Zbierka - Viacúčelová optimalizácia 3D modelov: Rozdiel medzi revíziami

Zo stránky Parametrické a Generatívne 3D modelovanie
(Vytvorená stránka „<div class="worksheet"> 360x360px|left|norotate=1 <h1>Voronoiove objekty - Blender</h1> <div class="section"> <div class="lesson-plan-text"> <div><div>Trvanie:</div><span>1.5 hod</span></div> <div><div>Náročnosť:</div><span>ťažký</span></div> <div><div>Zručnosti:</div><span>[https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Cykly cykly], [https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Podmienky…“)
 
Bez shrnutí editace
Riadok 1: Riadok 1:
<div class="worksheet">
<div class="worksheet">
     [[File:MOEA.stl|360x360px|left|norotate=1]]
     [[File:MOEA.stl|360x360px|left|norotate=1]]
     <h1>Voronoiove objekty - Blender</h1>
     <h1>Viacúčelová optimalizácia 3D modelov</h1>
     <div class="section">
     <div class="section">
     <div class="lesson-plan-text">
     <div class="lesson-plan-text">
         <div><div>Trvanie:</div><span>1.5 hod</span></div>
         <div><div>Trvanie:</div><span>1.5 hod</span></div>
         <div><div>Náročnosť:</div><span>ťažký</span></div>
         <div><div>Náročnosť:</div><span>ťažký</span></div>
         <div><div>Zručnosti:</div><span>[https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Cykly cykly], [https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Podmienky podmienky], [https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Funkcie funkcie], [https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Blender_Python_API práca s bpy]</span></div>
         <div><div>Zručnosti:</div><span>[https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Cykly cykly], [https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Podmienky podmienky], [https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Funkcie funkcie], [https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php/Blender_Python_API práca s bpy a platypus]</span></div>
         <div><div>Nástroje:</div><span>[https://www.blender.org/ Blender]</span></div>
         <div><div>Nástroje:</div><span>[https://www.blender.org/ Blender]</span></div>
     </div>
     </div>
Riadok 15: Riadok 15:
     <div class="section">
     <div class="section">
         <h3>Zadanie úlohy</h3>
         <h3>Zadanie úlohy</h3>
         <p>Cieľom tejto úlohy je najmä naučiť sa používať Python s Blenderom, pracovať s nástrojmi v Blenderi a ukázať si ako môžeme generovať objekty s parametrickým dizajnom rýchlejšie než v predošlom OpenSCADe. Narozdiel od predošlých úloh, v tejeto si nemusíte vytvárať základný objekt, môžeme si nejaký stiahnuť, prípadne vybrať z ponuky v Blenderi.</p>
         <p>Cieľom tejto úlohy je oboznámiť sa s knižnicou platypus pre prácu s optimalizáciou, zistiť ako funguje taká optimalizácia, čo všetko na to potrebujeme, ktorá aspekty pri ladení musíme zohľadňovať, uvažovať o tom ako by sa takáto optimalizácia dala zovšeobecňovať. Taktiež si vo väčšom precvičíme prácu s Blenderom a Pythonom a načíme sa nové programátorksé praktiky. V našom prípade nám pôjde o to definovať takú optimalizáciu, ktorá by vyhovovala naším požiadavkám. V prípade optimalizácie 3D modelu pomocou ich modifikácie nám ide o hľadanie tých najoptimálnejších parametrov, ktoré nám umožnia objekt meniť tak aby spĺňal kritériá, ktoré naň kladieme.</p>
     </div>
     </div>


