Download - Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειμένων σε τρεις διαστάσεις Google SketchUp

Transcript
Page 1: Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειμένων σε τρεις διαστάσεις Google SketchUp

3ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής – Μάιος 2011

1

Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειµένων σε τρεις διαστάσεις

Γεώργιος Γεωργαλίδης1, Χρυσούλα Βαλαρούτσου 2, Χρυσή Καράλη3

1 Μαθητής Β Τάξης Λυκείου, Ελληνικό Κολλέγιο Θεσσαλονίκης

[email protected] 2 Μαθήτρια Β Τάξης Λυκείου, Ελληνικό Κολλέγιο Θεσσαλονίκης

[email protected] 3 Μαθήτρια Β Τάξης Λυκείου, Ελληνικό Κολλέγιο Θεσσαλονίκης

[email protected]

Κωνσταντίνος Παρασκευόπουλος – ΠΕ19 Καθηγητής Πληροφορικής

Ελληνικό Κολλέγιο Θεσσαλονίκης [email protected]

Περίληψη

Το Google SketchUp είναι ένα πρόγραµµα το οποίο µπορεί κάποιος να χρησιµοποιήσει για να δηµιουργήσει, να τροποποιήσει και να µοιραστεί τρισδιάστατα µοντέλα. Είναι ευκολότερο στην εκµάθηση σε σχέση µε άλλα προγράµµατα τρισδιάστατης µοντελοποίησης, και για τον λόγο αυτό κατάλληλο για ανθρώπους µε µικρή ή καθόλου εµπειρία στον τοµέα αυτό. Οι µαθητές χρησιµοποίησαν το πρόγραµµα για να δηµιουργήσουν ένα τρισδιάστατο µοντέλο των κτιριακών εγκαταστάσεων του Ελληνικού Κολλεγίου Θεσσαλονίκης (Γυµνασίου και Λυκείου). Για το σκοπό αυτό οι µαθητές χρησιµοποίησαν µία κάτοψη του σχολείου όπως φαίνεται στο Google Earth, µέτρησαν τις διαστάσεις των χώρων, έβγαλαν φωτογραφίες και στη συνέχεια µοντελοποίησαν το σκελετό του κτιρίου, το εσωτερικό του αλλά και τον περιβάλλοντα χώρο. Επιθυµώντας ακόµα µεγαλύτερη λεπτοµέρεια στη µοντελοποίηση, οι µαθητές µοντελοποίησαν και τοποθέτησαν διάφορα αντικείµενα όπως παράθυρα, καρέκλες, θρανία, πίνακες υπολογιστές, γήπεδα, και οχήµατα. Επίσης χρησιµοποιήθηκαν αρκετά έτοιµα µοντέλα αντικειµένων κυρίως φυτών από το Google 3D Warehouse για να οµορφύνει ακόµα περισσότερο το τελικό αποτέλεσµα Λέξεις κλειδιά: τρεις διαστάσεις, µοντελοποίηση, µοντέλο, Google SketchUp, κτίριο, αντικείµενα.

1. Εισαγωγή

Σκοπός της εργασίας ήταν η τρισδιάστατη µοντελοποίηση των κτιριακών εγκαταστάσεων του Ελληνικού Κολλεγίου Θεσσαλονίκης (Γυµνασίου και Λυκείου) αλλά και των διαφόρων αντικειµένων που σχετίζονται µε αυτές. Η µοντελοποίηση έγινε µε τη βοήθεια υπολογιστή, χρησιµοποιώντας ως κύριο σχεδιαστικό εργαλείο το πρόγραµµα Google SketchUp. Η επιλογή του Google SketchUp βασίστηκε στην ευκολία εκµάθησης του προγράµµατος, κάτι που το καθιστά εύκολο στη χρήση ακόµη και από αρχάριους χρήστες, µε µικρή ή καθόλου εµπειρία στον τοµέα της σχεδίασης µε τη βοήθεια υπολογιστή (CAD). Επίσης η δωρεάν άδεια εγκατάστασης και χρήσης του λογισµικού, για την βασική του έκδοση, επιτάχυνε τη διαδικασία της µοντελοποίησης αφού µπόρεσαν οι µαθητές να εργαστούν και στους οικιακούς τους υπολογιστές. Εκτός από το Google SketchUp, χρησιµοποιήθηκε επίσης το Google Earth για τη λήψη µιας κάτοψης του σχολικού συγκροτήµατος, επάνω στην οποία έγινε η µοντελοποίηση των εγκαταστάσεων, ενώ το MS Paint των Windows, χρησιµοποιήθηκε για τη δηµιουργία εικόνων υφής (Textures) για ορισµένα από τα αντικείµενα όπως π.χ. βιβλία, δάπεδα κλπ.

