Kompiuteriu skirtingai nei pieštuku popieriaus lape galima ne tik braižyti, bet ir modeliuoti erdvinių objektų geometriją. Gaila, kad ekrane iš pirmo žvilgsnio net neįmanoma atskirti, kas pavaizduota – brėžinys ar modelio vaizdas. Todėl grafika dėl kompiuterio teikiamų galimybių tampa dar sudėtingesnė.Pirmojoje dalyje nagrinėjami tik braižymo (vizualizavimo) uždaviniai, t. y. dirbama dviejų koordinačių lauke (2D grafika). Pravartu turėti omenyje, kad tai vienintelis panašumas su popierinėmis technologijomis, kurios gali būti tik plokščios.Pirmasis skyrius. Kompiuterinės braižybos ypatybėsKompiuterinės braižybos technologija iš esmės skiriasi nuo popierinių metodų dėl intelektinių kompiuterio galimybių, kurių neišnaudojimas nuvertina kompiuterį iki paprasto braižiklio. Be to, kompiuterinis brėžinio laukas gali būti daug informatyvesnis negu popierinis, todėl jo valdymas – taip pat sudėtingesnis. Nemaža problema yra ir tai, kad dauguma galiojančių standartų orientuoti [ popierines technologijas, kurios neskatina kompiuterinių tradicijų plėtros, todėl yra žalingos.Antrasis skyrius. Baziniai 2D grafikos įrankiaiNeatsižvelgiant į technikos bei programų lygį. egzistuoja tam tikra grupė įrankių, sudarančių kompiuterinės braižybos pamatą. Įrankių stabilumas yra parankus ne tik mokymosi laikotarpiu, bet ir gamyboje, kadangi galima nuosavas adaptuotas sistemas kaupti ir nepaisyti nuolatinių atsinaujinimų.Trečiasis skyrius. Geometrinė braižybaGeometrinės braižybos objektas yra dvimačių objektų geometriniai pertvarkymai bei kontūras, kurio vizualizavimas kompiuteriu priklauso nuo jo tipo. Uždavinių sprendimas lavina kompiuterinius įgūdžius, kurie būtini sudarant trimačių objektų brėžinius. Kompiuterinės 2D braižybos pagrindai.
KOMPIUTERIMĖ5 BRAIŽYBOS YPATYBĖSPožiūris, kad kompiuteriniai metodai nesiskiria nuo pieštukinių, yra ydingas. Dalis popierinių technologijų metodų yra žalingi, nes neleidžia naudoti kompiuterio galimybių arba yra beprasmiški, nes kompiuterija gali kaupti patyrimą ir veikti pagal algoritmus vartotojui jų net nežinant. Kompiuterijoje yra galimybė daugelį veiksmų atlikti automatiškai, todėl mygtuko nuspaudėjo, ten kur to galima išvengti, vaidmenį atliekantis žmogus autoriui yra nepriimtinas. Skyriuje aptariama:
• brėžinio apipavidalinimas (formatai, masteliai, linijų tipai, šriftas, matmenų žymėjimo ypatybės);• kompiuterijos ypatybės (ekrano vaizdo struktūra, komandų valdymas, ekrano valdymas, primityvų padėties įvertinimas, nurodymo būdai, transformacijos);• vaizdų formavimas;• baziniai vaizdo objektai, jų parametrai ir atributai;• primityvų tipai ir jų sudarymas, grafinis modelis, bendrieji nurodymai;• esminiai popierinių ir kompiuterinių technologijų skirtumai.1.2. Brėžinio apipavidalinimasAtliekant brėžinius susiduriama su tokiomis sąvokomis kaip formatai, masteliai, šriftai ir pan. Toliau pateikiama šių terminų ir jų turinio santrauka atsižvelgiant į kompiuterijos poreikius.Brėžiniai popieriuje (dirbant pieštuku arba sudarant kompiuterinio brėžinio kopijas) atliekami nustatyto dydžio lapuose, nes pagal jų dydį veikia dauguma techninių braižymo