Моделирование USB гаджета в программе 3Ds MAX 2009

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

Отдел образования администрации Ленинского района

города Екатеринбурга

Муниципальное общеобразовательное учреждение Лицей №173

Моделирование USB гаджета в программе 3Ds MAX 2009

Исполнитель

Шпеков Семён Константинович

г. Екатеринбург 2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОДБОР ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КАЧЕСТВ

1.1 Исследование потребностей пользователей ПК

1.2 Устройство USB

1.3 Требования к USB гаджету

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 3D МОДЕЛИ USB ГАДЖЕТА

2.1 Выбор программы и метода моделирования

2.2 Разработка дизайна

2.3 Описание гаджета

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение

картридер гаджет программа моделирование

ВВЕДЕНИЕ

Последние достижения в области портативных устройств привели к новым концепциям в системных блоках. Теперь ни один системный блок не может обойтись в своей работе без USB входов, которые с успехом заменяют другие типы разъёмов, не столь надёжных, распространённых и высокоскоростных.

Переход на USB разъёмы позволяет упростить пользование ПК и портативными устройствами, позволяет создать единый стандарт разъёма. Основная цель использования USB разъёма в информационных технологиях: повышение скорости передачи данных, избежание путаницы с разъёмами. Одними из актуальных областей применения как стандарта USB разъёма стали - USB гажеты.

USB гаджеты - это устройства, работающие/питающиеся от USB порта компьютера. Гаджетом принято называть то, что работает в совокупности с другим устройством, являясь дочерним. Сегодня USB гаджетом называют любую развлекательную или полезную вещь с выходом USB.

В данном проекте было решено воплотить в 3D модель концепт (инновационная идея, содержащая в себе креативный смысл) внешнего картридера с дополнительными функциями и USB выходом.

В проекте исследовались различные дизайнерские приёмы и воплощением в 3D модель стало оформление картридера в виде куба на боковых гранях, которого будут располагаться входы флэш карт и USB, на передней экран и кнопка изменения его режима, на верхней кнопки управления компьютером. Нижняя часть будет служить подставкой, на ней будут расположены ножки, а из задней грани будет выходить USB кабель к компьютеру и два, убирающихся за крышку, Ethernet кабеля.

Цель работы - создание 3D модели USB гаджета по сути являющимся картридером с большим количеством входов USB, клавишами управления компьютером, экраном, выводящим важную информацию и функцией Ethernet hub’а.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Исследовать потребности современного пользователя ПК;

2. Провести сравнительную характеристику уже созданных внешних картридеров, для выявления недостатков и устранения их в своём концепте;

3. Выбрать программу моделирования и определить наиболее удобный способ моделирования в данном случае;

4. Создать 3D модель в программе 3Ds max 2009;

5. Провести настройку материалов и выполнить визуализацию;

Объектом исследования являются внешние картридеры.

Предметом исследования является создание 3D модели USB гаджета, удовлетворяющего требования пользователей ПК к картридеру.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были применены следующие основные методы исследования: теоретические (изучение программы и существующих методов моделирования), эмпирические (анализ существующих внешних картридеров и USB hub’ов, и методов построения 3D модели), статистические методы (анализ используемых программных и аппаратных платформ).

Гипотеза исследования. Будет представлена 3D модель USB гаджета, по сути являющаяся усовершенствованным картридером.

Актуальность работы заключается в реализации дизайна и идеи в 3D модель. В дальнейшем возможно воплощение модели в жизнь.

Практическая значимость.

Т.к. многим пользователям не удобно расположение и количество USB входов на системном блоке вывод большого числа USB входов на стол логичен, так же у пользователей ПК возникает потребность в чтении флэш карт (например когда кабель от фотоаппарата утерян) следовательно возникает потребность в настольном USB гаджете в котором, реализовывались бы данные потребности.

Реализация результатов работы.

Создана 3D модель USB гаджета просмотр работы возможен по ссылке Гаджет

На защиту выносятся:

1. результаты подбора функциональных качеств;

2. обоснование выбора программы и метода создания модели;

3. демонстрация модели.

