ArCon. Дизайн интерьеров и архитектурное моделирование для всех

Выше было отмечено, что весь принцип работы (проектирования и моделирования) с программой ArCon построен на объектно-ориентированном подходе. Попробуем разобраться, что именно подразумевается под таким названием.

Объектно-ориентированное моделирование

Общепринятой философией в большинстве современных графических систем при создании чертежей на компьютере является использование наипростейших геометрических примитивов: точек, отрезков и дуг. С помощью различных комбинаций перечисленных примитивов, посредством присвоения их геометрическим свойствам определенных значений (имеются в виду координаты характерных точек, длины, радиусы и т. п.), а также с помощью заложенных в программу команд редактирования пользователь может создавать сколь угодно сложное изображение. Вы можете возразить, что практически в любой графической системе присутствует также еще множество команд для построения, скажем, кривых Безье или NURBS-кривых. Однако пускай это не вводит вас в заблуждение: на аппаратном уровне все эти кривые и сплайны все равно переводятся в последовательный набор отрезков, аппроксимирующих реальную кривую (то есть максимально приближенных к действительному положению кривой). Примерно таков же подход в трехмерном твердотельном моделировании: сложный объемный объект создается посредством последовательных комбинаций различных базовых трехмерных фигур (куба, сферы, конуса, тора и т. п.), а также с использованием базовых формообразующих операций (выдавливание, вращение, булева операция и пр.).

В большинстве случаев такой подход вполне устраивает пользователей, поскольку позволяет формировать изображения и модели фактически любых форм. Однако за это приходится расплачиваться временем, потраченным на освоение функциональных возможностей графической системы, в равной степени как и временем на создание каждого такого чертежа или трехмерной модели. Плата, в сущности, не так и велика, однако в скором времени такой подход перестал устраивать пользователей. Причиной тому в первую очередь следует считать тот факт, что при проектировании пользователь создает модель или изображение реального (пускай еще и не существующего) материального объекта. Любой такой объект реального мира наделен вполне определенными свойствами, которые не всегда можно передать через изображение обычного чертежа или 3D-модель. Надо заметить, что такая возможность с развитием средств, а соответственно и требований в проектировании была бы далеко не лишней. Именно это и послужило толчком, заставившим отдельных разработчиков пойти немного другим путем, в результате чего и был придуман объектный подход.

При объектно-ориентированном моделировании пользователь оперирует не простейшими геометрическими примитивами, а конкретными объектами. К примеру, при построении плана этажа какого-либо здания теперь вместо точек, отрезков и дуг используются стены, окна, двери, отдельные помещения и т. п. Каждый такой объект наделен определенным набором свойств, которые задаются (или же присваиваются по умолчанию) при создании объекта и хранятся в файле документа вместе с изображением чертежа или геометрией трехмерной модели. Для окон эти свойства могут включать габаритные размеры и описание формы окна (прямоугольное, полукруглое, в форме арки или любой другой формы), оптические свойства застекления, материал и текстура рамы. Для стен – толщина, длина и высота стены, материал стены, текстура внешней и внутренней поверхности, факт наличия окон или дверей на данной стене, а также ссылки на объекты, соответствующие этим окнам или дверям.

При трехмерном моделировании 3D-сцена также строится из отдельных объектов, которые система предлагает пользователю на выбор. К примеру, если определенная программа предназначается для моделирования дизайна жилых комнат или коммерческих помещений, то база данных такой программы может быть представлена набором различной мягкой или офисной мебели, шкафов, столов и пр. Каждый трехмерный объект интерьера также владеет специфическими свойствами, позволяющими модифицировать его в определенных пределах (изменять цвет, конфигурацию, подбирать материал и другие свойства).

Применение объектного подхода дает множество преимуществ.

• На порядок возрастает скорость создания планов и чертежей.

• Чертеж или модель становятся более информативными: при выделении (или редактировании) того или иного объекта вы можете легко определить (заменить) его свойства, причем большинство этих свойств, как правило, на обычном чертеже или модели не смогут быть отображены.

• База данных объектов иногда наполняется не просто произвольными, ранее заготовленными, а вполне реальными объектами (к примеру, реально существующие экземпляры мебели от различных фирм, материалы от конкретных производителей и т. п.). В таких случаях в программе обязательно приводятся адреса фирм-поставщиков и производителей, по которым вы сразу после завершения проработки проекта можете обратиться и заказать необходимые материалы и прочие объекты.

• Объекты легко изменять и модифицировать, при этом программа отслеживает правильность задания значений определенных свойств (к примеру, вы не сможете создать окно, больше, чем габариты стены, на которой оно размещено). Это облегчает работу и позволяет избегать неумышленных ошибок.

