Üçölçülü məkanda kompüter qrafikası

IMG_20160426_113449Üçölçülü məkanda kompüter qrafikası[1]

Kompüter qrafikası qrafik təsvirlərin yaradılması və emalında kompüter texnikasının xüsusi üsul və vasitələrinin tətbiq edildiyi təsviri sənət sahəsidir. Kompüter qrafikasında işləmək üçün küllü sayda proqram təminatı mövcuddur. Kompüter qrafikasının rastr qrafikası, vektor qrafikası, fraktal qrafika və üçölçülü qrafika kimi dörd növünü fərqləndirirlər. Onlar təsvirin monitorun ekranında və ya kağızda çapında formalaşması prinsiplərinə görə seçilir.

Rəngli, adətən düzbucaqlı nöqtələr, yəni piksel toru vasitəsi ilə monitorda, kağızda və s. qurğularda əks olunan təsvir rastr təsviri adlanır. Rastr qrafikası elektron (multimedia) və poliqrafik nəşrlərin hazırlanmasında tətbiq edilir.

Rastr təsvirlərlə iş üçün nəzərdə tutulmuş qrafik redaktorların əksəriyyəti ilk növbədə Rastr illüstrasiyaların yaradılmasına deyil, onların emalına hesablanmışdır. İnternetdə rəngli təsvirin boya çalarlarının tam qammasını çatdırmaq lazım gəldikdə Rastr illüstrasiyalarını tətbiq edirlər.

Vektor qrafikası ilə işləmək üçün isə proqram vasitələri, əksinə, ilk növbədə illüstrasiyaların yaradılması və az dərəcədə onların emalı üçün nəzərdə tutulub. Belə vasitələrdən reklam agentliklərində və dizayn bürosu, redaksiyalarda, nəşriyyatlarda geniş istifadə edirlər. Şriftlərin və sadə həndəsi elementlərin tətbiqinə əsaslanan tərtibat işləri vektor qrafikası vasitəsi ilə asanlıqla həll olunur. Vektor qrafikası vasitəsi ilə yaradılmış bədii əsər nümunələri mövcuddur, lakin vektor qrafikasında bədii illüstrasiyaların hazırlanması olduqca mürəkkəbdir. Üçölçülü qrafika texniki proqramlaşdırmasında, fiziki obyektlərin və proseslərin kompüter modelləşdirilməsində, cizgi filmlərinin yaradılmasında, kinematoqrafiyada və kompüter oyunlarında geniş istifadə olunur.

Fraktal qrafika ilə işləmək üçün proqram vasitələri təsvirlərin riyazi hesablamalar yolu ilə avtomatik generasiyası üçün nəzərdə tutulub. Fraktal bədii kompozisiyaların yaradılması rəsm və ya tərtibat nəticəsində deyil, proqramlaşdırma hesabına ərsəyə gəlir. Fraktal qrafika çap və ya elektron sənədlərin yaradılmasında nadir hallarda işlədilir, onu yalnız əyləncəli proqramlarda tez-tez istifadə edirlər.

Rastr qrafikası

Rastr təsvirin əsas, ən xırda elementi nöqtədir. Ekranda təsviri yaradan nöqtələr piksellər adlanır. Rastr təsvirinin hər pikseli məkanda yerləşdirildiyi yeri və rəngi kimi xüsusiyyətləri ilə fərqlənir. Piksellərin sayı çox, ölçüləri az olduqca təsvir daha keyfiyyətli görünür. Rastr təsvirlərin istifadəsində məlumatların böyük həcmi başlıca problemə çevrilir. Jurnal səhifəsi tipli iriölçülü illüstrasiyalarla iş üçün bir neçə Gbayt operativ yaddaşa, sürətli prosessora malik müasir kompüterlər tələb olunur. Rastr təsvirlərdə ayrı-ayrı detalları nəzərdən keçirmək üçün onların böyüdülməsi mümkün deyil. Təsvir nöqtələrdən ibarət olduğundan, onun böyüdülməsi yalnız ona gətirib çıxarır ki, nöqtələr böyüyür və mozaikanı xatırladır. Rastr təsvirin böyüdülməsində heç bir əlavə detalları nəzərdən keçirmək mümkün olmur. Üstəlik, rastr təsvirin nöqtələrinin böyüdülməsi illüstrasiyanı vizual təhrif edir və onu kobudlaşdırır. Bu effekt pikselləşmə adlanır.