1. ПОДБОР ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КАЧЕСТВ

При разработке USB гаджета для обеспечения его максимальной эффективности и актуальности очень важно учитывать все потребности пользователей ПК, в данном направлении. Именно поэтому на стадии анализа было уделено большое внимание описанию предметной области функционирования продукта.

1.1 Исследование потребностей пользователей ПК

Был проведён опрос учащихся в старших классах. Вследствие опроса была выявлена потребность в большом количестве USB входов, в Ethernet выходах (например для ноутбука). Так же оказались нужными клавиши включения компьютера, кнопка сброс, кнопка «сон», регулировка громкости, кнопка паузы/воспроизведения, кнопка «мой компьютер», кнопка выхода на домашнюю страницу в стандартном браузере. Вывод на отдельный экран: часов, температуры процессора и видеокарты, эквалайзера, громкости

.2 Устройство USB

(англ. Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина», произносится «ю-эс-би») - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. Символом USB являются четыре геометрические фигуры: большой круг, малый круг, треугольник и квадрат, расположенные на концах древовидной блок-схемы.

Разработка спецификаций на шину USB производится в рамках международной некоммерческой организации USB Implementers Forum (USB-IF), объединяющей разработчиков и производителей оборудования с шиной USB.

Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводной кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода - для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА).

К одному контроллеру шины USB можно подсоединить до 127 устройств по топологии «звезда», в том числе и концентраторы. На одной шине USB может быть до 127 устройств и до 5 уровней каскадирования хабов, не считая корневого.

В настоящее время широко используются устройства, выполненные в соответствии со спецификацией USB 2.0. Недавно появились устройства, работающие на шине USB 3.0.

1.3 Требования к USB гаджету

USB гаджет должен:

·        Удовлетворять потребности пользователя ПК

·        Иметь эргономичный, не вызывающий и простой дизайн

·        Иметь кнопки с интуитивными рисунками

·        Иметь экран вывода информации с компьютера

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 3D МОДЕЛИ USB ГАДЖЕТА

.1 Выбор программы и метода моделирования

При выборе программы я остановился на 3Ds Max 2009.

ds Max (3D Studio MAX) - полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа.

ds Max располагает обширными средствами по созданию разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей реальных или фантастических объектов окружающего мира с использованием разнообразных техник и механизмов, включающих следующие: полигональное моделирование в которое входят Editable mesh (редактируемая поверхность) и Editable poly (редактируемый полигон) - это самый распространённый метод моделирования, используется для создания сложных моделей и низкополигональных моделей для игр.

Как правило моделирование сложных объектов с последующим конвертированием в Editable poly начиналось с построения параметрического объекта «Box» и поэтому способ моделирования общепринято называется «Box modeling»;

моделирование на основе неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS);

моделирование на основе порций поверхностей Безье (Editable patch) - подходит для моделирования тел вращения;

моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов.

Методы моделирования могут сочетаться друг с другом.

Моделирование на основе стандартных объектов, как правило, является основным методом моделирования и служит отправной точкой для создания объектов сложной структуры, что связано с использованием примитивов в сочетании друг с другом как элементарных частей составных объектов.

В данной работе будет использоваться метод моделирования «Box modeling»

Предмет утилитарного назначения характеризуется внешней формой и цветом, так же как произведение скульптуры и живописи.

Рассмотрим, прежде всего, характеристики формы предмета как таковой, исключив всякое практическое и эстетическое его содержание. Самые простые - это известные нам основные геометрические формы: параллелепипед, призма, цилиндр, конус. Возможны и соединения этих геометрических тел, врезка и пересечение их в разных комбинациях. Огромное число предметов имеет еще более сложную форму с очертаниями двоякой кривизны, вхождением внешнего пространства в пределы этого предмета форма предмета может быть симметричной и асимметричной Симметрия известный термин Известно два основных вида симметрии - зеркальная и осевая.

Фигура человека - пример зеркальной симметрии. Осевая симметрия характерна равноудаленностью точек относительно оси (а не плоскости, как в первом случае).

