авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРАВИТЕЛЬСТВО УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Труды Первой международной конференции

«Трехмерная визуализация научной, технической и социальной реальности.

Кластерные технологии моделирования»

Том 2. Секции 3, 4

04-06 февраля 2009 года, Ижевск Московский государственный университет им. Ломоносова Институт проблем управления РАН им. В.А. Трапезникова Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана Московский инженерно-физический институт «МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Институт программных систем РАН Московский государственный лингвистический университет Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»

ОАО "Научно-производственная корпорация «РЕКОД»

Союз машиностроителей России НИИ «Высокие технологии»

Ижевский государственный технический университет Во втором томе размещена 71 статья, представляющая две секции:

Секция 3. 3D моделирование как способ представления результатов в различных областях деятельности современного общества Секция 4. Компьютерные методы визуализации исследований Редакционная коллегия:

академик Васильев С.Н., академик Моисеев Е.И., д.т.н. Артамонов Е.И., д.ф.-м.н. Бельтюков А.П., д.ф.-м.н. Борисов А.В., д.ф.-м.н. Исламов Г.Г., д.ф.-м.н. Мамаев И.С., д.ф.-м.н. Непейвода Н.Н., д.т.н. Толок А.В., к.т.н. Пишков В.Н., к.ф.-м.н. Родионов В.И., к.ф.-м.н. Тихомиров В.В.

Сборник издан в двух томах:

в первом томе – пленарные доклады и секции 1, 2, во втором – секции 3, Статьи в сборнике упорядочены по фамилиям авторов в пределах каждой секции Для поиска по фамилии в конце тома приведен индекс фамилий авторов статей (с. 212-213) По всем организационным вопросам обращаться в Удмуртский государственный университет, факультет Информационных технологий и вычислительной техники 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, 1.

e-mail: conf3d@rambler.ru.

Официальный сайт: http://conf3d.udsu.ru УДК 004.92- Программный комитет конференции Председатель:

Моисеев Е.И., академик РАН, д.ф.-м.н., профессор, декан факультета ВМиК МГУ.

Научный руководитель от РАН:

Козлов В.В., академик РАН, д.ф.-м.н., профессор, вице-президент РАН.

Сопредседатели:

Васильев С.Н., академик РАН, д.ф.-м.н., профессор, директор ИПУ РАН.

Петров А.П., д.т.н., профессор, ректор МАТИ им. К.Э. Циолковского.

Родионов В.И., к.ф.-м.н., доцент, декан факультета ИТиВТ УдГУ.

Стриханов М.Н., д.ф.-м.н., профессор, ректор МИФИ.

Федоров И.Б., академик РАН, д.т.н., профессор, ректор МВТУ им.Н.Э. Баумана.

Шахназаров К.Г., генеральный директор ФГУП «Киноконцерн «Мосфильм».

Шудегов В.Е., д.ф.-м.н., профессор, зам. председателя комитета Государственной Думы РФ по образованию.

Члены программного комитета:

Абрамов С.М., член-корреспондент РАН, д.ф.-м.н, директор Института программных систем РАН.

Алабужев А.Е., к.п.н., доцент, декан факультета физической культуры УдГУ.

Артамонов Е.И., д.т.н., профессор, зав. лабораторией компьютерной графики ИПУ РАН.

Борисов А.В., д.ф.-м.н., профессор, директор Института компьютерных исследований.

Ботя М.В., к.п.н., доцент, директор Института искусств и дизайна УдГУ.

Васин В.В., член-корреспондент РАН, д.ф.-м.н., профессор, ИММ УрО РАН.

Воеводин В.В., член-корреспондент РАН, д.ф.-м.н., профессор, зам. директора по науке НИВЦ МГУ.

Гергель В.П., д.т.н., профессор, декан факультета ВМК ННГУ.

Исламов Г.Г., д.ф.-м.н., профессор, зав. кафедрой высокопроизводительных вычислений и параллельного программирования УдГУ.

Каминский М.К., д.ю.н., профессор, зав. кафедрой криминалистики и судебных экс пертиз УдГУ.

Колодкин В.М., д.т.н., профессор, директор Института гражданской защиты УдГУ.

Конон Н.И, действительный член Российской академии космонавтики, д.т.н., директор программ ОАО «Научно-производственная корпорация «РЕКОД».

Кудинов В.И., д.т.н., профессор, зав. кафедрой разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений УдГУ.

Липанов А.М., академик РАН, д.т.н., профессор, директор ИПМ УрО РАН.

Маци С. (Stefano Maci), профессор Сиенского университета, Италия.

Меньшиков И.В., д.б.н., профессор, проректор по качеству образования УдГУ.

Нистри П. (Paolo Nistri), профессор Сиенского университета, Италия.

Павловский В.Е., д.ф.-м.н., профессор, зам. директора ИПМ им. Келдыша.

Пишков В.Н., к.т.н., доцент, зав. кафедрой вычислительных машин, многопроцессорных кластерных систем и 3D графики УдГУ, научный руководитель-директор НИИ «Высокие технологии».

Русяк И.Г., д.т.н., профессор, декан факультета прикладной математики ИжГТУ.

Стурман В.И., д.г.н., профессор, зав. кафедрой природопользования и геоэкологического картографирования УдГУ.

Тихомиров В.В., к.ф.-м.н., доцент, зам.декана по УМР ф-та ВМиК МГУ.

Толок А.В., д.т.н., профессор, зав. лабораторией ИПУ РАН.

Тонков Е.Л., д.ф.-м.н., профессор, зав. кафедрой дифференциальных уравнений УдГУ.

Трапезников В.А., д.ф.-м.н., профессор, директор Института физики поверхности УдГУ.

Туганаев В.В., д.б.н., профессор, зав. кафедрой общей экологии УдГУ.

Ушаков В.Н., член-корреспондент РАН, д.ф.-м.н., профессор, ИММ УрО РАН.

Фокарди С. (Silvano Focardi), профессор, ректор Сиенского университета, Италия.

Ченцов А.Г., член-корреспондент РАН, д.ф.-м.н., профессор, ИММ УрО РАН.

Якимович Б.А., д.т.н., профессор, ректор ИжГТУ.

Оргкомитет конференции Председатель:

Богатырев В.В., Заместитель Председателя Правительства УР, Министр экономики УР.

Сопредседатели:

Кобзев А.Н., Главный федеральный инспектор по Удмуртской Республике Аппарата пол номочного представителя президента РФ в Приволжском федеральном округе.

Бунтов С.Д., к.ю.н., профессор, ректор УдГУ.

Члены организационного комитета Байметов В.А., к.п.-п.н., доцент, проректор по информационной политике, связям с об щественностью и СМИ УдГУ.

Бельтюков А.П., д.ф.-м.н., профессор, зав. кафедрой теоретических основ информатики УдГУ.

Дюгуров Д.В., доцент кафедры информатики и математики УдГУ, MCSA: Security Server 2003.

Исламов Г.Г., д.ф.-м.н., профессор, зав. кафедрой высокопроизводительных вычислений и параллельного программирования УдГУ.

Клочков М.А., к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры высокопроизводительных вычислений и параллельного программирования УдГУ.

Леонов Н.И., д.п.-п.н, профессор, проректор по научной работе УдГУ.

Малышев М.Ю., к.и.н., доцент, проректор по стратегическому планированию и развитию территориальных подразделений УдГУ.

Моисеев Е.И., академик РАН, д.ф.-м.н., профессор, декан факультета ВМиК МГУ.

Непейвода Н.Н., д.ф.-м.н., профессор, зав. кафедрой теории и методологии информатики УдГУ.

Пишков В.Н., к.т.н., доцент, зав. кафедрой вычислительных машин, многопроцессорных кластерных систем и 3D графики УдГУ.

Родионов В.И., к.ф.-м.н., доцент, декан факультета ИТиВТ УдГУ.

Родионова А.Г., к.ф.-м.н., доцент, зам. декана факультета ИТиВТ УдГУ по международ ным связям.

Сергеев Г.А., к.э.н., доцент, проректор по экономике и финансам УдГУ.

Сивков Д.А., к.ф.-м.н., доцент кафедры высокопроизводительных вычислений и парал лельного программирования УдГУ.

Тихомиров В.В., к.ф.-м.н., доцент, зам.декана по УМР ф-та ВМиК МГУ.

Трусов А.С., ст. преподаватель кафедры информатики и математики УдГУ.

Широков В.А., к.т.н., доцент, зав. кафедрой мультимедиа и интернет технологий УдГУ.

Шудегов В.Е., д.ф.-м.н., профессор, зам. председателя комитета Государственной Думы РФ по образованию.

Оглавление Секция 3. 3D моделирование как способ представления результатов в различных областях деятельности современного общества 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ СЦЕН ДЛЯ ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ С СИЛОВОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ................................................. Алешин В.П., Астахов Ю.С., Бобков А.Е., Бородина М.И., Волегов Д.Б., Казанский И.В., Клименко С.В., Новгородцев Д.Д., Фролов П.В.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА В ПРЕПОДАВАНИИ ИНЖЕНЕРНЫХ ДИСЦИПЛИН... Батенькина О.В., Шамец С.П.

CОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ГУМАНИТАРНОЙ СФЕРЫ В УСЛОВИЯХ ТРЕХМЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА:

АППАРАТНЫЙ СОСТАВ И ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ОТРАСЛЕВЫХ КУРСОВ........................... Безрукова Е.Ю., Иванов П.Н., Киндер В.В.

НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ОБУЧЕНИИ И СОЦИАЛЬНОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ЛЮДЕЙ С ПРОБЛЕМАМИ ВОСПРИЯТИЯ............................. Бельтюков А.П., Купчинаус С.Ю., Моисеева Л.В., Сираев Н.Р.

3D МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ............................................................................... Бочкова Р.В.

СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДИСПЕТЧЕРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОГО ОКРУЖЕНИЯ............................... Брагута М.В., Клименко С.В.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛИСТОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ...... Вьюга А.А., Крутов В.Н., Смирнов А.А., Треяль В.А.

ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК ПО НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ С АНИМАЦИЕЙ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ........................................................ Вьюга А.А., Крутов В.Н., Смирнов А.А., Треяль В.А.

ФРЕЙМОВЫЙ АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ СТРУКТУР ИЗОБРАЖЕНИЙ 3D ОБЪЕКТОВ..... Галкин А.Л.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МУЗЕЙНОГО ДЕЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИРТУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.............................................................. Горелов А.А., Немтинов В.А.

3D МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ КОМПОНОВКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ.............................................................. Громов М.С., Егоров С.Я., Милованов И.В.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ НА УРОКАХ СТЕРЕОМЕТРИИ...................................................................... Жаркова Н.В.

ЭЛЕКТРОННАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И КОМПОНЕНТЫ САПР В УЧЕБНОМ ДИЗАЙН-ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖИЛОГО ПОМЕЩЕНИЯ............................................... Зыков С.Н.

ЭЛЕКТРОННАЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЪЕКТА В ДИЗАЙНЕ............................................. Ившин К.С.

КОНЦЕПЦИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННО-ПЕДАГОГИЧЕСКОГО РЕСУРСА............................................................................. Камалов Р.Р.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОГО ГРАФИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ЗАНЯТИЯХ ПО ДЕКОРАТИВНОЙ ЛЕПКЕ В ДОШКОЛЬНЫХ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ........................................................ Киселева Н.С.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ В ДИЗАЙНЕ.......................................................................... Климашина Е.В.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СОБСТВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ И СОБСТВЕННЫХ ФОРМ КОЛЕБАНИЙ ТЕРМОВЯЗКОУПРУГИХ ТЕЛ............................................. Ковалев В.А., Лычев С.А.

3D ГРАФИКА И АНИМАЦИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ В ВУЗЕ.............................. Кормилицына Т.В.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ 3D ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ПРИВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ К ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ ИНФОРМАЦИОННЫМ РЕСУРСАМ........................... Лавров А.А.

3D МОДЕЛИ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ В ПАКЕТЕ AutoCAD......................................................................... Логиновский А.Н., Хейфец А.Л.

РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГЕОМЕТРИИ В ТРЕХМЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ............................................... Максименко-Шейко К.В., Шейко Т.И.

ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕРАКТИВНОЙ 3D ВИЗУАЛИЗАЦИИ В ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНЫХ МАТЕРИАЛАХ ПО ХИМИИ........................... Миняйлов В.В.

3D МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ КОММУНАЛЬНЫХ СИСТЕМ........................................................ Немтинов В.А., Немтинов К.В., Пахомов П.И.

СИСТЕМА КОМПАС-3D КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МЫШЛЕНИЯ................................................................... Пауткина О.И.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ТЕПЛОВЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В РАМКАХ СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ПРОЦЕССОВ LVMFLOW............................ Прокошев А.А. Прокошев А.С.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК КОМПОНЕНТ МОДЕРНИЗАЦИИ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ВУЗА................ Пронькин Н.Н.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОГО ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ РАССЛЕДОВАНИИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ...................................... Сатюков Е.А., Сатюков К.А.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ В СЕТЕВЫХ ВИРТУАЛЬНЫХ ОКРУЖЕНИЯХ....... Смирнов И.Е., Смирнов К.Е.

ВНЕДРЕНИЕ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ ПРОГРАММЫ СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ГРАФИКИ.............................................................................. Созонова С.В., Спешилова Е.В., Суднева Л.Г.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ МОДЕЛИ КЛАСТЕРА «ЭКОСТРОЙИНДУСТРИЯ»)....................................................... Соснина Т.Н., Чумаченко Н.Г.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА РЕАЛЬНОСТИ В КОГНИТИВНЫХ НАУКАХ................................... Сутужко В.В.

ОБРАЗНАЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОКСЕЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В АНАЛИТИЧЕСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ.......................................................... Толок А.В.

СИНТЕЗ ВИРТУАЛЬНЫХ 3D ЭКСПОЗИЦИЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ VIEWPOINT С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ СЦЕНЫ........................ Финогеев А.А.

ЦИФРОВОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ И 3D ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ С ВОЗМОЖНОСТЯМИ ИНТЕРАКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ЭКСПОЗИЦИИ.................................................... Финогеев А.Г.

3D АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ КОНИК В ПАКЕТЕ AutoCAD............................................................ Хейфец А.Л.

Секция 4. Компьютерные методы визуализации исследований ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ РЕЧЕОБРАЗОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА...................... Агапов М.С., Мещеряков Р.В.

СВОБОДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ, МОДЕЛИРОВАНИЯ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ.................................................................................. Алексеев Е.Р.

МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ В ОБРАТНЫХ ЗАДАЧАХ МОНИТОРИНГА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ...................................................................................... Алешин В.П., Афанасьев В.О, Клименко С.В., Новгородцев Д.Д.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ КАРБОНАТНОГО КЕРНА......................................... Байзигитова А.В., Булгакова Г.Т., Малышев Д.Е.

ВИРТУАЛЬНОЕ ПОВЕСТВОВАНИЕ КАК ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ.......................................................... Батурин Ю.М., Даниличева П.П., Клименко С.В., Серебров А.А, Фомин С.А., Щербинин Д.Ю.

О СИСТЕМЕ УДАЛЁННОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫЧИСЛЕНИЙ.............................. Бахтерев М.О., Васёв П.А., Казанцев А.Ю., Манаков Д.В.

МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРУГИХ КОНСТАНТ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ИЗ ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ............. Белаш В.П., Мельчуков С.А., Митрохин Ю.С., Степанова Н.Н., Шудегов В.Е.

ПОДГОТОВКА К ПРОВЕДЕНИЮ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ИЗДЕЛИЯ НА СРЕДНИХ И МАЛЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ................................................. Берчун Ю.В., Дербенёв Е.В.

3D МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СТРУКТУРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ С РАДИАЛЬНОЙ СИММЕТРИЕЙ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ.......................... Биркган С.Е.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И 3D ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИОННОГО ТРАВЛЕНИЯ РАДИАЛЬНО-СИММЕТРИЧНЫХ СТРУКТУР НА ПОВЕРХНОСТИ АМОРФНЫХ МАТЕРИАЛОВ............................................................ Биркган С.Е., Шокин П.Л.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И 3D АНИМАЦИЯ НЕЛИНЕЙНОЙ ВОЛНОВОЙ ДИНАМИКИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГЕТЕРОФАЗНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ.............. Бледнов В.А., Иордан В.И.

АСИМПТОТИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ВИХРЕВЫХ ПЯТЕН НА ПЛОСКОСТИ.................................. Борисов А.В., Васькин В.В., Васькина А.В., Мамаев И.С.

ТЕПЛОВОЕ И СТАТИСТИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ С БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ.............................. Борисов А.В., Васькин В.В., Ердакова Н.Н., Мамаев И.С.

ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ КИНЕТИКИ ОБРАЗОВАНИЯ НОВОЙ ФАЗЫ............................................ Васькин В.В., Иванова Т.Б.

ДИНАМИКА КОЛЕСНОГО ЭКИПАЖА......................................................................................................... Васькин В.В., Луценко С.Г., Мамаев И.С.

СИСТЕМЫ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ КАК СРЕДСТВО ТЕСТИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ....................................................... Демин А.В., Меженин А.В., Щербакова Т.В.

ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ВНУТРЕННИХ ТЕЧЕНИЙ ЖИДКОСТИ............... Захаров Ю.Н., Иванов К.С., Саньков А.А.

О МЕТОДАХ РАСПОЗНАВАНИЯ ЦВЕТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЛИЦ................................................... Ицков А.Г., Пучинин С.А.

МЕТОД ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРОВ ОБЛАСТЕЙ С ХАРАКТЕРНЫМИ ЛОКАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ ОБЪЕКТОВ И МАТЕРИАЛОВ................ Карбань О.В., Немцова О.М., Смурыгин А.В., Телегина М.В., Хлопов Д.В.

ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДСТВ МАШИННОЙ ГРАФИКИ В ЗАДАЧЕ КОНТРОЛЯ ЗА ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАВИГАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ СИСТЕМ GPS И ГЛОНАСС................. Клочков М.А., Чиркова Л.С.

ПОСТРОЕНИЕ СОВМЕСТНОЙ ТЕТРАЭДАЛЬНОЙ СЕТКИ ДЛЯ МНОГОСВЯЗНОЙ CAD-ГЕОМЕТРИИ................................................................................................ Копысов С.П., Пономарёв А.Б.

CAD/CAE-СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ МЕТОДОВ ДЕКОМПОЗИЦИИ ОБЛАСТИ..................................................................... Копысов С.П., Пономарёв А.Б., Рычков В.Н.