Vektor qrafikası

Rastr təsvirinin əsas elementi nöqtə olduğu halda, vektor qrafikasının əsas elementi xətdir (düz və ya əyri). Əlbəttə, rastr qrafikasında da xətlər vardır, lakin bu xətlər nöqtələrin kombinasiyaları kimi nəzərdən keçirilir. Rastr qrafikasında xəttin hər nöqtəsi üçün bir və ya bir neçə yaddaş özəyi ayrılır (nöqtəni yaradan rənglərin sayı artdıqca, ona ayrılan yaddaş özəklərinin sayı da artır). Yəni rastr xətti uzandıqca, ona ayrılan yaddaşın həcmi də artır. Vektor qrafikasında xəttə ayrılan yaddaş həcmi xəttin ölçülərindən asılı deyildir, çünki xətt düsturlar şəklində, verilən parametrlər əsasında yaranır. Bu xətti hər hansı formada dəyişdirmək üçün yalnız yaddaş özəklərində saxlanan parametrləri dəyişdirmək lazım gəlir. İstənilən xəttə ayrılan yaddaş özəklərinin sayı isə dəyişməz qalır.

Xətt vektor qrafikasının elementar obyektidir. Vektor illüstrasiyası məhz xətlərdən ibarətdir. Sadə obyektlər mürəkkəb obyektlər şəklində birləşir, məsələn, dördbucaqlını dörd xəttin birləşməsindən yaranan obyekt kimi, kubu isə on iki əlaqəli xəttin, və ya altı dördbucaqlının birləşməsindən yaranan obyekt kimi nəzərdən keçirmək olar. Odur ki, vektor qrafikasını bəzən obyektə hesablanan qrafika adlandırırlar. Vektor qrafikasının obyektləri yaddaşda parametrlər sırası halında saxlansa da, ekranda təsvirlər nöqtələr şəklində canlanır, çünki ekran belə qurulub. Hər bir obyektin ekrana çıxarılması ərəfəsində kompüter proqramı həmin obyektin təsvirində ekran nöqtələrinin koordinatlarını hesablayır, odur ki. vektor qrafikasını bəzən hesablama qrafikası adlandırırlar. Obyektlərin printerdə çapında da analoji hesablamalar aparılır. Bütün obyektlər kimi xəttin müəyyən xüsusiyyətləri vardır. Buraya onun qalınlığı, forması, rəngi, növü (bütöv, qırıq-qırıq və s.) kimi xüsusiyyətləri daxildir. Qapalı xəttin daxili sahəsi tekstura, boya, xəritə və s. ilə doldurula bilər. Sadə, qapanmayan xəttin düyünlər adlanan iki zirvəsi var. Xəttin zirvələrinin görünüşü və iki xəttin uzlaşması düyünlərin öz xassələrindən asılıdır.

Fraktal qrafika

Fraktal təsvir eyni elementlərin birləşməsinin yaratdığı təsvirdir. Serpinski üçbucağı, Kox qar dənəciyi, Harter-Hetuey əjdahası, Mandelbrot çoxluğu kimi külli sayda fraktal qrafik təsvirlər vardır. Fraktal rəsm hər hansı alqoritm və ya təsvirlərin konkret düsturlar üzrə hesablamalara əsaslanan avtomatik generasiyası sayəsində qurulur. Alqoritmlərdə verilənlərin və ya düsturlarda əmsalın dəyişməsi nəticəsində həmin təsvirlər şəkildəyişməyə uğrayır. Fraktal qrafikanın əsas üstünlüyü ondadır ki, fraktal təsvirin faylında yalnız alqoritmlər və düsturlar saxlanır.

Üçölçülü qrafika

Üçölçülü qrafika (3d qrafika) real obyektlərin onları ifrat dərəcədə təkrarlayan üçölçülü həcmli modellərinin yaradılmasının üsul və fəndlərini öyrənir. Belə həcmli təsvirləri hərləmək və hər tərəfdən baxmaq olar. Həcmli təsvirlərin yaradılması üçün müxtəlif qrafik fiqurlardan və hamar səthdən istifadə edirlər. Onların köməyi ilə əvvəlcə obyektin karkası qurulur, sonra onun səthi real səthini təkrarlayan materiallarla örtülür. Sonra obyektin yerləşdiyi məkanın işıqlılığı, qravitasiyası, atmosferin xüsusiyyətləri və digər parametrləri təkrarlanır. Hərəkət edən obyektin sürəti, hərəkət trayektoriyası göstərilir.

