Kao što je u prethodnom delu navedeno, uz pomoć parametara ose sočiva, žižne tačke, žižne daljine i poluprečnika krive sočiva može se precizno konstruisati sabirno sočivo. Ono se postavlja na otvor fasade i sabira svetlosne zrake na određenu površinu izabrane ravni prostora.

Funkcije formiranja sočiva na fasadi

Formiranje sočiva je zamišljeno sa namerom sakupljanja svetlosti na relativno malu površinu, to bi doprinelo većoj koncentraciji energine na datoj površini, reprezentovano toplotnom energijom. Ovu toplotnu energiju je moguće skladištiti (apsorbovati) i kasnije otpustiti u dati prostor ili je preneti na neki drugi sistem i usmeriti.

Za ove tehnike se korsite specijalni materijali, PCM tj. Phase Change Material. Suštinski ovi materijali prilikom promene agregatnog stanja emituju relativno veliku količinu toplotne energije, koji pre toga apsorbuju sve do promene agregatnog stanja. Tako npr. će “panel” PCM-a prikupljati sunčevu energiju tokom dana i biti u tečnom agregatnom stanju, dok će u večernjim casovima promeniti agr. stanje i emitovati energiju konstantno tokom odrešenog vremenskog perioda. Ovakav sistem bi doneo relativno velike uštede u potrošnji energije prilikom hlađenja i grejanja prostora.

Estetska funkcija je tipa snopa svetlosti, koji bi se mogao koristi kao motiv u prosotru npr. naglašavanja određenih delova tog prostora ili stvaranje željenog ambijenta.

Formiranjem više sočiva na fasadi može se stvoriti više svetlosnih snopova, koji se mogu koristiti za bilo koju od navedenih funkcija.

*Dole su prikazane moguće primene sočiva u datim prostorima

Zaključak

Koristeći program Rhinoceros i njegov plug-in Grasshopper, kreirana je definicija koja konstruiše sabirno sočivo u zadatom prostoru, definisanom kvadrom. Konstrukcija samog sočiva je bazirana na lokalnom kordinatnom sistemu tako da je relativno jednostavno preneti ovaj sistem u drugačije definisane prostore. Korišćenje definicije je veoma jednostavno gde korisnik treba da unese samo dimenzije prostora, pozicionira otvor i površ na koju želi da sabira svetlost. Moguće je uneti i dodatne parametre kao npr. index prelamanja svetlosti za materijal od koje želi da sočivo bude napravljeno. Isto tako može da definiše debljinu sočiva. Sočivo bi doprinelo temperaturnoj regulaciji prostora i uštedi energije. Postojala bi mogućnost usmeravanja svelosti koja bi formirala željeni ambijent ili ižmeštanje svelosnog snopa od sunca na mesto gde ne smeta funkciji prostora.

 
Definicija je napravljena za jednostavan prostor, tj. pozicioniranje površi sabiranja i otvora su vezane za stranice kvadra, što bi se moralo modifikovati ako se prostor drugačije definiše. Isto tako u odrešenim situacijama dolazi do velikog nagiba sočiva u odnosu na stranice kvadra (fasadu), što bi u praksi izazivalo probleme montiranja i narušavalo estetiku fasade. Ovaj problem bi se mogao rešiti tako što će se formirati više malih sočiva koja će fokusirati svetlost u istu tačku. Sistem je najbolje primenjiv u prostorima sa relativno visokim plafonom, galerijama …
Prilikom formiranja svetlosnog snopa nije poželjno da donja ivica površi sabiranja bude niže od 210cm, u odnosu na pod, radi izbegavanja bljeska i više temperature koja bi se javila kada bi korisnik prostora bio u kontaktu sa svetlosnim snopom.

*Dole su prikazani slučajevi konstrukcije sočiva i ekstremi kada potrebe sabiranja svetlosnih zraka premašuju dozvoljene vrednosti,  formirane po kriterijumima praktičnosti izvođenja i estetici.

O iskustvu izrade projekta:

Prilikom izrade projekta imao sam priliku da proučim klasičnu optiku i matematičke relacije koje formiraju optičke aparate.
Isto tako sam se upoznao sa nekim od funkcija plug-in-a grasshopper i sistemom rada programa Rhinoceros.
Upoznao sam se sa principima parametrijskog modelovanja, tj. metodologijom rada za kreiranje formi koristeći funkcije i veze između elemenata.

Nadam se da ću u budućnosti imati priliku da dublje uđem u ovaj sistem rada, kako bi maksimalno iskoristio njegove potencijale.

Definisanje potrebnih podata:

Radi formiranja sočiva (po klasičnoj optici), potrebni su određeni parametri. Prvo se određuje osa sočiva, na kojoj će se nalaziti svi preostali elementi.
Nakon ose potrebno je definisati žižnu daljinu sočiva i žižnu tačku (žižu). Ovo je tačka u kojoj će se svi zraci, nakon prelamanje kroz sočivo, sastati. Nakon toga potrebno je odrediti poluprečnike krivina sočiva i njihove centre. Sa ovim podacima može se uspešno i precizno konstruisati sočivo.

H1 i H2 su visine tj jedne od dimenzija pravougaonika otvora odnosno površi na koju svetlost sabira. Osa sočiva če biti definisana centrima tih pravougaonika. Žiža će biti kolinearna sa vrhovima pravougaonika i nalaziće se na osi sočiva, kako bi ekstremni sabirajući zraci tačno udarali na ivice pravougaonika na koji se zraci sabiraju. Iz ovih uslova se definiše žižna daljina iz sistema jednačina:

f=X1+X2

X2:H2/2=X1:(H1/2-H2/2) => X2=X1H2/(H1-H2)

Nakon toga se odrešuje poluprečnik krivine sočiva R. Ovu vrednost se dobija modfikovanom matematičkom jednačinom definisanom u klasičnoj optici tj. sistemom jednačina:

((n/-dn+d)R1^2)-((1/(-dn+d))R1)+d-f=0

R2=R1-d

Centri krivih nalaze se na osi sočiva, a njihova udaljenost od sočiva se definiše:

c1=d/2+R1 i c2=d/2+R2

Izrada Projekta

Za izradu projekta koristi se program Rhinoceros 5.0 i plug-in grasshopper.

Prvo se definiše prostor prema kome će se konstruisati sočivo. Za dati projekat, kvadar pretstavlja pomenuti prostor. Unose se dimenzije kvadra. Nakon ovoga se određuje na kojim stranicama datog kvadra se nalazi otvor (otvor je definisan pravougaonikom na izabranoj strani kvadra), odnoso površ za sabiranje svetlosnih zrake (definisano pravougaonikom na izabranoj stranici kvadra). Nakon toga se određuju dimenzije, prvo dimenzije otvora (širina, visina), odnosno jednu dimenziju površi sakupljanja.
Odnos stranica otvora i pomenute površi mora da bude jednak, jer površ jeste projekcija otvora na izabranu ravan.

Kada su dimenzije pravougaonika određene, potrebno je odrediti njihove pozicije na izabranim stranicama, ovo se postiže tako što se određuju pozicije centara pravougaonika.

Nakon ovog koraka su definisani ulazni podatci korisnika, tj. opisan je prostor u kojem je potrebno konstruisati sabirno sočivo.

Osa sočiva je definisana istim centrima pravougaonika, koji su i determinisali njihovu lokaciju na relativnoj ravni.

Nakon ovoga potrebno je definisati centre većih stranica datih pravougaonika kako bi se moglo doći do žižne daljine f .

Ovde se formira novi (lokalni) koordinatni sistem, jediničnih vektora u v w.

Vektor u je definisan tačkama centara pravougaonika otvora i površi sabiranja. Vektor v je definisan centrom pravougaonika otvora i centrom veće stranice pravougaonika otvora. Vektor w je vektorski proizvod u i v, w= u x v.

Pošto je dovoljo da konstruisati krive sočiva u jednoj ravni vektor w se ne koristiti.

Koristi se sistem jednačina:

f=X1+X2

X2:H2/2=X1:(H1/2-H2/2) => X2=X1H2/(H1-H2)

Kako bi se dobio intenzitet radijus vektora za tačku F, koja predstavlja žižu sočiva. Pošto se žiža nalazi na osi sočiva radijus vektor tačke F će biti jedinični vektor u sa intenzitetom dobijenim iz sistema jednačina.

f•u=Rf

Sledeći korak jeste da se unese parametar n, index prelamanja svetlosti određene supstance, npr. staklo 1,55. Isto tako potrebno je definisati debljinu sočiva d. Ovi podaci se unose od strane korisnika pošto nisu zavisni od bilo kojih drugih navedenih parametara.

Sa ovim podacima moguće je konstruisati sočivo za zadatu situaciju.

Koriste se jednačine izvedene iz jednačine za konstrukciju sočiva (klasična fizika)

((n/-dn+d)R1^2)-((1/(-dn+d))R1)+d-f=0

R2=R1-d

Pošto je jedna od navedenih jednačina kvadratna, dobiće se dva rešenja. Uzima se pozitivno rešenje, kako bi sočivo bilo konveksno.

Pozicija centra krivine jeste polovina debljine sočiva plus radijus krive.

(-d/2+R1)•u=C1 i (d/2-R2)•u=C2

Sa ovim podacima moguće je kreirati krive koje će predstavljati krive sočiva, definisane centrima i radijusima.

Poslednji korak konstrukcije sočiva jeste konstrukcija površi samog sočiva. Ovo se postiže rotacijom krive oko ose sočiva prethodno definisane jediničnim vektorom u.

Nakon formiranja površi potrebno je ograničiti istu na ekstreme tj. maksimalne vrednosti pravougaonika otvora (po globalnom x y z koordinatnom sistemu).

Površ je ovim korakom potpuno definisana, odgovara otvoru i površi za sabiranje svetlosnih zraka.

Box morph definicija

Tokom rada na prethodno prikazanim definicijama, uočio sam razlike između istih. Performanse “ispečenih” modela u Rhino-u su kod svih definicija bile veoma loše, izuzev Box morph definicije. Ovaj pristup imao je najmanje uticaja na performanse sagledavanja i manipulisanja trodimenzionalnim modelom u Rhino-u, kao i u vremenu potrebnom da se struktura iz Grasshoppera prebaci u Rhino. Ovaj pristup bih izabrao kod konceptualnih rešenja i idejnih prjekata gde prostorna rešetka nije u prvom planu i gde se ne zahteva velika preciznost, već se više računa vodi o proporcijama i estetici. Mana ove definicije, jeste što na krajevima rešetke imamo slobodne štapove koji zapravo predstavljaju višak.

Pri testu malog stepena zakrivljenosti model deluje realistično i definicija funkcioniše bez greške.

Generisanjem rešetke na kompleksnijoj površi sa većim stepenom zakrivljenosti i kompleksnosti, definicija se odlično pokazala. Ova definicija je pogodna za konceptualne modele, jer zbog viška štapova na krajevima konstrukcije, ne predstavlja realno rešenje konstrukcije. 

Metoda isotrim, zakrivljeni pojasni štapovi

Prve dve definicije su se pokazale kao najpreciznije, stim što rešetka sa krivim pojasevima više predstavlja konceptualno rešenje, jer bi takvu rešetku bilo veoma teško izvesti u realnoj situaciji.

Metoda isotrim, segmentirana rešetka

Rešenje sa segmentiranom rešetkom je daleko realnije i preciznije. Umesto krivih, tačke su vezane polyline alatkom. Ovakvu konstrukciju bi bilo moguće izvesti, pa bi se ovaj model mogao koristiti za realne preseke i dimenzionisanje. Žičani model ove rešeke bi bilo moguće testirati u Karamba softveru, gde bi pored informacija o silama u konstrukciji, mogli pronaći i najpogodnije tačke za oslonce.

Linijska mreža, kao odlična podloga za dalje statičke i konstrukcijske analize.

