2.1. 3D редакторы

Информатика, 6 сынып. Оқулық: Қадырқұлов Р. А., Нұрмұханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). 2 бөлім: 3D баспа. 40–45-беттер.

Нені үйренесің

• 2D графиканың 3D графикадан және қолмен салынған суреттен айырмашылығын түсіндіруді.
• Пиксель мен монитордың айыру қабілеті не екенін түсінуді.
• 3D модельдеудің қайда қолданылатынын айтуды: кино, ойын, сәулет, инженерия.
• SketchUp 3D редакторын іске қосуды, шаблонды таңдауды және терезесінің басты бөліктерін танып білуді.
• Қарапайым көлемді фигураларды құруды: параллелепипед, текше, пирамида.

Ой қозғау

• Күнделікті пайдаланатын заттарды, көліктер мен ғимараттарды жобалайтындарға компьютер не үшін қажет деп ойлайсың? Затты алдымен экранда «салып» көруге болады: айналдырып, барлық жағынан қарап, қатені түзетуге болады. Бұл нағыз затты жасап, қайта жасаудан арзан әрі жылдам.
• Компьютерде не салуды қазірдің өзінде білесің? Мысалы, Paint-те. Бұл жазық сурет, екіөлшемді графика.
• Қағазға салынған текшені басқа жағынан көрсету керек болса, не істейміз? Қайтадан салу керек. Ал компьютерде фигураны бұруға, үлкейтуге, кішірейтуге немесе түзетуге болады.

Тақырыпты талдаймыз

Жазық сурет пен көлемді модель

Қаламмен парақта текше сыз. Бұл — 2D: «Dimension» сөзі «өлшем» дегенді білдіреді, яғни суреттің екі өлшемі бар: ұзындығы мен ені. Жұмыс алаңы парақтай жазық. Мұндай графиканың артықшылығы: анықтығы мен қарапайымдылығы.

Енді графикалық редактордағы текшені елестетші. Оны бұруға, түзетуге, үлкейтуге немесе кішірейтуге болады, қайта салудың қажеті жоқ. Үшінші өлшем биіктікті қосады, сондықтан ол 3D (three-dimensional, «үшөлшемді»).

💡 Оқулықта екі мультфильм салыстырылған: «Қазақ елі» — 2D-анимация, ал «Ер Төстік және Айдаһар» — 3D-анимация. Екеуінің де кадрларын қарап көр: «Ер Төстік және Айдаһарда» кейіпкерлердің көлемі, жарық пен көлеңкесі байқалады.

3D модельдеу қайда қолданылады

3D модельдеу — үшөлшемді кеңістікте форма мен түс арқылы дүниенің көлемді моделін жасау. Оны қолданады:

• кино мен мультипликацияда;
• жарнамалық роликтер дайындауда, ойындар мен түрлі презентациялар жасауда;
• сәулетте (үйлер мен көпірлерді алдымен экранда салады);
• инженерлік және басқа салаларда.

Ол «Геометрия» пәнімен тығыз байланысты. Жазықтықтағы декарттық координаттар жүйесін (x, y осьтері) есіңе түсір. 3D-де оларға үшінші z осі қосылады. Кеңістіктегі кез келген зат координаталары (x, y, z) бар нүктелерден және қарапайым фигуралардан (сызық, эллипс, текше т.б.) тұрады. 3D модельдеу осыған сүйенеді: күрделі заттар нүктелер мен қарапайым фигуралардан құрастырылады.

Экрандағы сурет неден тұрады

Монитордағы кескін ұсақ нүктелерден жиналады. Оларды пикселдер дейді. Пикселдердің жалпы саны — монитордың айыру қабілеті.

📕 Оқулықта айыру қабілеті 800×600 болса, «800 жол, әр жолда 600 пиксель бар» деп жазылған. Қабылданған тәртіп керісінше: бірінші сан — ені (жолдағы 800 пиксель), екіншісі — биіктігі (600 жол). Пикселдердің жалпы саны одан өзгермейді.

