Інформаційна система пошуку 3D моделей

Abstract

На сьогоднішній день можливості для застосування тривимірної графіки вийшли за рамки сфери інформаційних технологій. Кінематограф, цифрові ігри для комп’ютерів, консолей та телефонів, машинобудування, інженерія, архітектура та будівництво – усе це лише невелика частина з переліку областей, де наявне широке застосування технологій 3D-графіки. Певні із галузей людської діяльності (такі як графічний дизайн, інженерні розрахунки, мультиплікація, ігри) нереально уявити без застосування реалістичних 3D-зображень. Може скластись враження, що це було завжди, проте це не так, оскільки якісне представлення графіки, що є доступним обширному колу користувачів ПК, з'явилася лише декілька десятиліть тому[1]. Отже, можна стверджувати, що моделювання відіграє ключову роль у всіх проектах пов’язаних з створенням чогось у тривимірних координатах. Основною ціллю даних робіт є створення реалістичних 3D-моделей різних об’єктів, завдяки чому можна конкретизувати форми, співвідношення, текстури, та інші параметри, які зрештою вони набудуть у реальному світі. Проте не варто забувати, що 3D-моделі створюють не лише для подальшого їх відтворення у реальному світі. Велика доля таких робіт розробляється, для того, щоб їх автори могли висвітлити свої ідеї, що не можна відтворити в реальності, або ж націлені на пост обробку кадрів реального світу з застосуванням додаткових ефектів. Використовуючи 3D-графіку у різних цифрових сферах нашого життя, створюються можливості для візуалізації різного контенту. Тоді і виникає питання, а як здійснювати пошук таких даних, чи можна їх шукати як зображення, текст, чи аудіо або відео файли, а можливо існує інше рішення? Ще в кінці 90-х багато розробників задались цим питанням і в них було 2 варіанти, або проводити пошук, використовуючи ключові слова, або розробити повністю новий алгоритм пошуку, що буде здійснюватися на основі самої 3D моделі, проводячи її аналіз. Звісно ідея була інноваційна і давала багато можливостей, проте в даній теорії було багато підводних каменів, що створювали різні складнощі через відсутність технічних або функціональних можливостей. Прогрес не зупинявся і було багато спроб і прототипів, проте більша частина з них так і не отримала широкої популярності через свої обмежене можливості, що викликані перш за все складністю проведення аналізу багатополігональних та не типових 3D моделей. Саме через це, й досі попри весь розвиток, практична більшість пошукових ресурсів для 3D моделей використовує пошук по ключовим словам. Але системи такого типу теж мають свої програмні обмеження, через що втрачають свою аудиторію. Провівши аналіз усіх цих недоліків, було прийнято рішення здійснити розробку нової системи пошуку 3D моделей, що об’єднувала в собі всі позитивні сторони та уникала або зводила до мінімуму усі проблематичні аспекти, що зустрічаються в схожих системах. Актуальність теми – є створення та розвиток інформаційно-пошукового ресурсу, призначеного для різних груп людей з різними інтересами та бажаннями, спеціалізацією якого буде можливість пошуку та публікації 3D-моделей, їх оцінка, та багато іншого. Мета дослідження – проведення розробки інформаційної системи, яка б надала змогу проведення пошукових робіт, а також публікацій 3D-моделей в рамках одного ресурсу, що стане в допомозі таким групам, як дизайнери, художники, 3D-інженери, та для багатьох інших. Щоб досягти поставленої у даній роботі мети, було проведено роботи над наступними завданнями: • провести аналіз та визначити актуальність даної системи та провести порівняння з системами, що мають схожу логіку роботи та тематику; • провести системний аналіз для досліджуваного об’єкта з наданням в подальшому можливостей її удосконалення; • провести вибір програмних засобів та технологій та їх ефективність та можливості в проектуванні системи; • здійснити проектування та реалізацію системи пошуку 3D-моделей. Об’єкт дослідження – є алгоритм пошуку та представлення інформації у вигляді 3D-моделей у розробленій системі. Предмет дослідження – є методи та доступні засоби для реалізації пошукового ресурсу у якому користувачі зможуть знайти, переглянути, оцінити наявні роботи, або завантажити нові. Практичне значення одержаних результатів для кваліфікаційної роботи є здатна виконувати завдання та готова для використання інформаційно-пошукова система, яка буде використовуватись, як ресурс для пошуку та публікації своїх ідей та проектів, художниками, дизайнерами та 3D-інженерами, та іншими групами користувачів, що бажають знайти нові ідеї, чи готові елементи для своїх проектів, або для їх поширення.

As for today, there have appeared opportunities for the use of three-dimensional graphics for the framework of the field of information technologies. Cinema, digital games for computers, consoles and phones, mechanical engineering, engineering, architecture and construction are just a small part of the list of areas where 3D graphics technologies are widely used. Certain fields of human activity (such as graphic design, engineering calculations, animation, games) cannot be imagined without the use of realistic 3D images. One might get the impression that this has always been the case, but this is not the case, the low-quality representation of graphics, available to a wide range of PC users, appeared only a few decades ago [1]. So, it can be argued that modeling is changing the key role in all projects related to the creation of something in three-dimensional coordinates. The main goal of these works is the creation of realistic 3D models of various objects, thanks to which it is possible to specify the shapes, components, textures and other parameters that will eventually be built in the real world. However, we should not forget that 3D models are created not only for their further reproduction in the real world. The majority of such works are developed so that their authors can highlight their ideas that cannot be reproduced in reality, or are aimed at post-processing real-world footage with the use of additional effects. By using 3D graphics in various digital spheres of our lives there have been created opportunities for visualization of various content. Then the question arises, how to help search for such data, can it be searched as images, text, or audio or video files, or maybe there are other solutions? Back in the late 90s, many developers asked themselves these questions and they had 2 options, either to search using keywords, or to develop a completely new search algorithm that would work on the basis of the 3D model itself, conducting its analysis. Of course, the idea was innovative and gave many possibilities, but there were many pitfalls in this theory, which created various difficulties due to the presence of technical or functional capabilities. Progress did not stop and there were many attempts and prototypes, but most of them did not gain wide popularity due to their limited capabilities, caused primarily by the difficulty of analyzing polygonal and non-typical 3D models. That is why key words are used for practical search resources for 3D models. But systems of this type also have their software limitations, due to which they lose their audience. After analyzing all these shortcomings, it was decided to develop a new system for finding 3D models, which combined all the positive aspects and was unique or minimized all the problematic aspects found in similar systems. The relevance of the topic is the creation and development of an information and search resource intended for various groups of people with interests and desires, the specialization of which will be the possibility of finding and publishing 3D models, their evaluation and much more. Meta-research is the development of an information system that made it possible to conduct research and publish 3D models within one resource, which will help such groups as designers, artists, 3D engineers and many others. In order to achieve the goal set in this paper, work was carried out on the following tasks: • analysis and application of the relevance of this system and comparison with systems that have a similar work logic and subject matter; • conduct a systematic analysis of the researched object with the provision of further opportunities for its improvement; • selection of software tools and technologies and their effectiveness and capabilities in system design; • design and implementation of a 3D model search system. The object of the research is an algorithm for searching and presenting information in the form of 3D models in the developed system. The subject of the research is the methods and available means for implementing a searchable resource where users have to find, view, evaluate existing works or download new ones. The practical value of the obtained results for the qualification work is the ability to perform tasks and ready-to-use information retrieval system that will be used as a resource for finding and publishing their ideas and projects by artists, designers and 3D engineers and other groups of users, who are eager to find ideas or ready-made elements for your their new projects or for their distribution.