Metoda ravanske rešetke

Ideja je bila da sa većim brojem ravanskih rešetki zamenimo prostornu rešetku, i na taj način pojednostavimo i olakšamo konstrukciju. Osnovni problem ovakvog rešenja jeste nedostatak konstruktivnih elemenata upravnih na dobijene nosače, tj. ne postji direktna veza između nosača. Bilo bi potrebno dodatno ubaciti neki vid ukruta.

U segmentima površi sa većim stepenom zakrivljenosti, uočava se problem; štapovi ispune ne mogu da isprate krivinu, pa dolazi do deformacije kompletnog segmenta nosača, što bi ga u realnoj situaciji učinilo nestabilnim.

Na izdvojenom primeru nosača, jasno se vide deformacije i odatle možemo zaključiti da je ova definicija pogodna za rešavanje jednostavnijih površi sa manjim stepenom zakrivljenosti, a koje istovremeno imaju izduženu osnovu, kako bi opterećenje preneli po kraćoj dimenziji.

Na kraju ovog istraživanja, pored projektovanih definicija koje će mi svakako služiti u budućim projektima, uspeo sam bolje da se upoznam sa Grasshopper softverom i shvatim na koji način funkcioniše, kao i kakve sve strukture možemo projektovati u njemu i koliko je efikasnije ili ne u odnosu na softvere koje sam koristio do sada.
Plug-in-ovi Kangaroo i Karamba predstavljaju softvere za statičku analizu elemenata projektovanih u Grasshopperu. Pored prikaza sila i opterećenja, nude i najoptimalniji oblik konstrukcije, pozicije tačaka za oslonce kao i mogućnost dodele određenog materijala za svaki element, sa svim parametrima kao što su težina, optornost na pritisak i savijanje itd. Upoznavanje sa ovim softverima i testiranje prethodno izloženih definicija biće predmet nekog sledećeg istraživanja.

Proizvoljna površ je generisana uz pomoć tri krive i alatkom loft u Rhino-u. Potom je postavljena referenca za površ u Grasshopperu kao ulazni parametar.

Istražio sam četiri različita načina generisanja prostorne rešetke. Prvi način jeste uz pomoć Isotrim komande, uz pomoć koje prvobitno delimo površ, zatim izvlačimo mrežu i tačke, a potom uz pomoć vektora normale dobijamo sekundarni pojas rešetke. Na kraju spajamo tačke ove dve mreže i dobijamo dijagonale. Linije dobijamo pomoću alatke PolyLine, odakle dobijamo prave štapove bez krivina. Na kraju, rešetku generišemo iz mreže linija u 3d oblik, uz pomoć komande Pipe, a u tačkama spoja štapova, generišemo konektore u obliku sfere.

Drugi način, je u logici sličan prvom, međutim dosta pojednostavljen i nudi manju kontrolu u generisanju rešetke. Tačke su povezane alatkom Interpolate Curve, te tako dobijamo pojasne štapove rešetke u obliku krivih identičnih konturama zadate površi.

Treća definicija se skoro u potpunosti razlikuje od prve dve. Ovde sam generisanjem jedne kocke u Grasshopper-u, napravio jedan modul rešetke u obliku piramide, kroz čiji vrh sam provukao linije u dva pravca. Ove linije će kasnije činiti donji pojas rešetke. Alatkom Surface Box, a potom i Box morph, generišemo rešetku uz pomoć prvobinto nacrtane mreže linija u kocki.

Poslednja definicija je u potpunosti drugačija od prve tri, u pitanju je ravanska rešetka u jednom pravcu koja se ponavlja na površi. Pored toga što je osnovni skelet rešetke definisan u potpunosti u Grasshopper-u, ulazni parametar površi postavlja se tek pred sam kraj definicije, i uz pomoć opcije Contour, dobijamo linije po kojima generišemo već predefinisanu rešetku sa kosim i vertikalnim štapovima.

U nastavku istraživanja sledi testiranje definicija na površima sa različitim stepenom zakrivljenosti i kompleksnosti.

Krov ovog stadiona je u obliku hiperbolickog paraboloida. Trebace nam dvije parabole pomocu kojih cemo formirati povrsinu. Osnova je u vidu elipse, naknadno cemo probiti krov.

Odredimo priblizno dimenzije stadiona i nacrtamo dvije parabole u tim dimenzijama. Parabolu crtamo tako da odredimo odredimo tangente i tacku presjeka tangenti pomocu polyline (crveno):

Selektujemo poliliniju i odaberemo komandu spline. Zatim odaberemo komandu spline i selektujemo ponovo poliliniju cime dobijamo parabolu. Pomijeramo sjeciste tangenti dok vrh parabole ne postavimo u zeljenu tacku:

Kopiramo i postavimo parabole u prostor da mozemo kreirati povrsinu naredbom loft:

Sada nacrtamo elipsu koja predstavlja osnovu i naredbom polysolid, zatim subtract dobijemo konture krova:

Ocistimo krovnu povrsinu od viska (separate) i nacrtamo konture krovnog otvora te ponovimo postupak (polysolid, subtract i separate) da dobijemo konacan izgled:

Modelujemo prostornu resetkastu gredu, kao i rampe (preko naredbi sweep i helix):

Konacan izgled stadiona ( procjenjivao sam dimenzije, bez tacnih podataka):

Glavno sto se uocava kod stadiona jesu krovne povrsine. Tako da mi glavni akcenat kod modelovanja stadiona formiranje krovne povrsine, odnosno formiranje krovne ljuske. U AutoCAD-u povrsina je surface. Zadatak se svodi na kreiranje zeljene povrsine tj. surface-a i zatim zadavanja debljine surface-u radi formiranja krovne ljuske.

Primjer br. 1: kreirati krovnu povrsinu stadiona na slici

Necu ulaziti u detalje tacnih dimenzija (imam samo ovu sliku kao izvor informacija).

Prvo sto cemo uraditi je nacrtati uzduzni profil krovne ljuske;

zatim nacrtamo porecni presjek, koji je u vidu kruznog luka i rotiramo luk da ga postavimo vertikalno u odnosu na ravan xy

povezemo oba presjeka u jednoj tacki i podignemo trapezasti presjek vertikalno

kopiramo trapezasti presjek i spojimo sa drugim krajem luka

naredbom loft formiramo povrsinu, tako da za profile biramo trapezaste presjeke,a za vodjicu luk; konacno naredbom thicken zadajemo debljinu ljuske

Primjer br.2

prvo formiramo bocne sferne povrsine tako sto nacrtamo dva kruzna luka, donji 15 stepeni nagnut u odnosu na ravan xy, drugi postavimo vertikalno, spojimo ih i naredbom loft kreiramo sfernu povrsinu te zatim kopiramo

zatim formiramo sredisnji dio povrsine (nacrtamo kruzni luk i naredba extrude)

da bi dobili otvor na krovu modelujemo kvadar strana velicine otvora, visine vece od najvise tacke krova, postavimo sve elemente na odgovarajuce pozicije

naredbom subtract formiramo otvor na krovu i konacno dobijeno zeljenu povrsinu

Primjer br.3

Necu ulaziti u strukturu i teksturu povrsine omotaca. Prvo nacrtamo pribliznu osnovu stadiona zatim naredbom offset odredimo velicinu otvora na krovu, podignemo offsetiranu poliliniju na visinu stadiona. Nacrtamo profile zidova i krova te naredbom sweep formiramo povrsine zidova i krova.

Princip rada sa surface-om se svodi na nacin prikazano u primjerima. Sem kreiranja surface-a, u AutoCAD se kao osnovnim alatom povrsina moze dobiti kreiranjem mesh-a, a kod modelovanja bez parametarskog dizajna, princip rada je isti kao i sa surface.

II DIO

Drugi dio animacije predtavlja polu puni čašu na pločniku, koji u jednom trenutku kreće da se uzdize u vidu pijavice i juri prema čaši. Ova animacija je odražena u ‘’RayFire’plugin-u koji nam je pomogao oko simuliranja za uzdizanje i lomljenje popločanja.

Popločanje smo izmodelovali preko box-a i preko Chamfer modifajera smanjili oštrinu ivica. Zatim smo u ‘’RayFire’’ plugin-u izabrali modifajer ‘’RayFiretool’’ u kojem smo odredili elemente koji će da se ruše i one koji će da utiču na rušenje. Popločanje smo dodali u ‘’DynamicObjects’’ a zatim ga preko Menu-a prebacili u SleepingObjects, ostale elemente smo dodali u Static and Kinematic Objects.

Postavili smo konus koji ce predstavljati pijavicu koja ruši pločnik ii de prema čaši. U ‘’Phystic’’ podešavanju ‘’RayFire’’ plugin-a smo podesili kada će rušenje da počne i u kojem frejmu završava. Kao MaterialPresent smo izabrali LightMetal i to nam na animaciji pokazuje kako će se ponašati popločanje tokom rušenja. U slučaju das mo izabrali Heavymetal naše popločanje ne bi se rušilo nego samo pomjeralo.

Preko Revive by velocity podešavamo brzinu padanja pločnika.

Kako smo podesili sve parameter, pustili smo animaciju da odradi svoje.

I DIO

Ono što nam je potrebno za početak projekta jeste odgovarajući oblik čaše, odlučili smo se za ‘’ Nonic pint’’ nama posebno drag oblik čaše, koji smo izmodelovali u 3ds Max-u iscrtavajući presjek čaše sa jedne strane i zatim koristeci modifajere ‘’Lathe’’ i ‘’Shell’’.

Pokretanjem plugina “Phoenix fd“ koristimo modifajer ‘’LiquidSim’’ kojim određujemo prostor u kojem će se odvijati nasa simulacija, zatim koristimo ‘’PHXliquid’’ koji nam određuje izvor koji stvara čestice.

Pošto je ‘’PHXliquid’’ samo izvor koji stvara čestice ali ne i element iz kojeg čestice izlaze, neophodno je dodati novi element u vidu cilindra koji će predstavljati flašu piva iz kojeg će čestice da izlaze. Ovdje potrebno promijeniti ID povržina, zatim u ‘’PHXsource’’ staviti da je emiter onaj ID koji smo obilježili sa brojem 1, ukoliko se to ne uradi čitav element (u ovom slučaju cilindar) će emitovati tečnost.

U modifajeru ‘’LiquidSin’’ u tabu ‘’Dynamica’’ podešavamo brzinu tečnosti po frejmu, a zatim smo časi odradili ‘’Edit Mesh’’ da tečnost ne bi izlazila iz čaše.

Preko ‘’Liquidsource’’-a smo podesili jačinu pritiska tečnosti po frejmovima, zatim smo dodali pjenu u tabu ‘’Foam’’ gdje smo podesili kada će se pjena pojaviti i koliko dugo trajati. Podešavanjem veličine mjehurića imamo opciju ‘’Variation Up’’ koja se odnosi na veličinu primarnih mjehurića i ‘’Variation Down’’ koja se odnosi na mjekuriće koji će se i dalje uzdizati i kad je čaša napunjena.

Cilj projekta je da se napravi simulacija, a potom i animacija za reklamu piva. Sama ideja je proizašla iz naseg uživanja u pivu i želji da se naša zamisao realizuje, koristeći programe sa kojima imamo iskustvo i nove programe koji su nas naveli na ovaj izazov.

Projekat je rađen u 3ds Max-u, a uz to koristimo nova 2 plugin-a, prvi je “Phoenix fd“ koji koristimo za simulaciju tečnosti i pjene kao i sami proces točenja piva u čašu. Drugi plugin koji je važan za drugi dio reklame je ‘’RayFire’’ koji koristimo za simulaciju rušenja pločnika.

Nakon urađene karoserije bočnog dela motora, model iz 3DMaxa smo importovale u Rhino, pozvali  komandu Grasshopper da bi lakše dobili mrežu koja nam je potrebna za izradu od tankih pločastih materijala.

