Содержание к диссертации
Введение
1. Структурно-геометрический анализ существующих орнаментов различных исторических стилей. 12
1.1. Орнамент и его историческое развитие . 12
1.1.1 Сущностные характеристики орнамента. 12
1.1.2. Исторические стили орнаментов. 14
1.2. Разработка метода структурно-геометрического анализа орнаментов различных исторических стилей. 21
1.3. Анализ средств компьютерной графики для проведения структурно-геометрического анализа орнаментов. 26
1.3.1. Средства растровой графики. 26
1.3.2. Особенности создания линеарных изображений в векторной графике. 29
1.3.3. Сравнительный анализ аппроксимирующих возможностей различных методов создания линий. 32
1.4. Методика и результаты структурно-геометрического анализа орнаментов исторических стилей. 37
Выводы по главе 1. 42
2. Выявление основных графических элементов двумерных орнаментов и их формообразующих геометрических параметров . 43
2.1. Выявление и классификация основных графических элементов двумерных орнаментов . 43
2.1.1. Анализ линий, полученных в результате структурно- геометрического анализа орнаментов различных исторических стилей. 43
2.1.2. Классификация графических элементов двумерных орнаментов. 47
2.2. Геометрическая параметризация линий в векторной графике, созданных различными методами аппроксимации. 50
2.2.1. Кривая Безье. 51
2.2.2. Сплайн. 53
2.2.3. Сопряженные дуги окружности (метод линейно- круговой аппроксимации). 55
2.3. Анализ геометрических параметров, описывающих форму графических элементов двумерных орнаментов. 57
2.4. Взаимосвязь геометрических параметров и художественно-выразительных свойств формы графических элементов двумерных орнаментов. 61
Выводы по главе 2. 67
3. Система проектирования двумерных орнаментов с применением формообразующих геометрических параметров основных графических элементов . 68
3.1. Использование геометрических параметров при создании основных графических элементов двумерных орнаментов. 68
3.1.1. Формообразование основных графических элементов двумерных орнаментов с применением геометрических параметров. 68
3.1.2. Гармонизация формы основных графических элементов двумерных орнаментов с применением геометрических параметров. 71
3.2. Анализ алгебраических кривых как основных графических элементов двумерных орнаментов. 76
3.2.1. Алгебраические кривые как основные графические элементы двумерных орнаментов. 76
3.2.2. Проектные и изобразительные возможности алгебраических кривых. 78
3.3. Операции синтеза при создании орнаментов на основе графических элементов. 82
Выводы по главе 3. 85
4. Реализация и производственное апробирование системы проектирования двумерных орнаментов с применением формообразующих геометрических параметров . 87
4.1. Анализ программного обеспечения для реализации системы создания двумерных орнаментов . 87
4.2. Реализация системы создания двумерных орнаментов. 90
4.3. Результаты производственного апробирования системы создания двумерных орнаментов. 99
Выводы по главе 4. 102
Заключение. 103
Библиография.
- Орнамент и его историческое развитие
- Выявление и классификация основных графических элементов двумерных орнаментов
- Использование геометрических параметров при создании основных графических элементов двумерных орнаментов.
- Анализ программного обеспечения для реализации системы создания двумерных орнаментов
Введение к работе
Одной из основных задач дизайнерской деятельности является обеспечение высоких эстетических свойств разрабатываемых изделий. Решение этой задачи осуществляется, в том числе, и применением различных способов декорирования.
Одним из наиболее древних и распространенных способов декорирования различных объектов предметной среды является орнамент. Использование орнамента как средства повышения эстетической ценности изделия остается актуальным и посей день.
С момента своего возникновения, орнаменты разрабатывались и воспроизводились в материале с применением ручных технологий. С развитием технического прогресса появилась возможность частично механизировать процесс орнаментирования.
Сегодняшний технический уровень развития станочного оборудования, позволяет полностью автоматизировать воспроизведение орнамента в материале.
Стадии воспроизведения орнамента с помощью автоматизированного оборудования предшествует стадия автоматизированного проектирования, являющаяся, по сути, основой процесса технологической подготовки производства.
