Саликов Р.И.
Компьютерная графика в строительстве и архитектуре - эффективное средство визуализации проектов. Она позволяет смоделировать архитектурный объект и оценить его преимущества более объективно, чем на основе чертежей или макетов, заранее внести все коррективы в организацию пространства. Трёхмерная визуализация и моделирование помогают наглядно и доступно показать все особенности принятых проектных решений. Благодаря трехмерному дизайну, заказчик сможет представить итог всей работы заранее.
Достоинства компьютерного моделирования заключаются в высокой скорости, низкой стоимости, доступности программного обеспечения, универсальности и конвертируемой форматности результатов, в возможности использования сетевых ресурсов коллективного единовременного проектирования. Например: до недавнего времени такие серьёзные проекты как строительство мостов, дамб, плотин не проходило без каких-либо неожиданностей даже в странах с очень развитыми строительными технологиями. В наше время строительные компании многих государств стали пользоваться системами инженерного проектирования с визуальным отображением. Современные программы инженерной графики не только совершают различные строительные расчёты, но и визуализировать происходящие строительные процессы. Программы показывают не только возможную нагрузку на отдельные части конструкций, но и рассчитывают различные непредвиденные явления, связанные, например с явлениями резонанса в процессе строительства.
Перед началом любого строительства составляется обязательный пакет документов, включающий архитектурно-строительный проект недвижимости. Это необходимый ключевой этап, без которого невозможно приступить к стройке.
Архитектурно-строительный проект – одна из важнейших частей полного проекта дома. В нем отражены детально описанные, максимально обоснованные и принятые к реализации задачи. Инженерные системы, композиционные и художественные решения проходят строгую проверку на качество со стороны госстандартов. Объясняется это тем, что архитектурно-строительный проект – официальный документ с юридической силой.
Здание будет возведено в соответствии с противопожарными, санитарными, экологическими нормативами и международными нормами безопасности. Все перечисленные нормы закреплены на законодательном уровне федеральным законом №169-ФЗ «Об архитектурной деятельности в РФ» и Градостроительным кодексом России (ГСК). Архитектурно-строительная и рабочая документация разрабатывается после утверждения эскизного проекта. И если эскизный проект составляется в большей части для клиента, то архитектурно-строительный – для администрации, прорабов и рабочих. Полное руководство к действиям, чтобы фантазийную постройку реализовать в идеально продуманное и величественное здание. Во время архитектурно-строительного проектирования эскизные наброски становятся полноценными выверенными чертежами. Добавляются развернутые описания по каждому этапу строительства. Все это позволяет взять тотальный контроль над возведением недвижимости.
Архитектурно-строительный проект – пакет документов, сборник генеральных и частных инструкций к работе. Необходимый минимум документации для утверждения органами власти закреплен Градостроительным кодексом РФ. В частности, с обязательной частью можно ознакомиться в 12 части 48 статьи. Дополнительно регулируется постановлением правительства «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию». Нельзя утверждать, что от утвержденного проекта запрещено отступать на этапе строительства или отделки. Однако любые изменения, возникающие на строительной площадке, необходимо незамедлительно зафиксировать.
Раздел компьютерной графики, занимающийся созданием трехмерного изображения геометрической модели с учетом теней, функций для освещенности, отражения, заднего фона, заполнения пространства («фотография комнаты») и прочих световых эффектов для придания изображению реального вида, носит название «рендеринг». Часто в компьютерной графике (художественной и технической) под рендерингом (ЗО-рендерингом) понимают создание плоского изображения (картинки) по разработанной ЗО-сцене. В зависимости от цели различают пререндеринг как достаточно медленный процесс визуализации, применяющийся в основном при создании видео, и рендеринг в режиме реального времени. Компьютерная программа, производящая рендеринг, называется рендером.
Рендеринг в реальном времени, основанный на трассировке лучей, показывает взаимное отражение и преломление объектов, что позволяет оптимизировать эстетические качества продукта. Новейшие программные алгоритмы позволяют рассчитывать распространение отраженных лучей света с учетом геометрических особенностей ЗЭ-объектов и свойств материала, из которого они изготовлены. Для тех случаев, когда необходимо получить фотореалистичное изображение крупной сборки в разрезе или со скрытием компонентов, мешающих отобразить интересующие детали и узлы, используют контурный рендеринг.
