ТРЕХМЕРНАЯ ГРАФИКА И ЕЁ РОЛЬ В ОСВОЕНИИ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
Ратова М.Р. Мягкова Е.Г. Кичигина Е.И.
ГОУ ВПО "Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф.Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации"
Компьютерная графика – одна из наиболее распространенных и впечатляющих современных компьютерных технологий. Трёхмерная графика (3D) является одним из разделов компьютерной графики. 3D-графика оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Она предназначена для имитации фотографирования или видеосъемки трехмерных образов объектов, которые должны быть предварительно подготовлены в памяти компьютера. Построение объемных моделей объектов в виртуальном пространстве осуществляется с помощью специализированных программ. Как правило, в трехмерной графике сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию или анимацию.
Программы для работы с трехмерной графикой называются 3D-редакторами. Работу в трехмерном редакторе можно сравнить со съемкой настоящего фильма, в котором человек – режиссер. «Съемочная площадка» – это рабочее пространство 3D-редактора, обычно представленное одним или несколькими окнами проекций. Каждый проект, над которым проводится работа, называется трехмерной сценой. Ее создание обычно происходит в несколько этапов:
предварительная подготовка
создание геометрической модели сцены
настройка освещения и съемочных камер
подготовка и назначение материалов
визуализация сцены
Существует довольно большое количество программ для 3D- моделирования.
3D Studio MAX (от компании Autodesk) – это самый популярный на сегодняшний день 3D-редактор. Программа позволяет реалистично визуализировать объекты самой разной сложности. Кроме того, «3D Studio MAX» дает возможность создавать полноценное видео с участием трехмерных моделей. Хотя такая работа требует у специалиста серьезных навыков, а также больших компьютерных ресурсов, в первую очередь объемов памяти и быстродействие процессора.
Также популярными программами в этой области являются: Autodesk Maya (от компании Autodesk), Newtek Lightwave (фирмы NewTek), SoftImage XSI (от компании Softimage), Rhinoceros 3D (от компании McNeal & Associates), Cinema 4D (фирмы MAXON).
За короткое время своего существования 3D-графика нашла свое применение в самых разных областях: кино- и видеоиндустрия, разработка компьютерных игр, медицина, проектирование, дизайн и многие другие сферы. Удачные 3D-проекты очень трудно отличить от фотографий.
Одним из направлений использования 3D-графики в медицине является создание 3D-моделей органов и суставов. В Интернет-магазинах можно приобрести готовые и уже анимированные 3D-модели органов или суставов с высококачественными текстурами на основе цифровых фотографий, которые можно с успехом использовать в медицине для различных демонстраций. Трехмерное моделирование позволяет также создавать видеоролики на медицинскую тематику. На рисунке 1 представлена 3D-модель сердца (www.3DScience.com).
Рисунок 1. – 3D модель сердца.
Трехмерную графику можно активно использовать в обучении студентов медиков. Последнее время создаются различные мультимедийные атласы. На рисунке 2 представлена трехмерная модель тела человека (www.virtualworldlets.net).
Рисунок 2. – Трехмерная модель тела человека.
Преподаватели медицинских учебных заведений могут использовать трехмерную графику в наглядных методах обучения для демонстрации приборов, технических установок, а также всевозможных физиологических процессов, таких как движение крови по сосудам, формирование холестериновых бляшек, размножение вирусов, процесс рождения ребенка и т.д. Все это позволяет создавать красочные, интересные и наиболее запоминающиеся занятия. Таким образом, обучающиеся могут в динамике увидеть многие процессы, которые раньше могли усваивать по статическим изображениям в учебниках. Очевидно, для осуществления подобных методов обучения необходимо наличие технических средств обучения – персональных компьютеров, мультимедийных проекторов.
На кафедре медицинской информатики КрасГМУ проводятся занятия по трехмерной графике в рамках дополнительных занятий. Основной контингент обучающихся – студенты младших курсов. Обучение проходит в форме практических занятий, на которых студенты под руководством преподавателя занимаются созданием учебно-демонстрационных трехмерных изображений и видеороликов. Обучающая функция занятий направлена на формирование знаний, умений и навыков в работе, опыта творческой деятельности. Развивающая функция заключается в развитии творческого и пространственного мышления. Воспитательная функция формирует упорство в достижении цели, умение работать в команде.