Компьютерное моделирование лекция 3

Компьютерное моделирование
лекция 3
Содержание
 Зачем нужна модель
 Требования к техническому и программному
обеспечению
 Методы компьютерного моделирования
Решения
Следующие факторы прежде всего влияют на выбор
подхода по моделированию:




цели создания модели;
сложность модели;
размер модели;
технические средства.
Цели создания модели
Концептуальное
проектирование
BIMмоделирование
Визуализация
Координация
строительства
Концептуальная модель

Основная цель модели - помочь в
принятии проектных решений

Модель не обязательно содержит
описание всего здания (например,
может отсутствовать внутренняя
структура здания)

Не нужна большая точность

Уровень детализации обычно ниже,
чем у моделей BIM

Покрытия могут отсутствовать или
быть чисто символическими
Модель визуализации

Нет необходимости в
моделировании всего здания

Модель содержит только то, что
фактически следует показать при
визуализации

Уровень детализации модели
зависит от требуемого качества
визуализации и от расстояния, на
котором находится камера

Существенными являются факторы
правильного нанесения текстуры и
необходимой освещенности модели
Модель BIM

Моделированию подвергается все здание и
при этом модель должна содержать всю
необходимую архитектурную информацию
(покрытия, компоненты, материалы и т.д.)

Модель строится из реальных
архитектурных элементов (стены,
перекрытия, крыши и т.д.), что дает
возможность производить точные и
корректные расчеты

Уровень детализации моделирования
должен соответствовать требованиям
точности представления чертежей
Модель координации строительства



Информация о времени и стоимости
приписывается к модели BIM в виде
различных каталогов и оценочных
рецептов (5D).
Основная цель 3D-модели - это
представить необходимые данные для
проведения различных расчетов и для
выявления конфликтных ситуаций в
конструкции здания. Таким образом,
критически важным является аспект
точности построения модели.
Некоторые элементы конструкции
здания могут описываться в оценочных
рецептах, а не моделироваться в 3D.
Время
(Связанны
е
каталоги)
BIM
Цена
(связанны
е
оценочные
рецепты)
Модель виртуального строительства
Модель
BIМ
Оценочны
й рецепт
Методы
Ресурсы
Сложность модели
Сложность модели
Традиционный
Ле Корбузье
Органический
Заха Халид
Франк Гери
Сложность
Как следует моделировать здания?

Простота
Уровень детализации не должен превышать
выдвигаемых требований

Герцог де Меурон
Разделение на части
Разделите проекта между разработчиками проекта.

Использование подходящего
программного обеспечения
В настоящее время отсутствуют решения, которые не
предполагают использование компьютера. Для
достижения наилучших результатов обычно
необходимо использовать несколько приложений.
Франк Гери
Сантьяго Калатрава
Размер модели
Что делает модель большой?

количество конструктивных
элементов;

количество 3D-многоугольников;

размер файла проекта;

отсутствие коллектива
разработчиков;

неадекватная компьютерная
среда.
Большие здания
Как можно работать эффективно с большими зданиями?

Уменьшите количество многоугольников
(упростите элементы модели, которые используют память
большого объема)

Отключите невидимые элементы
(используйте подходящие комбинации слоев)

Разделите проект
(модули, внешние ссылки и групповое выполнение проекта
помогают разделить разработку проекта между многими
пользователями)

Используйте подходящее техническое обеспечение
Требования к техническим средствам
Конфигурация компьютера должна соответствовать
требованиям к техническим средствам,
выдвигаемым программой САПР.

Процессор
Графические вычисления, 2D- и 3D-операции.

Оперативная память
3D-операции.

Жесткий диск
Сохранение проекта, создание резервных копий, кэш-файлы.

Графическая карта
Навигация в 3D-окне. Поддержка OpenGL.
Программное обеспечение
Классический подход к BIMмоделированию
Одно приложение делает все:
Приложение BIM
Документация
 моделирование;
 создание документации;
 визуализация.
Модель
ВІМ
Визуализация
Программное обеспечение
Комплексное решение по
моделированию и
визуализации
 Сочетание
специализированного
приложения с программами
BIM
 Часть 3D-модели создается
во внешних приложениях
моделирования
Документация
Программа
концептуального
моделирования
Концептуальная
визуализация
Приложение
BIM
Программа
моделирования свободных форм
Визуализация
Приложение
визуализации
Методы компьютерного моделирования
Полигональное моделирование - подход к
моделированию объектов посредством
представления или аппроксимации их
поверхностей с использованием
многоугольников.


Основное преимущество многоугольников
заключается в том, что их намного легче и
быстрее представлять.
Многоугольники не в состоянии точно
представить криволинейные поверхности. В
связи с этим для аппроксимации кривых с
необходимой точностью требуется большое
количество многоугольников.
Модель с низким
разрешением
Модель с высоким
разрешением
Методы компьютерного моделирования
NURBS (является аббревиатурой от Non-Uniform
Rational B-Spline) представляет собой
математическую модель, используемую для
создания и представления кривых и
поверхностей. Кривая NURBS определяется ее
порядком, множеством взвешенных контрольных
точек, и связующим вектором.

Эта модель является инвариантной по
отношению к аффинным и перспективным
преобразованиям.

Она предлагает единый математический подход
как к стандартным аналитическим фигурам
(например, конусам), так и к фигурам
произвольной формы.

Она предлагает большую гибкость к описанию
большого разнообразия фигур.

Она существенно уменьшает память для
запоминания фигур (по сравнению с более
простыми методами).
Методы компьютерного моделирования
Объемное моделирование - точное представление
объемных частей объектов, применимое для
компьютерной обработки.
Конструктивная стереометрия (КС) - технология,
используемая в объемном моделировании.
Конструктивная стереометрия позволяет создавать
сложные поверхности или объекты с помощью
логических операций над объектами.
Объединение

КС используется в том случае, когда необходимы
простые геометрические объекты, или когда важна
высокая математическая точность.

КС является популярной в связи с тем, что можно
использовать набор относительно простых объектов для
создания довольно сложных геометрических фигур.
Вычитание

КС требует большой производительности обработки
данных.
Пересечение