bei kopijavimo įrengimų, gaminami atitinkamų matmenų lapai bei organizuojamas archyvinės medžiagos laikymas. Nustatyti penki pagrindiniai formatai AO (841×1189), A1(594*841), A2(420×594), A3(297×420) ir A4(210×297). Formatų matmenys nurodyti milimetrais. AO formato plotas lygus 1 kvadratiniam metrui. Mažesnis formatas gaunamas dalijant pusiau didesnio formato ilgąją kraštinę. Praktiškai naudojami ir papildomi formatai, kurie gaunami pagrindinio formato trumpąją kraštinę didinant jos kartotiniu dydžiu. Žymint nurodomas pagrindinis formatas ir jo kartotinis dydis, pvz., A4x3 (297x(210×3) = 297×630). Pravartu žinoti, kad tai ne vieninteliai formatai. Įvairiose šalyse tradiciškai nusistovėję tam tikri dydžiai ir pavadinimai, todėl dirbant konkrečiu atveju pravartu išsiaiškinti galiojančius formatus. Kita vertus, kompiuterijoje formatai gali būti nustatomi automatiškai ir vartotojui papildomų problemų nesukelia.Formato lape braižymo plotas ribojamas rėmeliu, paliekant 10 arba 20 mm paraštes, atsižvelgiant [ formato dydį. Apatiniame dešiniajame lapo kampe braižoma pagrindinė įrašų lentelė. Pieštukinis apipavidalinimo standartas yra LST ISO 5457:1995. (Brėžinių formatų pavyzdžius – prieduose, iš principo juos, kaip ir kitą informaciją susietą su grafika, galima parsisiųsdinti iš Inžinerinės grafikos katedros tinklalapio www.vtu.lt/fakultetai/fmf/igk).Dirbant pieštuku braižytojas priverstas pats pasirinkti reikiamo dydžio formatą, braižyti jame rėmelį, pagrindinių ir papildomų įrašų lenteles, pildyti jas, o kompiuteryje galima tai atlikti automatiškai. Ateityje tikriausiai tai atliks ir Standartizacijos departamentas, kuris parengs kompiuterinį formatą ir vartotojui pakaks tik kreiptis į jį. TAIGROJESI tai realizuota komandomis Formatas… (AutoCADe yra ISO – tarptautinį ir DIN – vokiečių standartus atitinkančios rėmelių paruošos).Dirbant kompiuteriu brėžinio laukas yra begalinis, tačiau praktiniam patogumui jis yra fiksuojamas. Dėl kompiuterinio darbo ypatybių yra nurodomas ne tik lauko dydis, bet ir sluoksniai. T. y. kompiuteriu vienu metu dirbama tarsi ne viename, o daugelyje lygiagrečių, paprastai nulinio storio lapų, vadinamų sluoksniais, kurie gali būti skaidrūs, netrukdantys vienas kitam arba nematomi. Privalumas yra tas, kad kiekvienam sluoksniui galima nurodyti skirtingą braižomų elementų spalvą tada brėžinys mažame ekrane yra lengviau suprantamas. Galima nurodyti skirtingą linijų tipą (ištisinė, punktyrinė, ašinė ar pan.) ir ta pati komanda skirtingame sluoksnyje dirbs kitaip, belieka tik perjungti sluoksnius. Vienu metu braižoma tik viename sluoksnyje, kuris vadinamas aktyviu. Sluoksnių technikos naudojimas leidžia bet kokio sudėtingumo brėžinius atlikti komfortiškai, nes bet kada nereikalingą informaciją galima padaryti nematoma, kad netrukdytų dirbti. Be to, sluoksniuose sudarytą brėžinį galima automatizuotai analizuoti, t. y. nustatyti reikiamus dydžius automatiškai (ilgiai, plotai, kitos sąlygos). Dėl šių priežasčių vienasluoksnis brėžinys kompiuterijoje tėra nesusipratimas, o ne kompiuterinis produktas.Komandos paprastai vadinamos atitinkamo veiksmo