Сотни тысяч самых разных компаний в мире используют технологии объемного компьютерного моделирования для проектирования, дизайна и производства объектов любого уровня сложности: от упаковки газированных напитков до новейших самолетов. Причем для их создания используется одно и то же ПО, позволяющее создавать трехмерные цифровые макеты будущих предметов и процессов.
Например, с помощью ПО для реалистической симуляции физических процессов можно скорректировать маршрут самолета таким образом, чтобы при заходе лайнера на посадку шумовому загрязнению не подвергались охраняемые окружающие аэропорт территории.
Раньше инженеры обходились двухмерными чертежами, но они не способны в полной мере передать устройство таких сложных механизмов как, скажем, летательные аппараты. Более того, для каждого ракурса требуется отдельный чертеж, а значит и отдельный лист бумаги.
Техническая документация Boeing 737 представляет собой стопку бумаги высотой в 1 метр. Для Boeing 787 это всего один DVD.
Трехмерные цифровые макеты лишены недостатков бумажных чертежей: они просматриваемы под любым углом, позволяют рассмотреть каждую мельчайшую деталь конструируемого объекта и по-настоящему мобильны: цифровые прототипы отображаются практически на любых современных устройствах, оснащенных веб-браузером, и не требуют распечатки на бумаге. То есть, помимо предоставления дизайнерам и инженерам новых возможностей, 3D-модели очень экологичны.
В настоящее время есть несколько лидеров в области CAD/CAE –систем (пакеты программ для автоматического проектирования анализа и моделирования объектов и процессов – прим. ред.). Это французская Dassault Systèmes, американская Autodesk, немецкая Siemens PLM Software.
Один из лидеров рынка – французский разработчик Dassault Systèmes («Дассо систэм»). В списке клиентов компании можно обнаружить такие разные и, казалось бы, имеющие мало общего между собой, бренды, как Airbus, Chanel и Coca-Cola. Оказывается, все они используют в производстве ПО для создания виртуальных моделей CATIA.
Разнообразием клиентов может похвастать и Siemens PLM: немногие знают, что у отечественных самолетов «Су», американских автомобилей Ford и бытовой химии Procter & Gamble найдется что-то общее.
Широкой известностью на российском рынке пользуется компания Autodesk, чей программный пакет AutoCAD де-факто стал стандартом в области виртуального проектирования, а ПО 3ds Max вошло в инструментарий каждого уважающего себя игрового разработчика. Кроме того, технологии Autodesk активно используются в киноиндустрии: такие блокбастеры, как «Аватар», «Трансформеры 3» и последняя часть «Гарри Поттера», объединяет то, что обработка в пост-продакшн производилась с применением программных решений этой американской компании.
«Представьте, что вам предстоит создать рабочий образец самолета, – рассказал «Газете.Ru» Пьер Маршеди , вице-президент аэрокосмического и оборонно-промышленного подразделения компании Dassault Systèmes. – И вот вы строите его, на это уходят огромные суммы денег, и вдруг обнаруживается, что при проектировании модели была допущена ошибка. И вам ничего не остается, как строить новый прототип. Потому первый и самый известный в мире пассажирский авиалайнер Boeing 747, произведённый в 1968-м, практически не менялся до восьмидесятых годов прошлого столетия. На компьютере можно не только создавать прототипы, но и моделировать определенные ситуации и корректировать ошибки, и всё это без лишних затрат».
Если вы можете симулировать на компьютере любые объекты — транспорт, предметы обихода и так далее — то вы можете симулировать жизнь, а в перспективе – сделать ее лучше, считает Маршеди.
По его мнению, когда произошла катастрофа в Фукусиме и компания-владелец АЭС не смогла предугадать дальнейшие развитие ситуации, с помощью трехмерного моделирования можно было бы построить план эвакуации населения, рассчитать возможные масштабы радиационного загрязнения. Однако эти приемы использованы не были.
Очень эффектно смотрится один из инструментов 3D-инжиниринга Dassault Systèmes – специальная комната в штаб-квартире компании, стены и пол которой состоят из мультимедийных экранов, на которые передается трехмерное изображение. Эта комната создавалась для того, чтобы результат виртуального моделирования можно было если не пощупать руками, то хотя бы осмотреть изнутри. Надев специальные очки, оснащенные многочисленными датчиками, архитектор, дизайнер и заказчик могут одновременно оценить цифровую модель, выявить недостатки и договориться о том, что следует делать дальше.
Такая 3D-комната не требует сверхсовременного оборудования, ее работу обеспечивают 7 обычных ПК. Каждый компьютер нужен для того, чтобы подавать фрагмент изображения на один из семи проекторов, и эти проекторы – самая дорогостоящая часть всего комплекса. Виртуальную среду создает специальное ПО.
Однако подобная комната не эксклюзивна для французского разработчика, это уже своеобразный стандарт для лидеров индустрии.
Способов отображения 3D объектов в современном мире очень много – от стандартного уже стерео до голографии, дополненной реальности и контроллера Kinect, – рассказывает Анастасия Морозова, директор по маркетингу компании Autodesk. – Все эти технологии сейчас находятся на волне пользовательского интереса. Они демонстрировались на недавно прошедшем «Autodesk Форум».
Так, по словам Морозовой, игровой конроллер Kinect компании Microsoft активно используют в 3D-проектировании: интегрировав в нее программную оболочку EV Environment, производитель может демонстрировать результаты 3D-моделирования так же, как в «черной комнате» – жестами. Система камер, действующих по технологии motion capture, «захватывает» линию скелета человека, чтобы затем воспринимать шаги, повороты, кивки головой и взмахи руками как команды для управления цифровым макетом, спроектированным в 3ds Max.
Отметитим, что EV Environment – российский проект. Это разработка отечественной компании EligoVision, которая предлагает индивидуальные 3D презентации в Европе и России, созданные «под ключ».
К переводу контента в 3D-формат также приложила руку компания NVIDIA, известная во всем мире своими графическими чипами. Профессиональные видеокарты Quatro были разработаны совместно со специалистами Autodesk специально для инженеров и конструкторов, использующих ПО для 2D- и 3D-моделирования. Для домашних пользователей (помимо готовых ПК 3D Ready) существует целый ряд аксессуаров 3D Vision™ для модернизации уже имеющихся машин. Это и беспроводные очки с активным затвором, и высокопроизводительные видеокарты GeForce, созданные специально для обработки трехмерного контента, и стереоскопические экраны, изображение на которых обновляется с частотой 120 Гц. Специалисты NVIDIA утверждают, что такая частота обновления экрана обеспечивает максимально реалистичный эффект погружения в декорации фильма или в игровой процесс.
Пожалуй, одна из самых эффектных реализаций 3D-возможностей – так называемый голографический стол, разработанный российской компанией Nettle, которая специализируется в сфере интерактивной визуализации. Такой стол позволяет просматривать объемные голограммы – как статичные, так и подвижные, интерактивные. Уникальная технология позволяет объемному изображению, которое появляется как бы внутри стола, подстраиваться под ракурс просмотра, что делает его похожим на реальный объект. Выглядит это, совсем как в научно-фантастических фильмах.
Виртуальный мир обрастает новыми измерениями. Уже давно проводятся эксперименты по передаче по цифровым каналам запахов, сейчас на очереди — тактильная отдача, т.е. полный эффект присутствия. Когда будет преодолен этот рубеж, граница между реальным и цифровым миром будет окончательно стерта.