Kompüter qrafikasının əsas anlayışları

Kompüter qrafikasında bəzən həll anlayışı ilə bağlı anlaşılmazlıq baş verir, çünki adətən müxtəlif obyektlərin eyni vaxtda bir neçə xüsusiyyəti ilə işləmək lazım gəlir. Ekran həlli, çap qurğusunun həlli və təsvir həlli kimi anlayışları dəqiq fərqləndirmək lazımdır. Bütün bu anlayışlar müxtəlif obyektlərə aid edilir. Əgər təsvirin monitorun ekranında, surətin kağız üzərində və ya faylın sərt diskdə fiziki ölçüsü müəyyən edilməyibsə, bu həll növlərinin bir-biri ilə heç bir əlaqəsi yoxdur. Ekran həlli kompüter sisteminin və əməliyyat sisteminin xüsusiyyətlərindəndir, monitor və videokartdan asılıdır. Ekran həlli piksellər, nöqtələrlə ölçülür və ekranda təsvirin bütövlükdə yerləşə biləcəyi ölçünü müəyyənləşdirir.

Printer həlli printerin uzunluq vahidində çap oluna bilən ayrı-ayrı nöqtələrinin sayını ifadə edən xüsusiyyətidir. O, dpi vahidlərində (1 düym-ə düşən nöqtələrinin sayı) ölçülür və təsvirin verilmiş keyfiyyət meyarlarına uyğun ölçüsünü, yaxud, əksinə, verilmiş ölçüsünə uyğun keyfiyyətini müəyyənləşdirir.

Təsvir həlli təsvirin özünün xüsusiyyətidir. O, həmçinin dpi (1 düym-ə düşən nöqtələrinin sayı) ilə ölçülür, meyarları isə qrafik redaktorda yaradıldıqda və ya təsvirin faylı skaner vasitəsilə yaradıldıqda verilir. Məsələn, təsvirə ekranda baxmaq üçün 72 dpi ölçüdə həll kifayət edir, printer çapı vasitəsilə isə ən azı 600 dpi müəyyən etmək lazım gəlir. Təsvir həllinin parametrləri təsvirin faylında saxlanır.

Təsvirin hündürlüyünü və enini müəyyənləşdirən fiziki ölçüsü həm piksellər, həm də uzunluq (mm, sm, düym) vahidləri ilə ölçülə bilər. Ölçülər təsvir yaradılanda verilir və onun faylında saxlanır. Təsviri ekranda nümayiş etdirmək üçün hazırlayanda, onun eni və hündürlüyü piksellərdə verirlər, bu, onun ekranın hansı hissəsini tutacağını müəyyənləşdirir. Təsviri çapa hazırlayanda onun ölçüsünü ölçü vahidlərində verirlər, bu, onun kağız vərəqinin hansı hissəsini tutacağını müəyyənləşdirir.

Təsvirin fiziki ölçüsü və təsvir həlli bir-biri ilə sıx bağlıdır. Təsvir həlli dəyişdikdə fiziki ölçü avtomatik dəyişir.

Boya ilə işlədikdə rəngin dərinliyi (boya həlli) və boya modeli anlayışlarına müraciət edirlər.

Piksel boyasının kodlaşdırılması üçün müxtəlif sayda bit ayrıla bilər. Ekrana eyni zamanda hansı sayda boya çıxarılacağı məhz bundan asılıdır. Boyanın binar kodunun həcmi artdıqca, təsvirdə işlədilən boya çalarlarının sayı bir o qədər artır. Boyanın dərinliyi bir pikselin rənginin kodlaşdırılmasına ayrılan bit miqdarıdır. İkirəngli (ağ-qara) təsvirin kodlaşdırılması üçün hər pikselin rənginə bir bit ayırmaq kifayət edir. Hər ayrılan bayt 256 müxtəlif rəng çalarını kodlaşdırmaq imkanı verir. İki bayt (16 bit) 65536 müxtəlif boya çalarını müəyyənləşdirməyə imkan verir. Bu rejim High Color adlanır. Boya kodlaşdırılması üçün üç bayt (24 bit) istifadə olunduqda eyni vaxtda 16,5 mln boya çalarının əks olunmasına imkan yaranır. Bu rejim True Color adlanır. Boya dərinliyi təsvirin saxlandığı faylın ölçüsünü müəyyən edir.

Təbiətdə bəsit boyalar nadir hallarda olur. Rəng çalarlarının əksəriyyəti əsas rənglərin qatışığından yaranır. Rəng çalarının onu təşkil edən tərkib hissələrinə ayrılması üsulu boya modeli adlanır. Boya modellərinin müxtəlif növləri məlumdur, lakin kompüter qrafikasında, bir qayda olaraq, RGB, CMYK, НSB kimi 3 model tətbiq edilir.