Соотношения

Любой предмет обладает размерами и реальной величиной. Это абсолютно объективные параметры. Но в самой величине предмета заложена выразительность.

С понятием "соотношение" тесно связаны понятия контраста и нюанса. Пример контраста - флакон с колпачком. Пример нюанса - сравнивая величины двух отрезков.

Гармоническая форма и понятие композиции

Итак, мы познакомились с основными признаками, присущими всякому предмету, искусственному или естественному, вне зависимости от его эстетических качеств. Найденная художником гармоническая форма предмета обладает рядом необходимых качеств. Она органична и целостна её части пропорциональны и ритмичны, вся она соизмерима человеку и предметному окружению. Процесс создания гармоничного произведения носит название "композиция".

Материал

Поверхность каждого предмета отличается какими-то своими качествами, она может шероховатой или гладкой, полированной или рифлёной. Материал, из которого сделан предмет, может вызывать довольно ощутимые эмоции. Это особенно чувствуется, когда мы манипулируем предметом или просто его трогаем.

Цвет и цветосочетания

Цвет влияет на наше восприятие реального пространства: Цвета теплого спектра (кр, ор, зел), зрительно приближаются. Темные цвета делают предмет весомее. Выбор цвета может быть и обусловленным.

При помощи цвета решается и другая задача - снижение нервного напряжения.

Было принято решение придать картридеру форму куба на боковых гранях, которого будут располагаться входы флэш карт и USB, на передней экран и кнопка изменения его режима, на верхней кнопки управления компьютером, нижняя будет служить подставкой, на ней расположатся ножки, а из задней грани будет выходить USB кабель к компьютеру и два, убирающихся за крышку, Ethernet кабеля. Такое расположение позволит рационально использовать пространство. Грани куба будут сглажены. Краска будет белая, матовая. Выбор обоснован нейтральностью цвета.

2.3 Описание гаджета

Гаджет по сути является внешним USB картридером с функциями USB и Ethernet hub’ов, с экраном, выводящим нужную пользователю информацию, имеет кнопки частичного управления компьютером. Гаджет имеет форму сглаженного куба белового цвета.

Гаджет поддерживает 12 одновременно подключённых USB устройств. Есть возможность подключения 2 компьютеров к сети интернет Имеет собственный аккумулятор благодаря, которому работают часы. Корректировка времени происходит при запуске ПК. Существует 5 режимов дисплея: 1 только время, 2 только эквалайзер, 3 смешанный (время, громкость, температура видеокарты и процессора), 4 системная информация (температура видеокарты и процессора, громкость, загруженность процессора, степень использования физической памяти), 5 выключен.

Кнопки частичного управления компьютером: кнопка включения, кнопка сброс, кнопка «сон», регулировка громкости, кнопка паузы/воспроизведения, кнопка «мой компьютер», кнопка выхода на домашнюю страницу в стандартном браузере.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

картридер usb гаджет программа моделирование

Смоделирован концепт внешнего USB картридера с функцией USB и Ethernet hub с экраном, на котором располагается нужная пользователю информация. Концепт готов для разработки микросхем и программирования.

При моделировании использовалась программа 3Ds Max 2009 как наиболее удобная и функциональная среди других программных продуктов предназначенных для моделирования 3D объектов.

Методом моделирования был выбран метод «Box modeling» с английского «моделирование из куба». Так как он обеспечивает наиболее правильное строение модели.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК (глава 15 - Последовательный, параллельный и другие интерфейсы ввода/вывода - USB) = Upgrading and Repairing PCs. - 17 изд. - М.: «Вильямс», 2007.

. Келли Л. Мэрдок. Autodesk 3ds Max 2009. 3D Studio max. Библия пользователя, оригинал Autodesk 3ds Max 2009 Bible. 3D Studio max. Издательский дом «Диалектика», 2009

. Орехов “Производственная графика” “Высшая школа 1988г.” .

. Холмянский и др. “Дизайн”. “Просвещение 1985г.”

Приложение

Работа над проектом ещё в процессе. Вот промежуточные визуализации:

Экран в режиме «часы»

USB hub

Кнопки частичного управления компьютером