигональная геометрия — это аппроксимация математической модели. Например, полигональная сфера состоит из ограниченного числа полигонов (граней). Полигональная технология распространена в анимационных пакетах1, где необходимы деформации геометрии. Анимация поверхности лица требует гибкости геометрии, и полигональная технология это позволяет. Полигональную технологию можно сравнить с лепкой из глины, где детализация задается «разрешением» исходной сетки. Чем выше разрешение, тем становится возможной высокая деталировка. Также внутри полигонального моделирования выделяют поверхности подразделения, позволяющие итеративно сглаживать базовую сетку. Полигональная технология представлена также в SketchUp и ArchiCAD.
Мозаичные модели с различной степенью сглаживания и детализации.Источник - plmpedia.ru
NURBS2-технология позволяет работать с геометрией, которая описывает практически любую точку на поверхности с математической точностью. Самая распространенная технология в современных САПР. Основные области применения: машиностроение, архитектурное проектирование. Моделирование при помощи NURBS схоже с бумажным макетом: производится последовательная «склейка» различных поверхностей. NURBS-поверхности способны формировать твердотельную геометрию (в англ. - solid geometry). Такие пакеты, как Rhinoceros, или Alias в основном используются для моделирования формы будущего изделия, тогда как разработка изделия производится в инженерных САПР (см. ниже)
1 2
Например, 3ds Max, Maya, Cinema4D, Blender и т.д. NURBS - NonUniform Rational BSpline, или неоднородный Bсплайн
Гладкая поверхность в Rhinoceros и контрольные точки поверхности
Технология твердотельного параметрического моделирования представлена MCAD3-пакетами типа Inventor, Solidworks, CATIA, NX, Solid Edge. Также твердотельное параметрическое моделирование наглядно представлено в комлексе Revit4. В рамках данного задания предлагается сфокусироваться на изучении NURBS-моделирования, которое оптимально подходит для задания. Сеточные модели необходимы для упрощенного отображения формы, а также для выполнения расчетов и 3D-печати. Кроме того, сеточное, или полигональное представление, полученное при помощи алгоритмов из гладкой геометрии, требует понимание закономерностей строения самой цифровой формы. Прототип Прототип — важная компонента работы. Для объекта мебели может быть выбран подходящий прототип-аналог, на основе которого создается собственный объект. «Артефакт» (например, деталь заводского здания — стальная конструкция, старая ручка, дверь) предполагает воспроизведение, но не обязательно буквальное. Выбор прототипа согласовывается с ведущими курса “Цифровой культуры”. Важно отметить, что на первый взгляд простая форма объекта может оказаться сложной задачей для NURBS-моделирования. Интепретация Моделирование объекта-прототипа или существующего артефакта, выбранного вами, не подразумевает точного воспроизведения. В вашем доступе могут не оказаться все чертежи и размеры объекта. Безусловно, необходимо сохранить общий вид объекта, его характерные особенности. Вполне возможно, что на основе принципиального строения объекта вы пожелаете создать вариации, поменять габариты, материалы и т.д. 3 4
MCAD – Mechanical Computer Aided Design, механическое проектирование с помощью компьютера. Тип САПР Надо отметить, что Revit основан на принципах MCAD, и его создатели — выходцы из PTC (http://www.ptc.com/).
Аналитические эскизы
А.Вайнберг. Аналитические эскизы формообразования
Важным этапом, следующим за выбором прототипа, являются аналитическое эскизирование, где необходимо представить, какими операциями можно смоделировать объект. Технический рисунок — удобный инструмент для подобного анализа. Характерные изгибы поверхностей отображаются линиями, подобными изолиниям NURBS-поверхностей. Главной задачей такого рисунка оказывается выявление формообразующей геометрии.
Эскиз дверной ручки. Источник - http://suxov.com/2011/06/door-handle/
Также возможно, а иногда и нужно, выполнять свободные эскизы без точных построений. Аналитическая декомпозиция.
Поверхности формируют твердое тело
Следующим этапом анализа становится выявление формообразующей геометрии в модели цифрового прототипа. Здесь возможно с помощью цвета, аннотаций и расчленения поверхностей объема показать устройство моделируемой формы. Карта процесса В рамках данного задания необходимо составить карту процесса, где будут представлены ваши техники моделирования и репрезентации. Процесс может включать в себя ручные эскизы, эскизные модели в других пакетах (например, 3ds Max, SketchUp, Cinema4D и т. д.), импорт эскизных моделей в Rhinoceros, визуализация в 3ds Max, редактирование как векторной, так и растровой графики в соответствующих пакетах. Также возможны физические модели и быстрое прототипирование (по желанию). Ниже расположен пример карты процесса. Пересечение элементов процесса обозначает связку
сред/пакетов.
Подача Объект моделирования необходимо представить в визуализации (рендер 3ds Max и Vray), графике (обработка векторной и растровой графики — Illustrator, Photoshop) и физической модели прототипа (опционально). 3D-печать выбранного объекта возможно осуществить на протяжении курса — до января 2014 года5. Фото результата 3D-печати должны быть включены в итоговый pdf-буклет. Также возможно воспользоваться услугами 3D-фрезерования в мастерских БВШД.
5
Стоимость 3D-печати около 35 р. за куб.см. Вы можете рассчитать предварительную стоимость печати, определив в Rhinoceros объем объекта.
Quayola. Strata #4. http://vimeo.com/26649742
Задачи Основные задачи: выбор небольшого объекта промдизайна, обсуждение выбора с ведущими курса выполнение аналитических эскизов по объекту аналитической декомпозиция в среде Rhinoceros, тестирование алгоритмов перевода в сеточную модель финальная модель в среде Rhinoceros, сеточная модель (возможна обработка в 3ds Max или подобном пакете) визуализация в 3ds Max (возможно использование Autodesk Showcase) обработка изображений в графических редакторах Illustrator, Photoshop компоновка буклета в InDesign Результат pdf-буклет ◦ Фото прототипов, пояснительный текст (1-3 предложения) ◦ Аналитические эскизы ◦ Последовательность шагов моделирования в Rhino в виде матрицы, или схемы ◦ NURBS-модель и производная сеточная модель — два изображения ◦ Визуализация записи в блоге (не менее 3) папка с выполненным заданием на Dropbox
Расписание 28.10.13— введение Лекция о NURBS. Обсуждение задания, знакомство с Rhinoceros. 08.11.13— выдача задания Выбор объекта, аналитические эскизы 11.11.13— продолжение работы
Разбор эскизов. «Дорожная карта» моделирования, индивидуальные консультации. Сбор группы по Rhino. 9.12.13 — завершение задания Что читать? Малюх В. Введение в современные САПР. с.29 -36 NURBS и САПР: 30 лет вместе - http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14924