CAD-süsteemide OÜ

Väljavõte

1 MicroStation CONNECT 3D ja visualiseerimine A 2018 CAD-süsteemide OÜ 2018

2 2D vs 3D

3 Mõisted ja lühendid CAD või CADD, CAM, CAE, GIS,... Arvutijoonestamine - Computer Aided Drafting 2D ehk kahemõõtmeline joongraafika kiire, täpne ja produktiivne joonestamine Väljundiks kas (e-) joonis või masinkasutatav geomeetriline mudel 3D vaadete semantika masinale mõistmatu Arvuti abil tehtud inseneritöö - Computer Aided Design Automaatsed lõiked ja vaated Võimalus analüüsida erinevaid lahendusi (what if...?) Lihtsa geomeetria asemel intelligentsiga objektid Paljudel juhtudel 3D mahtgeomeetria (solids) Utah Teapot A 2018

4 Miks on 3D mudeldamine hea? Plussid kogu tõde geomeetriast Parem esitus > lihtsam mõistmine Aitab vältida inimvigu Automaatselt lõiked ja vaated, mahud jne. Sobib hästi analüüsiks CNC 3D printimine Miinused Keerulisem luua ja käsitseda Kallim tarkvara Kallim riistvara uutmoodi mõtlemine tööprotsessis A 2018

5 3D mudeldamise vahendid Erinevad tegevused (projekteerimises etapid) konseptuaalne ruumilise visandamine a la SketchUp detailne (parameetriline) modelleerimne detailiseerimine ehk lõiked ja vaated visualiseerimine Lai valik toetatud andmetüüpe Solids e. mahtkehad (Parasolid, ACIS) NURBS-pinnad (splainpinnad) mesh-pinnad ehk võrkmudelid Kasutajaliides 3D tööriistad ja meetodid (Extrude, Lofting) Interaktiivne redigeerimine Uued moodsad 3D sisend-väljund vormingud 3D hiire tugi Generatiivgeomeetria (4G Generative Components) Võimaldab läbi joonistada arvutult variante A 2018

6 Generatiivgeomeetria A 2018

7 Esimene 3D mudel A 2018

8 3D tööruum Mudeliruum ja paberiruum Aknad ja nende seaded Standardvaated ja aksonomeetria Paralleel ja perspektiivprojektsioon View Controls tööriistariba 3D-erivahendid Saved Views

9 Level Mõisted: Fail, Model, Level, Element Element V8 DGN fail Model Model sõltumatu (mudeli)ruum kus kehtib koordinaatsüsteem Kehtivad oma tööühikud võivad asuda elemendid võivad asuda referentsitud vaated teistesse ruumidese Model võib olla 2D või 3D Design või Sheet tüüpi kasutatav Cell ina Mudelite arv failis ei ole piirarud Kõigil mudelid jagavad sama Levelite struktuuri A 2018

10 Faili seaded Design File DGN fail sisaldab infot ka siis kui seal ei ole sisu Fail seaded tuleb peale muutmist salvestada File > Save Settings (Ctrl + F) A 2018

11 Models: seaded ja tööriistad Models dialoog kuvab avatud tööfailis sisalduvaid tööruume Fail võib sisaldada ühe või rohkem mudeleid igast järgmisest tubist: Design Model mudeldamise ruum Drawing Model lõiked, vaated Sheet Model paberiruum joonise montaazhiks Ruumid on üksteise suhtes referentsitavad A 2018

12 Kuva juhtimine ja standardvaated Kuvajuhtimise 3D põhiliigutused on samad kui 2D puhul: Panning (middle button) Zooming (scrollin Rotating (shift+middle button) Pööramine võib toimuda vabalt ehk dünaamiliselt kasutades standardvaateid (Top, Bottom, Front, Back, Left Right) Standardvaade tähendab et ekraani pind on mingi koordinaattasandiga paralleelne A 2018

13 Kuidas joonises orienteeruda? Kasuta standardvaateid (Top, Front, Right etc) ACS Triad näitab baastelgede orient. Joonda võimalusel oma objektid baastelgede järgi Salvesta sobivad vaated Saved View-na Peida alati liigne info kasutades kihte, lõike tasandeid või Volume Clipping f.-ni