Page 2: Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειμένων σε τρεις διαστάσεις Google SketchUp

3ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής – Μάιος 2011

2

2.Λήψη κάτοψης από τον Google Earth και µεταφορά της στο Google SketchUp

Πριν να ξεκινήσει η διαδικασία της µοντελοποίησης των σχολικών εγκαταστάσεων, η σχεδιαστική οµάδα έκρινε ότι η ύπαρξη µιας κάτοψης θα προσέφερε µεγάλη βοήθεια, έτσι ώστε να τοποθετηθούν µε µεγάλη ακρίβεια τα µοντέλα των κτιρίων µέσα στο χώρο. Η λήψη της κάτοψης, έγινε µε τη βοήθεια του Google Earth. Αφού εντοπίστηκαν οι εγκαταστάσεις του σχολείου επάνω στο χάρτη του Google Earth (Εικόνα 1), φωτογραφήθηκαν και στη συνέχεια εισήχθησαν στο Google SketchUp.

Εικόνα 1: Οι εγκαταστάσεις του Ελληνικού Κολλεγίου Θεσσαλονίκης όπως φαίνονται από το

δορυφόρο του Google Earth

Η εισαγωγή της κάτοψης στο Google SketchUp δεν ήταν αρκετή, αφού δεν αναπαριστούσε τις πραγµατικές διαστάσεις των εγκαταστάσεων. Γι αυτό τον λόγο η οµάδα µέτρησε και κατέγραψε τις πραγµατικές διαστάσεις των κτιρίων, ενώ στη συνέχεια αναπροσάρµοσε την εικόνα της κάτοψης στο Google SketchUp σύµφωνα µε αυτές.

3. Η µοντελοποίηση του κεντρικού κτιρίου

Έχοντας τοποθετήσει και προσαρµόσει κατάλληλα την εικόνα της κάτοψης στο Google SketchUp, ήρθε η ώρα να προχωρήσει η µοντελοποίηση των εγκαταστάσεων ξεκινώντας από το κεντρικό κτίριο. Χρησιµοποιώντας τα εργαλεία Line, Rectangle και Polygon σχεδιάστηκε το βασικό σκαρίφηµα του κτιρίου ενώ στη συνέχεια χρησιµοποιώντας το εργαλείο Push/Pull έγινε ο σχηµατισµός των εξωτερικών τοίχων και των εσωτερικών χωρισµάτων του κτιρίου. Στην Εικόνα 2 διακρίνεται η κατασκευή του µοντέλου του κτιρίου σε πολύ αρχικό στάδιο ενώ στην Εικόνα 3 διακρίνεται το µοντέλο του κεντρικού κτιρίου σχεδόν τελειωµένο.

Εικόνα 2: Το µοντέλο του κεντρικού κτιρίου σε αρχικό στάδιο µοντελοποίησης.

Page 3: Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειμένων σε τρεις διαστάσεις Google SketchUp

3ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής – Μάιος 2011

3

Εικόνα 3: Το µοντέλο του κεντρικού κτιρίου σχεδόν τελειωµένο.

