Из истории компьютерной графики. Основы работы в графической системе «Компас»

В последние несколько десятилетий компьютер начал играть в жизни человека очень важную роль. Он является средством общения, обучения, получения информации и развлечения. А кроме того, компьютер превратился в инструмент компьютерной графики. Так что же такое компьютерная графика?

Компьютерной графикой называют область деятельности, направленную на создание, редактирование и сохранение изображений с помощью компьютера.

Этот способ получения графических изображений имеет сравнительно недолгую, но очень насыщенную событиями историю. Как вы думаете, какие условия были необходимы для возникновения компьютерной графики?

Конечно, прежде всего необходимо было появление самих компьютеров, которые первоначально вовсе не были привычными для нас компактными устройствами. Первые компьютеры, появившиеся в 40-х гг. XX в., были огромными машинами, занимающими целые помещения научных институтов. Они выполняли очень большое (для своего времени) количество вычислительных операций. Но первые компьютеры обладали одним очень существенным недостатком — они не имели дисплеев.

Поэтому вторым условием возникновения компьютерной графики стало создание устройств, предназначенных для вывода изображений, — мониторов. Это стало возможно благодаря изобретению, запатентованному в США ещё в начале XX в., которое было сделано выдающимся инженером, выходцем из России, Владимиром Козьмичом Зворыкиным. Устройство, созданное Зворыкиным, получило название электронно-лучевая трубка. Оно на много лет опередило появление телевизоров и компьютеров.

Первые компьютеры, оборудованные мониторами, были созданы в 1950-х гг. А уже в начале 1960-х годов началась активная разработка программ и инструментов компьютерной графики, которая продолжается до сих пор.

Первой такой программой (работающей с изображениями) была программа Sketchpad — буквально — «альбом для рисования». Создана она была американским учёным в области информатики и пионером интернета Авеном Сазерлендом.

Сейчас компьютерную графику дизайнеры применяют для создания афиш, плакатов и рекламы. Учёные используют её для графического отображения результатов научных исследований (в графиках и диаграммах и моделях). Художники занимаются цифровой живописью. А персонажи, созданные в системах компьютерной графики, становятся героями фильмов и компьютерных игр.

Интересно, что одним из первых примеров компьютерной анимации был советский мультфильм «Кошечка», созданный в 1968 году с помощью машины БЭСМ-4.

Современные возможности компьютерной графики практически безграничны. Существует множество сложных программ, которые помогают создавать чертежи, модели и сразу, с компьютера, отправлять их на станки. Для инженеров системы автоматизированного проектирования (САПР) давно стали привычными инструментами, постепенно вытесняющими традиционные кульманы, карандаши и линейки.

Система автоматизированного проектирования (САПР) — это комплекс средств автоматизации, взаимосвязанных с подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователем системы), выполняющий автоматизированное проектирование.

Проектирование — это процесс создания описания, необходимого для построения в заданных условиях ещё не существующего объекта.

Но нужно помнить, что и компьютеры, и специальные программы, хотя и позволяют выполнять работу быстрее, точнее, надёжнее, но являются только инструментами, которые могут правильно применяться лишь при наличии знаний и умений пользователя.

Появление первых программ для автоматизации проектирования относится ко второй половине XX века. В начале 1960-х гг. на заре вычислительной техники в компании General Motors была разработана интерактивная графическая система подготовки производства. А в 1971 году её создатель — доктор Патрик Ханрэтти (его называют отцом САПР) — основал компанию «Производственные и консалтинговые услуги» (Manufacturing and Consulting Services), оказавшую огромное влияние на развитие этой отрасли и составившую основу современных САПР.

К середине 1980-х годов системы автоматизированного проектирования обрели общую форму, существующую и сейчас. Правда, стоили они тогда очень дорого — около 90 тыс. долларов за одно рабочее место (в современных деньгах — это более 250 тыс. долларов). А одной из первых доступных широкому кругу пользователей стала американская графическая система «AutoCAD».

Использование компьютера предоставляет конструкторам и технологам значительные преимущества в изготовлении чертежей, освобождает их от объёмных графических операций, а также повышает производительность труда.

Основная функция САПР — это выполнение автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей. САПР объединяет технические средства, различные виды обеспечения, параметры и характеристики которых выбирают, учитывая особенности задач инженерного проектирования объектов.

САПР имеет свои преимущества и недостатки. К преимуществам относятся:

♦ более быстрое выполнение чертежей;

♦ повышение точности выполнения;

♦ повышение качества;

♦ возможность многократного использования чертежа;

♦ ускорение расчётов и анализа при проектировании (мощные средства компьютерного моделирования позволяют выполнять на компьютерах часть проектных расчётов).

К недостаткам можно отнести:

♦ высокую стоимость программного обеспечения и обновлений;

♦ высокие затраты на компьютерное оборудование;

♦ необходимость обучения и переобучения;

♦ а также необходимость модификации бизнес-процессов предприятий под САПР.

По функциональному назначению САПР разделяют в зависимости от решаемых задач. Они могут значительно отличаться структурой, интерфейсом, быстродействием и так далее.