Riadok 26: Riadok 26:
             <li>[https://docs.python.org/3/tutorial/index.html Python syntax] - tu nájdete syntax a použitie jazyka Python s ukážkami použitia</li>
             <li>[https://docs.python.org/3/tutorial/index.html Python syntax] - tu nájdete syntax a použitie jazyka Python s ukážkami použitia</li>
             <li>[https://docs.blender.org/api/current/index.html Blender Python API] - dokumentácia Python API v Blenderi - nájdete tu všetko čo sa týka programovania s Python API (s knižnicou bpy) v Blenderi</li>
             <li>[https://docs.blender.org/api/current/index.html Blender Python API] - dokumentácia Python API v Blenderi - nájdete tu všetko čo sa týka programovania s Python API (s knižnicou bpy) v Blenderi</li>
            <li>[https://platypus.readthedocs.io/en/stable/ Platypus] - dokumentácia knižnice platypus s ukážkami použitia</li>
         </ul>
         </ul>
     </div>
     </div>
Riadok 32: Riadok 33:
         <h3>Inštrukcie</h3>
         <h3>Inštrukcie</h3>
         <ol>
         <ol>
             <li>Zapneme si nástroj Blender a z horných tabov si vyberieme ten s názvom "Scripting" pre otvorenie okna na písanie programu.<br>[[File:Blender_scripting.png|256px]]</li>
             <li>Zapneme si nástroj Blender a nastavíme si prostredie ako sme sa naučili v predošlých úlohách - necháme si v scéne objekt kocky, prepneme sa do režimu "Scripting" a vytvoríme si tam súbor, do ktorého budeme písať kód.</li>
            <li>Klikneme na ikonku "New," ktorou si vytvoríme nový súbor.<br>[[File:Blender_new_script.png|256px]]</li>
            <li>Uistíme sa, že v druhom okne máme otvorenú časť "3D viewport" s módom "Object Mode." Naše rozloženie okien by malo vyzerať nasledovne:<br>[[File:Blender_setup.png|800px]]</li>
            <li>S takto nastaveným prostredím môžeme začať písať kód. Prvým krokom je importovať si knižnice, ktoré budeme potrebovať, hlavnou je knižnica bpy, ktorá nám sprostredkúva funkcionality pre prácu s Blenderom. Importujeme a použijeme ju nasledovne:<br>[[File:Blender_bpy_import.png|256px]]<br> Takýmto volaním vieme získať objekt, ktorý máme aktuálne v scéne, kde pomocou "print" si dávame do konzoly vypísať jeho meno. Aby sme videli tento výstup v konzole, musíme si ju otvoriť v okne a to spravíme nasledovne:<br>[[File:Blender_system_console.png|312px]]<br>
Ak sa nám to podarilo, tak môžeme vidieť výpis mena objektu v konzole a ako sa nám tento objekt zorbazuje aj vo vyčítaní objektov z kolekcie scény:<br>[[File:Blender_system_console_print.png|312px]]<br>Spúšťať skript budeme pomocou vyznačeného tlačidla "Run script" alebo skratkou alt + P<br></li>
            <li>Pre pokračovanie je potrebné naštudovať si [https://docs.blender.org/api/current/index.html Blender Python API], aby sme vedeli používať funkcie, ktoré potrebujeme.</li>
            <li>Hlavným princípom, ktorý budeme využívať pre vytvorenie voronoiovho objektu je aplikácia modifikátorov, ktoré nám Blender ponúka. Viac as o ních dozvieme v časti [https://docs.blender.org/manual/en/latest/modeling/modifiers/introduction.html Blender modifiers].</li>
            <li>V tejto časti máme kód, ktorým importujeme knižnicu bpy, získame náš objekt, vytvoríme mu modifikátor WIREFRAME a nastavíme mu niektoré z hodnôt:<br><br><pre>
import bpy


cube_object = bpy.context.scene.objects[0] # Získanie objektu v scéne


wireframe_modifier = cube_object.modifiers.new(name="My wireframe", type='WIREFRAME') # Vytvorenie modifikátora získanému objektu s menom "My wireframe"
wireframe_modifier.thickness = 0.2 # Thickness - Nastavenie thickness hodnoty (<0; 1>)
wireframe_modifier.offset = 0      # Offset    - Nastavenie offset    hodnoty (<-1; 1>)</pre><br clear=all>
Keď skript spustíme, okrem zmeny na objekte v hlavnej scéne si všimneme, že objektu sa aj v časti modifikátorov pridal konkrétny modifikátor aj s hodnotami, ktré sme mu pridali:<br>
[[File:Blender_modifier.png|200px]]</li>
<li>Skúste si naštudovať rôzne modifikátori a vyskúšať si ako fungujú.</li>
            <li>Ďalej pomocou podobných príkazov vytvoríme modifikátor "Subdivision surface" typu 'SUBSURF' a modifikátor "Solidify" typu 'SOLIDIFY'. Dajte si ale pozor aby ste nepridávali jeden modifikátor k danému objektu viac krát, ak sa vám to stane, stačí ho v okne s modifikátormi vymazať, prípadne si to viete ošetriť v kóde kontrolou modifikátorov.</li>
            <li>Pre implementovanie dierovosti objektu si potrebujeme pridať viac modifikátorov, pamätajte na to, že záleží na poradí pridania modifikátorov a nakoniec ich potrebujeme všetky aplikovať, aby sa nám na danom objekte skutočne prejavili. Taktiež je niekedy výhodné použiť modifikátor opakovane. Napríklad pre takýto objekt:<br>[[File:Blender_multiple_modifiers.png|312px]]<br>
Sme využili kombináciu modifikátorov SUBSURF, DECIMATE, WIREFRAME, znovu SUBSURF a nakoniec SOLIDIFY.</li>
            <li>Vyskúšajte si kombinovať tieto modifikátori a upravujte ich parametre v nástrojoch priamo v Blenderi a pokúste sa ich prepísať do Python skriptu.</li>
         </ol>
         </ol>
     </div>
     </div>