vardu. Komanda FORMATAS… nustato atitinkamą lapo dydį, sluoksnius (KONTŪRAS, AŠYS, TEKSTAI, MATMENYS ir 1.1.), automatiškai priskiriama sluoksniams skirtinga spalva, linijų tipai (sluoksniui AŠYS ašinių linijų tipas), sutvarkomi papildomi matmenų rašymo parametrai, nubraižomas rėmelis su pagrindinių įrašų lentele. Atkreipkite dėmesį, kad sluoksnių pavadinimuose nėra lietuviškų raidžių (š, ū ir pan.), kadangi jų naudojimas gali sukelti papildomų rūpesčių.Atvaizdo linijinių dydžių ir jų tikrųjų dydžių santykis vadinamas masteliu. Standartai (LST ISO 5455:1995) rekomenduoja tokius mastelius:– natūralus dydis: 1:1;– mažinimo masteliai: 1:2, 1:2.5, 1:4, 1:5, 1:10, 1:15, 1:20, 1:50, 1:100, 1:200, 1:500,1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000;– didinimo masteliai: 2:1, 2.5:1, 4:1, 5:1, 10:1, 20:1, 50:1.Mastelis brėžinyje žymimas taip: M1:2 greta atvaizdo, kurio mastelį nurodo, arba tik 1:2 santykiu (jeigu pagrindinio užrašo lentelės reikiamoje vietoje; žr. 3.7.1 ir 3.7.2 pav.).Dirbant kompiuteriu mastelio skaitmeninės vertės reikšmė sumažėja. Kompiuterinis brėžinys paprastai atliekamas natūraliu M1:1 dydžiu, nes taip yra patogiausia. Atliktas brėžinys didinamas arba mažinamas taip, kad optimaliai užpildytų lapą, jei jis busspausdinamas popieriuje. Kompiuterijoje mastelio reikalai dar nėra galutinai sutvarkyti, nėra sudaryta racionalių brėžinio dydžio valdymo metodų, kadangi tai daugiavariantė problema. Raštingai atliktame kompiuteriniame brėžinyje mastelio klausimai, kaip ir viskas kompiuterijoje, sprendžiama automatizuotai programiniu būdu.Linijų tipaiStandartais nustatomi linijų tipai ir pločiai (1 lentelė). Kompiuteryje saugoti linijų plotį yra neracionalu, nes reikiamas plotis bet kokiu metu gali būti sudarytas automatizuotai (komandos Plotis_1 -vienos primityvos storis, Plotis pagal sluoksnį – primityvų, esančių reikiamame sluoksnyje storis, Plotis langu – primityvų, esančių nurodytoje langu ekrano dalyje -TAIGRASI / BRAIŽYBA). Spalvų pasitelkimas bet kokio sudėtingumo brėžinį daro lengvai skaitomą, o linijų plotis kompiuterio ekrane užgriozdina brėžinį. Be to, kintamas linijų plotis sudaro nereikalingų problemų keičiant brėžinio mastelį ir be reikalo didina brėžinių failo dydį, kas labai aktualu sudėtingiems brėžiniams. Atminties taupymas bus aktualus bet kokiu atveju.Pagrindiniai linijų tipai, kuriuos naudosime atlikdami braižomosios geometrijos ir braižybos darbus, parodyti pirmojoje lentelėje, o jų naudojimo pavyzdžiai – 1.2.1 pav. Brėžiniuose popieriaus lape objektų svarba nurodoma linijos pločiu. Plačiomis ištisinėmis linijomis rodomi objektų kontūrai (1 tipas), matmenų pagalbinės linijos, brūkšniavimas yra atliekami siauromis ištisinėmis linijomis