АППАРАТНОЕ УСКОРЕНИЕ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ ПРОМЫШЛЕННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ GPU....................... Косаревский С.В., Латыпов В.Н.

ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА СИНТЕЗА ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ПОРТРЕТА ЛИЧНОСТИ ПО ПОЧЕРКУ........................................................ Лапинская Г.В.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕТОДЫ РЕКОНСТРУКЦИИ И 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ ОРГАНОВ ЧЕЛОВЕКА...................................................................................... Меженин А.В., Рущенко Н.Г.

СРЕДСТВА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ В ФИЗИКЕ, ХИМИИ И БИОЛОГИИ.... Мельчуков С.А., Митрохин Ю.С.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ДАННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТА УНИЧТОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ...................................... Телегина М.В.

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ДИСТАНЦИОННОГО ТЕСТИРОВАНИЯ....................................................... Терещенко В.Н., Федоров Е.О.

ОПТИМИЗАЦИЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ АНИМАЦИИ ПРИ ПОМОЩИ РАСТРОВОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ УДАЛЕННЫХ ПРИМИТИВОВ........................ Трусов А.С.

ПРОБЛЕМА РАБОТЫ С ВИЗУАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УЧЕБНЫХ СРЕДСТВ РОБОТОТЕХНИКИ.................................................... Углев В.А.

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАУЧНОЙ ГРАФИКИ ПРИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ЗАМКНУТЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ НИШ............. Углев В.А.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРИ РЕШЕНИИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ИГР СО МНОГИМИ УЧАСТНИКАМИ.......................................................... Чиркова Л.С.

ПРИМЕНЕНИЕ NURBS-ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕРЕНИЙ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОМ ПОЛИГОНЕ.................................................... Янников И.М.

Секция 3. 3D моделирование как способ представления результатов в различных областях деятельности современного общества 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ СЦЕН ДЛЯ ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ С СИЛОВОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Алешин В.П., Астахов Ю.С., Бобков А.Е., Бородина М.И., Волегов Д.Б., Казанский И.В., Клименко С.В., Новгородцев Д.Д., Фролов П.В.

Институт физико-технической информатики, г. Протвино e-mail: aleshin_vl@mail.ru, nov-dmitrij@yandex.ru Работа поддержана грантом РФФИ 08-07-00399 «Исследование и разработка челове ко-машинных интерфейсов с силовой обратной связью» и посвящена весьма актуальной для прикладного применения задаче исследований человеко-машинных интерфейсов [1-4] с высокой степенью визуального погружения человека в виртуальную сцену действия и реалистичной симуляцией силовой нагрузки на обучающегося. Существующие тренажеры либо не обладают визуальной оболочкой (например, центрифуги для подготовки космо навтов), либо не обеспечивают высокий уровень динамических ускорений (пилотажные и водительские тренажеры).

В рамках разработанной ранее универсальной программной среды моделирования и отображения (рендеринга) трехмерных объектов и сцен в реальном масштабе времени, предназначенной для формирования приложений виртуального окружения [2,5], создается конкретный набор программных объектов, реализующих задачи тренажеров со сложными динамическими трехмерными сценами. Такие тренажеры найдут применение в оборонных приложениях, в задачах обучения космонавтов, в медицине, спорте, развлечениях и т.д. В проекте разрабатывается технология построения виртуального окружения для тренажеров сложной динамики движений. В качестве устройства, имитирующего биомеханические особенности движений сложной координации, выбран активный тренажер Российской компании SkyTec Interactive [1]. Этот тренажер превосходит все известные мировые ана логи по своим характеристикам, он позволяет воспроизводить центростремительные ус корения до 2g по задаваемой управляющему компьютеру программе.

Разрабатываемая система состоит из следующих подсистем:

• подсистема приема данных от сенсоров тренажера о положении тренирующегося;

• подсистема вычисления динамических характеристик тренирующегося (его по ложения в виртуальной сцене, ускорения, скорости);

• подсистема рендеринга визуальной обстановки, видимой тренирующимся;

• подсистема передачи данных в систему управления имитатором рельефа;

• подсистема трекинга тренирующегося на имитаторе рельефа;

• подсистема рендеринга виртуального тренирующегося (аватара);

• подсистема синтеза звуковых эффектов и др.

Основные задачи 3D моделирования виртуальных сцен:

• реконструкция 3D сцен ландшафтов полигонов для тренировок по видеосъемкам с помощью стереокамеры;

• разработка 3D моделей отдельных участков виртуальных сцен ландшафтов поли гонов и синтез виртуальной сцены из отдельных участков;

• создание библиотеки 3D моделей типовых участков ландшафтов полигонов;

• моделирование движения тренирующегося по местности с заданным рельефом с учетом его поведения на симуляторе ландшафтов полигонов;

• рендеринг визуальной обстановки ландшафтов полигонов, выполняемый в реаль ном масштабе времени, синхронно с динамикой движения тренирующегося;

• синтез виртуального тренирующегося (аватара) и отображение динамики его движения по местности (виртуальная видеосъемка).

Разработка 3D моделей отдельных участков виртуальных сцен ландшафтов включа ет несколько отдельных задач: создание трехмерной поверхности, визуализация этой по верхности и размещение дополнительных объектов [2].

Для создания трехмерной поверхности необходимо получить данные о рельефе: кар ту высот, либо массив вершин. Существуют публичные источники таких географических данных для реальных ландшафтов. К их числу относятся: Google Maps, USGS, GTopo30.

Также можно обработать стандартные топографические карты.

Для создания искусственного рельефа можно использовать разные программные средства: Corel Bryce, Terragen и другие. С помощью данных средств можно генерировать карту высот и сразу наблюдать получающийся ландшафт. Альтернативный вариант – не посредственно создавать рельеф поточечно без карты высот с помощью программы 3D Max. Кроме этого возможна разработка специализированного алгоритма для генерации карты высот, например, на основе шума Перлина.

Для преобразования исходных данных (карты высот) в различные географические форматы можно использовать библиотеку GDAL, либо программу VTBuilder. Это необ ходимо для перевода в используемый формат и модификации приобретенных коммерче ских данных, а также для добавления географических метаданных к искусственно создан ным картам высот.

Следующий этап: визуализация ландшафта в реальном времени. Для этого исполь зуются графическая библиотека OpenSceneGraph и библиотека AVANGO [5], реализую щие концепцию графа сцены на базе графического API OpenGL. Данные библиотеки по зволяют загрузить модель рельефа из файла в набор вершин и визуализировать его.

Загрузка и визуализация всей сцены целиком требует слишком много ресурсов ви деокарты и памяти, в результате чего падает производительность. Поэтому встает задача разбиения сцены на уровни детализации. Для визуализации рельефа с учетом уровней де тализации используется программа Virtual Planet Builder (VPB) от создателей OpenSceneGraph. Эта программа не отображает ландшафт непосредственно, а из карты высот генерирует набор моделей разной детализации в формате OpenSceneGraph, которые уже можно загрузить в эту графическую библиотеку. Одна из интересных возможностей исполь зования VPB — создание распределенных, т.е. расположенных на разных компьютерах, ландшафтов размером до нескольких терабайт. При этом OSG позволяет автоматически их собирать.

Существуют и другие подходы к созданию уровней детализации: представление ландшафта в виде графа Octree или Quadtree или формирование уровней детализации в реальном масштабе времени с помощью вершинного шейдера.

Далее сцену необходимо дополнить небом и объектами заднего плана. Общеприня тые алгоритмы – это использование кубических текстур или сферы с текстурой неба. Воз можна генерация хаотической текстуры с облаками на основе шума Перлина.

Последним этапом создания трехмерной сцены является размещение дополнитель ных объектов: домов, деревьев, флажков, подъемников, сетки, зрителей. Сами модели объектов создаются в программе 3D Max и других специализированных приложениях или загружаются из Интернета. Необходимо также задать траекторию трассы в виде набора точек. В соответствии с этой траекторией объекты расставляются на сцене.

Ниже приводятся некоторые примеры смоделированных 3D сцен, используемые в прототипе разрабатываемого тренажера.

Рис. 1. Карта высот. Рис. 2. 3D рельеф, построенный по карте высот с деревьями.

Рис. 3. Различные варианты 3D трасс с 3D объектами и текстурами.

Заключение. Для исследования человеко-машинного интерфейса с силовой обрат ной связью разработаны различные 3D модели виртуальных сцен, визуализация которых синхронизована с функционированием механических систем тренажера SkyTec Interactive.

Реализуется прототип тренажера, состоящий из следующих модулей:

1. Цифровой модуль, задающий силовые усилия на электрические привода трена жера и входящий в состав симулятора SkyTec Interactive.

2. Модуль защиты от критичных нагрузок.

3. Цифровой модуль, регулирующий уровень и характер нагрузок на тренируемого в интерактивном режиме.

4. Модуль синхронизации положения каретки тренажера, угла закантовки и поло жения лыжника в трехмерной виртуальной сцене, представляющей трассу.

5. Модуль моделирования траектории поворотов лыжника [6,7,8].

6. Модуль определения положения лыжника в трехмерной виртуальной сцене.

7. Модуль отображения (рендеринга) виртуальной сцены с учетом положения лыж ника.

8. Модуль создания реалистичного ландшафта и детализации сцены в зависимости от дальности.

9. Модуль генерации случайных препятствий на трассе (лыжников, лавин).