Prvi korak nam je bio pravljenje komponenti gde smo mesh od kojeg je bila urađena limarija pretvorili u planarne površine, radi njegovog lakšeg postavljanja i menjanja raznih oblika tih ravni.

Ovaj pristup smo krenule da radimo u 3DMaxu tako sto smo importovale postojeće izglede motora marke Ducati1078s. Oni su nam bili početak izrade modela. Koristili smo opciju plain, da bi pomoću edit poly, počeli da je menjamo. Selektovanjem plain-a, tasterom shift i komandom move-select smo translirale površinu po izgledu. I tako redom dok nismo dobile bočni deo motora. Modelovan je i ostatak motora u manjoj detaljnosti, dok smo se bazirali na bočnoj limariji motora pomeranjem verteksa, i extrudovanjem.

Počeo sam modelovanje tako što sam odredio osnovne crte lica/glave.

Kasnije je iz sfere izvlačen deo po deo, po potrebi koji je kasnije modelovan u željeni oblik. Pomenuto izvlačenje se ne vrši pomoću opcije “Extrude” kao što je to slučaj u Sketchup, ili 3ds Maxu, već pomoću opcije Move. Neophodno je prethodno obeležiti željenu površinu pomoću alatke Mask, i odrediti osu u odnosu na koju će se kretati.

Modelovanje nije bilo nimalo lako jer su komande malo komplikovanije, da bi se sam model pomerao mora se držati taster Alt i klikom na prazno polje moguće je pomerati model, dok je zumiranje default opcija i klikom na prazno polje možete rotirati model u odnosu na sve tri ose.

Nastavak modelovanja nije bio ništa složeniji, Mask – Move – DynaMesh (neophodno je nakon pomeranja / izvlačenja segmenta primeniti DynaMesh, da bi razvučene poligone podelio na jednak broj poligona prema modelu, i tako bilo moguče raditi na tom izvučenom delu.)
Tek nakon dobijenog “grubog” modela, krenuo sam u detaljniju obradu. Ubacio sam reference – odnosno slike prema kojima sam radio model. Ove slike je moguće podešavati (scale), pomerati (vert/hor) i snapovati prema modelu, što je veoma, veoma korisno. Za svake ispravke na modelu u vidu dodavanja ili skidanja voska/gline/materije, koriste se brushevi odnosno četkice. Najviše sam primenjivao Clay build up, Trim dynamic, Damian standard, Move, Clay tubes četkice. Sve četkice imaju dualnu funkciju. Većini je primarna komanda nanošenje +, dok se pritiskom na komandu Alt funkcija menja u sekundarnu tako da je onda -.

Prilikom rada na glavi, nisam koristio reference, odnosno nisam importovao sliku u program jer se slike kao što je već pomenuto snapuju za ravni modela.
Oči su radjene kao posebna tela, u subtool meniu. Ova alatka je slićna layer-ima u PS npr.

Nakon očiju uradio sam rep, pomoću već postavljenih referenci.

Da bi model bio detaljniji bilo je potrebno povećati rezoluciju samog modela. Zbog slabih preformansi računara na kom sam radio, ovde sam stao što se tiče modelovanja. Probao sam još samo da napravim grivu. Prvo pomoću Mask-iranja odredjenog dela gde treba da bude griva, i onda nakog toga opcijom extrude. Extrudovani oblik sam kasnije modelovao pomenutim četkicama.

U samom Z brushu, postoji posebna Alatka koja se zove Fiber Mesh, koja služi za kreiranje vlakana, i kojom sam takođe probao da stvorim grivu. Krajni rezultat i nije tako loš. Parametri za podešavanje vlakana su laki za razumeti, ali njihova kombinacia više nije.

Na samom kraju sam običnim bojama obojio telo i oči lava, a u Fiber Mesh paleti sam importovao teksturu ( .jpg) dlake, koju sam prethodno skinuo sa interneta.

Izvori:

Sve prikazane slike su Screen shoot-ovane u toku rada u softveru Z brush

Teksture:

https://pixologic.com/zbrush/downloadcenter/texture/#prettyPhoto

Tutorijali:
http://pixologic.com/zclassroom/

https://www.youtube.com/results?search_query=zbrush+sculpting

Na internetu ima mnoštvo tutorijala o  pravljenju ljudskih i ne-ljudskih figura, što je i razumljivo zbog potreba gaming industrije. Pošto je ovo prvi projekat koji radim u ovom softveru, nisam hteo uzeti preterano težak zadatak, s razlogom da bi krajnji ishod bio pristojan. Pretraživajući naišao sam na sliku modela lavice urađenu u Z brushu, i to mi se učinilo kao sasvim pogodan model.

Prvi koraci bili su naravno upoznavanje sa samim softverom, interfejs, komande, alatke itd. Interfejs je drugačiji od drugih softvera (Autocad, Sketchup, 3ds max. . .) , ali se u njemu lako snalazi, malo je sličan Photoshopu. Naravno da komande ne mogu biti iste kao u prethodno navedenim softverima, ali je zato moguće uraditi “grub” model, u recimo 3ds Maxu i sačuvati ga, odnosno exportovati kao .obj (objekat / object ) i kao takav importovati u Zbrush. Poželjno je pre exportovanja uraditi “smooth” na geometriji, kako bi posao u Z brushu bio laksi.

Ja nisam išao ovom metodom već sam krenuo od 0 u samom Z brushu.
Kreirao sam sferu u radnom polju Z brusha. Prilikom kreiranja bilo kakvog tela u Z brushu, jednine numeričke vrednosti koje su odmah prikazane su: Veličina selektovane četkice; Intenzitet – trenutno selektovane četkice; Broj poliogona od kojih je telo sastavljeno; Veličina -u smislu površine/zapremine nije definisana i ona se određuje odokativno, odnosno kasnije, se svaki dodati objeklat ili telo proporcionalno određuje prema već postojećim objektima.

Nakon kreiranja sfere potrebno je u paleti “Tool” kliknuti na “Make polyMesh 3d” da bi bilo moguće raditi na sferi. Uključivanjem “frame” alatke moguće je videti mrežu poligona od kojih je sačinjena sfera. Manja rezolucija = manje poligona / Veća rezolucija = više poligona. I ovde se može primetiti prvi problem, tj postojanje “polova” sfere.

Ovaj problem je lako resiv, odabirom alatke DynaMesh – svi tutorijali koje sam pogledao na YouTubu bili su rađeni u DynaMeshu. Nakon DynaMesha sfera izgleda ovako:

Sada je moguće raditi, bez brige da će se negde pojaviti “nedeljivi” poligoni.

https://youtu.be/Gv3DayLXS84

Prva faza: prikupljanje podataka o dimenzijama objekta i fotodokumentaciji. 3d mapiranje je najbolje raditi na licu mesta, gde se kamera nalazi pored projektora i svaku promenu, animiranje, možemo odmah videti projektovano na zgradi. Ukoliko je to neizvodljivo, dovoljno je fotografisati objekat iz ugla projektora i onda koristiti tu sliku kao osnovu za 3d mapiranje. Potrebno je izolovati objekat na  fotografiji i okolinu obojiti u jednu boju radi boljeg predstavljanja animacije. Objekat ne sme imati otvorene rupe ( u vidu prozora) jer se slika koju projektor prikazuje u tom slučaju krivi i „upada“ u njih te animacija može ispasti loša.

Zaključak: Potrebno je fotografisati objekat iz odgovarajućeg ugla i smisliti temu animacije.

Druga faza: Nakon izolovanja objekta u Photoshopu sam uvela fotografiju u After Effects i linijom opcrtala njegove konture. Da bi linija bila animirana potrebno je da u padajućem meniju –Effects- se odabere –Stroke- i  zatim samom lejeru dati vremenski rok. U Strok-u postoji ikonica na kojoj piše –End- i u njoj se podešavaju parametri linije, boja, debljina, tip… Tu se određuje početna tačka kretanje i njeno vreme kao i krajnja tačka i njeno vreme. Linija može biti prava, izlomljena i kružna. Može se podesiti da više linija kreće u istom trenutku i da završe u isto ili različito vreme, da promeni boju, tip i debljinu za određeno vreme i mnogo drugih opcija. Svaka linija i novi oblik koji je uveden se nalazi u donjem delu interfejsa gde se lako može videti koliko vremena zauzima linija,tj od koje do koje sekunde traje.

Zaključak: Potrebno je naučiti parametre linije koji se nalaze u padajućem meniju –Effects- i odabrati modifajer –Stroke- i u njemu isprobavati mogućnosti linije.

Treća faza: Posle linije sam htela da predstavim kišu koja pada po objektu i nastanak drveća koje prolazi kroz godišnja doba. I  jedna i druga animacija se mogu dobiti tako što se napravi novi -shape- na koji se privuče modifajer –Particle- koji se ukuca u desnom pretraživaču i odabere se -CC particle world- koji odmah taj shape pretvara u vatromet. U njegovim karakteristikama sa leve strane je moguće promeniti njegovu poziciju, boju, vreme kretanja linija, oblik i mnoge druge stvari. Prvo sam promenila dimenzije i pravac kretanja, ugao i prilagodila ga objektu. Zatim sam u parametrima promenila –Velocity- i u –Birth rate- namestila željenu gustinu a u –Gravity- željenu visinu. Drveće sam iscrtala uz pomoć novog shape-a i nakon dodavanja svake nove grane menjala sekunde u kojima će biti iscrtana. Za lišće i cveće sam odabrala isti modifajer kao i za kišu, podesila željenu dimenziju, ali u parametru –Particle  type- podesila oblik –Star-.

Zaključak: Potrebno je naučiti parametre –CC particle world- jer je moguće sa njim animirati razne oblike i menjati njihove dimenzije u skladu sa objektom.

Četvrta faza: Nakon završene animacije potrebno je renderovati snimak, podešavanja se nalaze u –Compozition- padajućem meniju kao komanda –Add output module- i podesiti kvalitet snimka.

Zaključak: Najbitnije je fotografisati sliku iz pravog ugla, ugla odakle se projektuje, zatim tu sliku prilagoditi u Photoshopu i uvesti je u Adobe After Effects. Potrebno je naučiti par osnovnih karakteristika, kako funkcioniše podešavanje vremena, kako se renderuje, a sve ostale stvari se nalaze u mašti i u padajućem meniju –Effects-.

Druga i glavna faza se odnosi na modelovanje oba automobila u Rhinu. Prvi 3D model postojeceg auta dobio sa veoma jednostavno. Crtanjem krive sa opcijom “Loft” dobija se gornja povrsina auta, isti princip je i sa donjim delom. Zatim sa opciom “Patch”, dobija se bocna strana, sa opcijom “Mirror” dobija se i druga strana. Ukljucivanjem kontrolnih tacki, F10 rade se detalji (hauba, farovi, branik) Tockovi se rade crtanjem kruga i “Extrude”, a za sa opciom “Patch” se dobija zatvorena povrsina + “F10” za detalje. Za lakse manipulisanje tokom rada korisne su opcije “Select” U, UV, kao i opcija “Set X,Y,Z coordinates”

Drugi auto, remodelovan, dobija se nesto drugacije. Iscrtane izglede u Auto Cadu postavljam kao na slici, kako bi pratio konture i sve karakteristicne linije. Crtanjem krivih u jednoj projekciji podesavam u grugoj, pr; Front i Top, dobija se dvostruko zakrivljena kriva koja sa jos tri krive iste strane auta opcijom “Surface from network of curves” (A,B,C,D) formira povrsinu. Ovim postupkom pravljenja 3D modela nije potrebno doradjivati kontrolnim tackama jer je sam postupak mnogo detaljniji od predhodnog, iako se koristi samo jedna opcija. Napomena!!! Jaako je vazno da se izgledi na pocetku dobro usaglase jer se moraju poklapati u svim projekcijama, za dobar rezultat i ustedjeno vreme.