На стадии автоматизированного проектирования орнамента дизайнеру (проектировщику) необходимо подготовить виртуальную модель орнамента, в формате, позволяющем на его основе программировать автоматизированное оборудование.
Как правило, для этих целей используется векторный формат компьютерной графики, который применяется для представления изображений в инженерных CAD-редакторах (AutoCAD, Компас, SolidWorks и др.) и графических редакторах (Adobe Illustrator, Corel Draw и др.)
Изобразительной особенностью векторного формата компьютерной графики является линеарное представление изображений. При этом, линия
выступает как: графическое средство проектирования (средство выражения проектной мысли); эмоционально активный объект; граница раздела различных цветов или материалов; основа для программирования автоматизированного оборудования.
Особенностью линий, описывающих орнамент, является точно найденная, в процессе проектно-художественного поиска, форма.
Возможности осуществления проектно-художественного поиска и создания линии необходимой формы можно считать специальными, при использовании компьютерной графики для создания орнаментов.
При это процесс создания виртуальной линеарной модели орнамента должен характеризоваться следующими качествами:
скорость (сокращение времени) создания готового изображения орнамента в сравнении с традиционным (мануальным) способом проектирования.
простота (снижение трудоемкости) создания готового изображения орнамента в сравнении с традиционным (мануальным) способом проектирования.
высокие эстетические свойства создаваемых изображений орнаментов.
- технологичность создаваемых линеарных изображений: возможность
их использования в качестве основы для программирования
автоматизированного оборудования; учет особенностей технологии
воспроизведения орнамента в материале.
Среди современных графических и CAD-редакторов отсутствуют специализированные программные пакеты для проектирования орнаментов.
Реализация выше названных специальных возможностей создания орнаментов с помощью существующих векторных графических редакторов, что характерно для современной практики, не дает таких положительных результатов, как традиционное (мануальное) исполнение. Что, безусловно, не может не рассматриваться как актуальная техническая проблема
7
дизайнерской деятельности и технологической подготовки
автоматизированного производства художественных изделий.
В современной практике использования компьютерной графики в процессе можно выделить следующие наиболее распространенные направления при разработке орнаментов:
а) Использование программ-векторизаторов (автоматизированная
векторизация).
Рис. 1 - Пример работы программы-векторизатора.
б) Использование готовых библиотечных изображений орнаментов,
либо орнаментальных мотивов для создания на их основе изображений
орнаментов.
а) б)
Рис. 2 - Примеры готовых библиотечных изображений орнаментов: а) Образцы из коммерческой библиотеки « Aridi vol. 19 arabesque design»;6) Образцы из шрифта «Ornament».
в) Векторизация по растровой подложке в универсальных редакторах.
а) б)
Рис. 3 - Пример использования в полиграфии метода векторизация по растровой подложке с помощью кривых Безье: а) общий вид; б) явные ошибки построения контура в увеличенном масштабе. В большой степени низкая эффективность использования геометрических возможностей компьютерной графики в практике разработки орнаментов определяется отсутствием научных исследований, результаты которых позволили бы объективно оценивать и корректировать изображения орнаментов, расширяя тем самым возможности дизайнера (проектировщика) при создании орнаментов.
При этом нельзя не отметить, что научные разработки в области автоматизированного проектирования орнаментов имели место. В нашей стране, с начала 1980-х годов и по начало 2000-х наибольший вклад в решении различных проблем автоматизированного проектирования орнамента внесли ученые: Аскаров А.-Ю., Черников А. В., Докучаева О. И., Челпанов И.Б., Аюшева Т. В, Кочева Т.В, Николаева С.С.
9 Отдельными проблемами автоматизированного проектирования орнамента занимались также зарубежные ученые. К их числу можно отнести М. Вонга, Д. Зонгкера, К. Каплана, Р. Шарейн.
Однако, прикладной, либо, в отдельных случаях, узко специализированный характер исследований перечисленных ученых, не позволяет говорить о найденном комплексном решении для реализации специальных возможностей создания орнаментов с помощью компьютерной графики.