14 Grid kui orientatsiooni abivahend View ACS Top Right Front Key-In ACTIVE GRIDANGLE <>

15 Tööruum (Model) =.dgn failis olev 3D ruum Tööruum võib olla kas 2D või 3D Toimib paremakäeline ristkoordinaadistik kusjuures koordinaate hoitakse reaalarvuna - > praktiliselt lõpmatu ruum ja täpsus (>= V8) Iga punkti asukoha 3D ruumis määravad kolm koordinaati absoluutse nullpunkti (GO) suhtes. Kasutaja sisestab enamasti siiski väärtusi talle sobiva. referentspunkti suhtes

16 Kasutaja koordinaat süsteem - ACS Ristkoordinaadid Silindrilised Sfäärilised Võimalus seadistada endale sobiv ACS

17 Aknast paistab osa ruumist Korraga suudetakse aga kuvarile kuvada ainult teatud ruumiosa View Volume Hiirega ekraanile klõpsatud punktid satuvad ühele, ekraaniga paralleelsele tasandile. Selle nimi on Active Depth A 2018

18 View Volume ja Clipping Planes Kuvatakse ainult View Volume sisu, ülejäänud mudel jääb peitu. Fit View käsu puhul saab määrata kas jätta lõiketasandid nii nagu nad olid või nihutada nii et kogu pilt näha on. Display Depth Back Clipping Plane Front Clipping Plane Window View

19 Tähtsad mõisted View, Standard Views, View Axis Drawing, Drawing Axis ACS Auxiliary Coordinate System View volume (Front clipping plane, Back clipping plane) Active Depth A 2018

20 Views ehk tööruumi aknad View (aken) on ekraan e tasapind millele proijtseeritakse kujutis Aknas paistev kujutis sõltub paljudest seadistustest View Settings Levels Clipping Camera Settings Display Mode Akende seisu salvestamiseks vali File menüüst Save Settings Korraga saab kuvada paljude tööruumide/failide sisu, kuid muuta saab ainult aktiivset. Aknad on andmesisestuse osas võrdsed ja neid saab kasutada kombineeritult. A 2018

21 View Groups Väga hea vahend akende oleku mäletamiseks Nagu Saved View aga kõigi akende kohta korraga Mõeldud kiireks ja mugavaks navigeerimiseks A 2018

22 Kaamera Camera On/Off tähenab perspektiivprojektsiooni sisse/välja lülitamist Kaamera pööramine - Rotate dünaamiline 3 punktiga standardvaated Change Perspective 3 punktiga määratud tasand pööratakse ekraanitasapinnaga paralleelseks Paralleel- ja perspektiivprojektsioon (Camera view)

23 Keerukamad 3D navigatsioonivõtted Navigate View lihtsam, osa Navigate Camera käsustikust. Kaustada on Hiir Nooleklahvid Hiir + nooleklahvid View Cone Navigate Camera täielikult kontrollitav interaktiivne liikumine 3D ruumis ALIGN Controlled Movement võimaldab liikuda vastaval tööakna sektoril klikkides

24 Clip Volume funktsioon Kuvab vaid vajaliku ruumiosa Peidetud elemente ignoreeritakse Rakendub suletud 2/3D elemendi järgi View Attributes dial. lülitatav

25 Clip Volume

26 Saved Views Salvestab tööakna hetkeseisundi sealhulgas window aspect ratio, size, or size and position camera position view attributes clip volume level display reference settings Omab keskset rolli Dynamic Views kontseptsioonis, eriti vajalik detailiseerimisel ja tööjooniste genereerimisel.