Treci nacin modelovanja je uz pomoc T-spline palete. Radi se takodje preko slike. Izcrtaju karakteristicne linije koje se, dodavanjem povrsi/opne auta, mogu kretati u svim pravcima -modelovati do zeljene/finalne forme. Ovaj metod je mnogo bolji od predhodna dva jer se sve povrsi razvlace, rade zajedno i simetricno, tako da je u vizuelnom smislu kvalitetniji proces rada.

Pr: (preuzeto sa Car Design Tutorials)

https://www.facebook.com/CarDesignTutorials/videos/1057845674331526/

Sledeci korak, i zadnji korak, je test na aerodinamiku u programu “X Flow” CFD. Analiza se izvodi u imaginarnom vazdusnom tunelu kada telo miruje. Cilj je da automobil ima “Laminarno” strujanje vazduha a ne “Turbulentno” U programu su uradjene analize na generisanje vrtloga i brzine proticanja vazduha.

U prednjem delu automobil je potrebno dizajniarti otvore, jer je sam auto ima ravnu povrinu koja predstavlja velik otpor. Zadnji deo takodje predstavlja otpor gde moze doci do ne pravilnog vrtloznog strujanja “turbulencije”, regulisanjem protoka kroz ceo auto, smanjuje se otpor vazduha, i strujanje vazduha je jednolicno, sa paralelnim slojevima “laminarno strujanje”.

Video analize za oba auta mogu se videti na sledecim linkovima:

https://youtu.be/YFVeRNBK0WY (stari model, velocity)

https://youtu.be/YOSINVbhpJE  (remodelovan auto, velocity)

https://youtu.be/PQcXHjxoBYU (stari model, generisanje vrtloga)

https://youtu.be/nqUo7cPXWeM (remodelovan auto, generisanje vrtloga)

Naše istraživanje smo nastavili tražeći nove oblike, ali smo uvek dolazili do istog zakljucka, ukoliko ugao prilagodimo uglu sedenja, napravi se oblik koji se ne moze popuniti.

Rešeno je da se započne sa pravilnim petouglovima. Prvi pokušaj bio je bezuspešan jer opet nismo dobili neko pravilo, već smo pločice redjali nasumično.

Ono što smo dobili jeste nešto što liči na finalni oblik i našu ideju, ali nije bilo potpuno.

Započinjemo sa traženjem paterna koji bi kasnije iskoristili na jednostavan način. Cilj je bio da taj patern ne menjami, ne sečemo već da mu samo promenimo oblik ali da ostane iti kada se ponovo rasklopi. Dišli smo do ovog načina teselacije i urodilo je plodom.

Ovaj oblik smo bez ikakve promene samo podigli u prostor i dobili sledeće…

Jedan deo zadatka je bio rešen, ali drugi deo, onaj gde idalje ostaju delovi koji su prazni nije bio rešen. Medjutim, i za ovo smo ustanovili pravilo, sve praznine se mogu popuniti trouglovima čije su stranice 9x9x5, 5x5x9 i 5x5x7.

Za finlni rad smo ipak odlučili da ove šupljine ostavimo prazne i da bude struktura potpuno proizišla iz paterna, bez ikakvih dodatnih izmena.

ZAKLJUČAK :

• Zaključak je da se od nepravilnog petougla teško dobija oblik koji mi želimo ukoliko koristimo jednu ili dve vrste ovih petouglova, ukoliko koristimo više vrsta, to je moguće, ali dobijamo potpuno nepravilne petouglove bez pravila za teselaciju.
• Jednio je triangulacijom moguće da se dobije oblik koji je potpun, spojen sa podom i nastavljen u popločanje.

Istraživanje ove teme smo počeli sa nekim nepravilnim petouglovima i ispitivali načine  nakoje može da se vrši popločanje koje bi kasnije prešlo u neku nepravilnu formu. Ta forma bi bila jedan deo mobilijara-klupica.

Počeli smo sa ovim paternom, naredjali smo petouglove na foliju i započeli sa pravljenjem željenog oblika.

Ovakav način istraživanja je bio dobar jer je zaključak bio da se uvek dobiju neki uglovi koji ne mogu da se popune i da se onda gubi smisao teselacije.

Sledeći korak je bio biranje drugačijih paterna, ali ni jedan korak nije vodo ka rešenju. Uvek su se stvarali uglovi koji jednostavno nisu mogli da se uklope i nije se dobijala kontinualna površina.

Ono što sledi, imalo je za cilj da se bolje razumeju odnosi izmedju petouglova. Pokušali smo sa potpuno nepravilnim oblicim. Oni su bili zahvalni za rad jer smo ih modifikovali na način na koji smo mi hteli i tako dobijali savršene delove za sedenje, naslon, itd… Medjutim, ovakvom teselacijom se nije uspostavilo ni jedno pravilo po kom bi se pločice redjale.

Četvrta faza ili faza realizacije prestavlja pripremu modela za obradu nekog sekača (u ovom slučaju CNC mašine) i same CAM obrade. CAM obrada prestavlja programiranje G coda koji CNC može da prepozna. Korišćenjem MadCam-a, posebnog Plug in-a za Rhino, biramo materijalizaciju, glodalo koje ćemo da koristimo, brzinu i način obrade.

Nakon toga ide CNC obrada. To podrazumeva da se materijal adekvatno postavi na radnu površinu mašine, da se preciznim metodama pripremi za sečenje. Pre i nakon sečenja bitno je numerisati elemente kako ne bi nakon skidanja materijala sa mašine došlo do greške.

Na kraju dolazi ručna obrada. Čišćenje i brušenje svih elemenata, zatim precizno sklapanje i na kraju zaštita materijala korišćenjem adekvatnih dvokomponentnih sprejeva.

Završna faza rada se odnosi na dodavanje elemenata koji su nedostajali modelu i njihovo detaljno uređenje.

Za veću preciznost svakog dijela lika , pored četkica korištenih u prethodnoj fazi, sada su zastupljene mask_pen, slash3, smooth, dam_standard i layer. Svaka od njih je omogućila lakše modelovanje i bolji kvalitet modela.
Najupadljiviji elementi modela su draperija i oblik tijela, i upravo je na njima upotrebljeno najviše opcija i brush-eva.

Tijelo je oblikovano po istom principu korištenom od početka (move brush dominantan), dok je draperija napravljena na novi način. Mjesta na kojima haljina treba da stoji prvo su prekriveni maskom (mask_pen), zatim se pravi novi layer na koji dodamo željenu debljinu. Sledeće je izdvajanje novog layera, pa sa slash3 četkicom pravimo nabore i udubljenja. Kosa je rađena sa nekoliko vrsta brusheva (GroomHairBall, GroomHairLong, GroomHairShort, GroomSpinKnot).
Poslednji korak se odnosi na prebacivanje svih layera na visoku rezoluciju.
Finalni model:

Poslednje što je potrebno uraditi jeste priprema za mašinsko sečenje. Kako bi se mašinski isekao svaki deo, neophodno je zadati putanju po kojoj će se radni element mašine kretati i tako seći deo po deo.

Svakom dobijenom elementu izdvojene su ivice gornje baze elementa i one su podeljene na zadati broj segmenata.

Dobijene tačke pomerene su vertikalno na dole za vrednost jednakoj polovini debljine elementa (to znači da, ako bi se promenila debljina elementa, za šta je mogućnost ostavljena, pomerene tačke će se uvek naći na polovini debljine).

Nakon toga konstruisani su vektori kojima su početne tačke, tačke na sredini debljine elementa, a krajnje tačke, tačke koje se nalaze na ivicama gornje baze elementa. Zatim su ti vektori rotirani oko x-ose za 90 stepeni i oko y-ose za 270 stepeni, kako bi se dobila tri ortogonalna vektora.

Na taj način se svaki element pojedinačno može iseći, a nakon toga i sklopiti krstatsti svod.

Dobijena struktura od rotiranih pločica je dalje dorađivana. Pločicama koje su bile prikazane linijski je dodata debljina. Zatim je na lice ubačena bijela boja,a na naličje crna, dok je njihova debljina prikazana sivom bojom.  Njihovim međusobnim odnosom kao i položajem u odnosu na horizontalnu ravan uz adekvatnu primenu boja, prikazan je lik zahe u još jednoj mogućoj varijanti.

Detaljniji prikaz rotiranih pločica:

U programu je napravljeno da pritiskom na dugme  true/false može da se sa kompozicije od pločica vrati na rješenje sa kružnicama i obrnuto.

Kao završna faza rada je napravljena maketa bazirana na rješenju sa kružnicama različitih prečnika. izvedena je tako što su umjetsto kržnica izbušene rupe u materijalu, a crna  pozadina preforirane ploče naglašava konture Zahinog lika.

Treća faza rada vezana je za proučavanje i istraživanje opcija koju nude Add-in komponente za Grasshopper, poput LunchBox-a i  Panelling Tools-a. U ovoj fazi bavili smo se parametarskom teselacijom amorfne (Sweep 2 Rail) površi, koju smo definisali u Rhino-u, a parametarski je modifikovali u Grasshopper-u sistemom triangulacije (opcija Surface Domain Number).

Pomocu Panel Connections dobili smo seriju cik-cak trougaonih polja, za čija smo temena zadali Plane 3Pt (kako bi formirali ravan svakog trougla ponaosob), nakon čega smo dobijene trougaone ravni parametarski Offset-ovali i Fillet-ovali. Postojeća trougaona polja zajedno sa novodobijenim offset/fillet poljima formiraju granicu Boundary Surface komponente, pomoću koje smo dobili otvore na trougaonim poljima kojima je moguće parametarski manipulisati.

Ova tema bi se mogla dalje istraživati kombinovanjem različitih add-in softvera, na primer za nalaženje idealne parametarske perforacije površi usled zadate lokacije, okruženja i osvetljenja (Geco i EcoTect), ili zadavanjem nekih sila koje bi uticale na dimenzije i svojstva dobijenih konstrukcija (Kangaroo). Ali i ovako svakako predstavlja dobru osnovu za budući rad i otvara vrata ka spoznavanju brojnih mogućnosti koje pruža parametarsko modelovanje.

U drugoj fazi rada na istom primeru pokušali smo na više načina da formiramo samonoseću Waffle strukturu, dok nismo došli do željenog rezultata, koji je zahtevao vrlo složenu definiciju u Grasshopper-u.

Kao i u prvoj fazi, krenuli smo od Loft površi, izdelivši je pomoću Bounding Box-Wires-List Item-Divide-Cull komponenti i u poprečnom i u podužnom pravcu. Zatim smo zadali konturu Loft površi opcijom Brep/Plane i uradili parametarski Offset, čime je formirana zakrivljenost i visina buduće Waffle strukture, ograničena Edge Surface komponentom.

Pomoću Curve/Curve (CCX) opcije konstruisali smo presečna polja razdelnih gredica, koje smo ektrudovali opcijom Center Box, koja je pomerena na sredinu visine poprečnih i podužnih gredica, pomoću čega smo mogli da uradimo Trim Solid kako bi formirali žlebove za njihovo međusobno “seamless” uklapanje.

Tema je odabrana kako bi se detaljno istražili osnovni principi parametarskog modelovanja i upravljanja složenije zakrivljenim 3D formama u cilju boljeg razumevanja i savladavanja date materije i sticanju znanja koja će biti od koristi u budućem studiranju i radu.

U prvoj fazi rada, praćenjem kontura dvostruko zakrivljenih površi pomoću Grasshopper plug-ina, uspeli smo da formiramo željeni oblik složene 3d rešetke (konkretno na primeru krovne površi Aquatics Centra Zahe Hadid u Londonu).

U većini slučajeva parametarskog modelovanja vezanog za ovakve forme dolazi do problema ukoliko one nisu pravoizvodne, odnosno dobijene prostornom manipulacijom planarnih površi. Stoga smo morali da istražimo neke alternativne načine i metode kako bismo postigli željeni rezultat.