В научном изучении применения компьютерной графики (технологий) для разработки орнаментов можно выделить следующие направления:
- автоматизированное генерирование орнаментов по заданным
алгоритмам. Объектом исследования выступают несложные двумерные
(геометрические) орнаменты или узоры, обладающие ярко выраженной
геометрической схемой заполнения поверхности. [50,76,87]
- создание и использование баз данных изображений орнаментов и
орнаментальных мотивов. [31,32]
Объектом изучения выступают, орнаменты различной сложности. Предметом, классификационные признаки изображений орнаментов и орнаментальных мотивов.
- Выявление различных видов симметрии, встречающихся в
орнаментах, разработка на их основе новых, а также алгоритмизация
построения. [10,70,77,81,89,94]
- Разработка методик проектирования отдельных видов, типов или
стилей орнаментов, с использованием существующих программных и
аппаратных средств. [6,30,51,58,83,73]
Таким образом, научное и практическое состояние проблемы создания орнамента методами компьютерной графики придает актуальность данной работе.
Цель работы: Разработка системы проектирования, направленной на создание двумерных орнаментов методами компьютерной графики.
Согласно поставленной цели работы, были сформулированы задачи исследования:
провести структурно-геометрический анализ двумерных орнаментов различных исторических стилей с применением компьютерной графики, направленный на вычленение элементов их линеарно-графической структуры;
на основе проведенного анализа выявить и классифицировать основные графические элементы («алфавитные» графические единицы) двумерных орнаментов, достаточные для описания орнаментов;
выявить совокупность необходимых геометрических параметров, позволяющих задавать и изменять форму основных графических элементов двумерных орнаментов, изменением их значений;
установить зависимость изменения формы основных графических элементов двумерных орнаментов от изменения значений геометрических параметров;
разработать принципы применения основных графических элементов и их геометрических параметров при создании двумерных орнаментов методами компьютерной графики;
практически апробировать систему создания двумерных орнаментов с применением существующего программного обеспечения в условиях производства.
Научная новизна:
- предложено решение задачи создания двумерных орнаментов методами
компьютерной графики путем применения основных графических элементов
орнаментов, изменяемых по геометрическим параметрам;
- на основе структурно-геометрического анализа с применением
компьютерной графики выявлены и классифицированы основные
графические элементы («алфавитные» графические единицы) двумерных орнаментов;
- выявлена совокупность формообразующих геометрических параметров
необходимых и достаточных при создании двумерных орнаментов,
позволяющих задавать и изменять форму их основных графических
элементов: радиус дуги (R), угол раскрытия дуги (а), показатель изменения
кривизны (Дк ), количество дуг (п) и показатель степени геометризации (S);
- установлены зависимости свойств формы (пластика формы,
целостность формы, сложность формы) основных графических элементов
двумерных орнаментов от диапазонов значений их формообразующих
геометрических параметров;
показана возможность использования формообразующих геометрических параметров для предварительного задания свойств и гармонизации формы основных графических элементов двумерных орнаментов;
Практическая значимость:
- установленные зависимости изменения свойств формы основных
графических элементов, путем изменения значений формообразующих
геометрических параметров, дае/г возможность вести целенаправленный
проектно-художественный поиск методами интерактивной компьютерной
графики при создании новых орнаментов;
- предложенные подходы использования основных графических
элементов позволяют решать задачу нормализации эскизных изображений
орнаментов методами интерактивной компьютерной графики;
- разработанная система создания двумерных орнаментов может рассматриваться как основа специализированного программного обеспечения для автоматизированного проектирования орнаментов.
1. СТРУКТУРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
СУЩЕСТВУЮЩИХ ОРНАМЕНТОВ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОРИЧЕСКИХ СТИЛЕЙ.