(2 tipas). Vaizdų ir pjūvių skiriamoji linija (3 tipas), nematomos linijos rodomos punktyru (4 tipas), objektų simetrijos ašys rodomos brūkšninėmis taškinėmis linijomis (5 tipas), pjūvio plokštumos vieta rodoma praplatinta linija (1.2.1 b pav. – 6 tipas), sutapdintos projekcijos rodomos brūkšnine su dviem taškais linija (1.2.1 b pav. – 7 tipas), ilgos nutraukimo linijos 8 tipas (1.2.1 c pav.) ir kt.Esami ir projektuojami standartai numato daug daugiau linijų tipų. Kai kurie bus naudojami specialybės studijose, tuomet jų prasmė bus komentuojama išsamiau.Dalis linijų, ypač skirtų kompiuterinėms technologijoms, yra neracionalios, nes neįvertina kompiuterių galimybių, o tik automatiškai kopijuoja tradicinius darbo būdus. Reikia prisiminti, kad nesudėtinga paprastai linijai priskirti kiek norint sudėtingą informaciją, o paskui priversti kompiuterį ją apdoroti (apie tai – 13-ajame ir 14-ajame skyriuose).Racionalus linijų valdymas kompiuterinėse technologijose šios knygos parašymo metu dar neišspręstas. Nesutvarkyti ir linijų pločio reikalai. Kol kas lemia tradicinis požiūris bei kompiuterinės įrangos kompanijų interesai. Pvz., AutoDesk firma savo AutoCADe 14 siūlo 18 tipų linijas, kurios jau laikomos faktiniu standartu. Vargu ar toks linijų kiekis gali būti racionalus, įvertinant galimą kompiuterinį automatizavimą ir intelektualumą. Reikia tikėtis, kad standartų rengėjai pagaliau atsigręš į kompiuterių galimybes ir parengs tokius standartus, kad vartotojui pakaks kreiptis į atitinkamą žinyno skyrių ar kompiuterinę komandą.ŠriftasDirbant pieštuku, užrašai brėžiniuose turi būti aiškūs ir lengvai skaitomi. Standartai reglamentuoja raidžių aukštį, plotį, storį ir t. t. Kompiuterinėse technologijose išlieka tik šrifto dydžio klausimas. Raidžių tipas, plotis ir 1.1., be abejo, valdomi programų, nurodant tik reikiamą stilių. Šrifto aukštis priklauso nuo brėžinio dydžio bei užrašo brėžinyje reikšmės. Akademiniuose darbuose A1 -A4 dydžio lapuose naudojami šriftai 2.5, 3.5, 5. Pavadinimams gali būti pasitelkiamas 10 ar 14 šriftas. Taigi kompiuterijoje pravartu žinoti tik šriftų dydžius, kurių pagrindiniai yra šie: 2.5, 3.5, 5.0, 7.0, 10.0, 14.0, 20.0 (skaitmuo atitinka raidžių aukštį milimetrais).Šrifto valdymas kompiuterijoje taip pat nestandartizuotas pagal kompiuterio galimybes.Matmenų žymėjimo ypatybėsBrėžiniai atliekami pagal matmenis, kurių grafinė išraiška priklauso nuo objektų tipo. Matmenys būtini objektų gamybai, kuri taip pat diktuoja kai kurias matmenų rašymo taisykles. Svarbiausios matmenų charakteristikos parodytos 1.2.2 pav. Atkarpos matmuo yra jos ilgio dydis, rodomas pagalbinėmis linijomis, susidedančiomis iš iškeltinių linijų, matmens linijos, kuri gali baigtis rodyklytėmis (1.2.2 a pav.) arba pagalbinėmis pasvirusiomis linijomis (1.2.2 b pav.) ir skaitmens, rodančio elemento dydį. Matmenys pagal nutylėjimą nurodomi milimetrais, jei tikslinga naudoti kitokius matmenis, jie įvardijami papildomai, pvz., cm, km ir kt. Lanko dydis gali būti nurodomas spinduliu su simboliu R (1.2.2 d pav.), lanko dydžiu arba lanko laipsniais. Apskritimo skersmuo papildomai pažymimas specialiu skersmens ženklu 0 (1.2.2 e pav.). Spindulio ar skersmens skaitmeninė reikšmė gali būti įrašoma labai įvairiai (1.2.2 a, d, e pav.), o linijinio dydžio reikšmė rašoma maždaug elemento viduryje virš matmens linijos. Matmenų linijos nuo objekto ir tarp savęs nutolusios apie 7-10 mm (1.2.2 a, b pav.). Galimos ir kitokios užrašų formos (palyginkite 1.2.2 e pav., kuriame