To smo postigli zadavanjem konturnih krivih i vođica, koje su granice buduće Loft-ovane površi, koju smo u Grasshopper-u parametarski izdelili u poprečnom i podužnom pravcu (U/V Divide Domain), a presečne tačke razdelnih linija generisali pomoću Explode komponente. Takođe je bilo potrebno konstruisati i težišne tačke polja koja formiraju razdelne linije (opcija Area) i njih parametarski pomerati gore ili dole (Move), kako bi se dobila visina buduće konstrukcije. Linije koje spajaju tačke se na kraju pretvore u cevi (Pipe), a konstruisane tačke u sferne površi (Sphere), koje je takođe moguće parametarski manipulisati.

Uvod

Ideja projekta je da se formira površ koja bi se nalazila na fasadnom otvoru. Uloga površi bi bila da sakupi upadne svetlosne (sunčeve) zrake i usmeri ih na drugu definisanu površ. Ideja ovoga jeste veća koncentracija sunčevih zraka na određenoj površini. Ovo bi se moglo postići pomoću sabirnog sočiva. Funkcija ovoga jeste da se postigne veća koncentracija sunčeve energije na određenoj površini, generišući veću toplotnu energiju na istoj. Isto tako se može koristiti kao estetski element u datom prostoru.

Definisanje ulaznih podataka

Definisaćemo prostor kao prizmu dimenzija a x b x h, gde su a i b dužine stranica bazisa, dok je h visina prizme.

Na jednu proizvoljnu stranicu prizme postavicemo otvor određenih dimenzija c x d, na nekoj od prestalih stranica definisati povrsinu na koju želimo da usmerimo svetlost i dnjene dimenzije
c’ x d’. Definišemo index prelamanja za datu sredinu.  ISto tako odredimo debljinu transparentne površi (sočiva).

Konstrukcija sočiva

Konstruiše se sočivo pomoću jednačina definisanih u klasičnoj optici, konkretno definisanje radijusa kružnica koje će formirati sočivo, rotacijom oko ose. Definisaće se žižna daljina i žiža sočiva. Ova svojstva sočiva su zavisna od prethodno definisanih ulaznih podataka. Ovo znači da promenom ulaznih podataka direktno utičemo na konstrukciju sočiva, tj. ulazni podatci su parametri za konstrukciju sočiva.

Početna faza rada se odnosi na modelovanje trupa, ruku i nogu lika.

Prvi korak predstavlja postavljanje 3D sfere (ZSphere) na osnovu koje se vrši dalje modelovanje pomoću nekoliko vrsta četkica (Brush). Novonastali oblik je u toj fazi vrlo grubo urađen, ali brojne opcije nam pružaju mogućnost sređivanja i uljepšavanja kako bi lik izgledao sto realnije. Najviše korištene opcije su move brush, clay i soften, dok su ostale upotrebljene u mnogo manjoj mjeri. Velika olakšica pri određiavnju dimenzija i proporcija lika, pored uključene simetrije koju nam program nudi, jeste i postavljanje slike na pozadinu.
Redosled modelovanja je sledeći: trup, haljina (umjesto nogu), ruke, glava i na kraju draperija, kosa i štit.

Faze rada su predstavljene na slikama:

Sledeća faza je dodavanje i uređenje ruku, šaka, glave, sređiavnje lica, a zatim draperije i pomoćnih elemenata.

Prvi korak u radu bio je merenje mesta na kome će instalacija od stiropora biti postavljena. Na osnovu tih dimenzija, izmodelovna je konstrukcija u Rhinoceros-u.

Ideja je da se izmodeluje krstasti svod od elemenata koji će biti mašinski sečeni.

Kako su dimenzije konačne, nacrtan je pravougaonik čija se temena poklapaju sa krajnjim tačkama instalacije i time su dobijene granice instalacije.

U Grasshopperu je prvo izabran iz Rhino-a pravougaonik i on je podeljen na segmente. Segmentima su izabrane krajnje tačke (temena pravougaonika) i od dve dijagonalne stvorena duž. Ta duž je podeljena na dva jednaka dela, kako bi se osiguralo da se teme svoda nalazi tačno na preseku dijagonala pravougaonika. Tačka na polovini duži pomena je vertikalno nagore, ali je tu ostavljena mogućnost stalnog pomeranja i modifikovanja uz pomoć slajdera.

U sledećem koraku povezani su teme pravougaonika i tačka pomerena nagore i time se dobila duž, koja je podeljena na segmente. Tačke te prave trebalo je pomeriti tako da se dobije kriva. To je urađeno preko Bezier grafika, tako da se oblik krive uvek može menjati, a da početna i krajnja tačka ne budu pomerene. Nakon toga, te tačke interpolirane su u krivu.

U narednom koraku ta kriva projektovana je na XZ i YZ ravni oko temena pravougaonika u kome počinje kriva. Nakon toga stvorene su površi između krive i njenih projekcija (svaka ponaosob), koje su podeljene na segmente.

Da bi se stvorila debljina segmenata, već podeljene površi ekstrudovane su po vertikalnoj osi za određenu vrednost, koju je moguće menjati. Nakon toga, izdvojeni su pojedinačni segmenti.

Nakon toga, početna kriva, kao i njene projekcije, preslikane su oko XZ, odnosno YZ ravni i između njih su stvorene površi, koje su podeljene na isti način kao i prethodne.

Dobijene površi su extrudovane i iz njih su izdovjeni pojedinačni elemnti.

Nakon toga, prvobitne četiri površi rotirane su za 180 stepeni oko XY ravni, nakon čega su extrudovane i iz njih su izdovijeni pojedinačni elementi.

Zastava 1100, u narodu poznatiji kao “stojadin” je odlican primer automobila kojem je veoma potrebna remodelacija. Modelovanje stojadina je pravi izazov jer auto, takav kakav jeste vise nije za upotrebu. Potrebno remodelovanje se odnosi na: potrebe ljudi danas -prenamena, zatim povecanje dimenzija- sirine i visine, kao i na dizain, eksterijer i enterijer celog auta.

slika br.1                                              slika br.2

Prilikom remodelovanja, zelja mi je da prepoznam i zadrzim karakteristike Stojadina tako da novi model bude prepoznatljiv. Remodelovan auto bi bio proveren u program CFD (computational fluid dinamics software) na aerodinamiku, gde bi rezultati (starog modela i novog) bili uoredjeni. Proces rada bih sproveo u 3 koraka:

1. iscrtavanje izgleda u Auto Cad-u starog modela i remodelovanje

2. pravljenje modela u Rhinocerosu (oba modela)

3. aerodinamicki test (oba modela) u “X Flow” CDF-u

Za prvau fazu bio mi je potreban tehnicki crtez auta kojeg sam pronasao na internetu, (slika br. 1 ) Zatim sam u Photoshopu napravio da svaki izgled bude zasebno na A4 formatu jer preko njih pravim postojeci model Stojadina u programu “Rhinoceros”. Gotov 3D model ce mi posluziti za proveru aerodinamike cije podatke cu uporediti sa novim modelom. Ujedno, potrebno je iscrtati sve izglede u Auto Cad-u, za remodelovanje. Kada stari model bude remodelovan za pravljenje 3D modela, treba ga isto pripremiti na listove A4 kao gore navedenom tekstu.

Koraci remodelovanja u AutoCadu

slika br.3 -stari i novi model, izgledi i 3D

Odabrana tema za istraživački rad se odnosi na generisanje lampe u obliku kubusa.

U prvoj fazi rada istraživaću konstrukciju lampe kao i karakteristične sijenke koje će se formirati Voronoi paternom koji nudi mnogo mogućnosti po pitanju kreiranja različitih formi. Nakon toga posvetiću se estetskim aspektima i mogućnostima izvođenja 3D modela.

Softveri koji ću koristiti za generisanje strukture su Rhinoceros, Grasshopper.

Primjeri:

U prethodnom post-u smo obrazložili postupke rada sa mapama na našem modelu glave, a u post-u se posvećujemo radu na doterivanju modela za animaciju, rendere i finalizaciju zadatka.

Završivši sa bump mapom, nastavljamo sa podešavanjem 3D modela za renderovanje i ubacivanje mapa. Potrebno je bilo postaviti i podesiti osvetljenje i kameru. Za ovo smo koristili VRay Lights i VRay camera.

Zatim da bi odradili glavni cilj ovog zadatka, pomeranje modela u skladu sa izgovaranjem zadatih komandi (samoglasnika u našem slučaju), prvobitno je potrebno izraditi kopije modela glave kao i povezati te kopije sa prvobitnim modelom preko Morpher komande.
Zatim je korišćem Face Rig i podešene su tačke na određena mesta (očni kapci, obrve, usta), koja će se pomerati/otvarati dok model izgovara zadato. Dalji postupak je da uveze model očiju, i podesi na pomeranje za željenu animaciju i na kraju postavi u očne duplje. Svaki model se podesi da izgovori željeni samoglasnik, i na kraju odradimo podešavanja za render.

Gotova animacija izgleda:

https://www.youtube.com/watch?v=U2N4j6aPY_c&feature=youtu.be

Linkovi korišćeni u radu:

Polazna tačka za ovaj zadatak je bila model ljudske glave. Međutim, s obzirom na opširnost posla samo za taj deo, odlučeno je da se model glave preuzme sa interneta. Taj preuzeti model smo iskoristili da odmotamo glavu preko Unwrap UVW map komande u 3ds max-u.

U nastavku smo radili podešavanja za  to odmotavanje, da bi kao krajnji rezultat ove komande dobili JPG fajl izgleda poligona modela.

Zatim smo “uređivali” ljudski lik u odnosu na izbačenu mapu iz 3ds max-a.
Za dalji rad potrebna nam je bila izrada normal, a zatim i bump mape. Za doradu tih mapa koristili smo zatim program Photoshop, kao i preuzeti fotografiju željenog lika modela. Otvorili smo JPG fajl poligona modela i prevukli gore pomenutu fotografiju. Potrebno je bilo razvući tu fotografiju preko poligona tako da se poklapaju neke određene tačke, tako da je bila neophodna dodatna dorada fotografije u PS-u. Za base point “razvlačenja” fotografije su uzete uši na fajlu sa poligonima, jer su izrazito vidljive i da se smanji mogućnost greške pri ovom procesu.
    

U prvoj fazi projekta sam koristila alatku koja se bazira na prepoznavanju piksela. Izabrana fotografija je podjeljena rasterski na 50 dijelova. Svaka tačka predstavlja centar kruznica od kojih će biti sastavljena slika. Radijusi kružnica su različiti. Povećavanjem njihovih prečnika se postiže detaljnost slike i naglašavaju karakteristične konture. Ispitane su dvije moguće varijante odnosa veličine radijusa i gustine kružnica. Prva je da velike kružnice gusto postavljene naglašavaju tamne sjene, dok je druga varijanta inverzno rješenje.

U drugoj fazi rada, osim kružnih oblika, ispitane su i kvadratne pločice dobijene na istom principu. Ono što je u  ovom postupku drugačije jeste, što se njihove dimanzije ne mijenjaju, već njihov položaj položaj u odnosu na horizontalnu ravan. Njihovom rotacijom pod raznim uglovima je dobijen željeni lik.

U narednoj fazi će biti ispitano na koji način se može ubaciti boja u ove kvadratne pločice.

Razlog zbog cega sam odabrao ovaj predmet jesu upravu stadioni i nacin njihovog modelovanja. Upoznao sam neke metode kako se tome pristupa, a ja cu pokusati modelovati stadion slican ovim primjerima na slikama koristeci AutoCAD i njegove glavne alatke, bez scriptinga i eksternih softwera.

Odabrana tema za istraživački rad spada u domen vizuelizacije/teselacije.