Литература 1. Vladimir Aleshin, Stanislav Klimenko, Mikhail Manuilov, Leonid Melnikov Alpine Skiing And Snowboarding Training System Using Induced Virtual Environment // Proc. of the 4th International Congress on Science and Skiing, ICSS 2007, St. Christoph, Austria, 2007.

2. Алешин В.П., Клименко С.В., Астахов Ю.С., Бобков А.Е., Волегов Д.Б., Бородина М.И., Казанский И. В., Новгородцев Д.Д, Фролов П.В. Визуальная оболочка на основе техно логии индуцированного виртуального окружения для горнолыжного тренажерного комплекса // Труды международной конференции «Диалог 2008», ISBN 978-5-88835 020-1, –М., 2008.

3. Алешин В.П., Афанасьев В.О., Байгозин Д.А., Батурин Ю.М., Клименко С.В. и др. Система визуализации индуцированного виртуального окружения: состояние проекта // В сборни ке трудов 14-й Межд. Конф. «Графикон-2004», – М.: Изд-во МГУ, 2004, – 318 с., 12-15 с.

4. Anatoly Fomenko, Stanislav Klimenko and Igor Nikitin, Visualization of Complex Dynamical Systems in Theoretical Physics, ERCIM News No.44, January 2001.

5. С.В. Клименко, И.Н. Никитин, Л.Д. Никитина, АВАНГО система разработки виртуальных окружений Москва-Протвино, Институт физико-технической информатики, 2006, 252 С.

6. Алешин В.П., Данилин В.И. Основы горнолыжной техники, гл. в книге «Горные лыжи и сноуборд», – M. -2002, С. 35- 46.

7. P. A. Federolf, Finite Element Simulation Of a Carving Snow Ski, PHD Thesis, 2005.

8. David Lind, Scott P. Sanders, The Physics of Skiing, 2004, Springer. 256 p.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА В ПРЕПОДАВАНИИ ИНЖЕНЕРНЫХ ДИСЦИПЛИН Батенькина О.В., Шамец С.П.

Омский государственный технический университет, г. Омск тел.: (3812)-65-22-17, e-mail: ito@omgtu.ru В настоящее время одним из основных направлений модернизации промышленности и строительства является комплексная информатизация, от которой напрямую зависит конку рентоспособность предприятий, качество и сроки сменяемости изделий, производительность труда.

Системы автоматизированного проектирования (САПР), базирующиеся на техноло гиях объемного параметрического моделирования, уже давно стали промышленным стан дартом проектирования.

В основе практически всей инженерной деятельности при проектировании, и в даль нейших процессах имитационного моделирования (расчетного исследования), конструк ций и подготовки технологических процессов лежит трехмерная модель изделия. На осно ве созданной 3D модели осуществляется выпуск чертежей, проведение необходимых рас четов, создание программ для станков с ЧПУ и иные операции. В результате владение на выками 3D моделирования в настоящее время становится необходимым элементом под готовки инженерных специалистов.

В отечественной промышленности уже ощущается существенная потребность в вы сококвалифицированных инженерных кадрах, владеющих информационными техноло гиями. Решение данной проблемы состоит, прежде всего, в качественной перестройке сис темы инженерного образования – в формировании и предоставлении студентам таких об разовательно-информационных услуг, которые позволят будущим специалистам наряду с освоением фундаментальных основ овладеть прикладными приемами современных CAD/CAM/CAE–систем.

Использование САПР в подготовке специалистов позволяет перейти к практико ориентированному обучению – формированию в рамках изучения общепрофессиональ ных и специальных дисциплин у студентов профессиональных навыков за счет выполне ния ими заданий, реализуемых в практической деятельности:

- проведение концептуального анализа проблемы;

- формирование научно-технической задачи;

- осуществление поиска идеи научно-технической разработки;

- создание концептуальной модели решения задачи;

- представление решения проблемы в виде чертежей, формул, текста;

- проведение эксперимента с использованием разработанной физической, матема тической модели;

- анализ результатов эксперимента.

Подготовка будущих инженеров с применением САПР активно ведется в Омском государственном техническом университете с 1996 года. Программные комплексы Auto CAD, Компас-3D, T-FLEX CAD, SolidWorks, ANSYS, APM WinMachine, ADEM, Гемма 3D успешно используются в учебном процессе подготовки таких специальностей, как «Системы автоматизированного производства», «Авиа- и ракетостроение», «Динамика и прочность машин», «Технология машиностроения», «Машины и технология литейного производства», «Металлорежущие станки и инструменты» и др.

Проведение студенческих олимпиад является одной из форм повышения уровня творческой активности и качества подготовки специалистов, а также повышения интереса студентов к избранной профессии.

В настоящее время Омский государственный технический университет является од ним из немногих ВУЗов в России, которые ежегодно проводят Всероссийские студенче ские олимпиады по инженерным дисциплинам с использованием современных систем ав томатизированного проектирования и инженерного анализа, интерес к которым с каждым годом неизменно возрастает.

Целью проведения данных мероприятий является:

- совершенствование учебного процесса;

- внедрение в образовательный процесс по общеинженерным дисциплинам новых информационных технологий и современных CAD/CAM/CAE–систем;

- обобщение опыта использования информационных технологий в учебном про цессе образовательных учреждений;

- выявление одаренной молодежи и формирование кадрового потенциала для исследо вательской, административной, производственной и предпринимательской деятельности.

В период с 27 по 31 октября 2008 года в ОмГТУ прошли сразу две Всероссийские студенческие олимпиады (ВСО): «Инженерный анализ» и «Геометрическое моделиро вание» (http://www.omgtu.ru/d/?q=node/607).

Организаторами олимпиад выступили: Федеральное агентство по образованию РФ, Правительство Омской области и Омский государственный технический университет. Ос новными спонсорами олимпиад стали: Американский благотворительный фонд поддерж ки информатизации образования и науки, ООО «Научно-технический Центр «Автомати зированное проектирование машин» (г. Королев) – разработчик программного комплекса для инженерного анализа «APM WinMachine».

Инновацией в организации Всероссийских студенческих олимпиад «Инженерный анализ» и «Геометрическое моделирование» на базе ОмГТУ, является их одновремен ное проведение с учетом следующих факторов:

1. Олимпиады проводятся по инженерным дисциплинам;

2. В качестве инструмента применяются современные информационные техноло гии – системы автоматизированного проектирования (Solid Works, T-FLEX CAD, Компас 3D) и инженерного анализа (APM WinMachine);

3. Олимпиадные задания отличаются повышенной сложностью и представляют собой реальные производственные конструкции, требующие фундаментальных знаний и практических навыков для их решения;

4. Оценка работ проводится ведущими учеными и специалистами предприятий из реальных секторов промышленности;

5. Проведение олимпиад на базе одного ВУЗа в течение одной недели.

Все эти факторы позволяют ВУЗам-участникам комплектовать комплексные ко манды, способные решать широкий спектр инженерных задач (в данном случае конструи рования и анализа), а, следовательно, мотивирует повышение качества подготовки спе циалистов системой высшего профессионального образования.

В соревнованиях приняло участие более 70 студентов из 20 команд ВУЗов России и Казахстана.

Олимпиада «Инженерный анализ» проводилась по двум номинациям с использо ванием CAE-системы APM WinMachine:

- «Решение расчетно-проектировочных задач» - в личном зачете участникам бы ло предложено спроектировать противопогодное укрытие для мобильного оборудования.

- «Проектирование конструкций» - в командном зачете участники должны были спроектировать металлоконструкцию и привод детского аттракциона «Колесо обозрения».

Вторая олимпиада на базе Омского технического университета «Геометрическое моделирование» также проводилась по двум номинациям: «Трехмерное моделирование деталей» в личном зачете и «Трехмерное моделирование сборочных единиц» в команд ном, с использованием систем автоматизированного проектирования Компас-3D, T-FLEX CAD, SolidWorks.

В первой номинации участникам было необходимо по чертежу детали «корпус» вы полнить 3D модель, получить с нее чертеж и оформить его в соответствии с требованиями ЕСКД (http://www.omgtu.ru/d/?q=node/607).

В командном зачете участники должны были по сборочному чертежу выполнить 3D сборку приспособления, рабочие чертежи указанных позиций деталей.

Победители олимпиад награждены дипломами и призами, полученными от спонсо ров, а победители в личном зачете рекомендованы к получению премии Правительства РФ в соответствии с Указом Президента Российской Федерации «О мерах по подготовке талантливой молодежи» [1,2].

Следует отметить, что уровень подготовки участников олимпиады высокий, при этом в ряде ВУЗов ведется постоянная дополнительная подготовка студентов и проводит ся тщательный отбор для участия в олимпиадах высокого ранга.

Но анализ результатов участников двух олимпиад показал и ряд проблем, имеющих место в учебном процессе подготовки инженерных кадров, таких как:

- нехватка теоретических знаний, что в большей степени относится к результатам олимпиады «Инженерный анализ». При выполнении заданий данной олимпиады не мно гие студенты смогли грамотно разработать конструкцию, правильно распределить нагруз ку, провести расчеты.

- при моделировании трехмерных изделий не все участники смогли правильно про читать чертеж задания, что говорит о недостаточной степени подготовки в области черче ния и инженерной графики;

- при хорошей степени теоретической подготовки участников недостаточный уро вень владения навыками работы в системах автоматизированного проектирования и ин женерного анализа. Данная проблема характеризуется, прежде всего, самостоятельностью изучения студентами навыков работы в CAD/CAE-системах вследствие неиспользования или недостаточного использования новых технологий в учебном процессе.

