|
| Научная визуализация
| Год выпуска: | 2013 |
| Квартал: | 4 |
| Том: | 5 |
| Номер: | 4 |
| Страницы: | 31 - 46 |
|
| Название публикации: |
ТЕХНОЛОГИИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ В ЗАДАЧАХ СОВРЕМЕННОЙ ИНДУСТРИИ |
| Авторы: |
А. Волобой (Россия), В. Галактионов (Россия) |
| |
Статья рекомендована к печати программным комитетом 23-й Международной конференции по компьютерной графике и зрению ГрафиКон'2013. |
| Адреса авторов: |
А. Волобой
voloboy@gin.keldysh.ru
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва, Россия
В. Галактионов
vlgal@gin.keldysh.ru
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва, Россия |
| Краткое описание: |
Методы компьютерной графики находят широкое применение в современном проектировании высокотехнологичных промышленных изделий. В статье приведены примеры практических задач архитектуры, автомобилестроения, авиационной промышленности, разработки энергоэффективных осветительных систем, проектирования светодиодов, с которыми авторы сталкивались в своей работе. Эти задачи стало возможным эффективно решать именно с помощью методов и алгоритмов реалистичной визуализации. Все приведенные в статье изображения и примеры моделирования были сделаны с помощью программных систем, разработанных коллективом, возглавляемом авторами.
В архитектуре с помощью компьютерного моделирования заранее возможно определить и согласовать с заказчиком архитектурного проекта не только эстетичность интерьеров помещений и внешнего вида здания, что стало уже традиционным, но и рассчитать экономичность и эргономичность его системы освещения. При проектировании рабочих и офисных помещений освещенности рабочих мест должны соответствовать существующим стандартам, в которых указаны не только минимально допустимые величины освещенности, но и такие параметры, как доля прямого света от источника в поле видимости человека («комфортность» освещения).
Класс задач, в решении которых применяются алгоритмы компьютерной графики, в автомобильной промышленности значительно шире. Схожей задачей является расчет освещения салона автомобиля, освещенности рабочих зон водителя. Важным направлением является моделирование и визуализация новых оптически сложных материалов, таких как многослойные краски со сложной микроструктурой (типа перламутровых и «металлик»). Проверка такого аспекта безопасности, как отсутствие бликов и отражений элементов салона в стеклах автомобиля, делается путем построения реалистичного изображения. Использование инструментов компьютерной графики для разработки и оценки внешнего вида фар (в разное время суток, в рабочем и выключенном состоянии) позволяет существенно снизить затраты и ускорить разработку очередной модификации автомобиля.
В самолетостроении можно выделить два дополнительных аспекта. Главной особенностью моделирования освещения салона самолета является практически полное отсутствие прямого света. Правильно рассчитать освещение здесь возможно только с использованием алгоритмов глобального освещения. Важным критерием проектирования кабины пилотов является хорошая читаемость приборов и устройств управления при различном освещении, которые можно проверить с помощью системы физически аккуратной реалистичной визуализации.
Следует подчеркнуть, что для решения этих задач моделирование освещения должно быть основано на физических законах распространения света. В статье описывается участие нашей программной системы реалистичной визуализации в международном независимом тестировании, где она показала результат не хуже или превосходящий конкурентов.
Созданная технология расчета распространения света оказалась столь эффективной и точной, что позволила перейти к моделированию и инженерному проектированию сложных оптических светопроводящих и осветительных систем, таких как жидкокристаллические мониторы, приборные панели автомобилей, светодиоды и осветительные системы на их основе. Конечной целью моделирования подобных систем является расчет пространственного и углового распределений яркости света выходной (светящейся) поверхности устройства. Задача заключается в том, чтобы сделать яркость на выходе максимальной и максимально равномерной по всей поверхности. Формы светопроводящих устройств бывают достаточно сложными, и производится также моделирование их оптимальной формы. Важным направлением работ явилась разработка комплексов автоматического дизайна таких оптических систем.
Светодиоды являются в последнее время наиболее эффективными и массовыми источниками света. Это порождает ряд задач их проектирования и использования. В статье приведен пример решения актуальной задачи создания белого светодиода с помощью моделирования явления флуоресценции в веществе, покрывающем излучающий элемент. При проектировании осветительных приборов на основе светодиодов сложностью являются маленькая площадь и сила свечения одного светодиода. Для достижения требуемых значений освещенности часто необходимо использовать большие массивы светодиодов, вводить вспомогательные оптические элементы (например, линзы). В статье рассмотрен пример моделирования светодиодной лампы освещения дорожного покрытия. |
| Язык: |
Русский |
|
|
|