Орнамент и его историческое развитие
Существует несколько способов определения понятия «орнамент»: - определенное композиционными условиями предметное украшение, части и детали которого размещены по отношению друг к другу в порядке, основанном как правило, на симметрии и ритме; [12] - узор, отличающийся ритмическим расположением одних и тех же декоративных мотивов. Создается путем переработки и стилизации изображений всевозможных предметов реального мира; [8] - орнамент (от лат. ornamentum-украшение), узор (рисунок), состоящий из ритмически упорядоченных элементов; предназначается для украшения различных предметов (утварь, орудия и оружие, текстильные изделия, мебель, книги и т. д.), архитектурных сооружений (как извне, так и в интерьере), произведений пластических искусств (главным образом прикладных), у первобытных народов - также самого человеческого тела (раскраска, татуировка). Связанный с поверхностью, которую он украшает и зрительно организует, орнамент, как правило, выявляет или акцентирует архитектонику предмета, на который он нанесён. Орнамент либо оперирует отвлечёнными формами, либо стилизует реальные мотивы, зачастую схематизируя их до неузнаваемости. [9,59]
На основе приведенных основных определений, можно выделить ключевые моменты, которые отражают суть орнамента: - стилизованность изображений структурных элементов орнамента; - ритмичность композиции; - повышение эстетических свойств объектов за счет визуальной организации их поверхностей.
На сегодняшний день отсутствует полная ясность в вопросе возникновения орнамента как части материальной культуры общества. Орнамент можно рассматривать как продукт деятельности человека, творчески преобразующей и упорядочивающей окружающий мир в изобразительной форме в процессе его эстетического осмысления. [8,9]
Несомненно, что одним из источников орнаментирования предметов были технологические процессы. Например, множественные геометрические мотивы на древнейших сосудах могли быть воспроизведением отпечатков плетёнки из прутьев на глине, различные переплетения нитей в текстиле также могли дать начало определенным орнаментальным формам. [8,12]
Существенна также обрядовая, магическая роль древнейшего орнамента, широко использовавшего знаки, символы и стилизованные изображения колдовского или религиозного назначения. В орнаменте, особенно в народном творчестве, где он имеет самое широкое распространение, запечатлелось фольклорно-поэтическое отношение к миру. С течением времени древние орнаментальные мотивы утрачивали свой первоначальный смысл, сохраняя декоративную и архитектоническую выразительность. [8,59]
Важное значение в генезисе и дальнейшем развитии орнамента имели . эстетические потребности человека: ритмическая правильность обобщённых мотивов была одним из ранних способов художественного освоения мира, помогающим осмыслить упорядоченность и стройность действительности.
К числу определяющих формальных особенностей орнамента относятся декоративная стилизация, плоскостность, органическая связь с несущей орнамент поверхностью, которую он всегда организует, нередко выявляя при этом конструктивную логику предмета. [12]
Существует несколько подходов к классификации орнаментов, исходя из его различных признаков.
По характеру композиции, орнамент может быть ленточным, центрическим, окаймляющим, геральдическим, заполняющим поверхность или же сочетающим некоторые из этих типов в более сложных комбинациях.
По мотивам, используемым в орнаменте, его делят на следующие виды: - геометрический, состоящий из абстрактных форм (точки, прямые, ломаные, зигзагообразные, пересекающиеся линии; круги, ромбы, многогранники, звёзды, кресты, спирали и т. п.); - растительный, стилизующий листья, цветы, плоды и пр. (лотос, папирус, пальметта, акант и т. д.); - зооморфный, или животный, стилизующий фигуры или части фигур реальных или фантастических животных; - каллиграфический (эпиграфический), составленный из отдельных букв или элементов текста, выразительных по своему пластическому рисунку и ритму; - пейзажный, стилизующий самые разнообразные мотивы: горы, деревья, скалы, водопады, часто в сочетании с архитектурными мотивами и элементами животного орнамента.
В качестве мотивов орнамента используются также человеческие фигуры, архитектурные фрагменты, оружие, различные знаки и эмблемы (гербы). Нередки сложные комбинации различных мотивов. Например, геометрических и звериных форм - так называемая тератология, геометрических и растительных - арабески. Самым распространенным и определяющим характер той или иной орнаментики большинства исторических стилей, является растительный орнамент.
Выявление и классификация основных графических элементов двумерных орнаментов
В результате структурно-геометрического анализа орнаментов различных исторических стилей были получены линии различных форм, которые можно обнаружить в линеарно-графической структуре конкретного анализируемого исторического стиля.
Полученные линии различных форм были использованы как базы данных линий каждого исторического стиля орнамента.