Для построения системы подготовки кадров по инженерным специальностям на ос нове CALS-технологий по схеме «проектирование – инженерный анализ – технологиче ская подготовка производства» Омский государственный технический университет рас ширяет перечень студенческих олимпиад по инженерным дисциплинам. Так 25 ноября 2008 года в ОмГТУ впервые была проведена региональная студенческая олимпиада «Технологическая подготовка производства».

В олимпиаде приняли участие 5 команд из высших и средних профессиональных образовательных учреждений г. Омска и 2 команды из Восточно-Казахстанского и Семи палатинского университетов Республики Казахстан.

В качестве задания участникам было предложено по чертежу детали выполнить чертеж заготовки с использованием систем КОМПАС-3D, T-FLEX CAD, AutoCAD, спро ектировать маршрутный и операционный техпроцессы изготовления детали и оформить документацию в соответствии с ЕСТД (http://www.omgtu.ru/d/?q=node/617).

Проведение данной олимпиады позволило определить существующий уровень подготовки специалистов в области технологии машиностроения, а также обозначить дальнейшее направление ее развития – проведение соревнований в двух номинациях в личном и командном зачете, использование в качестве инструмента проектирования раз личные системы автоматизированного проектирования технологических процессов.

Таким образом, результаты проведения студенческих олимпиад последних лет по казали, что применение в образовательном процессе интегрированных систем автомати зированного проектирования и производства, охватывающих различные стороны деятель ности инженера, позволяет сформировать в будущих специалистах системное, целостное представление о реальных производственных процессах – от создания трехмерной модели изделия до его изготовления на современных станках с ЧПУ.

Литература 1. Указ Президента Российской Федерации от 6 апреля 2006 г. № 325 «О мерах по подго товке талантливой молодежи».

2. Постановление Правительства Российской Федерации от 27 мая 2006 г. № 311 «О пре мии для поддержки талантливой молодёжи».

CОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ГУМАНИТАРНОЙ СФЕРЫ В УСЛОВИЯХ ТРЕХМЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА:

АППАРАТНЫЙ СОСТАВ И ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ОТРАСЛЕВЫХ КУРСОВ Безрукова Е.Ю., Иванов П.Н., Киндер В.В.

Компания Русский стиль, г. Москва тел.: 8-916-634-33-29, e-mail: Bezrukova@rus.ru Аппаратный состав и принципы построения оптимального технического реше ния центров виртуальной реальности. В основу любого современного центра виртуаль ной реальности заложена идея интенсификации учебного процесса, с целью донесения и закрепления в сознании обучающихся знаний и навыков, которые станут основой их даль нейшей деятельности.

К созданию Центра виртуальной реальности необходимо подходить комплексно[6].

Компании AV-интеграторы выделяют основные этапы, которые представляют собой полный технологический цикл:

1.На основе анализа задач подбор оптимального технического решения и программ ной платформы, которая будет служить основой для разработки учебных 3D курсов.

2. Анализ содержания курсов подготовки специальностей, работа с преподавателями, создание рабочей группы преподавателей по разработке сценариев виртуальных приложений.

3.Формирование студии подготовки контента (создание штата сотрудников в ВУЗе и закупка Программной платформы), либо долгосрочное заключение контракта с компанией специалистом в данной области создания 3D курсов.

4.Обучение службы эксплуатации и основных пользователей системы.

Основными принципами построения системы подобного уровня сложности являются следующие.

1.Оптимальный подбор аппаратного состава.

2.Возможность вывода нескольких источников информации для возможности много стороннего анализа учебного материала.

3.Возможность модернизации системы.

4.Простота эксплуатации.

5.Интеграция технического решения и методов преподавания для максимально быст рой адаптации к учебному процессу.

1.Оптимальный подбор аппаратного состава. Техническое решение системы визуа лизации должно являться законченным интегрированным аудиовизуальным решением на базе профессиональной проекционной системы[3,5,6].

Существуют разные варианты построения центров виртуальной реальности.[6] В под готовке специалистов гуманитарной сферы достаточным является создать систему, которая позволит визуализировать смоделированную будущую профессиональную деятельность в виде законченных стерео-приложений.

Основные требования к 3D курсам: зрелищность и достоверность визуализируемых процессов и явлений. Данное требование базируется на нескольких технических принципах создания 3D курсов.

Для построения центров виртуальной реальности для подготовки специалистов гума нитарной сферы оптимальным считаем следующий аппаратный состав [1]:

1. Проекционная система, включающая два проектора на базе технологии 3-chip DLP, имеющие «родное» разрешение 1920х1080 точек, контрастность не ниже 2000:1, снабженных поляризационными фильтрами, специальный экран, обладающий наименьшими деполяризующими свойствами, прямую проекцию изображения, по ляризационные очки;

Для обеспечения высокого качества 3D изображения проекторы должны иметь ниже перечисленные встроенные функции коррекции для получения наилучшего каче ства 3D изображения: функции WARP 6, Constant light Output, DynaColor, оптиче ского проекционного смешивания (OSEM).

В состав оборудования визуализации должны входить средства юстировки и настрой ки коррекции геометрических искажений включающие в себя кластер из полупро водниковых лазеров и специализированное ПО для настройки.

2. Одна или две графические станции - персональные компьютеры с графическими подсистемами NVIDIA Quadro;

3. Система управления комплексом - сенсорная беспроводная панель с размерами дисплея не менее 10 см. по диагонали;

4. Система озвучивания и звукоусиления.

Аппаратный состав комплекса должен быть установлен в соответствии с эргономикой помещения для обеспечения комфортной работы в аудитории.

2.Возможность вывода нескольких источников информации для возможности многостороннего анализа учебного материала. Эффективным является во время процесса обучения работать над несколькими документами одновременно.

В нашем случае необходимо выводить виртуальный курс в режим стерео, учебную презентацию преподавателя – в режиме моно, а также любой другой учебный документ, имеющий отношение к изучаемой дисциплине. Оптимальным для учебного процесса явля ется вывод до трех источников одновременно.

Кроме того, с выводимыми материалами должна быть возможность удаленного управления с помощью простой компьютерной мыши.

Должна быть предоставлена следующая возможность отображения:

• Отображение нескольких приложений в окнах в режиме моно на этом десктопе.

• Вывод нескольких изображений от различных источников.

• Изменение размеров и перемещение изображений в окнах с помощью мыши.

• Вывод нескольких моно источников в окнах на фоне стереоскопического изобра жения.

• Вывод до трёх стерео источников на экране в окнах одновременно.

3.Возможность модернизации системы. В центре виртуальной реальности должна быть предусмотрена система модернизации комплекса, например, в последствии появится потребность проведения удаленных трансляций в филиалах ВУЗа или партнерских органи зациях и пр.[5].

Для расширения количества подключаемых источников в аппаратный состав системы должен входить матричный коммутатор 12х8 аналоговых видеосигналов (компьютерных, композитных, компонентных, S-Video, RGBHV) и звуковых стереосигналов (симметричных и несимметричных).

4.Простота эксплуатации. Основным принципом построения системы подобного уровня сложности должна быть простота использования этого комплекса конечным пользо вателем, то есть преподавателем и студентом.[2,4,6,7]. Это обеспечивается благодаря интег рированной сенсорной системе управления, которая позволяет управлять всеми элементами комплекса и позволяет выбирать необходимый сценарий показа.

5.Интеграция технического решения и методов преподавания для максимально быстрой адаптации к учебному процессу. Во-первых, необходимо привлечение препода вателей для создания сценариев 3D курсов. Во-вторых, проведение комплексного обучения преподавателей пользованию системой должно осуществляться на базе разработанных 3D курсов. Таким образом, у преподавателя заранее сформируется полное представление о применении 3D курсов в учебном процессе и будет найден необходимый баланс между «живым» общением с преподавателем и погружением студента в виртуальную среду.

Технология создания уроков: технологический цикл создания уроков, основные трудно сти при адаптации к инновационным формам обучения, отслеживание динамики улучшения отрабатываемых в среде виртуальной реальности практических навыках.

Центр виртуальной реальности направлен в первую очередь на отработку практиче ских навыков. Необходимо разрабатывать специализированные 3D тематические учебные курсы, которые разрабатываются индивидуально под определенные дисциплины. В нашем случае это дисциплины по специальностям для факультетов экономики и права, немецкого языка, переводческого факультета.

Технология создания 3D уроков состоит из следующих этапов:

1. Создание сценария учебного курса преподавателями.

На основе сценария учебного курса создаются:

2.Программные модули для создания персонажей, интерьеров, панорам, интеграция трехмерных сцен:

-модули создания скелетонов, тела персонажа, одежды для персонажей, головы пер сонажа, анимации скелетона персонажа, артикуляция головы персонажа;

-системы создания интерьеров, панорам;

- интеграция трехмерных сцен для проекционной системы;

- загрузка вспомогательного программного обеспечения.

3.Этап доработки и устранения замечаний.

4.Ввод учебного приложения в процесс преподавания.

5.Отслеживание динамики улучшения отрабатываемых в среде виртуальной реально сти практических навыков.

Процесс преподавания в центрах виртуальной реальности всегда строится по принци пу активных методов преподавания – практически постоянный диалог с аудиторией[3].

3D курсы используются как для проведения лекционных, семинарских занятий. А также в качестве проведения виртуальной производственной практики.