Екі кезең: алдымен форма, содан кейін түс

3D модельдеудің ең алғашқы кезеңі — фигураларды нақтылау (детализация): жер бедері, кейіпкерлер, қоршаған орта. Осы кезеңде дайындалған фигураларды 3D модельдер дейді. Оларда түс әзірге жоқ, бәрі ақшыл сұр түсті. Табыс жасаушының талантына және тәжірибесіне байланысты.

SketchUp-пен танысамыз

SketchUp (sketch — эскиз, up — жоғары) — 3D модельдеуге арналған бағдарламалардың бірі. Оны 1999 жылы американдық @Last Software фирмасы жасап шығарды. Бағдарлама меңгеруге оңай, интерфейсі ыңғайлы.

📕 Оқулықта SketchUp бағдарламасын Google корпорациясы 2007 жылы сатып алды деп жазылған. Шын мәнінде Google @Last Software фирмасын 2006 жылы сатып алған. Кейін бағдарламаны басқа компанияға, Trimble-ға сатты.

💡 Компьютеріңде мұндай бағдарлама болмаса. Оқулықта Windows-қа арналған SketchUp 8-дің ескі нұсқасы сипатталған. Қазір тегін онлайн-нұсқалар бар: SketchUp-тың веб-нұсқасы (жеке пайдалануға, тіркелгі керек) және Tinkercad (тікелей браузерде жұмыс істейді). Онда батырмалар басқаша көрінеді, бірақ идея сол: жазық фигураны сыздың, жоғары тарттың, көлем алдың.

Құралдар тақтасында не бар

Негізгі терезеден құралдар топтарын табуға болады: таңдау құралы (меңзер), сызу құралдары, өшіргіш, өзгерту құралдары, камера құралдары және Google құралдары. Бұл — стандартты жиын. Басқа құралдарды қосу үшін Вид → Панель инструментов → Расширенная (Түр → Құралдар тақтасы → Кеңейтілген) командасын орында: сол жақта ұзын тағы бір тақта шығады.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Бағдарламаны бірден орнату міндетті емес. Бастау үшін браузер де жеткілікті: Tinkercad-ты ашып, бірге кубиктерден таныс бір нәрсе құрастырыңыз, мысалы, табуретка. «Артынан қарағанда ол қалай көрінеді?» деп сұраңыз. Сонда бала жазық сурет пен көлемнің айырмашылығын сезінеді.

Өзіңді тексер

• 2D суреттің 3D модельден айырмашылығы неде? 2D-де тек ұзындығы мен ені бар. 3D-де биіктік те бар, модельді барлық жағынан қарауға болады.
• Пиксель дегеніміз не? Экрандағы кескін құралатын ұсақ нүктелердің бірі.
• 3D модельдеу не үшін қолданылады? Кино, мультфильм, ойын, жарнама, сәулет, инженерия үшін.
• SketchUp іске қосылған соң, сурет салмай тұрып не істеу керек? Шаблонды таңдап, «Начать использование SketchUp» батырмасын басу.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

(Практикада қолдану, 1–4-тармақтар.) Бағдарлама терезесінің құрылымымен таныс, SketchUp-ты іске қос, «Вводный обучающий шаблон — метры» шаблонын таңда, құралдармен алғашқы әрекеттерді орында (қозғалту, сызу, құрастыру) және пирамида, текше, параллелепипед сияқты қарапайым модельдер құрастырып көр.

Қалай ойлаймыз. Бәрі бір схемамен құрастырылады: жазық фигура, содан кейін биіктікке «созу». Әр құрал бойынша кеңесті оң жақтағы «Учебник» терезесінен қара.

Қалай істейміз.

1. Текше және параллелепипед: тіктөртбұрыш, содан кейін Тяни/Толкай (жоғарыдағы қадамдарды қара). Текше үшін биіктігін қабырғасына тең етіп тарт.
2. Пирамида (тәсілдердің бірі): квадрат-табан сыз, онда «Линия» құралымен екі диагональ жүргіз, «Перемещение» құралын таңда да, диагональдардың қиылысу нүктесін жоғары тарт.
3. Керекті батырма табылмаса, оған меңзерді апар немесе «Учебник» панеліне қара.