Ideja je nastala iz želje da se što veći broj fotografija izloži na velikoj površini, tako da one ne predstavljaju samo jedan ogroman kolaž, već da zajednički čine celinu koja govori o tematici samih fotografija.

Zamisao je da svaka od odabranih fotografija bude predstavljena kao jedan piksel velike fotografije koju sačinjavaju. U tu svrhu, krajnja fotografija jeste i sam početak procesa istraživanja. Njenim deljenjem na piksele, određuje se broj potrebnih fotografija za mozaik. Time se jasno uočavaju i tonovi/boje koji treba da preovlađuju na odabranim fotografijama, kako bi se dobio što realniji prikaz finalne jedinstvene fotografije. Takođe, istraživanje će biti zasnovano i na mogućnosti upotrebe fotografija različitih veličina, koje bi mogle odgovarati grupaciji vrlo bliskih piksela.

Cilj je pronaći način na koji bi svaka odabrana fotografija, sa što manje dorade, odgovarala svakom pojedinačnom pikselu finalne fotografije, bez njihovog ponavljanja.

primeri:

S obzirom na to da mi je želja oduvijek bila rad na igricama (pravljenje igrica, likova ili nešto vezano za to) sada se ukazala i prilika za modelovanje likova. Upravo ova tema mi se učinila kao najinteresantnija.

Softver koji ću koristiti pri modelovanju je ZBrush, koji nam nudi mnogo mogućnosti po pitanju detaljnosti i složenosti.

Početna faza modelovanja lika će se sastojati u izradi tijela lika, a zatim dodavanje draperije i ostalih pratećih elemenata. Akcenat je posatvljen upravo na figuru i oblik tijela, a sve ostalo doprinosi detaljnosti i boljem kvalitetu.

. 

Istrazivanje na kreiranju likova za igrice i digitalne animacije koriscenjem               Z brush-a. Nacin rada (layer, mesh, group, nurbs, sculpting, polygonal modeling……..) , tezina/lakoca izvodjenja kompleksnih tekstura tekstura (kosa, krzno, koza) . Apliciranje boja, i efekata.

Inspiracija za ovo istrazivanje je upoznavanje drugih software-a, ne pretezno upotrebljivim u arhitektonskom modelovanju u kojim je moguce modelovati organska tela i oblike, za potrebe gaming industrije, pre svega. Potom mogucnosti izvodjenja (povezivanja) 3d modelovanja sa 3d printom.

Prikazana slika samo je jedna od mnogih koji prikazuju nivo detalja koji je moguce postici u Z brush-u. Kao krajnji rezultat ocekujem priblizne rezultate, s’ obzirom da do sada nisam radio u ovom programu. :D

Istraživanje generisanja prostorne rešetke po slobodnim formama pomoću softvera Rhino i Grasshopper. Nekoliko puta u toku studiranja bio mi je potreban sličan pristup modelovanju i smatram da će mi ovo istraživanje pomoći u budućim projektima, pogotovo u okviru organske arhitekture.

Izgled koda:

Na počeku formiramo mrežu tačaka na željenoj udaljenosti i sa željenim brojem kolona i redova. Za to koristimo komande Series i CrossReference.

Potom želimo da svedemo sve dobijene vrednosti u domen od 0 do 1 zato što je to domen u kojem će nam se kretati svaka slika u ImageSampler-u. Za to koristimo komande Bound, ReMap i ImageSampler.

Paralelno sa ovom radnjom koristimo tačke koje smo dobili iz komande CrossReference kao mesta na kojima se formiraju box-ovi (u našem slučaju pločice za popločanje ili pokrovni fasadni elementi). Svu potrebnu geometriju dobijamo uz pomoć sledećih komandi: Rectangle, Multiplication, Vector XYZ, Move i Box Rectangle kada ih upotrebimo na gore prikazan način. NumberSlider koristimo na svim mestima gde imamo promenljive.

Iz ImageSampler-a dobijamo niz boja koje propuštanjem kroz crno-beli Gradient postaju brojevi od o do 1 pošto smo tako ograničili Gradient. Zatim te brojeve pretvaramo u brojeve od 0 do 10 i zaokružujemo ih na najbliži celi broj koristeći komandu Round. Zatim dobijene vrednosti propuštamo kroz još jedan crno-beli Gradient sa granicama od 0 do 10. Na taj način skoro beskonačan broj nijansi sivih aproksimiramo na 10 njima bliskih tonova. Ovaj postupak olakšava izvođenje ovih paterna.

Preostaje nam još da izbrojimo koliko komada ploča od koje nijanse nam je potrebno za realizaciju. To dobijamo tako što uporedimo spisak svih vrednosti sa spiskom jedinstvenih vrednosti i saberemo koliko se puta koja nijansa ponavlja koristeći komande Equals i MassAddition.

Preostaje nam još da spojimo dobijenu geometriju sa aproksimiranim bojama koristeći komandu Preview.

Dobijeni rezultati:

Mogući vidovi primene u praksi:

Dalji pravci u kojima se može razvijati kod:

Brojeve dobijene iz drugog Gradient-a možemo koristiti da rotiramo geometriju po nekoj od njenih osa.

Možemo razviti različite tipove mreža (trougaona, heksagonalna, složena…) po kojima ćemo kasnije razvijati željene paterne.

Iz predmeta geometrija i vizuelizacija slobodnih formi opredelila sam se za vizuelizaciju i optičke iluzije / upotreba tehnologije 3D mapiranja za generisanje optičkih iluzija na ravanskim i zakrivljanim formama. 3D mapiranje ce se projektovati na maketi odredjenog objekta.

Programi koji će se koristiti bice Adobe After efects, AdobePhoto shop, 3D max i drugi.  

Geometrija

Tema: Generisanje lampe u obliku raže

Skulpture Nauma Gaboa, ruskog vajara konstruktivizma, poslužile su mi kao inspiracija za generisanje lampe u obliku raže.

Koristeci x ray fotografiju raže, uočava se zanimljiva geometrija koja bi mogla da se generiše pomoću kanapa ili strune, a koja bi reflektovala određenu senku. U početnoj fazi rada, baziraću se na samoj konstrukciji lampe a koja će se sastojati iz više segmenata. Cilj mi je da istražim najpogodniji softver koji bi generisao linijske elemente od strune, njihov međusobni odnos, kao i na koji način njihova boja, veličina i njihov međusobni raspored utiču na formiranje senki.

Softvere koji ce biti koriscenji u generisanju strukture su 3ds Max, Rhinoceros, Sketchup.

http://www.washington.edu/news/files/2013/12/butterfly.jpg

Pri odabiru teme za projektni zadatak odlučile smo se za modelovanje limarije motora Ducati 1098.

Bazirali bismo se na istraživanju kreiranja modela limarije motora pomoću dva različita pristupa modelovanju – izlivanje u kalupu i savijanje tankih pločastih materijala. Istraživanje bi nam se zasnivalo na uočavanju prednosti i mana oba pristupa, sa ciljem da se istraži njihova ekonomska isplativost prilikom izrade modela na uštrb estetike.

Softver u kojem će se projektni zadatak raditi je 3DMax/ Rhino.

Pri odabiru projektnog zadataka sam se odlučila za oblast teselacije uz pomoć Image sampler-a.  Ovim putem bih izvršila istraživanje kako se može dobiti „mozaik“ pločica preko jednostavnih geometijskih oblika, ispitivanjem njihovih dimenzija, međusobnih odnosa, položaja, kao i gustine njihovog rasporeda.

Ideja se zasniva na korišćenju već postojeće fotografije koja će predstavljati ujedno i polaznu i krajnju-finalnu  tačku ovog procesa. Sam lik na fotografiji  će biti modifikovan i reprezentovan preko pločica kružnog oblika, raznih poluprečnika, koje će svojom gustinom i međusobnim položajem naglašavati karakteristične konture.

Cilj je da se primjenom gradijenta crno-bijelih pločica što realnije prikažu sjenke, prelazne konture, a samim tim i što realniji polazni lik sa fotografije.

Radi postizanja što realnijeg efekta biće istražena i mogućnost primjene kvadratnih pločica koje će biti rotirane u prostoru.

Zamišljeno je da se postavka nađe ispred Arhitektonskog fakulteta u Novom Sadu.

Polazna fotografija. Zaha Hadid.

Polazna tačka za modelovanje nadstrešnice u Grasshopper-u je izvršena analiza koja je pokazala da je zona između Poljoprivrednog I Filozofskog fakulteta najviše osunčana.

Za oblik nadstrešnice izabrana je dvostruko zakrivljena površ.

S obzirom da je  teselacija popločanja rešena na osnovu Voronoi paterna, odlučeno je da se isti patern primeni I na budućoj nadstrenici, tačnije da se primeni isti princip ne I da se u potpunosti kopira.

Na osnovu referentne tačke dobijeni su oblici koji će predstavljati otvore na potkonstrukciji buduće nadstrešnice.

Na osnovu analize osunčanosti odabrani su oblici koji će na krovu nadstrešnice biti otvoreni ( izabrani su oni oblici koji su manje osunčani u odnosu na celu nadstrešnicu ).

Ideja je da buduća nadstrešnica bude slojevita, tačnije da ima potkonstrkciju I krov. Potkonstrukcija bi bila od čelika dok bi krov bio od pleksiglasa koji bi svojom transparentnošću  naglasio Voronoi patern. Takođe stubovi koji drže nadstrešnicu bili bi od čeličnih užadi.

Završni koraci

Sledeći koraci su identični kod oba pristupa. Korak 6 služi formiranju takozvane „Waffle“ strukture oblika koji sam prethodnim koracima modelovala.

5) Kvadri

Postavila sam kvadar koji seče objekat i čija je debljina znatno manja od ostale dve dimenzije, koristeći alat „Box“ (Create > Geometry > Standard Primitives). Ostale dve dimenzije prilagodila sam širini i visini paralelnog preseka. Pretvorila sam kvadar u „Editable Poly“ i umnožila dovoljno puta (Pomeranje u smeru glavnog oblika, držeći dugme „Shift“ na tastaturi). Na ovaj način dobila sam niz kvadara koji  su raspoređeni ravnomerno, celom dužinom preseka. Isti postupak sam ponovila i sa kvadrima u smeru normalnom na prethodni.

Sve dobijene kvadre povezala sam u jedan element, uz pomoć opcije „Attach“.

6) Struktura

Alat „Boolean“ (Create > Geometry > Compound objects) i njegova opcija „Intersection“ stvara presek organskog oblika i kvadara, dajući završnu strukturu objektu.

Vizuelizacija – Renderi dve metode

Razlaganje oblika na manje složene geometrijske forme:

Modelovanje celog složenog oblika od jedne ravni:

Poređenje rezultata dva pristupa

Prvim pristupom dobija se model sličniji građevini po obliku. Međutim, komplikovaniji je jer zahteva više alata i ne proizvodi potpunu sličnost u strukturi. Delovi objekta oblikovani elipsoidima, dali su bolji rezultat (posle opcije „Boolean“) od drugog pristupa. Ali, delovi oblikovani cevima dali su nezadovoljavajući rezultat, jer je opcija „Boolean“ delovala samo na površini, pa su cevi ostale šuplje.

Kod drugog pristupa sam primetila da je zahtevniji za računar tokom primene alata „Boolean“ na već složeni oblik. Manje greške i poligoni koji su suvišni se mogu lako i brzo izbrisati pojedinačno. Ovaj pristup zahteva savladavanje korišćenja alata „Soft selection“. Jednostavnije se dolazi do željenog oblika. Rezultat je puna, ujednačena „Waffle“ struktura.

Istražujući alate programa 3ds Max Design 2015, razradila sam dva pristupa modelovanju složenog oblika objekta „Metropol Parasol“:

– Razlaganje oblika na manje složene geometrijske forme

– Modelovanje celog složenog oblika od jedne ravni

Pod rednim brojevima navela sam korake i alate koje sam primenila u obe metode.