• Построенная модель (чертеж) может быть представлена в виде иерархического дерева (рис. 1.1), что облегчает навигацию по проекту, поиск и редактирование его отдельных частей.

Рис. 1.1. Пример иерархического представления строительного плана, созданного на основе объектного подхода

Примечание

Иерархическое представление – далеко не новость в автоматизированном проектировании. Однако в данном случае узлами дерева являются не отдельные части графического изображения, которые, как правило, неинформативны и не несут никакой смысловой нагрузки, а конкретные объекты, разделенные по определенному признаку.

• Одним из главных, но вовсе не очевидных преимуществ объектно-ориентированного подхода при создании графических изображений является возможность быстрого и полностью автоматического перехода к трехмерному изображению (другими словами, возможность автоматической генерации трехмерной модели спроектированного объекта). С учетом того, что набор объектов, которыми может оперировать пользователь, в любом случае ограничен, а также учитывая то, что в свойствах каждого объекта можно заложить достаточно информации, чтобы получить полное представление о его форме, становится возможным реализация «поднятия» графического изображения в 3D без каких-либо усилий со стороны пользователя (именно такой подход и реализован в системе ArCon). В итоге пользователь почти мгновенно получает трехмерное представление своего проекта, при этом не затратив практически никаких усилий. Полученную трехмерную модель далее можно будет визуализировать и получить реалистичную картинку или передать в другую систему для дальнейшего редактирования или проведения инженерных расчетов. Более того, в таком случае пользователю вообще не нужно никаких специальных навыков трехмерного моделирования.

Примечание

На это свойство следует обратить больше внимания, поскольку генерация трехмерной модели по чертежам давно является камнем преткновения для всех разработчиков инженерных графических систем. В действительности на практике реализован прямо противоположный принцип – генерация чертежа (по существу – проекции 3D-модели) по готовой модели. Попытка реализовать обратное действие (переход из двухмерного изображения в 3D) имела место в некоторых известных CAD-системах (в частности, в SolidWorks), однако успешной ее назвать сложно. На двухмерное изображение налагаются слишком жесткие ограничения, что не позволяет применять заявленный функционал повсеместно. Объектный подход предоставляет возможность получения завершенной трехмерной модели, конечно, с учетом специфики конкретных объектов.

Несмотря на большое количество преимуществ, перечисленных выше, объектно-ориентированный подход имеет и недостатки.

В первую очередь (и это очевидно) это ограниченность набора готовых объектов, а также невозможность произвольного их изменения. Это отбирает гибкость у программы, из чего следует, что принцип объектного проектирования может быть применен только в специализированных системах (таких, к примеру, как ArCon, Professional Home Design Platinum и пр.). Разработчикам таких систем необходимо основательно учитывать специфику отрасли, для автоматизации и решения задач которой предназначается программный продукт, а также максимально расширять возможность настройки свойств предлагаемых объектов.

Здесь на первый план выходит вопрос стоимости и функционала системы. Если вы на 100 % уверены в том, что та или иная специализированная программа подходит для ваших целей, сомнений при ее покупке не должно возникать. В противном случае вам необходимо более подробно изучить функционал, чтобы убедиться, можно ли будет решать поставленные задачи или же, в худшем случае, придется потратить деньги на «обычный» и дорогой CAD-редактор.

Вторым недостатком объектно-ориентированных графических инженерных систем является проблема интеграции с другими графическими системами. Речь идет не о каких-либо проблемах при передаче данных – обмен как двухмерной, так и трехмерной информацией давно уже считается стандартом для любых коммерческих программ. Суть проблемы заключается как раз в потере значений свойств объектов, а также всех иерархических связей, выстроенных между объектами. Причина понятна: система, в которую планируется экспортировать проект, может не поддерживать объектного подхода или же иметь у собственных объектов список свойств, отличный от данного. По этой причине при сохранении проекта из программы ArCon в какой-либо другой формат (не ArCon-объект) экспортируется только графическое изображение.

Примечание

Забегая наперед, скажу, что проекты ArCon+ 2005 можно экспортировать в различные как двухмерные, так и трехмерные форматы, используя группу команд Файл → Экспортировать в формате (рис. 1.2). Важно отметить, что в программе поддерживаются такие известные форматы обмена данных, как VRML, DXF, формат системы 3ds Max, а также возможность сохранения проекта в выполнимый EXE-файл (подробнее об этом написано далее).

Рис. 1.2. Поддерживаемые форматы для экспорта проектов из ArCon

Еще хуже дело обстоит с импортом данных из других систем. Если они не приведены к определенному формату, «взять» их внутрь объектной специализированной системы невозможно. Скажем, при импорте чертежа из AutoCAD в ArCon может быть загружено лишь изображение. При этом ArCon никак самостоятельно не сможет распознать, где в открытом изображении окна, двери, стены и т. п., и тем более присвоить отдельным объектам вполне разумные свойства. Это значит, что дальнейшее редактирование чертежа в ArCon, как и «поднятие» его в 3D, невозможно. Импортирование, по существу, становится бессмысленным, поэтому преимущественное большинство объектно-ориентированных проектных систем не имеют функций для чтения графических данных извне.