RGB boya modeli

RGB boya modeli olduqca anlaşıqlı modeldir.  Televizor və məişət monitorları bu modeldə işləyir. İstənilən rəng qırmızı (Red), yaşıl (Green) və göy (Blue) kimi üç əsas komponentdən ibarət sayılır. Bu rənglər əsas rənglər adlanır. Hesab olunur ki,  bir boya komponenti digərini örtdükdə ümumi rəng parlaqlığı artır. Üç komponentin vəhdəti neytral — boz rəng yaradır. Boz rəngin işıqlılığı artdıqca, o, ağ rəngə çevrilməyə meyl edir. Bu effekti monitorun ekranında müşahidə etmək olar. Boya çalarını təşkil edən komponentlərin parlaqlıqları cəmindən yeni çaların əldə edilməsi üsulunu additiv üsul adlandırırlar. Bu üsul rəngli təsvirin işıq axarı vasitəsi ilə canlandırıldığı bütün qurğularda – monitorlarda, proyektorlarda və s. tətbiq olunur. Bu halda parlaqlıq azaldıqca təsvir də qaralır. Odur ki, additiv modeldə komponentlərin sıfıra bərabər mərkəzi nöqtəsi (0,0,0) qara rəngdə (monitor ekranında işığın yoxluğu) olur. Komponentlərin maksimum yüksək həddi ağ rəngə (255, 255, 255) uyğun gəlir. Additiv model olan RGB modelinin qırmızı (255,0,0), yaşıl (0,255,0) və mavi (0,0,255) rəngləri əsas rənglər adlanır.

CMYK boya modeli

Bu modeldən təsvirin çapa hazırlanmasında istifadə edirlər. Belə təsvirlər işıq axınında deyil, əks olunan işıqda canlanır. Kağıza hopan boyanın miqdarı artdıqca, o, işığı daha çox  udur və daha az əks etdirir. Üç əsas boyanın vəhdəti, demək olar ki, düşən işığı tamamilə udur, nəticədə təsvir, demək olar ki, qara görünür. RGB modelindən fərqli olaraq, CMYK boya modelində boyanın miqdarının artması rənglərin vizual parlaqlığının artmasına səbəb olmur, əksinə, onun azalmasına gətirib çıxarır.

Odur ki, təsvirlərin çapa hazırlanması üçün də additiv (cəmləyən) modeldən deyil, subtraktiv (çıxan) modeldən istifadə olunur. Bu modelin boya komponentləri əsas boyalar deyil, əsas boyaların ağ boyadan çıxılması nəticəsində alınan boyalardır. Bu üç boya əlavə rənglər adlanır, çünki onlar əsas boyaları ağ boyaya qədər tamamlayır.

Qrafik formatlar

İstənilən qrafik təsvir faylda saxlanır. Qrafik məlumatların faylda yerləşdirilməsi üsulu qrafik faylın formatını müəyyənləşdirir. Rastr təsvirlərin və vektor təsvirlərin fayllarının formatları fərqlənir.

Rastr təsvirlər faylda düzbucaqlı cədvəl şəklində saxlanır, həmin cədvəlin hər damasına müvafiq piksel boyasının binar kodu yazılır. Belə fayla qrafik təsvirin digər xassələri, habelə onun sıxılma alqoritmi barədə məlumatlar daxil edilir.

Vektor təsvirlər faylda obyektlərin və onların xassələrinin koordinatları, boyaları, ölçüləri və s. kimi parametrlərinin siyahısı şəklində saxlanır.

Qrafik fayllarının həm rastr, həm də vektor formatları kifayət qədərdir. Təsvirin bu və ya digər formatda saxlamaq seçimi təsvirlə işin məqsəd və vəzifələrindən asılıdır. Təsvirin foto dəqiqliyi tələb olunursa rastr formatların birinə üstünlük verirlər. Loqotipləri, sxemləri, tərtibat elementlərini vektor formatda saxlamaq məqsədəuyğundur. Faylın formatı həmin faylın yaddaşda tutduğu yerin həcminə təsir göstərir. Qrafik redaktorlar təsvirlərin saxlanması üçün istifadəçiyə müstəqil şəkildə format seçmək imkanı verir. Eyni zamanda həm rastr, həm də vektor təsvirləri dəstəkləyən universal qrafik fayl formatları da mövcuddur.

PDF formatı (ingiliscə Portable Document Format — portativ sənəd formatı) Acrobat proqramlar paketi ilə işləmək üçün hazırlanıb. Bu formatda həm rastr və vektor formatlı təsvirlər, böyük sayda şriftlərdə mətnlər, linklər, hətta printerin iş parametrləri saxlana bilər. Fayllarının tutumukifayət qədər kiçikdir.