Не шығуы керек: экранда әртүрлі бұрыштан қарауға болатын көлемді фигура. Нәтиженің көрінісі бағдарламаның нұсқасына байланысты.

№ 2

(Талдау.) Талқылаңдар: SketchUp терезесіндегі құралдарды қандай топтарға бөлуге болады және негізгілері не үшін қызмет етеді.

Қалай ойлаймыз. Бағдарлама терезесінің суретіндегі жазуларды еске түсір: әр топтың өз міндеттері бар.

Жауап үлгісі.

Жауабы: құралдар таңдау, өшіргіш, сызу, өзгерту, камера және Google құралдары болып бөлінеді. Әрқайсысы туралы толығырақ келесі сабақтарда.

№ 3

(Жинақтау.) 2D графикада берілген екі суретті (10-суреттегі үй және 11-суреттегі кеме) 3D графика құралдарымен көлемді модельдерге айналдыр.

Қалай ойлаймыз. Заттың қандай қарапайым фигуралардан тұратынын ойла. Үй — төбесі бар қорап. Кеме — корпус, діңгек және желкен.

Қалай істейміз (мысал).

1. Үй. Табан-тіктөртбұрыш сыз да, «Тяни/Толкай» құралымен қабырғаларға дейін тарт. Төбені призма етіп құр: қабырғаның шетінде сызықпен үшбұрыш сыз да, үйдің ұзындығына тарт. Терезе мен есікті қабырғаға тіктөртбұрыш етіп сызып, сәл ішке басып қой.
2. Кеме. Корпусты ұзынша трапеция тәрізді контурдан жаса, діңгекті жіңішке ұзын параллелепипедтен немесе цилиндрден, желкенді жіңішке үшбұрышты пластинадан. «Заливка» құралымен бояп шық.

Жауабы: модель мысалы: төбесі призма тәрізді қорап-үй, корпустан, діңгектен және желкеннен тұратын кеме. Нақты көрінісі өз қиялыңа байланысты.

№ 4

(Ойлануға берілген сұрақтар, № 1.) 2D графикасының қолмен салынған суреттен қандай артықшылығы бар?

Қалай ойлаймыз. Бір нәрсені түзету немесе бұру керек болғанда не болатынын еске түсір.

Шешуі. Компьютердегі суретті қайта салмай-ақ өзгертуге болады: бұруға, түзетуге, үлкейтуге немесе кішірейтуге. Ол анық әрі ұқыпты шығады.

Жауабы: компьютерде суретті түзету, бұру және өлшемін өзгерту оңай; кескін анық әрі қарапайым.

№ 5

(Ойлануға берілген сұрақтар, № 2.) 2D графика мен 3D графикаға арналған қандай бағдарламаларды білесің?

Жауап үлгісі.

• 2D: Paint, GIMP, Krita, Adobe Photoshop, Corel Draw.
• 3D: SketchUp, Tinkercad, Blender.

Жауабы: мысалы, 2D: Paint; 3D: SketchUp (басқаларын да атауға болады).

№ 6

(Ойлануға берілген сұрақтар, № 3.) SketchUp бағдарламасы қандай шаблондардан тұрады?

Шешуі. Шаблон таңдау терезесінде олар жеті: жай шаблон, архитектуралық жоба, модельдеу, инженерлік, бұйымдар мен ағаш бөлшектерді жобалау, горизонталь шаблон, кіріспе (үйретуші) шаблон.

Жауабы: жеті шаблон, тізімі жоғарыда.

№ 7

(Ойлануға берілген сұрақтар, № 4.) Терезеде орналасқан құралдарды толықтыру үшін қандай командаларды орындау қажет?

Шешуі. Вид → Панель инструментов → Расширенная (Түр → Құралдар тақтасы → Кеңейтілген) командасын таңда. Терезеде құралдардың кеңейтілген тақтасы шығады.

Жауабы: Вид → Панель инструментов → Расширенная.

№ 8

(Ойлануға берілген сұрақтар, № 5.) 2D графика мен 3D графиканың бір-бірінен қандай айырмашылығы бар?