vienas užrašas pateiktas ant papildomos linijos, o kitas – matmenų linijos viduryje, ją nutraukus). Taigi matmuo yra kompleksinis linijų, rodyklių, teksto darinys, ku- ris nurodo tam tikro objekto dydį, nepriklausomai nuo atvaizdo mastelio. Pagrindinis matmenų vaizdo reikalavimas tas, kad užrašas nebūtų perbrauktas brėžinio linijomis, pagalbinės linijos neturi susikirsti tarpusavyje, o pats matmuo būtų suprantamas vienareikšmiškai. Matmenų rašymo būdai priklauso nuo objekto gamybos technologijos, todėl jų detalizavimas nagrinėjamas tam tikrose disciplinose. Grafikoje aktualūs objekto formos ir padėties matmenys.Kompiuterijoje matmenys vizualizuojami specialiomis komandomis, kurių turinys akivaizdus iš mygtukinių piktogramų (1.2.3 pav.), todėl vartotojui ypatingų problemų juos realizuojant nekyla.Modernios sistemos matmenis sudeda automatizuotai. Būdingi matmenų rašymo dalykai aptarti 11.1, 11.2.7, 11.3, 11.4.3, 12.3 poskyriuose prie atitinkamų brėžinių.1.3. Kompiuterijos ypatybėsJau pastebėjome, kad darbas kompiuteriu turi tam tikrų ypatybių. Kompiuteriu dažnai naudojamos transformacijos: vaizdo dalys didinamos, mažinamos, perkeliamos brėžinio lauke į patogią vietą, pasukamos reikiamu kampu ir 1.1. Kompiuterio ekranas yra mažas, komfortiškam darbui reikia jį valdyti. Tai atliekama specialiomis komandomis.Esminė kompiuterinio darbo ypatybė yra ta, kad brėžinys gali būti valdomas auto- matiškai, todėl jame neturi būti J9kių pasikartojančių linijų, jokių papildomų ar pagalbinių taškų, kuriuos taip įpratę dėlioti pieštuku. Blogiausia, kad vizualiai grafinių šiukšlių gali nesimatyti. Kita vertus, kompiuteris gali ir privalo daugelį operacijų atlikti automatiškai pagal vartotojui nežinotinus algoritmus. Trečia, kompiuterijoje įdirbis (tai, ką jau yra padarę kiti) turi ne tik pažintinę bei mokomąją, bet ir praktinę reikšmę, nes jis padeda greičiau ir patogiau dirbti ir kurti naują medžiagą netrypčiojant toje pačioje vietoje. T. y. visuomet reikia pasitikslinti tinklalapyje, ar nėra naujesnės programinės versijos ar naujų komandų.1.7. Esminiai popierinių ir kompiuterinių technologijų skirtumaiIstoriškai susiklostė nuomonė, jog pieštukiniai metodai būtini ir grafiką reikia pradėti atliekant darbus pieštuku. Tai dėl daugelio priežasčių labai klaidinga nuomonė, kuri be galo žalinga besimokantiesiems. Dalykas yra tas, kad daugelis veiksmų, kaip išsiaiškinsime vėliau, kompiuteriu atliekami iš esmės skirtingai. Todėl tikslinga žinoti esminius pieštukinių ir kompiuterinių metodų skirtumus, nes tai padės racionaliau dirbti, kadangi dalis tradicinių žinių nereikalingos, o kompiuterinio darbo metu neretai iškyla netikėtų klausimų.1.7.1 pav. parodyti geometrinės braižybos skirtumai. 1.7.1 a pav. matome net dešimt žymeklių, reiškiančių skirtingus kontūro brėžimo būdus, kuriuos reikia žinoti, norint juos realizuoti brėžinyje pieštuku. O kompiuteriui pakanka tik dviejų komandų (liestinės atkarpos arba liečiamojo lanko brėžimas) tam pačiam kontūrui nubrėžti. Vadinasi, šiuo atveju dirbant kompiuteriu dešimt būdų žinoti nereikia. Dar būtų blogiau, jei tie būdai būtų pradėti taikyti.