Verzia z 09:17, 6. máj 2024

   https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/images/4/4f/MOEA.stl

Viacúčelová optimalizácia 3D modelov

Trvanie:
1.5 hod
Náročnosť:
ťažký
Nástroje:
Blender

V predošlých úlohách sme sa naučili pracovať s prostredím Blender s použitím Pyhtonu. Teraz prechádzame do konceptu viacúčelovej optimalizácie, ktorú si vysvetlme a ukážeme. Definciou postačujúcou pre nás bude v tomto prípade, že viacúčelová optimalizácia je proces hľadania najlepších možných riešení pre viacero súčasne sledovaných cieľov alebo kritérií. Cieľom je nájsť také riešenia, ktoré predstavujú tzv. Pareto-optimálnu množinu, kde nie je možné zlepšiť jedno kritérium bez zhoršenia niektorého z ostatných kritérií. Ide o vyhľadávanie riešení pomocou kompormisu, ktoré vyvažujú protichodné požiadavky rôznych cieľov. Vo viacúčelovej optimalizácii nie je jedno jednoznačne najlepšie riešenie, ale skupina riešení, nazývaná Pareto-optimálna fronta, medzi ktorými musí rozhodovať užívateľ na základe preferencií alebo ďalších kritérií.


Zadanie úlohy

Cieľom tejto úlohy je oboznámiť sa s knižnicou platypus pre prácu s optimalizáciou, zistiť ako funguje taká optimalizácia, čo všetko na to potrebujeme, ktorá aspekty pri ladení musíme zohľadňovať, uvažovať o tom ako by sa takáto optimalizácia dala zovšeobecňovať. Taktiež si vo väčšom precvičíme prácu s Blenderom a Pythonom a načíme sa nové programátorksé praktiky. V našom prípade nám pôjde o to definovať takú optimalizáciu, ktorá by vyhovovala naším požiadavkám. V prípade optimalizácie 3D modelu pomocou ich modifikácie nám ide o hľadanie tých najoptimálnejších parametrov, ktoré nám umožnia objekt meniť tak aby spĺňal kritériá, ktoré naň kladieme.

Odkazy na materiály

V tejto sekcii nájdete odkazy na materiály, ktoré vám môžu pomôcť pri riešení daných problémov a naučia vás ako používať požívané nástroje:

  • Teória - rozcestník stručnej teórie pre koncepty, ktoré potrebujeme
  • Rozcestník dokumentácií Blendera - nájdete tu dokumentáciu pre vývojárov, používateľskú ríručku a aj Python API dokumentáciu
  • Python syntax - tu nájdete syntax a použitie jazyka Python s ukážkami použitia
  • Blender Python API - dokumentácia Python API v Blenderi - nájdete tu všetko čo sa týka programovania s Python API (s knižnicou bpy) v Blenderi
  • Platypus - dokumentácia knižnice platypus s ukážkami použitia

Inštrukcie

  1. Zapneme si nástroj Blender a nastavíme si prostredie ako sme sa naučili v predošlých úlohách - necháme si v scéne objekt kocky, prepneme sa do režimu "Scripting" a vytvoríme si tam súbor, do ktorého budeme písať kód.

Testovanie a úpravy

Prezrite a skontrolujte si objekt a odpovedzte si na to či daný 3D model zodpovedá zadaniu a či ste s ním spokojní. Ak chcete skúsiť model upraviť, navrhujeme:

  • vyskúšajte si aj iné modifikároti, prehoďte poradia existujúcich alebo meňte parametre a sledujte ako sa výsledný objekt mení
  • vytvorte vlastné funkcie, ktoré zmenia daný objekt podľa vašich predstáv
  • pokúste sa implementovať kontrolu modifikátorov - napríklad: rozsahy daných parametrov, kontrolu existujúcich modifikátorov a podobne
  • vyskúšajte si importovať vlastný objekt do scény a následne aplikovať vaše modifikátori naň, mimo iné tak zistíte aké dôležité je odhadnúť rozsahy parametrov pre rozlišné objekty

Spätná väzba

Ak ste spokojní so svojím výsledným modelom, prezentujte ho ostatným, zhodnoťte koncepty, ktoré ste použili a ako ste ho implementovali, buďte otvorení k hodnoteniam od ostatných a k prípadným návrhom na zlepšenie.

Vzorové riešenie

Ak budete potrebovať motiváciu alebo si skontrolovať váš výsledný model, v nasledujúcich odkazoch nájdete implementáciu daného modelu v nástrojoch, ktoré ste na implementáciu mohli použiť:

Záver

Týmto cvičením sme si prešli základy Blendera, Pythonu a ako dokážu spolupracovať. Zistili sme, že modifikovať objekty priamo z kódu v sofistikovanejších nástrojoch akým je Blender je po implementácii omnoho efektívnejšie a rýchlejšie ako v OpenSCADe. Cvičením sme si otvorili dvere k mnohým možnostiam parametrického a generatívneho dizajnu a základu jednému z mnohých prístupov k modifikácii objektov. Následne budeme chcieť implementovať algoritmy, ktoré nám umožnia generovanie viacerých verzii objektu naraz.

Zdroj: „https://kempelen.dai.fmph.uniba.sk/design/index.php?title=Zbierka_-_Viacúčelová_optimalizácia_3D_modelov&oldid=1146“