27 Saved Views

28 Lihtsad nipid... Muuda kontrollimiseks vaateid ja vaatepunkti (Shift+ lohista keskmise nupuga) Lülita sisse teljeindikaator (ACS Triad) näitab baastelgede orient ja globaalse nullpunkti GO asukohta. Joonda võimalusel oma objektid baastelgede järgi Kasuta View Group f.-ni või vaateid Saved View-na Peida alati liigne info kasutades kihte, lõike tasandeid või Volume Clipping f.-ni A 2018

29 3D täppissisestus Koordinaadid Snapid AccuDraw

30 Koordinaatsüsteem ja tööühikud Y y 1 dx 2 dy Koordinaatsüsteem on paremakäeline ristkoordinaadistik ja seotud mudeliga Ühikuid võib valida ja muuta suvalisel hetkel Kõik reaalse maailma objektid joonestatakse mõõtkavas 1:1 Praktikas kasutame suhtelisi koordinaate (viimase punkti suhtes) ristkoordinaadid polaarkoordinaadid 0 GO x X A 2018

31 Käsurealt... MicroStation Xy=<x>,<y>,<z> - absol koord Dl=<dx>,<dy>,<dz> Di=<d>,<a> Autocad <x>,<y>,<z> A 2018

32 Vanasti oli Active Depth, Hiirega vaatele klõpsates ei ole meil vahendit Z-koordinaadi määramiseks, seetõttu tuleb see eraldi määrata (Active Depth) Active Depth on View ga parallelne joonestustasand ehk kui sügavale pannakse mingis aknas klõpsatud punkt Tänapäeval on AccuDraw ja selle kasutamisel puudub AD seadmiseks sisuline vajadus A 2018

33 3D Data point, 3D Tentative Vaikeseadena Alt+Tentative Alternatiivne viis 3D sisestuseks Vajab vähemalt kahte standardvaadet: ühes aknas annad x ja y asukoha, kuvatakse boreline seejärel teises aknas Z väärtuse Sobib kasutamiseks näiteks valguste asetamisel A 2018

34 AccuDraw - parim 3D sisestuseks

35 AccuDraw anatoomia AccuDraw on virtuaalne joonlaud täppissisestuseks Toetab pea kõiki ruumilist sisestust nõudvaid funktsioone Ära tuntav järgmistest osistest: AccuDraw kompass - kaasa hüppav, kontekstitundlik koordinaatsüsteem AccuDraw sisestusdialoog hoiab klaviatuuri fookuse alati õigel väljal AccuDraw kiirvalikud (lubavad kompassi kiiresti ja mugavalt keerata ning ümber paigutada, koordinaate lukustada, Snap Mode i valida jne.)

36 AccuDraw kasutamine 3D ruumis Hiir on kahemõõtmeline sisestusseade, mis liigtab kursorit ainult ühel tasandil - joonestustasandil Joonestustasand ei pea ühtima ekraanitasandiga Kolm lähte-koordinaattasandit: Top ehk X-Y tasand Front ehk X Z tasand Side ehk Y Z tasand

37 AccuDraw ja Z-lukk Ühekordne z suuna lukustamine lühivalik Z Stiky Z-Lock z-koordinaadi lukustamine võimaldab snap iga püüda x,y - koordinaati erineval kõrgusel olevtelt elementidelt

38 AccuDraw vajalikumad kiirvalikud Kiirvalikuklahvid (toimivad kui AccuDraw dialoog on klaviatuuri fookuses) <x> ja <y> koordinaat lukku/lahti (ristkoordinaadid) <D> ja <A> distance ja angle lukku/lahti (polaarkoordinaadid) <Space> rist- / polaarkoordinaadid <B> joondab kompassi baasteljestikku <RE> - orienteeri kompassi x telg elemendi (joone) järgi <RX>, <RY>, <RZ> - pööra kompassi 90 ümber vastava telje <RQ> - vaba pööramine <O> - paiguta kompass tentative punkti kohale (samuti toimib ka kui vajtate kohe Ctrl+Tentative) <T> -Top ehk XY tasand <S> - Side ehk YZ tasand <F> - Front ehk XZ tasand

39 AccuDraw - kalkulaator Kalkulaator: +,-.*, /, sin, cos, tan, sqrt... Tehte lõpetamiseks kas Data point või Enter Esc tühistamiseks format aware, 8. 1+:3/8 ( sin(30), tcb->actangle ). Absoluutkoordinaatide sisestus lühivalik M