Одной из основных задач, поставленных в работе, являлась, используя базы данных линий, полученных в процессе структурно-геометрического анализа орнаментов исторических стилей, выявить основные графические элементы, которые можно обнаружить во всех исторических стилях орнаментов.
Исходя из этого, в работе был проведен анализ баз данных линий исторических стилей орнаментов.
Основной целью анализа баз данных линий исторических стилей орнаментов являлась определение групп линий, обладающих принципиальными различиями в геометрической структуре их формы относительно других групп. То есть выделение групп линий, обладающих внутригрупповой общностью в геометрической структуре их формы.
Выявленные группы линий, обладающие общностью в геометрической структуре их формы, и будут определять основные графические элементы двумерных орнаментов.
Таким образом, основными критериями анализа полученных баз данных линий исторических стилей орнаментов являлись общность/различие в геометрической структуре форм линий. Исходя из поставленной цели анализа баз данных линий исторических стилей орнаментов и определенных основных критериев, была разработана методика анализа.
Первым этапом проведения анализа баз данных линий исторических стилей орнаментов являлась экспертное визуальная оценка общности и различия в геометрической структуре форм линий.
В процессе проведения экспертной визуальной оценки баз данных линий всех проанализированных исторических стилей орнаментов, были выявлены три группы форм линий, которые обладают принципиальными различиями в геометрической структуре их формы, которую можно выявить визуально.
Наиболее характерные примеры форм линий каждой группы, полученные в процессе проведения экспертной визуальной оценки, представлены в таблице 3.
Группы форм линий, полученные в результате экспертной визуальной оценки их геометрической структуры, были использованы как основа для выявления основных графических элементов двумерных орнаментов.
Для повышения объективности данных, получаемых с помощью анализа баз данных линий исторических стилей орнаментов, его вторым этапом являлась оценка общности и различия в геометрической структуре форм линий с помощью геометрических методов.
Второй этап анализа баз данных линий исторических стилей орнаментов можно представить как определение возможности трансформации линии из одной группы в другую, в процессе изменения их геометрической формы без изменения геометрической структуры.
Для этого было необходимо выявить возможные направления изменения их геометрической формы без изменения геометрической структуры, а также определить возможные граничные конфигурации линий каждой группы.
Основной сохранения геометрической структуры линии каждой группы является сохранение ее характеристических структурных объектов. Для линии такими объектами являются выпуклые и вогнутые участки, которые обладают определенной кривизной.
Изменение формы участка ведет к изменению геометрической формы лини, однако, принципиальным моментом в таком изменении ее формы является сохранение геометрической структуры.
В работе было проведено геометрическое моделирование вариантов изменения геометрической формы линий каждой группы. В результате была проанализирована геометрическая структура линий каждой группы и установлены возможные направления изменения формы линий, а также возможные граничные конфигурации линий каждой группы.
В таблице 4 представлены примеры геометрического моделирования возможного направления изменения формы линий и возможные конфигурации линий каждой группы, близкие к граничным, однако имеющие такую форму, в которой явно отображаются особенности их геометрической структуры.
Использование геометрических параметров при создании основных графических элементов двумерных орнаментов.
В процессе анализа баз данных линий, полученных при анализе образцов орнаментов исторических стилей, были выделены три основные группы криволинейных линий, которые имеют принципиальную разницу в геометрической структуре, отражающуюся на их геометрической форме.
Также ранее было установлена невозможность трансформации линии из одной группы в другую, при сохранении ее геометрической структуры.
Такая принципиальная разница геометрической структуры каждой группы линий дает возможность рассматривать их как основные графические элементы двумерных орнаментов. При этом выявленные особенности геометрической структуры каждой группы могут быть положены в основу классификации основных графических элементов двумерных орнаментов.
Необходимо отметь, что кроме ранее рассмотренных криволинейных v линий в линеарно-графической структуре орнаментов присутствуют и простейшие по своей геометрической форме линии, являющиеся геометрическими объектами. К их числу относятся такие линии как прямая и дуга окружности, которые особенно распространены в геометрическом орнаменте, и, следовательно, должны быть включены в общую классификацию основных графических элементов двумерных орнаментов.