Rastr qrafikası fayl formatları

Rəngli təsvirlərin saxlanılması üçün JPEG (Joint Photographic Expert Group — foto sahəsində birləşmiş ekspert qrupu) formatından istifadə edirlər. Fayllar .jpeg və ya .jpg növü kimi işarələnir. Təsvirin tutumunu yüzlər və minlər dəfə kiçiltməyə imkan verir, bu halda təsvirin keyfiyyəti xeyli zəifləyir. GIF (Graphics Interchange Format — mübadilə qrafik formatı) formatında faylın ölçüsünü bir neçə dəfə kiçiltməyək olur. Bu format animasiya və fonun şəffaflığı kimi maraqlı effektləri saxlamaq imkanı verir.

PNG qrafik formatı (Graphic portable Network — mobil şəbəkə qrafiki) GIF formatını xatırladır, lakin daha çox sayda boya çaları dəstəkləyir.

Sənədlərin internet şəbəkəsi ilə ötürülməsində faylın ölçü yığcamlığı çox vacibdir, çünki informasiyanın göndərilməsi və alınması sürəti bundan asılıdır. Odur ki, internet səhifələrinin tərtibatında JPEQ, GIF, PNG kimi sıxılma əmsalı yüksək olan formatlara üstünlük verirlər.

Vektor qrafika formatları

CGM (Computer Graphic Metafile — kompüter qrafikası metafaylı) İnternet şəbəkəsində vektor qrafik məlumatların standart formatından geniş istifadə edir. CDR (Coreldraw files — Corel Draw faylı) Coreldraw vektor qrafik redaktorunda istifadə edilən fayl formatıdır. AI — Adobe Illustrator vektor redaktorunun dəstəklədiyi fayl formatıdır.

3d ixtisarı ingiliscə 3 Dimensions, yəni üç ölçü ifadəsindən gəlir. Kağız üzərində və ya kompüterdə qrafik redaktorda hündürlüyü və eni olan ikiölçülü obyektlər yaratmaq olur. Yastı təsviri çevirmək, müxtəlif tərəflərdən baxmaq, döndərmək olmur.

Lakin daha bir parametri, dərinliyi əlavə etdikdə virtual, həcmli obyektlər yaratmaq mümkün olur. Məsələn, kürə, ev, avtomobil, insan fiqurları, demək olar ki, hər şey. Sonra bunları istənilən kimi hərləmək, fırlamaq, lap baş-ayaq etmək, hətta sərbəst hərəkətə gətirmək, yəni animasiya filmi elementlərini yaratmaq olur.

Lakin əşyanı kompüter monitorunda müxtəlif tərəflərdən əks etdirmək, quruluşunu və şəklini dəyişmək, hərəkətə gətirmək üçün əvvəlcə obyektin virtual modelini hazırlamaq lazımdır.

Modelləşdirmə uzun-uzadı, ağır və olduqca yorucu prosesdir. Əvvəlcə obyektin həndəsi strukturu qurulur. Məsələn, virtual bina quruculuğunda onu həcmli düzbucaqlı bloklardan yığmaq lazım gəlir. Planetlərin təsviri üçün kürələr yaratmaq lazımdır.

Həndəsi obyektləri bir-birinə yapışdırmaq, bir-birinə qismən keçirmək, aralarında rəvan keçidlər düzəltmək olar, əslində, istənilən əşya və ya varlığın üçölçülü modelini yaratmaq olar.

Üçölçülü konturlar hazır olan kimi, yəni ekranda tor halında canlanan kimi onları materialla doldurmaq vaxtı gəlib çatır. Seçim böyükdür. Evin divarlarını kərpicdən hörmək, döşəməni mərmərlə, mebeli taxta panellərlə örtmək olar. Materialın ənənəvi rəngindən savayı fakturası da ola bilər. Məsələn, nahamar beton və ya asfalt. Yaxud güzgü kimi cilalanmış mərmər.

Üçölçülü modelin yaradıcısı əsl animasiya təqdimatı rejissoru kimi çıxış edir. Məsələn, yeni avtomobili nümayiş etdirmək lazım gəlirsə, onu tamaşaçıya müxtəlif rakurslarda göstərmək olar, tamaşaçı kapotun altındakıları, salonu seyr edə bilər, avtomobili hərəkətdə  seyr edə bilər. Təqdimatda qar, yağış, duman modelləri nəzərdə tutulubsa avtomobili müxtəlif hava şəraitində görə bilər.

Havada canlanan holoqramlar fantastik filmlərdən hamıya məlumdur. Məhz üçölçülü təsvirlərin yaradıldığı üçölçülü qrafika fantaziyanın gerçəkləşməsinə zəmin yaradır.