Лекционный курс на базе 3D курсов необходимо строить в следующем алгоритме преподавания:

-лекционный блок (по ходу лекции преподаватель и студенты находятся в стерео очках и преподаватель акцентирует внимание студентов на ключевых блоках материала).

-преподаватель дает возможность студенту самостоятельно проработать материал пу тем просмотра 3D курса и по окончании просмотра курса прохождения тестового задания.

Практическое занятие на базе 3D курсов необходимо строить по принципу индивиду ального взаимодействия студента с виртуальной средой при непосредственном участии преподавателя.

Преподавателю необходимо управлять процессом обучения в центре виртуальной ре альности - в начале занятий нужно давать установку на запоминание, дальнейшее осмысле ние и закрепление полученных знаний в выполнении домашних заданий. Объяснять, что это не развлечение и не простой просмотр тематического учебного стереофильма. Это предос тавление студентам возможности моделирования будущей профессиональной среды – что бы, столкнувшись в будущем с определенным явлением, процессом для него ситуация яв лялась уже вторичным опытом.

В заключении необходимо сделать основные выводы. К созданию Центра виртуаль ной реальности необходимо подходить комплексно.


1. Построением программно-аппаратного комплекса Центра виртуальной реальности может заниматься только высокопрофессиональная компания AV-интегратор, которая под берет оптимальное комплексное программно-аппаратное решение.

2.Большое внимание должно уделяться обучению пользователя работы с системой (преподавателей и эксплуатационной службы Заказчика) по специальной методике с целью максимально быстрой и эффективной адаптации к новым обучающим технологиям 3.Необходимо пересматривать классические формы преподавания в пользу максими зации использования активных методов преподавания.[2,5,6].

4. Преподавателю необходимо управлять процессом обучения в центре виртуальной реальности для отслеживания динамики повышения качества обучения студентов. А также для соблюдения в процессе преподавания баланса между реальной и виртуальной средами, дабы не перегружать сознание студентов в процессе обучения и давать необходимые уста новки на обучение на базе 3D учебных курсов.

Литература 1. Мир NVIDIA : Russian technical support/Обзоры и статьи (общие), Профессиональные системы виртуальной реальности на базе PC 26.05.2003, // МИР NVIDIA, 2000-2009.

URL: http://www.nvworld.ru/docs/reality.html (дата обращения: 16.01.2009).

2. Российская электронная библиотека «Эрудиция», Реферат Новые технологии в обуче нии иностранному языку, «Эрудиция», 2003-2005. URL:

http://erudition.ru/referat/ref/id.35031_1.html#3 (дата обращения: 13.12.2008) 3. Олифер В., Олифер Н. Новые технологии в обучении. – С.-Пб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2000, С.124-140.

4. Virtual Space Experiments and Lessons from Space / Baturin, Yu. et al. // Proc. ED-MEDIA 2007 The World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia & Telecommunica tions. – Vancouver BC: Association for the Advancement of Computing in Education (AACE), 2007. – P. 4195-4200.

5. Безрукова Е.Ю., Позняков И.В., Субботин А.В. Современные образовательные техно логии в ВУЗе на базе аудио-визуальных, мультимедийных и интерактивных техноло гий: учебный ситуационный центр как один из эффективных инструментов подготовки специалистов//Пятая международная научно-методическая конференция «Новые образо вательные технологии в ВУЗе»/сборник докладов, часть 2-Екатеринбург.,2008 – С. 424.

6. Безрукова Е.Ю. 3D системы для Технических и Гуманитарных Высших учебных за ведений: учебно-аналитические центры, 3D лаборатории, комнаты виртуальной ре альности // Научно-практический семинар-мастер-класс “Виртуальная реальность се годня. 3D визуализация: области применения / Русский стиль, презентация – М., 2008.

– С. 3-12.

НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ОБУЧЕНИИ И СОЦИАЛЬНОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ЛЮДЕЙ С ПРОБЛЕМАМИ ВОСПРИЯТИЯ Бельтюков А.П., Купчинаус С.Ю., Моисеева Л.В., Сираев Н.Р.

Удмуртский государственный университет, г. Ижевск Республиканская библиотека для слепых, г. Ижевск Министерство культуры УР, г. Ижевск Школа-интернат для глухих детей № 15 г. Ижевска УР, г. Ижевск Министерство образования и науки УР, г. Ижевск тел.: (3412)-91-60-25, e-mail: belt@udsu.ru, kupci@udsu.ru Сухие цифры медицинской статистики говорят что, независимо от уровня развития той или иной страны, нарушение и потеря слуха в детском возрасте является частым явле нием (примерно 16-17 случаев на 1000 человек населения;

по данным ассоциации детских фондов в России 200 тысяч глухих и 13 тысяч слепых детей). Теряя слух и/или зрение, и не обладая речью, не ориентируясь в пространстве, такие дети становятся объектами осо бой заботы государства, органов общественного воспитания, которые немало делают для их воспитания и обучения в системе специальных учебных заведений интернатного типа.

Большая ответственность, которую берет на себя государство, обуславливает консерва тивность и инертность, плохую восприимчивость к инновациям подобной системы. То есть, проблема обучения и воспитания детей с особыми нуждами стоит достаточно остро и решается в разных странах в зависимости от уровня материальных возможностей и, что более важно, в зависимости от уровня общественной морали и гуманности государства.

Говоря о двух категориях детей с проблемами восприятия – глухих (слабослыша щих) и слепых (слабовидящих), следует выделить общее и специфическое.

Ключевой является мысль Л.С. Выготского о том, что «глухой ребенок не есть «нормальный» ребенок минус слух, ребенок менее развитый, чем его слышащие сверст ники, но есть ребенок иначе развитой». То есть схема развития глухого ребенка должна быть другой. Отсутствие слуха перестраивает психологию ребенка в целом, давая качест венное новообразование. Если глухой ребенок достигает в развитии того же, что и слы шащий, то достигает этого иными способами, на ином пути, иными средствами, но, в то же время, сущность и принципы воспитательного процесса неслышащих детей те же, что и при воспитании детей с нормальным слухом. Воспитывая и обучая глухого ребенка, мы видим, прежде всего, ребенка, а не органический дефект, так как в противном случае мы будем не развивать личность, а культивировать глухоту.

В развитии глухого или слепого ребенка ведущую роль играет не первичный дефект, а его вторичные социальные последствия, его социально-психологическая реализация.

Процессы компенсации не в состоянии полностью выправить органический недостаток, но они помогают преодолеть затруднения, создаваемые дефектом. Поэтому Л.С. Выгот ский считал социальное воспитание глухого ребенка, основанное на методах социальной компенсации его природного недостатка единственным научно-состоятельным и верным путем. Логично отнести это положение и к детям, лишенным зрения.

Основной проблемой в развитии глухого ребенка является отсутствие адекватного речевого опыта, что в свою очередь может привести и чаще всего приводит к существен ному замедлению темпа развития мышления. Отсутствие слуха и, как следствие, неразви тая речь лишают ребенка важнейшего источника информации, тормозят развитие его ин теллекта. Слепой ребенок с его обостренными слухом и тактильным восприятием плохо ориентируется в пространстве, не может читать написанное рукой и напечатанное в книге.

Отсюда в воспитании ребенка с нарушением слуха и речи, нарушениями зрительного вос приятия, решающее значение имеет раннее начало и адекватность коррекционной работы.

Утверждение Л.С. Выготского о том, что воспитание глухого ребенка базируется на тех же самых принципах, что и слышащего, на наш взгляд, вовсе не означает необходимо сти копирования содержания обучения в массовой школе. Опыт современной массовой школы доказывает необходимость существования различных типов школ для слышащих детей. Потребность в создании разнотипных специальных учебных заведений для детей с особыми образовательными нуждами, в дифференциации и индивидуализации их обуче ния, на наш взгляд, является насущной для современной российской школы.

Развитие техники в большой степени влияет на многие представления о том, что считать физическим недостатком. Многие люди, которые плохо видят или слышат, могут нормально работать только благодаря очкам и слуховому аппаратам, компенсирующим недостатки их органов чувств. Сегодня, в условиях информационной революции развитие компьютерной техники и широкая компьютеризация всех сфер человеческой деятельно сти создают предпосылки для социальной реабилитации большого числа людей с физиче скими недостатками, да и сами такие недостатки из серьезного препятствия для самореа лизации личности постепенно сведутся к незначительным неудобствам.

Указанная тенденция в развитии образования пересекается с другой, а именно ком пьютеризацией школ, все более активным использованием компьютерной поддержки учебного процесса [1]. Это пересечение дает новое качество, чрезвычайно важное для специального образования.

Компьютер как инструмент и помощник все шире используется не только профес сионалами, но и в таких областях деятельности, как лингвистика, история, естественные науки, искусство и других. В педагогике с помощью компьютера можно сделать более эффективными проведение различных видов занятий, контроль и управление обучением.

За счет этого можно освободить учителя от рутины, и он сможет больше внимания уде лить индивидуальной работе с учащимися. Компьютер может сделать урок более инте ресным, информационно насыщенным, а огромный поток информации, обрушиваемый на современного учащегося, - доступным для восприятия. Хорошие компьютерные програм мы придают компьютеру гибкость и «отзывчивость», черты «дружественного» общения.