40 3D elemenditüübid Kõverad Pinnad Mahtkehad

41 Geom. elemendid ja nende ruumilisus Kõverad Tasakõverad Ruumikõverad Pinnad Laotuvad Mittelaotuvad Mahtkehad A 2018

42 Microstationi andmetüübid Tasapinnalised elemendid Lihtjooned Line Arc Ellipse Tekstiobjektid Mõõtjooned Ruumilised elemendid Ruumikõverad Liitjooned (Line String, Complex Chain / Shape) Splainid Pinnad (Surfaces) Võrkpinnad (Mesh, faceted surfaces) Splainpinnad (NURBS) Mahtkehad (Solids) ACIS (.sat) Parasolid (.data,.xxx)

43 Mudeldamise praktikad Valida tuleb objekti jaoks sobivaim mudeldamise viis Väga üldiselt võib mudeldamise jagada kaheks meetodiks Pindmodelleerimine Mahtmodelleerimine Pinnad sobivad orgaaniliste vormide kujutamiseks kuid on raskesti muditavad Mahtgeomeetria on keerukam, kuid parem tehisobjektide modelleerimiseks (geomeetria tuletamiseks) A 2018

44 Pindade modelleerimine Shape / Facet Võrkpind (Mesh Surface) Splainpinnad (NURBS, B-spline surface)

45 Solid Modeling mahtgeomeetria modelleerimine Solid mahtkeha. Igal kehal on mass ja punktid mis tema sees on. Feature topoloogiaelement (tahk, serv, nurk, ava, raadius jne) Primitiivid Primitiivide kombineerimine hulgatehete (Boolean operators) abil Union ühend Difference vahe Intersection - ühisosa

46 Solid kehade loomine ristlõike abil Extrude ehk projektsiooni meetod mööda sirget. Revolve ehk pöördekeha meetod

47 Keerukamad meetodid Tube ristlõige mööda kõverjoont Skin Solid Thicken to Solide e. pindade paksendamine solid iks

48 Parametric Feature Solid Modeling A 2018

49 Geomeetria tuletamine A 2018

50 Feature Modeling Kõverad Pinnad Mahtkehad A 2018

51 3D mudeli visualiseerimine Render - meetodid Valgusallikad Materjalid Töö kaameraga Lumen RT

52 Render - meetodid Kiired interaktiivsed meetodid Wiremesh Hidden line Filled Hidden line Smooth (Gouraud shading) Fotorealistlikud meetodid Phong Ray Tracing Radiosity Solving Particle Tracing

53 Rendering

54 Fotorealismist... A 2018

55

56 Render - piltide salvestamine Utilities > Image Banded Rendering

57 Ray Tracing Meetod põhineb valguskiirte liikumise jälgimisel kuid vastupidises suunas tegelikkusele. 1 - Primary or eye ray. 2 - Reflected ray. 3 - Shadow ray, which is traced to the light source, checks for any obstructions to the light. 4 - Transmitted ray. 5 - Secondary reflected ray. 6 - Secondary transmitted ray.

58 Antialiased render A 2018

59 Facet Smoothing Tool A 2018

60 Freshnel Efffects Pindade reflektsioon suureneb kui neid vaadata teravamanurga alt

61 Stroke Tolerance A 2018

62 Multi level Texture Interpolation

63 Distance Cuening

64 Depth Cuening A 2018

65 Environmental Mapping A 2018

66 Enviromental mapping - Light Probe

67 Ambient Occlusion

68 Hea visualiseerimise retsept sobiv 3D geomeetria (tähtsaim koostisosa) Kaamera ülesseadmine Valgustus Materjalid Render Keskkonna (konteksti) lisamine Photomatching Reality models Sobiv väljund (tiff, panoraam, PDF, avi) A 2018

69 Gamma korrektsioon Inimese silm ja arvuti ekraan või printer/skanner on erineva tundlikuse astmega Gamma Correction võimaldab seadistada detailide eristatavust tumedamatel aladel Saab seadistada Kuvari jaoks, tüüpiliselt vahemikus (Workspace _ Preferences) Salvestatud image jaoks (printimiseks, väljundseadem eripära arvestade) A 2018