Üçölçülü qrafika xüsusi kompüter proqramları vasitəsilə həcmli modelin yaradılması prosesidir. Kompüter qrafikasının bu növü həm vektor qrafikasının, həm də rastr qrafikasının bir çox elementlərini özündə birləşdirmişdir. 3d dizayneri çertyojlar, rəsmlər, müfəssəl məlumatlar, qrafik və ya mətnli informasiya əsasında istənilən irihəcmli təsvir yaradır.

Modelə xüsusi proqramda istənilən müstəvidə, istənilən rakursda, hər tərəfdən (yuxarıdan, aşağıdan, yandan) baxmaq olar. Üçölçülü kompüter qrafikası vektor qrafikası kimi obyektə səmtləşdirilmiş olduğundan burada üçölçülü səhnənin bütün elementlərini, həm də ayrı-ayrılıqda hər bir obyektini dəyişmək imkanı verir. Kompüter qrafikasının bu növü texniki rəsmxətin dəstəklənməsi üçün böyük imkanlar yaradır.

Üçölçülü modelləşdirmənin vəzifəsi obyektlərin həndəsi şəkildəyişmələrin köməyi ilə gələcək təsvirə qoyulan tələblərə uyğun qaydada məkanda yerləşdirilməsindən ibarətdir.[2]

Bu gün üçölçülü modelləşdirmə çox bir çox sahələrdə, ilk növbədə tikintidə tətbiq edilir. Bu, gələcək özəl və ya çoxmənzilli evlərin və ya ofis binasının, hər hansı sənaye obyektinin modeli, habelə elə həmin tikililərin interyerlərinin modeli ola bilər.

3d modelləri internet saytları quruculuğunda əvəzsizdir. Bəzi sayt mühəndisləri xüsusi effekt yaratmaq üçün saytların dizaynına qrafik elementlərlə yanaşı üçölçülü modellər, çox vaxt animasiya elementləri əlavə edirlər. Üçölçülü modelləşdirilmə proqramları və texnologiyaları istehsalatda və tikintidə geniş tətbiq olunur. Mühəndislərin əksəriyyəti artıq çoxdan karandaş və xətkeşdən vaz keçərək müasir üçölçülü kompüter proqramlarına müraciət etmişlər. İstehsal və ticarət sahəsi fəal surətdə yeni texnologiyalara üz tutur. Təqdimatlarda, sərgilərdə əvəzsiz olan üçölçülü modellər, əsasən, nümayiş zamanı istifadə olunur.

Üçölçülü texnologiyalar haqqında danışanda, üçölçülü obyektləri çap edən 3d printerləri də qeyd etmək lazımdır.

Bu gün printerdən istifadə istehsalatda, məişətdə, insan fəaliyyətinin müxtəlif sahələrində adi hala çevrilmişdir. Kompüter istifadəçilərinin əksəriyyəti informasiyanın kağızda çapı üçün printer işlədir. Lakin İKT sahəsinin durmadan sürətli inkişafı 3d texnologiyaları, 3d printerləri, 3d çapı kimi fantastik təzahürləri meydana çıxarmışdır.

3d çapı nədir? Ənənəvi olaraq bu istilah altında hər hansı obyektin kompüterdə işlənmiş üçölçülü modeli üzrə hazırlanması kimi başa düşülür.

Bu gün 3d çapı texnologiyaları artıq insan həyatının bir çox sahələrinə müəyyən təsir göstərir. Hazırda 3d çapı uşaq oyuncaqlarından tutmuş cərrahiyə alətlərinin istehsalı ilə bağlı sahələrə qədər sürətlə müdaxilə edir. Bir neçə il əvvəl alimlər, genetiklər, texnoloqlar yaxın gələcəkdə 3d çapı vasitəsi ilə tam dəqiqliklə və tez bir zamanda bioloji aktiv, canlı materiallar istehsal etmək, hətta insan orqanizminin orqanlarını çap etmək mümkün olacağını proqnozlaşdırırlar. V.A. Mironov insan orqanlarının çapı texnologiyasını kəşf etmiş, ABŞ-da patent almış, artıq bioprinterin üç modifikasiyasının hazırlanmasında iştirak etmişdir.[3]

Üçölçülü çap texnologiyası obyektin laybalay artımı prinsipinə əsaslanır. İlk növbədə obyektin xüsusi proqramda dəqiq üçölçülü modeli yaradılır. Bundan sonra modelləşdirilmə zamanı əldə olunan məlumatlar 3d printerə yüklənir. Obyektin virtual surətinə əsaslanan 3d printer onu çap edir. 3d printerin çap etdiyi istənilən obyektin əsasını bir-birinin üzərinə oturan (yapışan, hopan) ayrı-ayrı təbəqələr (laylar) təşkil edir. Detalın yaradılması prosesi alt təbəqədən başlayır, printer növbəti qatın çapından qabaq əvvəlki qatın bərkiməyini (qurumağını) gözləyir. 3d printer bu sadə alqoritmə uyğun hərəkət edərək ilkin materialdan lazımi obyekti bir növ böyüdə-böyüdə tədricən yaradır.