Чаще всего фотореалистичный рендеринг в конструировании применяется для решения следующих задач:
1. оценка проекта — при подаче проекта изделия на оценку или представлении конструкторского предложения отделу маркетинга инженеры используют фотореалистичные изображения для более точного моделирования вида изделия на ранней стадии процесса проектирования;
2. упаковка изделия — при разработке упаковки изделия с его изображением инженеры применяют на макетах упаковки фотореалистичный рендеринг моделей вместо создания прототипа и фотографирования его в студии;
3. размещение в реальных условиях — когда конструктору нужно показать изделие в реальных условиях эксплуатации, например, новый водопроводный кран, установленный на ванне или раковине, он может использовать фотореалистичные изображения для точной иллюстрации.
В каждом из этих случаев фотореалистичные изображения позволяют избежать расходов, связанных с созданием прототипа, отправкой его в фотостудию и тратой времени (и денег) для установки декорации, освещения, фотографирования и проведения множества корректировок и повторов для достижения нужного вида снимков.
Насыщенные функциями и простые в использовании решения для фотореалистичного рендеринга стали обязательным инструментом при проектировании изделий. Обычно функцию рендеринга включают программные пакеты трехмерного моделирования и анимации.
Рендер видео — это процесс рендеринга, в результате которого получается серия просчитанных изображений, которые затем преобразуются в видеоряд с помощью специальных программ.
Перед началом рендера программа 3D-визуализации выстраивает макет сцены в заданных координатах, запечатлевает этот макет с позиций и в условиях, заданных пользователем. Чтобы получить реалистичное изображение, моделлеру необходимо задать множество параметров описывающих данную сцену. Чем больше переменных вводится в память программы, чем больше объектов в макете, тем дольше будет происходить рендеринг. Но чем больше этих элементов вы добавляете, тем более реалистичной становится ваша сцена. Такие свойства как материалы, освещение, тени контролируют эффекты и качество рендера.
Процесс рендера как бы следует за камерой, которую настраивает визуализатор. В большинстве программ камера может следовать по определенному пути либо камера может быть статичной, но тогда в сцене движутся объекты (иногда движется и то и другое). Камера - это точка наблюдения сцены. Камеру можно настраивать как настоящую (физически реалистичную): управлять длиной объектива, чтобы увидеть объект крупным планом или под широким углом. Также можно настроить дистанцию видимости камеры (clipping distance), которая определит, как близко и как далеко камера может видеть, и глубину резкости (depth-of-field). Рендер видео позволяет производить рендер каждого кадра.
Сфера строительства — одна из наиболее конкурентных. Здесь работает масса крупных компаний, небольших бригад. И каждый участник рынка хочет получить своего клиента. В данной сфере как нигде важно доверие. Ведь строительство - болезненная тема. Многие как минимум наслышаны о «равшанах» и «джамшутах» или лично не раз обжигались, теряя деньги и время. Сформировать доверие как раз и помогает видео рендеринг. Видео наглядно демонстрирует компетенцию и результаты работы. Потенциальным заказчикам после просмотра роликов не придется играть в рулетку — они будут точно понимать, на какой результат рассчитывать.
Кроме того, строители и мастера получают дополнительные бонусы от съемки и раскрутки видео: привлекают целевой трафик, а значит, потенциальных заказчиков, и устанавливают с аудиторией долгосрочные отношения.
Видео рендеринг в строительстве состоит из двух направлений:
1) съемка и публикация полезного контента;
2) сотрудничество с видео блоггерами для раскрутки собственных площадок и привлечения трафика с помощью видео.
Таким образом, достоинства компьютерной графики заключаются в высокой скорости, низкой стоимости, доступности программного обеспечения, универсальности и конвертируемой форматности результатов, в возможности использования сетевых ресурсов коллективного единовременного проектирования.
Сведения об авторах:
Саликов Руслан Иванович – студент 1 курса, Рязанский институт (филиал) Московского политехнического университета, Рязань;
Гречушкина Нина Владимировна – научный руководитель, старший преподаватель, Рязанский институт (филиал) Московского политехнического университета, Рязань.