Ιδιαίτερα απαιτητική ήταν η σχεδίαση των παραθύρων του κτιρίου (Εικόνα 2Α), τα οποία σχεδιάστηκαν µε τέτοιο τρόπο ώστε κατά την τοποθέτησή τους να δηµιουργούν ανοίγµατα στους τοίχους ώστε να είναι εφικτή η θέα στους εσωτερικούς χώρους. Επίσης όλα τα παράθυρα του κτιρίου έχουν υφή αλουµινίου, διάφανο τζάµι και διπλές επιφάνειες για ρεαλιστικότερη θέασή τους τόσο από το εσωτερικό όσο και από το εξωτερικό του κτιρίου. Τέλος µοντελοποιήθηκαν οι εσωτερικές και οι εξωτερικές πόρτες του κτιρίου (Εικόνα 2Β) αλλά και οι σκάλες τόσο οι εσωτερικές όσο και οι εξωτερικές (Σφάλµα! Το αρχείο προέλευσης της αναφοράς δεν βρέθηκε.5) ενώ τοποθετήθηκαν στα κατάλληλα σηµεία.

Εικόνα 2Α: Μοντέλο µισάνοικτου παραθύρου, µε αλουµινένιο πλαίσιο και διάφανα τζάµια. Εικόνα 3Β: Μοντέλο της κεντρικής πόρτας του κτιρίου.

4Α 4Β

Page 4: Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειμένων σε τρεις διαστάσεις Google SketchUp

3ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής – Μάιος 2011

4

Εικόνα 5: Μοντέλο εσωτερικής σκάλας ανάµεσα στο ισόγειο και τον πρώτο όροφο.

4. Μοντελοποίηση διαφόρων αντικειµένων του εσωτερικού του κτιρίου

Από το ξεκίνηµα της εργασίας αποφασίστηκε να αποδοθεί µε όσο το δυνατό περισσότερη λεπτοµέρεια το εσωτερικό του κτιρίου, οι αίθουσες, και τα γραφεία. Για να γίνει κάτι τέτοιο πραγµατικότητα έπρεπε να µοντελοποιηθούν όλα τα αντικείµενα που υπάρχουν µέσα σε αυτά όπως έπιπλα, βιβλία, υπολογιστές, διαδραστικοί πίνακες κ.α. Μετά από καταγραφή όλων των αντικειµένων, διαπιστώθηκε ότι το µεγάλο πλήθος τους δεν θα επέτρεπε κάτι τέτοιο και γι αυτό προκρίθηκε η λύση της µοντελοποίησης ορισµένων από αυτά, ενώ τα υπόλοιπα βρέθηκαν από τη συλλογή του Google 3D Warehouse. Σε ορισµένα από τα αντικείµενα που µοντελοποιήθηκαν χρησιµοποιήθηκαν ορισµένες ενδιαφέρουσες τεχνικές όπως η Texture mapping µε την οποία ντύθηκαν τα βιβλία µε εξώφυλλα, ενώ οι οθόνες και οι διαδραστικοί πίνακες «ρυθµίστηκαν» να προβάλλουν πραγµατικό περιεχόµενο. Στην Εικόνα 4 φαίνονται µερικά από τα αντικείµενα που µοντελοποιήθηκαν σε ένα από τα δύο εργαστήρια πληροφορικής του σχολείου. Τα αντικείµενα που µοντελοποιήθηκαν είναι οι καρέκλες, οι πάγκοι εργασίας, οι υπολογιστές µε τις οθόνες, ο πίνακας ανακοινώσεων, η ντουλάπα, ο πίνακας προβολής, ο φορητός υπολογιστής και η τηλεόραση. Στην Εικόνα 5 φαίνεται το αναγνωστήριο της σχολικής µονάδας µε µοντελοποιηµένα όλα τα βιβλία (Εικόνα 6) και τις βιβλιοθήκες, ενώ έχουν επίσης µοντελοποιηθεί και οι καρέκλες, τα τραπέζια ανάγνωσης καθώς και ο πίνακας.