Çap texnologiyasına, bütün verilmiş parametrlərə düzgün riayət edildiyi halda çapdan çıxan obyekt nəzərdə tutulan xüsusiyyətlərə malik olur. Obyektin çapı prosesi, demək olar ki, insanın heç bir iştirakı olmadan keçirilir. İnsan yalnız obyektin virtual modelini hazırlayıb onu 3d printerə yükləyir. 3d printer obyektin yaradılması prosesinə daim nəzarət edir. Bu, yararsız məmulatın meydana çıxmasının qarşısını almağa imkan verir. 3d çapında plastik, şüşə, polikarbonat, titan və s. kimi müxtəlif materiallar istifadə oluna bilər. Konkret materialın seçilməsi çapda tətbiq edilən texnologiya ilə şərtlənir.

Üçölçülü çap texnologiyasının elementləri sənayedə artıq 30 ildir ki, tətbiq edilir. 3d printerin ilk nümunələri zahirən nəhəng sənaye dəzgahlarını xatırladırdı, qiyməti də əlçatmaz idi. Lakin üçölçülü çap texnologiyası qısa müddətdə sürətlə inkişaf etdi, bu da 3d printerlərin həm ölçülərinin, həm də qiymətinin azalmasına səbəb oldu. Hazırda evdə istifadəsi üçün nəzərdə tutulan 3d printerlərin çeşidi daim genişlənir.

Üçölçülü çap texnologiyasının sələfi olan texnologiyalar ötən əsrin 80-ci illərdə yaranır. Onların arasında stereolitoqrafiya (SLA), laminasiya (LOM), lazerlə selektiv qızdırıb bitişdirmə (SLS), laybalay sıxlaşdırma (SGC), ərintinin laybalay basılması (FDM) kimi texnologiyaların adlarını çəkmək olar.

Stereolitoqrafiya ilk dəfə 1984-cü ildə amerikalı Çarlz Hall nümayiş etdirilmişdir. 1986-cı ildə isə onun təsis etdiyi 3d System şirkəti tarixdə ilk üçölçülü printer buraxmışdır.

Bu texnologiya hərəkətdə olan özülün üzərinə 0,2 mm qalınlığında ayrı-ayrı təbəqələr oturtmaqla üçölçülü obyektlər yaratmağa imkan verirdi. Sonra həmin özül ilkin materialla — maye fotopolimerlə dolu olan çənə batırılırdı.

1988-ci ildə üçölçülü printerlərin sənaye istehsalına start verildi.

Laminasiya (LOM)

Ötən əsrin 80-ci illərinin ortalarında Mixaylo Feygen təbəqə materialdan, məsələn plastik və ya kağızdan istənilən həcmli modellərin hazırlanması üsulu təklif edir. Materialın ayrı-ayrı təbəqələrinin yapışması üçün müəyyən temperatura qədər qızan xüsusi mütəkkədən (valik) istifadə olunur.

Lazerlə selektiv qızdırıb bitişdirmə (SLS). Ötən əsrin 80-ci illərinin ikinci yarısında amerikalı Karl Dekart lazerlə selektiv qızdırıb bitişdirmə texnologiyasını yaratmışdır. Bu texnologiya lazerlə ilkin materialın laybalay qızdırıb bitişdirmə yolu ilə həcmli modelin yaradılmasını nəzərdə tutur. Bu zaman materialın özü ərimə temperaturuna yaxın temperatura qədər qızır. Bundan sonra lazer şüasının köməyi ilə onun üzərində  lazımi kontur çəkilir. Lazer şüası materialın üzərinə düşür, onu qızdırıb əridir. Sonra materialın növbəti təbəqəsi çəkilir və bütün proses yenidən təkrarlanır. Həcmli modelin tam hazır olması üçün bu hərəkətlər ardıcıllığını dəfələrlə təkrarlamaq lazım gəlir. Bu texnologiya ilkin material kimi termoplastik, keramika və metaldan istifadə etməyə imkan verir.