Таким образом, исходя из разницы геометрической формы, определяющейся геометрической структурой, в работе предложена классификация основных графических элементов двумерных орнаментов.
Основные графические элементы двумерных орнаментов были классифицированы по трем группам, каждая из которых содержит в себе элементы определенного типа, характеризующего геометрическую структуру графического элемента: 1) геометрические: прямая, дуга; 2) криволинейные произвольные: S-образный, Е-образный; 3) криволинейные спиральные: спираль (спиральные S-образная, спиральные С-образные)
Представленные в таблице 5 основные графические элементы, по сути, являются алфавитными графическими единицами двумерных орнаментов, на основе которых происходит образование более сложных форм элементов мотивов, мотивов и далее орнаментов.
Классификация основных графических элементов с учетом их геометрической структуры дает возможность геометрического предварительного описания их в процессе создания как одного из типов элементов, определенной геометрической структуры. Дальнейшее формообразование, то есть получение линий различных форм на основе одного из типов элементов, определенной геометрической структуры, можно рассматривать как изменения их геометрической формы без изменения геометрической структуры.
То есть становится возможным направленное получение семейства линий различных геометрических форм, которые всегда будут отличными от геометрических форм линий другого семейства, так как изначально имеют различные геометрические структуры и не могут взаимно трансформироваться.
Так как основные графические элементы являются «алфавитными» графическими единицами двумерных орнаментов, их геометрическая форма является определяющей при создании новых орнаментов.
Исходя из этого, возникает необходимость управления формой основных графических элементов для сообщения ей необходимых художественно-выразительных визуально воспринимаемых свойств. То есть получения кривых с необходимой геометрической формой путем трансформирования основных графических элементов двумерных орнаментов.
Создание линии орнамента необходимой формы традиционным мануальным способом осуществляется в процессе выбора наиболее удачного варианта формы линии из нескольких приближений. При этом художнику (проектировщику) необходимо создавать заново каждое приближение линии относительно ранее созданных, стремясь к необходимой форме,
Создание линий в векторной компьютерной графике, выполняемое в интерактивном режиме, отличается от традиционного способа создания линий возможностью изменения формы, созданного приближения формы линии, без необходимости ее перестраивания. Процесс внесения изменений в форму созданных линий, в компьютерной графике, получил название редактирования. [34]
В общем случае возможности управления геометрической формой произвольной криволинейной линией зависят от способа ее создания и описания.
Криволинейные линии в компьютерной графике всегда создаются при помощи математического аппарата, который описывает их геометрию аппроксимацией различными функциями или комбинациями (цепочки) набора определенных функций. [33]
Как известно каждая функция имеет набор определенных параметров. При этом от выбора конкретной функции зависит количество и набор параметров. Другими словами, уже выбор функции определяет возможные направления влияния на форму создаваемой линии
Возможность влиять на форму созданной линии определяется возможностью изменения параметров функции, которая ее описывает. Присваивая разные конкретные значения параметров функции, описывающую уже созданную линию, возможно получить на ее основе линию с отличной от первоначальной геометрической формой.
Таким образом, возможности получения линий необходимой формы в векторной компьютерной графике определяются выбранной функцией, аппроксимирующей линию, возможностями внесения изменений в значения параметров этой функции, а также способом изменения значений данных параметров.
Управления формой созданной линии путем изменения значений геометрических параметров является наиболее точным геометрически.
Однако, как правило, математический аппарат описания функции большей своей частью скрыт от оператора в математическом обеспечении графического редактора, предоставляя возможности лишь частичного изменения значений геометрических параметров. [31]
Представим краткий анализ наиболее распространенных методов аппроксимации линий в векторной компьютерной графике, на предмет выявления возможности количественного изменения параметров функций, использующихся для их представления.
Анализ программного обеспечения для реализации системы создания двумерных орнаментов
Выбор программного обеспечения для реализации системы создания двумерных орнаментов основывался на данных, полученных ранее при проведении сравнительного анализа аппроксимирующих возможностей различных методов создания линий в компьютерной графике, а также на данных, полученных при анализе возможностей программного обеспечения при осуществлении операций двумерного графического проектирования.