Компьютер, с помощью специальных программ, может оценить уровень знаний ученика в начале занятия и после него, может контролировать усвоение материала в ходе урока. При проведении урока в компьютерном классе появляется возможность задать индивидуаль ный темп для каждого ученика, адаптировать к текущим возможностям ученика слож ность материала, скорость его подачи, число повторений, и, наконец, использовать широ кие возможности машинной графики и аудиоканал (для глухих - с повышенной мощно стью). Важным достоинством компьютера как вспомогательного средства обучения явля ются его абсолютная объективность и беспристрастность;

машина не устает, не болеет, не раздражается, не испытывает разочарования, сталкиваясь с «трудными» учениками. Эти способности в сочетании с хорошо продуманным интерфейсом, удерживающем внимание ученика, делают компьютер незаменимым помощником учителя, работающего творчески.

Все сказанное многократно повышается в цене при обучении «трудных» детей и де тей с особыми образовательными нуждами.

В условиях современных экономических реформ в России и сложной ситуации на рынке труда представляется чрезвычайно важным и профориентация учащихся, успешно осваивающих работу за компьютером [1]. Глухой или слепой ребенок с сохранным и дос таточно развитым интеллектом, по нашему мнению (это подтверждает и опыт других стран), может не только освоить работу за компьютером, но и получить основы будущей профессии, обеспеченной АРМ. Такой выпускник сможет найти работу, обеспечить себя и свою семью, то есть он будет полностью социально реабилитирован и сможет с уверенно стью смотреть в будущее.


Авторы осознают, что внедрение компьютеров в учебный процесс специального учебного заведения или учреждения культуры приведет и к появлению новых проблем организационных, методических, психологических, но это будут проблемы нового уровня, на решение которых будут направлены усилия широкого круга специалистов: дефектоло гов, психологов, лингвистов, специалистов компьютерных наук.

В 90-е годы прошлого века авторами проводился начальный этап проекта по компь ютеризации обучения глухих детей в школе-интернате № 15 [2, 3, 4], когда в компьютер ных классах УдГУ каждому глухому учащемуся было организовано рабочее место, осна щенное современным персональным компьютером (типа Макинтош LC III или IBM PC).

На первом этапе работы для занятий использовались готовые программные продукты за рубежных и отечественных фирм, и целью было психологически подготовить учащихся и педагогов к занятиям с компьютером, дать начальные знания и навыки пользователя ПК, выявить трудности и узкие места, которые при расширении масштабов работы могут серьезно осложнить дело. Тогда же составлялись технические задания на создание специ альных компьютерных программ статической и анимированной графики, вербальной зву ковой и текстовой коммуникации через локальную сеть для поддержки различных видов занятий, программ диагностики и развития различных сторон мышления (логического, комбинаторного и пространственного мышления, чтения и счета и др.), программ тренажеров для обучения грамматике и фонетике русского языка (например, программа «видимая речь») и т.п. В учебно-исследовательской лаборатории систем мультимедиа Уд ГУ с помощью сурдопедагогов школы был создан пробный учебный видео/аудио фраг мент урока для экспериментов по оценке возможностей систем мультимедиа в обучении глухих учащихся. При оснащении каждого рабочего места оптическими дисками, аудио- и видеокартами, микрофонами и наушниками динамического типа удастся создать полно ценную среду мультимедиа, комплексно воздействующую на анализаторы и интеллект учащегося.

Подобный цикл исследований начат в Республиканской библиотеке слепых приме нительно компьютеризации обучения слепых и слабовидящих детей и подростков. Оче видно, что разрабатываемые программы должны быть принципиально многомерными, мультимедийными, а именно, для глухих людей визуальная навигация на экране монитора и в пространстве Интернет должна максимально насыщаться вспомогательным вербаль ным сопровождением, одновременно письменным и звуковым, тогда как для слепых акту ально звуковое сопровождение, поддерживающее навигацию на экране монитора и в про странстве Интернет.

По нашему мнению, компьютерные технологии, средства трехмерной графики, мультимедиа-технологии в решении конкретных учебных и коррекционных задач способ ны обеспечить:

а) достижение обучающего эффекта в более короткие, по сравнению с традицион ным обучением, сроки;

б) возможность решения таких учебно-коррекционных задач, выполнение которых без компьютера чрезвычайно сложно или практически неосуществимо;

в) индивидуализация процесса выполнения задания;

г) введение ребенка в проблемные учебные ситуации, а не преподнесение знаний в готовом виде;

д) возможность достижения более высокой мотивации;

е) обеспечение градуированной системы помощи ребенку;

ж) введение ребенка в ситуацию свободы выбора форм помощи;

з) введение ребенка в ситуацию свободы выбора форм и средств деятельности.

Умение слепого (слабовидящего) или глухого (слабослышащего) ребенка пользо ваться компьютером станет одним из условий его социализации, подготовки к жизни в современном обществе, овладение новой информационной культурой. Умение педагогов и родителей использовать компьютер в качестве средства обучения и развития детей, мо жет индивидуализировать процесс обучения, сделать его более интересным, более дос тупным и привлекательным для ребенка. Именно компьютерные технологии коррекцион ного обучения помогут педагогам выйти на новый уровень помощи ребенку с особыми нуждами, работать не просто с каждым, а работать с каждым по-разному, выстраивая ин дивидуальную программу обучения. Мы убеждены, что по мере совершенствования и распространения компьютеризированных систем обучения и поддержки трудовой дея тельности людей с проблемами восприятия, их положение в обществе изменится в луч шую сторону, и они смогут реализовать свои права в полной мере.

Как для глухого, так и для человека, лишенного зрения, новым жизненным измере нием может стать не просто третье измерение компьютерной графики, но современные измерения мультимедийных ресурсов и ресурсов сети Интернет, создание универсальных и специализированных ресурсных центров, способных расширить несправедливо ограни ченный мир человека с проблемами восприятия.

Литература 1. Бабаева Ю.Д, Войскунский А.Е. Одаренный ребенок за компьютером. – М.: Сканрус, 2003.

2. Купчинаус С.Ю. Речевая информатика: проблемы, подходы и средства. // Сб. «Тезисы док ладов 3-й Росс. Универ.-академ. науч.-практ.конф.», ч.3, Ижевск: Изд-во Удм.ун-та. 1997.

3. Купчинаус С.Ю. Компьютерная поддержка развития речи и речевой деятельности глу хих детей. // Сб. «Вестник Удмуртского ун-та», вып.8, Ижевск. 1999.

4. Kupchinaus S.Ju., Gitlin V.B., Korobeinikova I.V., Visible Speech: analysis, synthesis and application in deaf education. // Speech Synthesis and Analysis. Proccedings of electronic conference October 16-26, 1997 Papers.

3D МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ Бочкова Р.В.

Мордовский государственный педагогический институт имени М.Е. Евсевьева, г.Саранск Требования повышения качества обучения в педагогических вузах, подготовки учи теля, отвечающего современным требованиям, побуждают к поиску новых эффективных форм, методов и средств интенсификации познавательной деятельности обучаемых. В многообразии педагогических инноваций, поиске оптимальных средств, методов и техно логий подготовки учителя одной из наиболее перспективных является технология компь ютерного моделирования, синтезирующая наглядный и практический методы обучения.

Необходимым условием освоения идеологии моделирования является практическая работа с компьютерными моделями, во время которой происходит знакомство с методами моделирования, их возможностями в решении практических задач, получение представле ний о параметрах модели, о соотношении модели и реального объекта. При этом форми руются навыки исследовательской работы, планирования проведения исследований, гра мотной интерпретации результатов выполненной работы.

Важность использования средств пакетов трехмерной графики и анимации в совре менном образовании определяется тем, что графика и анимация образуют виртуальную, интегрированную информационную среду, в которой пользователь обретает новые воз можности не только для восприятия знаний, но и для развития способностей оперировать этими знаниями. Трехмерная графика позволяет создавать трехмерные макеты различных объектов, повторяя их геометрическую форму и имитируя материал, из которого они соз даны. Чтобы получить полное представление об определенном объекте, необходимо ос мотреть его со всех сторон, с разных точек, при различном освещении.

При изучении теоретических и практических аспектов моделирования происходит интеграция образования в целом, реализуются межпредметные связи, повышается интерес к обучению. Моделирование является одним из самых мощных средств формирования информационной культуры. Оно может играть и подчиненную роль: оживить изучаемый материал, продемонстрировать прикладные программы или команды языка программиро вания и др. [2].

В последнее время появилось большое количество компьютерных программ для мо делирования, анимации и визуализации трехмерных миров. Самой распространенной и мощной программой, сочетающей простоту управления и эффективность конечного ре зультата, является пакет трехмерной графики и анимации 3D Studio MAX [1]. Моделиро вание архитектурных интерьеров и фасадов, анимация персонажей, фотореалистичные 3D сцены для Internet, визуализация физических процессов - вот далеко не полный список за дач, решаемых этой программой. Масштабность и модульная структура пакета позволяют получить конечный результат буквально за несколько часов работы пользователя, пред ставляя ему неограниченные средства для творческого поиска и совершенствования.

Построение учащимися компьютерных физических моделей с помощью 3D Studio MAX требует знаний и умений в области физики, информатики и математики, которые совершенствуются в ходе этой деятельности. При этом осуществляется и обратная связь – для освоения содержания физики целесообразно воспользоваться возможностями инфор мационных технологий, выраженными через обучающие функции компьютерного моде лирования, тем более что необходимые знания и умения по нему учащиеся приобретают на уроках информатики.

Эффективность использования пакета 3D MAX при изучении физики обусловлена его следующими возможностями [3]:

1. Интуитивно понятный и удобный графический интерфейс, настраиваемый поль зователем.