Dirbant pieštuku, tenka naudoti net dešimt pagrindinių situacijų (1.7.1 a pav.):1 – tiesės ir lanko jungimas lanku, esant išoriniam lietimuisi;2 – tiesės ir lanko jungimas lanku, esant vidiniam lietimuisi;3 – dviejų lankų jungimas lanku, esant išoriniam lietimuisi, kai žinomas jungiamo-jo lanko centras;4 – dviejų lankų jungimas lanku, esant vidiniam lietimuisi, kai žinomas jungiamojolanko papildomas taškas;5 – įvairių kampų (smailų, stačių bei bukų) suapvalinimas;6 – liestinė apskritimui iš tam tikro taško;7 – išorinė liestinė dviems lankams;8 – vidinė liestinė dviems lankams;9 – dviejų lankų jungimas lanku, esant išoriniam lietimuisi;10 – dviejų lankų jungimas lanku, esant vidiniam lietimuisi.Šios visos situacijos išvardintos todėl, kad būtų galima parodyti, kiek daug galima supaprastinti kai kuriuos procesus, jei juos leisime atlikti automatiškai pačiam kompiuteriui, nesigilindami į atlikimo seką, kurią žinoti nereikia, kad gautume rezultatą.Kompiuteriui pakanka tik dviejų komandų (1.7.1 b pav.): 1 – liestinės atkarpos ir 2 -liečiamojo lanko, kuriam realizuoti reikia tik tinkamai nurodyti jungiamuosius objektus. O dirbant pieštuku tik vienai situacijai (pirmajai) išspręsti reikia naudoti 1.7.2 parodytą gana sudėtingą techniką, kurios žinojimas kompiuterijoje beprasmis, nes visą sprendimo algoritmą realizuoja lanko brėžimo komanda.Matome, kad lankui (raudona spalva) nubrėžti popierine technologija reikia pernelyg daug pertvarkymų (mėlyna spalva), kurie glūdi pačiuose kompiuterinių technologijų įrankiuose ir vartotojui žinoti nebūtini.1.7.3 pav. parodytos statybinės braižybos kompiuterinės ypatybės, kurių esmė yra ta, kad kompiuteriu vizualizuojami elementai ne linijomis, o objektais, todėl atsiranda įrankiai -komandos Langas, Durys, Sienos ir 1.1., kurie pieštukiniame variante iš principo negalimi. Kompiuteryje turi būti komandos ne tik įvairiems objektams braižyti, bet ir to paties objektoskirtingiems vaizdams vizualizuoti. T. y. komanda Langas skirtingai veikia sudarant vaizdą fasade (1.7.3 a pav.), plane (1.7.3 b pav.) arba sudarant pastato pjūvį (1.7.3 c pav.). Tradiciniame variante bet kokio sudėtingumo vaizdai sudaromi tik iš linijų. Tokia metodika galima (deja, ir naudojama) ir kompiuterijoje, bet tai netikslinga, nes neracionalu.
Kadangi kompiuterinės technologijos iš esmės masiškai plinta tik dabar, tikslinga suformuluoti esminius rudimentinių ir moderniųjų technologijų skirtumus:1 – informacija, reikalingaveiksmui atlikti, paprastai yra pačiuose kompiuteriniuose įrankiuose (įrankiai protingi), todėl vartotojui reikia tik žinoti įrankio galimybes, o ne realizavimo sekaj2 – vaizdai vizualizuojami nelinijomis (svarbiausiu popierinės grafikos elementu), o objektais (pvz., langas plane, langas fasade, izokampis ir 1.1.), kurie gali būti ne tik plokšti, bet ir trimači3a) vartotojas gali dirbti ne tik su vaizdu, bet ir su erdviniu objekto modeliu –atsiranda visiškai naujų 3D technologijų; 3b) galimas programinis, t. y. automatiškas perėjimas nuo 3D į dvimačius vaizdus (popierinių technologijų esmė) ir atvirkščiai; 3c) galima automatizuota kiekybinė ir kokybinė vaizdo elementų analizė, todėžalingas, nors, deja, ir galimas popierinių technologijų naudojimas dirbankompiuteriu, nes tuomet neišnaudojamos kompiuterio galimybės. Šiame vadovėlyje nagrinėjami pagrindiniai būviai:1 – 2D vaizdų vizualizavimas;2 – 3D objektų sudarymas (plokštuminių 3Dp, kurie buvo analizuojami popierinės*technologijose ir tūrinių 3Dt, kurie galimi tik kompiuterinėse technologijose);3 – supratimas apie kompiuterinio brėžinio automatizuotą valdymą bei patogios ii