К числу возможностей, наличие которых необходимо при реализации системы создания двумерных орнаментов можно отнести:
а) возможности задавать, регулировать и анализировать форму геометрических объектов с помощью размеров (геометрическая параметризация);
б) возможности импортирования и простого трансформирования (смещение, поворот, масштабирование) растровых изображений для выполнения операций их трассировки (обводки);
в) возможности применения операций симметрирования к создаваемым объектам;
г) возможности экспорта/импорта изображений в универсальных векторных форматах;
д) возможности быстрого освоения приемов работы в среде ПО, что в большой степени определяется эргономически оправданным и интуитивно понятным пользовательским интерфейсом ПО [24]. ,
Исходя из вышеперечисленных условий выбора программного обеспечения, в качестве системы для реализации системы создания двумерных орнаментов, было выбрано ПО SolidWorks (производитель
SolidWorks Co., США). Что было обосновано данными анализа проектно-технических возможностей ПО SolidWorks.
Программное обеспечение SolidWorks представляет собой 32-разрядную параметрическую систему трехмерного конструирования и моделирования. Система использует ядро Parasolid и позволяет создавать параметрические элементы твердого тела (англ. solid - твердый) путем: вытяжки плоского контура по прямой с заданием угла наклона, образующей (линейный угол), вращения плоского контура вокруг оси, создание сложной поверхности по каркасной модели, протяжки контура вдоль произвольной кривой, генерации полостей (тонкостенная конструкция), построения неравномерных фасок и перекрывающихся округлений постоянного и переменного радиуса. Создаваемые параметрические элементы твердого тела управляются размерами. [67]
Как система автоматизированного проектирования SolidWorks может служить ядром для решения различных задач трехмерного инженерного и дизайн-проектирования.
Для разработки виртуальных линеарных моделей двумерных орнаментов, принципиальной особенностью процесса проектирования в ПО SolidWorks является то, что трехмерные тела создаются на основе двумерных эскизов, которые выполняются на плоскости, а затем выдавливаются, вращаются, подвергаются лофтингу (формирование 3D тел по набору поперечных сечений), перемещаются по заданной траектории.
Эскизами в ПО SolidWorks являются замкнутые или незамкнутые двумерные контуры, состоящие из линий.
Для работы над созданием эскизов в ПО SolidWorks имеется специальный модуль - «эскизировщик», или «скетчер» (от англ. sketcher), предназначенный непосредственно для выполнения построений линий на основе двумерных геометрических примитивов (линия, дуга, касательная дуга и др.), и упрощающий этот процесс обеспечением работы проектировщика рядом вспомогательных возможностей.
К их числу можно отнести параметризацию геометрической формы лини, то есть определение ее формы исходя из ряда заданных геометрических параметров, размеров (линейные, радиальные, угловые и т.д.) и параметрических взаимосвязей. К геометрическим параметрам, например можно отнести координаты точек, определяющие положение и форму линии.
Параметрические взаимосвязи могут быть математические (соотношения между параметрами различных элементов контура или параметрами различных объектов, задаваемые произвольными математическими уравнениями) и геометрические (параллельность, перпендикулярность и т.д.) [29].
Для реализации системы создания двумерных орнаментов, наиболее существенными являются геометрические параметрические взаимосвязи, в особенности взаимосвязь «касательность», позволяющая получать гладкую линии из сопряженных дуг, на основе пары несопряженных дуг, а также возможности геометрической параметризации с помощью размеров.
Также к числу вспомогательных возможностей модуля «эскизировщик» можно отнести то, что геометрические примитивы, при построении, связываются между собой посредством хорошо развитого механизма привязок (привязка к точке, привязка касательности, привязка параллельности и др.), что обеспечивает быстроту и точность процесса проектирования при создании замкнутых контуров мотивов из набора основных графических элементов орнаментов.
Возможностями модуля «эскизировщик» предусмотрено обеспечение операций симметрирования (зеркальная симметрия, линейный и круговой массив) к создаваемым объектам, а также импорта растровых изображений в качестве фоновых и их простого трансформирования (смещение, поворот, масштабирование).