Εικόνα 4: Το ένα από τα δύο εργαστήρια της πληροφορικής µε µοντελοποιηµένα διάφορα

αντικείµενα

Page 5: Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειμένων σε τρεις διαστάσεις Google SketchUp

3ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής – Μάιος 2011

5

Εικόνα 5: Για την αναπαράσταση του αναγνωστηρίου της σχολικής µονάδας κατασκευάστηκαν τα µοντέλα των βιβλιοθηκών, των βιβλίων, των τραπεζιών ανάγνωσης, του πίνακα καθώς και των

καρεκλών.

Εικόνα 6: Μερικά από τα µοντελοποιηµένα βιβλία που χρησιµοποιήθηκαν για να γεµίσουν τις

βιβλιοθήκες του αναγνωστηρίου.

5. Μοντελοποίηση αθλητικών εγκαταστάσεων θεάτρου και εξωτερικών χώρων

Μετά τη µοντελοποίηση των εσωτερικών χώρων του κτιρίου ήρθε η σειρά να µοντελοποιηθούν και οι εξωτερικοί σχολικοί χώροι όπως οι αθλητικές εγκαταστάσεις, και το υπαίθριο αµφιθέατρο. Κατασκευάστηκαν τα µοντέλα των γηπέδων µπάσκετ, τένις και ποδοσφαίρου ενώ στα µοντέλα αυτά προστέθηκαν διάφορα αντικείµενα όπως µπασκέτες, φιλέ, προβολείς και περιφράξεις. Μια άποψη των αθλητικών εγκαταστάσεων φαίνεται στην Εικόνα 10.

Page 6: Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειμένων σε τρεις διαστάσεις Google SketchUp

3ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής – Μάιος 2011

6

Εικόνα 10: Άποψη των αθλητικών εγκαταστάσεων µε τα µοντέλα των γηπέδων τένις, µπάσκετ και ποδοσφαίρου. Σε πρώτο πλάνο φαίνεται το µοντέλο ενός µεγάλου προβολέα.

Στην Εικόνα 11φαίνεται το µοντέλο του υπαίθριου αµφιθεάτρου µαζί µε την περίφραξή του της οποίας το πλέγµα έχει επίσης µοντελοποιηθεί χωρίς να έχει χρησιµοποιηθεί κάποια υφή για τη δηµιουργία της. Επίσης διακρίνονται κάποια δέντρα στα δεξιά της εικόνας καθώς και διάφοροι θάµνοι, όλα έτοιµα τρισδιάστατα µοντέλα από το Google 3D Warehouse. Κλείνοντας, να πούµε ότι ο εµπλουτισµός του µοντέλου θα συνεχιστεί µε σκοπό την ακόµη πιστότερη αναπαράσταση των πραγµατικών χώρων.

Εικόνα 11: Άποψη του υπαίθριου αµφιθεάτρου του Ελληνικού Κολλεγίου, καθώς και µέρους των αθλητικών εγκαταστάσεων του σχολείου στο βάθος. Για την αναπαράσταση της βλάστησης

χρησιµοποιήθηκαν τρισδιάστατα µοντέλα φυτών από το Google 3D Warehouse.

Ευχαριστίες

Θα θέλαµε να ευχαριστήσουµε θερµά τον καθηγητή κ. Κ.Παρασκευόπουλο για τη βοήθεια και την καθοδήγηση που προσέφερε σε όλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας. Επίσης θερµές

Page 7: Μοντελοποίηση κτιρίου και αντικειμένων σε τρεις διαστάσεις Google SketchUp

3ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής – Μάιος 2011

7

ευχαριστίες θα θέλαµε να δώσουµε και στη διεύθυνση του Ελληνικού Κολλεγίου Θεσσαλονίκης που µας επέτρεψε να πραγµατοποιήσουµε την εργασία αυτή.

Βιβλιογραφία

1. Chris, Grover (2009). Google SketchUp: The Missing Manual. O’Reilly Media, Inc, USA. 2. A. Chopra (2007). Google SketchUp for Dummies. John Wiley and Sons Ltd. 3. http://sketchup.google.com/intl/en/training/ Εκπαιδευτικό υλικό για την εκµάθηση του

GoogleSketchUp