Razlaganje oblika na manje složene geometrijske forme

1) Učitavanje preseka i osnova građevine

Pomoću opcije „Plane“ (Create > Geometry > Standard Primitives) postavila sam horizontalnu ravan na visini 0,0, pazeći da pri tome broj uzdužnih i poprečnih segmenata bude 1.  Iz padajućeg menija „Modifier List“ (Modify) odabrala sam „Edit Poly“, i „UVW Map“.

U prozoru „Material Editor“ (skraćenica na tastaturi „M“), učitala sam unapred spremljenu sliku osnove, formata „bitmap“ i materijal prenela na ravan. Ponovila sam ovaj postupak i za ostale ravni sa slikama preseka. Slike su mi služile kao orijentir za modelovanje oblika.

2) Elipsoidi

Gornje delove objekta posmatrala sam kao deformisane elipsode. Postavila sam 6 sferi pomoću opcije „Sphere“ (Create > Geometry > Standard Primitives). Njihov položaj sam odredila orijentišući se prema slikama osnova i preseka. Pretvorila sam svaku od njih u „Editable Poly“  (desni klik na objekat > convert to: > Editable Poly). Tada sam ih skalirala i rotirala, tako da  budu elipsoidi i oponašaju gornje delove građevine.

Alat „FFDcyl“ (Modify > Modifier List) i njegova podešavanja su mi je koristili kao sredstvo za deformisanje srednjeg dela elipsoida. Dobila sam oblike slične tanjirima.

3) Stubovi i mostovi

Ostatak građevine sam modelovala kao niz cevi različitih poprečnih profila koje povezuju prethodno dobijene elemente među sobom (mostovi) i sa podlogom (stubovi). Oblikovala sam krive koje su pratile po jednu od ivica mostova, koristeći alat „Line“ (Create > Shapes > Splines). Alat „Lathe“ (Modify)  je, za tim, od ovih linija pravio cevi, koje sam naknadno deformisala da prate oblike poprečnih preseka. Na isti način sam oblikovala i stubove.

4) Povezivanje

Sve elemente sam na kraju pretvorila u „Editable Poly“ , i povezala u jedan element uz pomoć opcije „Attach“.

Alatom „Slice Plane“ presekla sam objekat na visini 0,0 i izbrisala suvišne delove ispod tog nivoa.

Modelovanje celog složenog oblika od jedne ravni

Korak 1) je isti kao i u prvom pristupu.

4) Oblik osnove

Alatom „Line“ (Create > Shapes > Splines) oblikovala sam zatvorenu krivu, prateći ivice osnove. Postavila sam još jednu horizontalnu ravan u visini najšireg dela podužnog preseka, dovoljno veliku da pokrije celu osnovu objekta, i da joj dužine stranica budu u odnosu 2:1. Broj uzdužnih i broj poprečnih podela na segmente sam takođe podesila da bude u odnosu 2:1 (Koristila sam 300 : 150). Na ovaj način dobila sam segmente u obliku kvadrata.

Pretvorila sam ravan u „Editable Poly“.  Za tim sam upotrebila alat „Shape Merge“ (Create > Geometry > Compound objects) na ravni i krivoj da bih dobila ravan koja je u osnovi oblika sličnog osnovi građevine.

Ponovo sam pretvorila ravan u „Editable Poly“ i obrisala višak poligona koji okružuju sada oblikovanu ravan.

4) Oblikovanje

Alat „Soft Selection“ pruža mogućnost gradirane deformacije ravni. Manipulišući selektovanim poligonom, stranicom ili verteksom, manipulišemo i okolnim delovima objekta, ali u gradaciono manjoj količini (bliži delovi „reaguju“ na manipulaciju više, a dalji „reaguju“ manje). Eksperimentišuči sa podešavanjima ovog alata, oblikovala sam složeni organski oblik građevine. Pomerala sam, rotirala uvećavala poligone u različitim smerovima, ne bih li dobila što verniji model.

Podešavanja koja sam najviše koristila su:

Falloff (prečnik kruga koji deformacija zahvata)

Bubble (mera u kojoj se manipulisanje vrši, u ondosu na centar kruga)

Affect Backfacing (da li oblikovanje utiče samo na selektovanu ravan ili i ravni iza nje)

Nadovezujući se na već postojeću analizu koja je izvršena u Ecotect Analysis softveru koja pokazuje zone, odnosno delove prostora koji su najpogodniji za postavljanje nadstrešnica ( zelena boja označava zone koje imaju najmanje senke tokom godine ), potrebno je bilo uraditi još jednu analizu koja će pokazati koja od ove tri zone je najpogodnija, odnosno koja je najviše osunčana tokom godine.

Ideja nove analize, koja je izvršena u Grasshopper-u ( plug-in Rhino-a ), je bila da se postave tri geometrijska tela ( koja predstavljaju nadstrešnice ) u zone koje su određene predhodnom analizom ( zelena boja ) I pomoću vektora da se izmere rastojanja od referentne tačke ( sredina geometrijskog tela ) do senki.

Pomoću novog plug-in Galapagos određene su senke koje objekti ( fakulteti na trgu) bacaju na zadati Studentski trg u mesecima od juna do novembra.

Zatim su postavljena geometrijska tela u određene zone. Kao referentna tačka uzeta je sredina geometrijskog tela  I na osnovu plug-in Galapagos izračunata su rastojanja od referentne tačke do senki. Tražena je tačka koja je najviše udaljena od senki jer nam to pokazuje da je ta zona najviše osunčana u toku ovih meseci. Zaključak je da će se u zoni između Poljoprivrednog I Filozofskog fakulteta treba postaviti nadstrešnica koja će se modelovati u Rhino I njegovom plug-in Grasshopper.

U okviru predmeta Geometrija i vizuelizacija slobodnih formi, za ispitni rad, po slobodnoj volji izabran je projekat The Bobst Pixel Veil u sklopu zgrade  biblioteke univerziteta u Njujorku ( Elmer Holmes Bobst Library), čiju realizaciju je izveo tim arhitekata Joel Sanders Architect, 2012. godine.

Prilikom odabira ovog projekta, bilo je u vidu korišćenje alata koji dozvoljavaju parametarsko modelovanje, kako bi se jedan element – panel reprodukovao sa sličnim parametrima, ali drugačije forme. Bilo je neophodno prvo analizirati projekat tima arhitekata Joel Sanders-a, kako bi bila moguća njegova reprodukcija. Napominjem, da cilj ovog rada, nije da se reprodukuje projekat u komercijalne svrhe, već da se primeni logika koja je nastala pri njegovoj izradi.

Način na koji se ravijao rad je kompleksan, te nije prikladno u ovom formatu pokazivati proces, tako da ću pokušati u daljem tekstu da definišem samo finalni rezultat. Finalni rezultat, kao takav, bi bio propraćen prezentacijom same definicije, koja je ključni deo rada, i koja je sastavljena u programskom okruženju namenjenom za parametarsko modelovanje.

VIZUELIZACIJA

Iako nije tema rada, bio bi greh ne prezentovati već gotovu geometriju na ‘adekvatan’ način. Nakon dužeg vremena optimizovanja definicije, da bi se jednim klikom dobio finalni rezultat panela, prosto je zadovoljstvo. Tako da umesto da kreiram više slika koje predstavljaju geometriju i kontekst u kome se ona nalazi, u različitim uglovima i osvetljenjem, što je dug proces, opredelio sam se za interaktivnu vizuelizaciju.

Početna ideja se javila u procesu izrade ovog rada, jer sam imao veliku želju i iskušenje da doživim unutrašnjost ovakvog atrijuma. Zbog vremena koje sam dodelio ovom zadatku, najoptimalnije rešenje je bila vizuelizacija sa uglom gledanja od 360 stepeni. Prvobitno sam želeo da se njena realizacija odvija u proširenoj realnosti, u okviru android uređaja korišćenjem informacija iz senzora ubrzanja da se menja ugao gledanja. Na žalost, usled nedostatka vremena, projekat je ostao na platformi koja je naizgled optimizovana za pregled informacija tog formata.

Kontekst vizuelizacije je sveden, zasniva se uglavnom na prezentaciji dobijenih panela u zatvorenom prostoru.

GEOMETRIJA

Neophodno je izmodelovati jedan panel odgovarajućih dimenzija, koji bi bio nasumično segmentisan na podeoke koji bi bili nasumično prisutni, kao i horizontalne prečke koje se takođe nasumično pojavljuju kroz panel. U oviru takvog panela, potrebna je organizovana vertikalna podela na kolona i vertikalnih gredica. Potrebna je i izrada nosača, tj. noseće grede koja nosi panel kao i ankeri za vezivanje panela sa nosećom gredom.

Da bi to postigli pre svega moramo izabrati softversko okruženje koje je optimizovano za naše potrebe. Nakon toga treba razviti logiku razbijanja date forme, i izanalizirati je od samog početka kao i međuzavisnost svih elemenata u njemu.

Da bih sveo čitav proces razvijanja logike koje je bilo neophodno u procesu kreiranja ovog rada, napravljena je animacija propraćena zvukom koja govori više o tome, kao i o mom stanju svesti u datom trenutku.

Međutim, pošto animacija ne govori ništa konkretno, u daljem tekstu možete naći detaljnije uputstvo za izradu ovakvog panela.

Proces realizacije finalne geometrije može se ispratiti na sledećem dijagramu.

01. Linija

Celokupna geometrija panela u daljoj definiciji zavisi od jedne linije. Od nje počinje generisanje ostale forme. Zadajemo po z-osi visinu liniji, odnosno kasnije visini panela.

02. Segmentisanje linije – broj segmenata

Da bi se linija segmentisala nasumično, neophodno je dobro poznavati softversko okruženje. Alat koji sam koristio pri izradi ovog rada je zasnovan na konceptu lista i grana, nalik matricama u matematici odnosno iz programiranja teorija grafova gde su grane prikazane kao usmereni graf sa predifinisanom definicijom stabla.

Dakle, za nasumičnu segmentaciju linije, neophodne su nam pojedine informacije. Visina linije, broj segmenata, odnosi između segmenata.

Visinu linije smo dobili u prethodnom koraku, pa treba da pretvorimo njenu visinu u veličinu u domenu od 0 do 1, gde nula predstavlja minimalnu visinu, a jedan maksimalnu. Potom treba da uvrstimo broj segmenata (1,1,1,1,1) i takođe ih uvrstimo u domen od 0 do 1, tako što ćemo sabrati svaki sa svakim i svaki broj podeliti sa tim rezltatom. Dobili smo  pet jednakih segmenta. A ako promenimo odnose između brojeva (2,4,1,5,4,1), dobijamo različite međuodnose koji će biti dodeljeni za segmentaciju linije šest puta. Ti input podaci, zapravo neće biti predodređeni u ovom radu, već nasumično izabrane vrednosti u određenom domenu (npr. od 12 do 70) (25,53,62,17,13,22,41,33,59 itd.).

03. Pozicioniranje linija u raster

Pozicioniranje linija u raster po y-osi, koji kasnije treba da oformi kolone na određenoj udaljenosti.

Kako smo segmentisali liniju u prethodnom koraku, isti postupak je i ovde. Ali umesto da generišemo seriju brojeva za svaku liniju, mi generišemo seriju serija, odnosno stablo se grana. Sada umesto jedne serije (2,4,1,5,4,1), imamo toliko serija koliko kolona želimo da imamo. Npr. (2,4,1,5,4,1)(2,4,1,5,4,1)(2,4,1,5,4,1)(2,4,1,5,4,1), dobili smo četiri jednako segmentisane linije. Ali nama je cilj nasumičnost, pa menjamo nasumično raspored između brojeva u serijama (2,1,4,5,4,1)(2,4,1,5,4,1)(2,1,4,1,4,5)(5,4,4,5,1,1). Isto važi gore pomenuto, serije su nasumično izabrane vrednosti. Dakle za 13 kolona treba nam 13 serija brojeva. Svaka linija treba da bude sastavljena od 20 segmenata, 20 segmenata u svakoj seriji.