2. Возможность моделировать физические объекты без знаний языков программи рования на основе изменения параметров объекта и применения к ним модификаторов.

3. Конечный результат моделирования может быть сохранен в виде статического рисунка или видеоклипа.

Реализация функций компьютерного моделирования рассматривается нами на при мере ряда физических моделей.

Пример 1. Модель движущейся галактики.

Одной из самых популярных тем трехмерной компьютерной графики, используемых в преподавании физики, является космическая одиссея. В таких сценах приходится рабо тать над имитацией звездных систем и галактик во Вселенной. Скопления звезд могут об разовывать цветные спирали, выполняющие функцию космических декораций.

Для создания модели галактики мы использовали системы частиц, а также визуаль ные эффекты постобработки. После визуализации должно получиться изображение, по добное приведенному на рисунке 1.

Рис.1. Модель галактики, созданная в 3D MAX.

Пример 2. Движение тела вдоль заданной кривой.

При разработке модели движения спутника вокруг планеты выбирались две сферы, на которые накладывались текстуры, соответствующие некоторому рельефу поверхности планет. В качестве траектории движения спутника выбирался двухмерный сплайн: эллипс или окружность. В результате проделанной работы получается модель движения спутника вокруг планеты. Модель можно усложнить, добавив движение еще одного спутника или движение самой планеты по произвольной траектории.

Пример 3. Моделирование волнового движения мембраны.

Для моделирования волнового движения мембраны в качестве модели может быть выбрана плоскость с большим количеством сегментов, к которой применены параметри ческие модификаторы Wave или Ripple. Эти модификаторы предназначены для моделиро вания на поверхности объекта волны, исходящей из одной точки (Ripple), или распростра няющейся вдоль некоторой оси (Wave). Оба модификатора имеют следующие параметры:

амплитуда, длина, фаза волны, степень ее затухания, число повторений.

Данные модификаторы можно использовать для анимационных эффектов. Если за давать в режиме анимации на разных ключевых кадрах разные параметры, то получаем эффект движущейся волны или колебания мембраны. Такая модель позволит визуализи ровать движение волны, проследить характер ее изменения в зависимости от выбранных характеристик (амплитуды, длины волны, фазы колебаний) без использования сложного математического аппарата, описывающего данные явления.

Пример 4. Моделирование явления отражения света.

В пакете 3D MAX имеются специальные средства для моделирования эффектов от ражения и преломления (Reflection/Refraction). С использованием этих средств можно по лучить отражающие поверхности или объекты, рассмотреть эффекты отражения и пре ломления в среде.

Для демонстрации явления отражения света нами использовалась готовая модель:

стеклянное яблоко, лежащее на плоскости. С использованием источников света можно промоделировать различные эффекты освещения. Например, на рисунке 2 показана неод нородная полупрозрачная тень от яблока, полученная от источника света, который распо ложен на таком расстоянии, чтобы была видна отбрасываемая тень, но сцена не была чрезмерно залита светом.

Рис.2. Моделирование эффектов отражения и преломления.

Разработка описанных и большого количества других анимационных физических моделей производилась студентами физико-математического факультета при изучении курса «Информационные и коммуникационные технологии в обучении». Компьютерные анимации и интерактивные модели, аналогичные разработанным, могут эффективно ис пользоваться с целью предварительной отработки у учащихся ряда экспериментальных действий и операций, формирования у них общих подходов к планированию и проведе нию отдельных этапов экспериментального исследования, а также увеличения уровня сформированности умений и навыков в выполнении физического эксперимента.

Литература 1. Чумаченко И.Н. 3DS MAX 7: Полная версия. – М.: НТ Пресс, 2005. – 592 с.

2. Александрова В.В. Методика моделирования пространственных форм // Информатика – исследования и инновации. – 2001. – №5. – С. 110-117.

3. Винницкий Ю.А. Компьютерный практикум на уроках физики в школе по теме «Вол новая оптика» // Педагогическая информатика. – 2006. – №3. – С. 54-60.

СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДИСПЕТЧЕРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОГО ОКРУЖЕНИЯ Брагута М.В.

Научно-исследовательский центр электронной и вычислительной техники, г. Москва тел.: (916)-601-07-53, e-mail:braguta.maxim@gmail.com Клименко С.В.

Институт физико-технической информатики, г. Протвино тел.: (916)-859-68-99, e-mail:stanislav.klimenko@gmail.com Эффективная работа диспетчерского персонала является важнейшим фактором в обеспечении надежного функционирования энергосистем. Оценку состояния энергосис темы диспетчерский персонал производит по визуализируемой информации. Правильное представление о состоянии управляемого объекта зависит не только от полноты получен ной информации, но и от способа ее визуализации.

За последнее десятилетие в энергосистемах различных стран мира наблюдается зна чительный рост использования математических моделей, описывающих состояние элек троэнергетических систем. Возникла необходимость в поиске новых методов представле ния диспетчерской и технологической информации для оценки состояния наблюдаемой электроэнергетической системы. Математическая модель Единой Энергетической Систе мы Российской Федерации включает в себя около 8000 узлов и 12000 ветвей. Также, в связи с введением конкурентных, рыночных отношений, в информационную модель сис темы вводятся новые переменные (такие как локальные цены на передачу, выработку электроэнергии, стоимость потерь и др.) [1]. Крупномасштабные каскадные системные аварии (США и Канада 14 августа 2003 года, системная авария в Финляндии в районе Хельсинки, в Великобритании, 23 сентября 2003 года в Швеции и в Дании, системной аварии в Италии и Швейцарии в августе 2003 года, системная авария в России в мае года), происходящие во всем мире, свидетельствуют об отсутствии оперативной «инфор мативности» диспетчерского персонала.

В связи с этим актуализировался вопрос поиска и построения принципиально новых информационных решений для отображения информации в условиях ограниченного инфор мационного пространства применяемых в настоящее время технологий – видеостен [2].

Авторами исследуются системы визуализации, представляющие макроскопические и микроскопические данные о состоянии энергосистемы: визуализация потоков мощности в целом (ситуационные схемы), а также визуализация отдельных элементов и их режимных параметров (однолинейные схемы) электроэнергетической системы. В исследовательской работе представлен новый подход построения систем визуализации с применением техно логии виртуального окружения (ВО), внедрения результатов которой позволит:

• создать новый класс тренажёров и систем визуализации диспетчерско технологической информации;

• сократить время обучения оперативного и эксплуатационного персонала;

• уменьшить скорость отработки ориентационно-моторных навыков диспетчерского персонала;

• повысить качество используемых моделей визуализации диспетчерско технологической информации;

• снять ограничения, наложенные на информационное поле используемых технологий, путем «погружения» оператора в виртуальную среду.

На данный момент существует широкий спектр систем ВО, различаемых по соотно шению реальных и виртуальных объектов, и разной степени погружения. Использование систем ВО дает возможность предоставления больших массивов данных, отображающих взаимодействие оператора с трёхмерными моделями исследуемых объектов. Применение систем ВО позволяет перейти на более высокий качественный уровень обработки данных, моделирования и проведения экспериментов, разработки сложных машин и механизмов, создание тренажеров и систем управления сложными технологическими процессами [3].

Применение систем ВО позволит существенно повысить эффективность применения новой техники, удешевить и ускорить обучение по её применению. Системы ВО, особен но системы полного погружения пользователя, предоставляют возможность быстрого восприятия и обработки многомерной информации, работа с которой значительно затруд нена при использовании классических методов отображения данных.

В основу построения системы визуализации диспетчерско-технологической информа ции (СВДТИ) положены принципы избирательности, иерархичности и функциональности.

Избирательный принцип реализован в виде возможности выбора (вызова) операто ром необходимой ему мнемосхемы в зависимости от текущей технологической ситуации и состояния технических средств контроля и управления.

Иерархия СВДТИ заключается в ее построении по принципу «от общего к подчи ненному частному» (сеть - подстанция). При этом уровень «сеть» является «корнем» ие рархического дерева.

За каждым уровнем СВДТИ закреплено определенное функциональное назначение.

На первом уровне (сеть) реализуются только информационные функции (отображе ние значений основных параметров, характеризующих технологический процесс в целом, обобщенная сигнализация режимных отклонений и нарушения работы оборудования). Мнемо схемы этого уровня содержат объем информации, позволяющий оценить ситуацию в целом.

На втором уровне (подстанция) реализуются информационно-управляющие функ ции. На этом уровне отображаются:

• состояние коммутационных аппаратов присоединения с точки зрения возможности осуществления переключений;

• электротехнические параметры присоединения, включая, при необходимости, параметры контроля режима.

На этом уровне возможно проведение операций по оперативному переключению коммутационных аппаратов.

Функциональность СВСДИ заключается в:

• наглядном отображении функционально-технической схемы управляемого объекта и информации о его состоянии в объеме, необходимом для выполнения оператором возложенных на него функций;

• отображении связи и характера взаимодействия управляемого объекта с другими объектами и внешней средой;

• сигнализировании обо всех существенных нарушениях в работе объекта;

• обеспечении быстрого выявления возможности локализации и ликвидации неисправности.

Основу мнемосхем всех уровней СВДТИ составляют трехмерные модели элементов реальной электроэнергетической системы (статические и динамические) - представление контролируемого оборудования, его состояния и состояния технологического процесса, построенного на системе кодирования зрительной информации.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.