Однако, несмотря на такие существенные недостатки, легкость в работе, а главное – скорость и наглядность выполнения проектов берут верх. Как следствие, в последнее время системы, подобные рассматриваемой в этой книге программе ArCon, нашли широкое применение при решении различных задач проектирования.

Порядок разработки проектов в среде ArCon

Программа ArCon, как уже отмечалось, является объектно-ориентированной графической дизайнерской системой, предназначенной для максимально быстрого и удобного проектирования зданий, жилых помещений, а также разработки и визуализации их интерьера.

Система ArCon, являясь узкопрофильной, все-таки охватывает две разные, но близкие сферы проектирования. Во-первых, это собственно проектирование, планировка и моделирование различных зданий, а во-вторых, это все, что связано с дизайном, причем как интерьера, так и экстерьера. Учитывая все вышесказанное, общий принцип работы в программе разделяется на два режима: режим проектирования и режим дизайна.

Режим проектирования, или режим конструирования. Реализует «строительную» составляющую функционала программы и состоит из такой последовательности шагов.

1. Основываясь на объектно-ориентированном подходе, средствами программы ArCon строится план размещения стен моделируемого здания.

2. Запускается команда построения какого-либо объекта (скажем, окна), в которой сначала настраиваются параметры объекта (форма и размеры окна, количество перегородок, текстуры стекол и рам и пр.). Затем сам объект просто размещается в нужном месте плана здания (в случае окна – на одной из стен).

3. Действия, аналогичные описанным, повторяются для всех типичных элементов жилого коттеджа: стен, лестниц, перекрытий и пр. Для каждого объекта задаются необходимые геометрические и визуальные настройки.

Примечание

На этом этапе все действия происходят в 2D, то есть все объекты размещаются на плане-чертеже. Это означает, что поначалу установленные визуальные и геометрические настройки не будут видны для большинства объектов, однако о них все равно не стоит забывать еще на этапе проектирования, поскольку после перехода в 3D все недоработки сразу станут видны.

4. Если проектируется многоэтажное здание, программными средствами создается новый этаж над или под текущим, после чего повторяются шаги 1–3. Таким образом создается необходимое количество этажей в здании.

5. Выбирается тип, а также различные другие параметры крыши здания; собственно отрисовка крыши производится программой автоматически.

6. Запускается режим просмотра плана в 3D (иногда также называемый режимом дизайна), в котором уточняются размеры комнат, визуальное расположение различных объектов и пр. При необходимости можно вернуться в режим проектирования (к графическому документу) и отредактировать план здания.

Режим дизайна. Позволяет обустраивать внутреннюю обстановку комнат, проводить текстурирование различных поверхностей и т. п. Состоит из следующих этапов.

1. При активном окне трехмерного просмотра из каталога объектов и текстур программы ArCon выбираются необходимые элементы интерьера (шкафы, столы, светильники, аудио– и видеоаппаратура, радиаторы отопления и т. п.) и расставляются в комнатах спроектированного здания.

2. При необходимости можно назначить текстуры различным поверхностям трехмерных объектов на сцене (к примеру, текстуры внутренним и внешним поверхностям стен).

3. Из того же каталога добавляются и размещаются на сцене элементы (объекты) экстерьера: всевозможные растения, садовые принадлежности, элементы спортивной площадки и пр.

4. Все объекты размещаются должным образом, после чего выбирается ориентация и способ отображения трехмерной сцены и выполняется визуализация.

Проведение визуализации является завершающим этапом работы над проектом, однако любой проект в системе ArCon можно сохранить, после чего открыть и отредактировать или доработать. Система ArCon для хранения данных о собственных проектах имеет собственный тип файлов, регистрируемый в операционной системе при установке программы. Файлы проектов ArCon имеют расширение ACP и значок

Описанный порядок действий одинаков для всех случаев, что бы вы ни разрабатывали в ArCon – небольшой жилой коттедж, многоэтажное здание или же целый комплекс зданий. Более подробно о каждом этапе работы с программой вы узнаете из следующих глав этой книги.

Перед началом работы с модулем ArCon, как и с любой другой программой, необходимо основательно ознакомиться с интерфейсом, системными настройками и возможностью изменения и того, и другого для этой программы. О том, как работать с программой, вы уже имели возможность узнать из предыдущего раздела. Сейчас необходимо разобраться, как все это реализовано разработчиками на практике.