1987-ci ildə laybalay sıxlaşdırma (SGC) texnologiyası meydana gəlir. Bu texnologiya bir növ fotosurətçıxarma prosesini xatırladır. Xüsusi özül üzərinə fotohəssas toner çəkilir, bunun sayəsində foto şablonu yaranır. Bu şablon nazik polimer təbəqə üzərində yerləşdirilir, sonra isə onun ultrabənövşəyi şüalanması aparılır. Bu, ilkin materialın bitişib yapışması ilə nəticələnir. Növbəti mərhələdə vakuum vasitəsi ilə qatranın maye qalıqları kənarlaşdırılır, həcmli strukturda yaranan boşluqlar əridilmiş mum ilə doldurulur.

Ərintinin laybalay basılması (FDM) texnologiyası

80-ci illərin sonunda Skott Kramp əridilmiş polimer tellərin laybalay üst-üstə qoyulmasını nəzərdə tutan üçölçülü çap texnologiyasını meydana çıxarır. Bu texnologiyada termoplastikdən hazırlanmış nazik tellərin tətbiqi nəzərdə tutulurdu. Tellər yüksək hərarətə qədər qızdırılır və işçi zonaya xüsusi ucluq vasitəsi ilə ötürülürdü. Tellər ucluqdan hərəkətli özül üzərinə oturdulurdu. Cüzi qalınlığı olan hər bir təbəqə bərkiyərək qonşu lay ilə birləşirdi.

Texnologiyalar kifayət qədərdir, konkret variantın seçimi isə adətən iqtisadi və texnoloji tələblərlə şərtləndirilir.

Üçölçülü çapın köməyi ilə cəmi bir neçə dəqiqə ərzində praktiki olaraq istənilən məmulatı yaratmaq olar. Bu texnologiya mühəndislərin, tərtibatçıların əməyini xeyli asanlaşdırmaqla yanaşı geniş kütlələrə də yaxınlaşması uzaq deyil.

Bu gün üçölçülü çap artıq fantastik görünmür. Gündən-günə bu texnologiya sadə insanlara daha yaxın olur, daha yığcam və ucuz 3d printerlərin meydana çıxması isə bu prosesi daha da sürətləndirir.

T.Çernetskaya yazır ki, təbiət bizim varlığımız üçün üçölçülü məkan seçmişdir, halbuki bəzi fiziklər hesab edirlər ki, bizim məkan onbirölçülüdür. Onlardan 8-i “bükülü” olduğundan biz onları sezmirik.[4] Onbirölçülü aləmin sirlərini dərk etməyə, bəlkə də,  bir neçə nəslin ömrü bəs etməz. Lakin bəşəriyyətin gələcəyi olan gənclik onu ağuşuna almış üçölçülü aləmin bəxş etdiyi nemətlərə sahib olmaq, verdiyi biliklərə yiyələnmək, yeni kəşflər etmək, müasir dövrlə ayaqlaşmaq iqtidarındadır.

açar sözlər: üçölçülü çap texnologiyası, kompüter qrafikası, 3d model, piksel, boyahəlli, printer həlli

Резюме

Компьютерная графика — это область изобразительного искусства, где для создания и обработки графических изображений применяются специальные методы и средства компьютерной техники. Трехмерная графика — это процесс создания объемной  трехмерной модели посредством применения специальных компьютерных программ. Сегодня трехмерная печать уже не кажется фантастическим. Эта технология с каждым днем становится все ближе к простым людям, а появление  более  компактных и недорогих 3d принтеров значительно ускоряют этот процесс. Некоторые учёные утверждают, что на самом деле мы живем в одиннадцатимерной  вселенной. Для осмысления тайн одиннадцатимерного мира, безусловно, не хватит всей жизни многих поколений. Однако будущность человечества  в силах освоить дары приютившего его трехмерного мира, овладеть его знаниями, делать новые открытия, идти в ногу с современностью.

Summary

The computer graphics is the field of the fine arts where ad hoc methods and means of the computer equipment are applied to creation and processing of graphics images. The three-dimensional graphics is a process of creation of volume three-dimensional model by means of application of special computer programs. Today the three-dimensional printing doesn’t seem fantastic any more. This technology every day becomes closer to simple people, and appearance of more compact and inexpensive 3d printers considerably accelerate this process. Some scientists claim that actually we live in the eleven-measured Universe. For judgment of mysteries of the eleven-measured world, certainly, there won’t be enough all life of many generations. However we will have enough forces to master gifts of the three-dimensional world surrounding us, to seize its knowledge, to make new discoveries, to go in step with the present.

Pərviz Rzaquliyev,

Azərbaycan Jurnalistlər Birliyinin üzvü

[1] Müsabiqədənkənar

[2] http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/12207

[3] https://habrahabr.ru/company/invitro/blog/194064/

[4] http://www.chernetskaya.ru/blog/1637

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s