Қалай ойлаймыз. Өлшемдер санын және кескінмен не істеуге болатынын салыстыр.

Шешуі. 2D-де жұмыс алаңы екіөлшемді: ұзындығы мен ені бар, сурет қолмен салынғандай. 3D-де биіктік қосылады: модель жасауға, бұруға және барлық жағынан қарауға болады.

Жауабы: 2D — екі ось (жазық сурет), 3D — үш ось (көлемді модель).

№ 9

(Тапсырма.) Суреттегі 3D модельдердің жалпы көлемін есептеп шығар (12-ші, 13-суреттер).

Қалай ойлаймыз. Күрделі модельді қарапайым қораптарға (параллелепипедтерге) бөл: әрқайсысының көлемі = ұзындығы · ені · биіктігі. Сосын көлемдерді қос.

12-суреттің шешуі. Модель — екі қорап. Төменгісі 8 × 5 × 3 м, жоғарғысы 5 × 3 × 2 м, ол төменгінің үстінде тұр.

1. Төменгі қораптың көлемі: 8 · 5 · 3 = 120 м³.
2. Жоғарғы қораптың көлемі: 5 · 3 · 2 = 30 м³.
3. Жалпы көлем: 120 + 30 = 150 м³.

13-суреттің шешуі. Модель баспалдаққа ұқсайды: үш қораптан тұрады. Суреттегі өлшемдерден былай оқылады: баспалдақтың жалпы тереңдігі 10 м (алдыңғы баспалдақ 2 м, ортаңғысы 6 м, артқысы 2 м), биіктіктері 3 м, 5 м және 8 м; ортаңғы және артқы баспалдақтың ені 9 м, алдыңғысынікі 7 м.

1. Алдыңғы баспалдақ: 7 · 2 · 3 = 42 м³.
2. Ортаңғы баспалдақ: 9 · 6 · 5 = 270 м³.
3. Артқы баспалдақ: 9 · 2 · 8 = 144 м³.
4. Жалпы көлем: 42 + 270 + 144 = 456 м³.

Жауабы: 12-суретте — 150 м³; 13-суретте — шамамен 456 м³ (өлшемдерді суреттен жоғарыдағыдай оқыған жағдайда).

№ 10

(Үй тапсырмасы.) Жоба тақырыптарының біреуін таңдап, орында: 1) 3D графикаға арналған бағдарламалар (зерттеу жобасы), 2) 3D форматтағы кинофильмдер мен мультфильмдер (ақпараттық жоба), 3) 2D және 3D технологияларының ұқсастықтары мен айырмашылықтары (зерттеу жобасы).

Қалай ойлаймыз. Зерттеу жобасы «қалай құрылған және немен ерекшеленеді» деген сұраққа жауап береді, ақпараттық жоба не бар және қайда қолданылатынын айтады.

Қалай істейміз (жоспар).

1. Тақырыпты таңда. Жаңадан бастаушыға 2-тақырып оңай: «Ер Төстік және Айдаһар», «Мұздық дәуірі» және өзің білетін басқа мультфильмдер.
2. 3–5 мысал тауып, олардың қандай технологиямен жасалғанын жаз.
3. 5–7 слайдтан тұратын қысқа презентация жаса: 3D дегеніміз не, мысалдар, қорытынды.
4. 1-тақырып үшін 3–4 бағдарламаны (SketchUp, Blender, Tinkercad) салыстыр: не үшін қажет, қиындығы, ақылы немесе тегін.

Жауабы: дайын жоба: мысалдары мен қорытындысы бар слайдтар немесе реферат. Жауап үлгісі жоқ, бұл шығармашылық жұмыс.

Жадынама

• 2D — жазық, 3D — көлемді, z осі қосылады.
• Экрандағы кескін пикселдерден тұрады.
• 3D кинода, ойындарда, жарнамада, сәулетте, инженерияда қолданылады.
• SketchUp-та алдымен шаблонды таңдайды, содан кейін жазық фигура салып, оны созады.

Шағын тест