70 Nipid mida tasub renderdamise puhul meeles pidada Vali tööriist > uuri seadeid > jälgi prompt-rida Tööühikud ja objektide mõõtmed peavad olema realistlikud Et saada realistlikku valgustust tuleks kasutada IES vormingus valgustite spetsifikatsioone valgustitootjatelt Erilist tähelepanu nõuab materjalide füüsikaliste omaduste defineerimine Pööra tähelepanu Gamma Correction parameetri seadistamisele sest kõik kuvarid on erinevad (CRT , LCD ) Selleks et saada reflekse ja peegeldusi tuleb ka Radiosity ja Particle trac i puhul kasutada Ray Trace imist A 2018

71 Valgusallikad Lights setups

72 Valgusallikate tüübid Modelling Lighting (mudeldamisvalgustus) Kohtvalgused Punkt Point light Valguskoonus (Spot light) Paralleelsed kiired (Distant L) Valguspaneel (Area Light) Aken (Sky Opening) Üldvalgustus (Global Lighting) Ambient Flash bulb Päikesevalgus (Solar, Added Sky light Valgusti asukohta ja suunda näitab Cell Põhjasuuna määramine! A 2018

73 Modelling Lighting Modelling Lighting pakub lihtsustatud, vaatepunkti liikumisega seotud valgustust mis on mõeldud kasutamiseks modelleerimisfaasi ajal Sisse-välja lülitamiseks on Default Lighting nupp (samuti View Attributes) Selleks et kasutada realistlikke valgusallikaid fotorealismi saavutamiseks tuleb Default Lighting välja lülitada A 2018

74 Kohtvalgustuse paigaldamine Mõtle ja vali sobivad valgusallikad Kahe punktiga paigaldamisel kasuta 3D Tentative punkti Alt+Data Peale iga muudatust kontrolli tulemust

75 Varjud Varjude tekkimiseks peab olema sisse lülitatud..et valgusallikas heidab varju.. Et materjal heidab varju Render Settings dialoogist Shadows Vari võib olla terav või pehme Üksikutel valgusallikatel (kohtvalgused) võib olla erinev varjude pehmus Vaikimisi eeldatakse pehme varju puhul valgusallika läbimõõduks 12 tolli. Juhul kui modelleerida lambivari ise, võib oll avajaduse seda vähendada. Selleks on Bulb Size optsioon A 2018

76 Ruumilisusefektid Volume Light Effects Imiteerib helendavat päikeselaiku, valgusjuga või koonust mida näeme ruumis kui õhus on piisavalt lendlevaid osakesi tolmu Kui VLE sisse lülitada saab selle suurust ja orientatsiooni üksiku valgusallika kaupa seadistada graafiliselt A 2018

77 IES valgustidefinitsioonid IES on tootjapoolne valgusti karakteristikute infofail See milline valgusti füüsiliselt on sealt otseselt ei selgu Drag n drop IES fail View aknasse A 2018

78 Päevavalgus välitingimustes Solar lighting Add Sky Dome Viimane lisab atmosfääriefektina päikesevalguse intensiivsuse mutumise vastavalt päikese kõrgusele ja kiirte langemise nurgale. (realistlikum Solar Study) NB! Shadows optsioon pikendab arvutusaega

79 Solar Study Kaks erinevat võimalust Utilities > Render > Solar Study Animation Producer Utility (Time stamp in view)

80 Referentsitud valgused Vaikimisi on ref. failides asuvad valgustid välja lülitatud Lubamiseks tuleb Ref. Dialoogis, Settings > Attachments Ref.-ides olevate valguste nimistu paistab LightManageris A 2018

