Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

В обучении инженерным дисциплинам, большая роль отводится графическим материалам. В настоящее время отсутствуют законодательно утверждённые стандарты на оформление электронных учебных комплексов. В создании графической части тестов по инженерной графике [1], был обнаружен ряд проблем: интегрирование графики в тестовую систему, общедоступность программы в отношении минимальных системных требований, возможность использования в локальной и Интернет сетях и корректное отображение интерактивных вставок, соответствие информационного наполнения психофизиологическим особенностям человека.

Были найдены следующие варианты решения. Плоские изображения - варианты ответов строились в AutoCAD, затем экспортировались с *wmf расширением, поддерживаемым программой SunRav. Поясняющие интерактивные вставки, были помещены HTML документы, с последующей вставкой в тест. Alias Maya 6.5 использовалась как основной пакет создания объемных интерактивных вставок. Инструменты этого пакета, позволяют создавать лофтинговые поверхности, проекции на плоскости, а также основные геометрические примитивы. Экспорт во Flash производился с помощью векторного визуализатора, входящего в этот пакет. Macromedia Flash MX применялся для финальной сборки Flash сцен, расположения слоев и анимаций во времени, а так же для снижения объема файлов, получаемых векторным визуализатором Maya. Macromedia Director - для сборки и публикации на web страницы объемных сцен.

При построении сцен в Maya использовались такие геометрические примитивы как сфера, плоскость, цилиндр и конус. Сфера и цилиндр играют роль точки и прямой на изображении. Для их визуального восприятия как однотонно закрашенных объектов применялись специально настроенные шейдеры (т.е. материалы). Благодаря этим шейдерам сцены стали выглядеть более схематично, чем в объемной графике, в современных видео играх и приложениях. Человек, наблюдающий сцену, сосредотачивает свое внимание на форму и положение линий в пространстве, а не на их полутоновую закраску. Для отображения кривых-сплайнов преобразовывали их в лофтинговые поверхности выдавливания и применяли те же однотонные шейдеры. Проекции кривых линий - это тоже лофтинговые поверхности, проведенные через кривые. Поверхности, участвующие в пересечении и проекциях - это NURBS поверхности (конусы, кубы, сферы, торы и т.п.) позже конвертируемые в полигональные (для использования в Shockwave). NURSB - параметрические поверхности построенные на основе Безье сплайнов. Maya содержит десятки разнообразных инструментов для работы с ними. Были применены вычисления линий пересечений, проецирование изопарм (параметрических образующих), выделение изопарм (для последующего их представления как линий) и деформации. При конвертировании NURBS в полигоны использовались методы адаптивного замощения предлагаемые Maya. Это замощение предполагает использования большого числа полигонов лишь в тех участках поверхностей, где кривизна превышает некоторые пороговые значения. Благодаря этому каждая интерактивная сцена содержит не более 10 000 треугольников, что вполне позволительно для современных видеокарт.

При анимировании прямых и точек создавались персонажи Maya - абстрактные конструкции, содержащие клипы-поведения. Эти персонажи, а также основные плоскости проекций и оси создавались лишь один раз, а в самих сценах присутствуют как связанные вставки. Благодаря этому процесс создания сцен стал менее трудоёмким и позволил выполнить все работы в одном стиле.

Первоначально предполагалось обойтись лишь векторным визуализатором Maya, но не удалось по нескольким причинам. Во-первых размер файлов был слишком велик, т.к. каждый Flash кадр создавался как ключевой. Во-вторых в тех областях, где объекты наслаивались и начинали передвигаться наблюдались артефакты и искажения. Поэтому применили визуализацию по слоям с последующей сборкой во Flash MX. Искажения исчезли, т.к. теперь каждый объект находился на отдельном слое и не влиял на остальные. Более того, новый Flash формат содержит методы сжатия подобные rar алгоритмам, которые позволяют добиться невероятно малых размеров файлов.

Для активного участия в изучении материала, были разработаны интерактивные вставки. Они позволяют увидеть форму и расположение объектов с разных сторон, что облегчает восприятие для студентов со слабым пространственным мышлением. Сопоставление объёмной модели с плоским чертежом, а так же информационное наполнение, содействуют в получении необходимых навыков по предмету.

При выборе формата вставок рассматривался в качестве альтернативы формат ViewPoint. Он обладает массой достоинств, основное из которых - "товарный вид" сцен (формат разрабатывался именно для Интернет магазинов). К тому же он содержит встроенные средства навигации по сцене (повороты и перемещения камеры). Было выявлено ряд недостатков. Низкая совместимость с Maya, для управлении степенями свободы сцены предполагалось программирование на его встроенном языке. Формат очень давно не обновлялся и имеются сложности с его публикацией на страницах. Предпочтение было отдано Shockwave - сравнительно новому и набирающему популярность формату от небезызвестной Macromedia. К его плюсам можно отнести отличную совместимость с Maya (имеется модуль, который осуществляет трансляцию), очень корректное отображение прозрачных объектов, совместимость со многими видеокартами, возможностью выбора рендера во время просмотра сцены на странице(OpenGl, Direct3D и даже программный), написание скриптов на Java. К недостаткам этого формата можно отнести отсутствие встроенных средств навигации по сцене и размер файлов больший чем у ViewPoint. Для осуществления навигации были взяты библиотечные Shockwave скрипты.

В данном материале были рассмотрены некоторые проблемы в использовании графики в электронных обучающих системах и предложены одни из способов их решения. Возможны варианты. Но в любом случае, конечная цель остаётся одна - качество и доступность электронного материала для пользователей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Томилова О.В. Использование программного пакета SANRAV TESTOFFICEPRO в обучении студентов инженерной графике // Фундаментальные исследования. - Москва: Академия Естествознания, 2005. - №1. - С. 41-42.