Как мы уже говорили, одной из первых доступных широкому кругу пользователей стала американская графическая система «AutoCAD», созданная компанией Autodesk. С её помощью архитекторы, инженеры и строители могут выполнять чертежи, необходимые в разнообразных областях технического проектирования, создавать точные двухмерные (2D) чертежи и трёхмерные (3D) модели. На сегодняшний день «AutoCAD» является самой распространённой системой в мире.

С 1989 года в России существует собственная система автоматизированного проектирования «Компас».

Компас-3D — это система трёхмерного моделирования компании АСКОН, разработанная специально для операционной среды MSWindows. Эта система стала стандартом для тысяч предприятий благодаря сочетанию простоты освоения и лёгкости работы с мощными функциональными возможностями твердотельного и поверхностного моделирования.

Широкие возможности системы обеспечивают проектирование машиностроительных деталей и сборочных единиц любой сложности в соответствии с передовыми методиками проектирования.

В Компас-3D присутствует богатый инструментарий по проектированию изделий из листового металла, позволяющий создавать самые сложные конструкции из листа, с последующим автоматическим получением развёртки на спроектированные детали.

Проектируя в Компас-3D, можно получить электронную модель, которая будет содержать в себе данные, необходимые для её изготовления и последующего изменения. При этом документацию на построенное изделие можно получить автоматически. Спецификация формируется по 3D-модели сборочной единицы, а создание чертежей заключается в расположении на формате чертежа ассоциативных видов с 3D-модели. Система имеет простой и понятный интерфейс, благодаря которому можно быстро освоить функционал программы и приступить к работе.

Именно с этой программой нам с вами и предстоит познакомиться.

Итак, для того чтобы начать работать в САПР, нужно что? Правильно, включить компьютер. После того как система загрузится, найдите на рабочем столе ярлык программы «Компас-3D», и двойным щелчком запустите программу.

Если ярлыка на рабочем столе нет, то программа открывается через меню: Пуск/Все программы/АСКОН (или Компас-3D)/Компас-3D.

Как только программа будет запущена, вы попадёте на стартовую страницу программы «Компас», теперь программа готова к работе.

Рассмотрите стартовую страницу программы «Компас». Есть ли там элементы, знакомые вам из курса информатики?

Вы уже знаете, что в верхней части страницы расположена строка Меню и кнопки управления окном, которые позволяют закрыть или свернуть всё окно программы.

В середине страницы вы можете выбрать необходимый вам тип документа или открыть документ, созданный раньше.

С помощью модулей системы КОМПАС-3D V19 можно создать следующие документы:

Чертёж — с помощью чертёжного редактора КОМПАС-График можно быстро разработать и выпустить графические и текстовые документы: эскизы проработок, чертежи сборок и деталировок, плакаты, каталоги, планы, схемы и так далее. Основное достоинство системы — обеспечение полной поддержки стандартов ЕСКД.

Спецификация — система проектирования спецификаций, с помощью которой создаются спецификации сборочного чертежа.

Деталь — это режим создания трёхмерной параметрической детали.

Сборка — это режим создания параметрических трёхмерных моделей сборок на основе ранее разработанных моделей деталей.

Текстовый документ — с помощью текстового редактора осуществляется разработка различного рода текстовой документации. Возможно как стандартное, так и произвольное оформление документов. При работе можно использовать любые доступные в Windows шрифты, как векторные, так и растровые.

Фрагмент — это режим эскизной проработки отдельных видов и сборок в масштабе 1:1, без элементов оформления и без ограничения размера формата.

Кроме того, система Компас-3D предоставляет возможность создавать специальные документы:

Листовая деталь — это моделирование деталей, получаемых (создаваемых) из листового материала с помощью гибки.

СПДС Чертёж — это создание строительных чертежей на базе модуля Компас-График.

Технологическая сборка — это создание трёхмерной модели, содержащей технологические данные для написания технологического процесса.

Также КОМПАС-3D даёт возможность создавать собственные библиотеки фрагментов, стили линий, стили штриховок и так далее.

Открыть любой из документов вы можете несколькими способами.

1. Одним щелчком левой кнопки мыши по символу документа на стартовой странице.

2. Выбрать на панели инструментов кнопку Создать А затем в открывшемся диалоговом окне найти нужный тип документа. Таким способом документ создают в тех случаях, когда стартовая страница закрыта.

Попробуйте открыть указанные выше документы (Чертёж, Фрагмент, Деталь) и рассмотрите внешний вид рабочего поля каждого из них.

Внешний вид окна программы, как вы, наверное, знаете, принято называть пользовательским интерфейсом. Изучим его и найдём его основные компоненты.

1. Создайте документ Фрагмент и внимательно рассмотрите открывшееся рабочее окно. Вы увидите:

— вдоль верхней границы документа расположена строка Меню;

— ниже расположены вкладки с заголовками;

— ещё ниже в три ряда расположены Панели инструментов и Панель быстрого доступа;

— слева окна располагается Панель управления;

— левее кнопок управления окном располагается Область поиска команд;

— оставшуюся часть занимает Рабочее поле документа.

Если вы подведёте курсор к любому из инструментов (не нажимая на кнопки мыши), вы увидите всплывающую подсказку — название инструмента.

Основные элементы интерфейса одинаковы для всех документов системы «Компас».