81 Materjalid Materjalide omistamine objektidele Materjalidefinitsioonid

82 Elemendile materjali omistamine Tööfail (näit: minu.dgn) Failis objektid soovitavalt erinevatel kihtidel ja eri värvidega Materjalikasutuse tabel (näit: Minu.mat), info selle kohta mis element on mis materjalist Matejali omistamine objektile võib käia kahte moodi Assign Material kihi ja värvi järgi Attach Material konkreetsele elemendile Palette fail näit.: metals.pal (sialdab materjalidefinitsioone) Tekstuurid ehk tehniliselt väikesed rasterfailid (.jpg) Pattern Bump map Materjalidefinitsiooni parameetrid (materjali korduva tsükli suurus ja füüsikalised omadused) A 2018

83 Texture Mapping Materjal koosneb Tekstuurist (rasterfail mida kasutatakse korduva tsüklina) Materjali füüsikalised parameetrid Element (roheline shape) Pattern Bump map Mõlemad A 2018

84 Materjalide erinevad omadused Materjalidefinitsioon sisaldab infot selle füüsikaliste omaduste kohta nagu Peegeldumine Läbipaistvus Materjali töötlusest tulenevad omadused Efficiency = Diffuse + Translucency + Specular + Transparency <= 100

85 Procedural Maps Iga materjal on eraldi programmeeritud ja evib oma parameetreid 3D maps Näited paletis proctext.pal Tavaline 2D map 3D map

86 ArchiVision RPC objektide tugi RPC (Rich Photo Content) on fotorealistlike objektide vorming, mis loodud ArchiVision i poolt

87 Materjalide loomine ja muutmine Materjal koosneb iseloomustavatest parameetritest ja (vajadusel) tekstuurist ja/või bump map ist Materjali definitsioon ehk tema omadused on kirjeldatud.pal failis Muudetud materjale kuvatakse sinise värviga A 2018

88 Materjalide peegelduvus - reflect Reaalsed pinnad ei ole ideaalselt sildead ning järelikult ei peegelda ideaalselt

89 Valguse murdumine - refract Valguse murdumine e refraktsioon n=c/v (c=3x10 8 ) õhk vesi 1.33 klaas 1.52 teemant 2.42 Tinasulfiid 3.91 A 2018

90 Töö kaameraga Mõisted ja kontseptsioon Projektsioonid

91 Kaamera vaatepüramiid Kaamera pildiotsijaks on üks valitud View dest Seatakse vaatepunkti sihtmärki objektiivi nurka Kaamera juhtpaneel

92 Paralleelprojektsioon

93 Perspektiivprojektsioon (Three point) Konventsionaalne perspektiiv-projektsioon

94 Arhitektuuri jaoks (Two Point Projecton) Fokaaltasand (kujutise tasand) on vertikaalne

95 One Point Projection Fokaaltasand on vabalt orienteeritav

96 Kaamera orientatsioon

97 Paralleelprojektsioon A 2018

98 1 punkti projektsioon A 2018

99 2 punkti projektsioon A 2018

100 Kaamera ülesseadmine 1. Sihtmärk e. Target 2. Kaamera

101 Kaamera ülesseadmine - 3D datapoints

102 Animatsioon

103 Animatsiooni looja Animation Producer MS pakub animatsiooni tegemise võimaluse Lihtsam viis animatsiooni tegemiseks on seadistada kaamera, näita trajektoor ja kirjuta Script Camera Kaadrid filmiks saad kasutades Movie Player A 2018

104 Visualiseerimine Lumen RT

105 Lumen RT Kiire, peaaegu fotorealistlik render Digitaalse elu lisamine staatilisele CAD-mudelile - liikuvad inimesed, autod, loomad, taimed - päikese valgus, tuule tugevus, lained, pilved Integreeritud CAD ja GIS tarkvaradega - Toetatud programmid: MicroStation, Autodesk Revit, Esri CityEngine, Grafhisoft ArchiCAD, Trimble SketchUp Kvaliteet-väljund erinevate vormingutes: pildid, Videod sh VR virmingud, interaktiivne navigeeritav 3D mudel 3D LiveCube

106 Lumen RT Lumen RT võimaldab imporditavat mudelit uuendada, jättes valitud visualiseerimise seaded paika

107 Lumen RT

108 Lumen RT