04. Varijacija segmenata linija

Imamo željenu visinu kolona, broj kolona, broj segmenata i definisan i odnosi između njih. Nasumično menjamo redosled brojeva u okviru serija, što nam daje moć upravljanja nad svim elementima panela.

05.  Širina kolona

Kontrola nad razmakom između linija, daje nam kasnije kontrolu nad širinom kolona u panelu, tako što svaka linija ostavlja dovoljno mesta za prethodnu liniju, kao i vertikalnu gredicu koja treba da se nalazi između njih.

06. Broj segmenata – sve linije

Isto kao i drugi korak, samo što ovde nemamo jednu seriju brojeva za jednu liniju već 13 serija za 13 linija, u kojima se broj brojeva, odnosno dužina serija povećava kao što je prikazano na slici.

07. Vertikalne gredice

Pošto smo ostavili u petom koraku mesta za vertikalne gredice, neophodno je da ih pozicioniramo na ta mesta. Pravimo seriju od 12 (između kolona)+2 (na krajevima niza kolona) linija da popunimo razmake između kolona, tako što koristimo istu liniju iz prvog koraka. Nakon toga zadajemo joj širinu, tj. linije postaju površine, ali tako da je međusobno zavisna od širine kolona, da ne bi došlo do preklapanja geometrije.

08. Kolone

Imamo definisane vertikalne gredice, sada zadajemo širinu kolonama, tako što linija postaje površina. Pošto su vertikalne gredice i kolone zavisne, kako povećavamo jednu promenljivu, tako utičemo na drugu promenljivu.

09. Okvir

Pošto smo definisali najosnovnije parametre potrebne panel, u ovom koraku definišemo okvir, preko kojeg se panel vezuje za međuspratnu konstrukciju, ili samo iz estetskih razloga.

Okvir dobijamo opet od početne linije, tako što selektujemo njene krajeve, dupliramo tačke na drugi kraj panela, i međusobno ih povežemo linijama tako da dobijemo linije iznad i ispod panela. Nakon toga zadamo širinu po z-osi.

10. Nasumična selekcija podeoka

Nasumična selekcija podeoka, tako da jedne podeoke isključuje iz finalne geometrije, a druge ostavlja. Paneli koji su ‘preživeli’ selekciju oni čine finalnu geometriju. Međutim pošto je selekcija nasumična, a ne svaki drugi panel odstranjen, stvaraju se međusobno bliski paneli, što je prepreka za finalnu geometriju zbog potreba fabrikacije. Može se smatrati da je ovaj deo definicije greškom. Uprkos tome, opredelio sam se za ovaj korak, jer dobijamo veću nasumičnost. Dobijene panele koji imaju susedno od sebe još jedan ili dva panela, pripajamo tako da dobijemo jedan veći panel u koloni, koji je istih dimenzija kao prethodna dva, odnosno tri panela. Tako dobijamo veće odnose između veličina panela, što je u početnim serijama brojeva teško generisati nasumično brojeve u određenom domenu, a da njihov prosek ne bude sličan.

11. Varijacija podeoka, odnosno perforacija

Nakon što smo odstranili potreban deo podeoka, odnosno dobili potreban deo perforacija u panelu, možemo da izvršimo njihovu varijaciju u svakom trenutku, zahvaljujući postupku koji smo definisali u četvrtom koraku.

12. Horizontalne prečke

Nakon izvršenja selekcije panela, imamo pristup listi panela koji nisu prošli selekciju. Idealan način da se primeni modifikovanje već gotove geometrije, inače u suprotnom morali bi da postavljamo nasumično prečke u perforacije, koje moramo pre toga da definišemo i izdimenzionišemo. Zahvaljujući gotovoj listi panela, izvršimo pripajanje susednih panela, ali tako da ne obrišemo linije između njih kao u desetom koraku, jer nam zapravo samo te linije i trebaju. Njih ćemo dobiti tako što izvršimo selekciju unutrašnjih linija svih podeoka, tako da ako ima bar dva susedna panela koja nisu prošla selekciju stvoriće se opcija da se napravi jedna prečka. Od svih dobijenih unutrašnjih linija pravimo prečke tako što liniji zadajemo širinu, i repozicioniramo na svoje početno mesto. Tako smo dobili zavisnost između svega. Kako smanjimo broj perforacija, manje su šanse da će se horizontalne prečke pojaviti. Nakon toga, možemo i da izvršimo nasumičnu selekciju prečki, jer ako želimo otvoreniji panel, broj prečki bi bio previsok.

13. Varijacija horizontalnih prečki

Pošto smo izabrali potreban broj prečki u panelu, možemo nasumično da menjamo njihovu poziciju, koja zavisi od preostalih prečki. Odnosno, variramo koje će prečke biti odsutne, odnosno prisutne u finalnoj geometriji.

14. Debljina panela

Dobili smo finali panel, radi bolje vizuelizacije zadajemo mu debljinu po trećoj, x-osi.

15. Širina noseće grede

Odredili smo izgled panela. Dalji rad se odnosi samo na noseću konstrukciju panela. Definišemo širinu noseće grede, tako što izvršimo selekciju tačaka početne linije iz prvog koraka, repozicioniramo tačke tako da dodamo visinu okvira iz devetog koraka, i spojimo linijom tako da se linije nalaze sa leve i desne strane panela. Pošto smo to uradili, treba linijima zadati širinu, odnosno dobijamo širinu noseće grede.

16. Ankeri i njihova varijacija

Do sada smo se oslanjali uvek na početnu geometriju sa početka definicije jer je lakše, između ostalog, izršiti njihovu selekciju. Međutim kada definija postane dublja, moramo se osloniti na dobro organizaciju stabla, kako bi mogli i dalje da imamo kontrolu nad njim, samim tim i kontrolu selekcije i modifikacije iste.

Da bi definisali ankere koji vezuju panel i noseću gredu, neophodno je izvršiti selekciju svih nasumično selektovanih panela u koloni koji su prošli selekciju i prošli susedno pripajanje. Potrebno je izvršiti selekciju prve i poslednje kolone panela, odnosno grane stabla i rotirati je za 90 stepeni oko z-ose. Pošto je od samog početka definicija tako definisana, da je jedna kolona jedna serija brojeva, tj. jedna grana, pruža nam mogućnost selekcije kolone, odnosno panela koji se u njoj nalaze.

Npr. (0,0,1,0)(0,0,1,1)(0,0,1,2)(0,0,1,3)…(0,0,1,13), izvršimo selekciju prve grane, znajući da je ona prva kolona (0,0,1,0), obrnemo listu (jer je broj kolona promenljiva, a ne može se selektovati poslednja) (0,0,1,13)(0,0,1,12)(0,0,1,11)…(0,0,1,0) i opet izvršimo selekciju prve grane, odnosno prve kolone (0,0,1,13). Uspešno smo izvršili selekciju prve i poslednje grane (0,0,1,0)(0,0,1,13). I pošto je sve zavisno, ankeri će biti biti prisutni samo tamo gde su prisutni i podeoci u koloni, kako bi mogli da se vežu za njih.

17. Debljina noseće konstrukcije

Zadajemo debljinu noseće grede posebnom promenljivom, dok debljina ankera ista kao i debljina podeoka u panelu, odnosno panel.

Kako se debljina noseće grede menja, tako se pomeraju ankeri zajedno sa njim, da bi se očuvala veza između grede i panela.

18. Finalna geometrija

Sve promenljive su određene kako nama odgovara. Da bi izvršili reprodukciju sličnih panela, različitog izgleda, treba samo da menjamo promenljive poput varijacije panela, varijacije prečki i slično.

Međutim ništa nas ne sprečava da u ovom trenutku, promenimo možda visinu, ili možda dodamo još jednu kolonu, ili pak uklonimo okvir, ili ako nisam siguran u broj horizontalnih prečki, da dodamo još jednu za svaki slučaj, ili možda povećamo noseću gredu jer nam statika ne valja, ili, ili možda ne.

Definicijia

Prva verzija definicije

Kao što je ranije napomenuto, problem dobijanja finalne geometrije se može parametarskim putem rešiti na mnogo načina. Jedan od načina koji je izabran za definisanje geometrije je objašnjen gore u tekstu.

Druga verzija definicije

U odnosu na taj način, panel se mogao segmentisati od jedne površine na određene delove, tako što dimenzije segmenata ne bi bili unošeni direktno, već odnosi broja segmentacija u odnosu na ukupnu dimenziju panela bi bili procentualno izraženi. Međutim iako je taj postupak logični pristup, veoma je lakše softverskom okruženju da kalkuliše od prostije geometrije promene, u odnosu na površinu, ili pak kompleksnije forme. Time dobijamo brži interaktivni pristup menjanju promenljivih, dok u drugom načinu zbog određenih komponenti, koje se ne mogu izbeći, povećava se vreme kalkulacije geometrije.

Input podaci preko android uređaja

Kako je prva verzija definicije je izabrana za dalji rad, ideja da se parametri tj. promenljive menjaju drugim putem, van programskog okruženja, je proistekla iz potrebe da se rad dalje prezentuje. Tako je napravljena još jedna verzija prve verzije definicije, gde se input podaci zadaju van okvira softverskog okruženja, već input informacije dolaze sa android uređaja. Isto tako bilo je moguće, koristiti mnogobrojne senzore korišćenjem mikro-kontrolera za promenu parametara, ali taj korak je preskočen, jer je suvišan za ovaj rad.

Pre svega je potrebno optimizovati interfejs u okviru android uređaja da bi bila i dalje omogućena veza sa definicijom. Input parametre zadajemo preko slajdera koji ima određene vrednosti i zamenjujemo sa slajderima u originalnoj definiciji. Da bi se ovo realizovalo, korišćen je OSC (Open Sound Control) protokol, preko kojeg android uređaj komunicira i šalje podatke računaru na kome je aktivan kod.

Kako bi sve finkcionisalo neohodno je ispoštovati određene korake, ali pošto to nije glavna tema rada, samo ću demonstrirati samu aplikaciju različitih inputa.

High Res. prikaz definicije možete naći na sledećem linku za download, zbog nemogućnosti pretraživača da prikaže prikaz definicije zbog njene veličine.

DIGITALNA FABRIKACIJA

Na samom kraju, šteta je nerealizovati rad u realnom okruženju. Da bi se definicija odnosno panel izbacio iz digitalnog okruženja, neophodno je ispoštovati da se elementi panela, tj. njihova geometrija ne poklapa. Pošto smo to uspeli da uradimo, za digitalnu fabrikaciju je odlučeno da se koristi CNC mašina sa laserskom glavom, koja je optimizovana za rad nad pločastim elementima. Sledeći korak je izvoženje svih linija panela, ne finalne geometrije, vodeći računa da nema linija koje se preklapaju, i pozicioniranje na dizmenzije materijala koji je spreman za sečenje.

Alati korišćeni za izradu ovog rada

• Rhinoceros 5 (modelovanje);
• Grasshopper for Rhinoceros (parametarsko modelovanje, priprema za digitalnu fabrikaciju, animacija);
• Ghowl for Grasshopper (android veza);
• TouchOSC (android interfejs);
• V-ray for Rhinoceros  (vizuelizacija);
• Pano2VR (360° okruženje);
• Adobe Photoshop (postprodukcija);
• Grasshopper (animacija);
• Adobe Premiere Pro (montaža);
• Adobe After Effects (vizuelni efekti)
• AutoCad (digitalna fabrikacija)
• I mnogi drugi, manje značajni alati prilikom izrade projekta.

Link za skidanje celokupne definicije možete naći ovde.

Hvala na pažnji,

Ferenc Andrej.