Исследованиями в области моделирования и применения Unity3d занимались многие российские и зарубежные исследователи. Л.С.Зеленко, Д.А.Загуменнов [1] рассмотрели вопросы, связанные с разработкой дистанционной обучающей системы, построенной на технологии виртуальных миров.
Описали технологические особенности реализации системы и ее составные части, а также преимущества использования трехмерного пространства и игрового подхода при дистанционном обучении. Л.С.Зеленко, Д.А.Загуменнов и А.О.Зинченко [2] рассмотрели вопросы, связанные с разработкой виртуальной информационно-образовательной среды, а также описали структуру учебного курса и виртуального пространства. Н.С.Галкин и Е.А.Ромин [3] рассмотрели методы создания трехмерной модели местности для эффективного использования в Unity3D.
О.С.Ходос, Р.И.Баженов [4-7] провели исследование по применению технологий сред виртуальной реальности в образовательном процессе на основе изучения среды виртуальной реальности Unity3D, а также разработали учебно-методический комплекс. М.Е.Якобсон, Г.М.Гринберг [8] обосновали необходимость использования технологии компьютерного моделирования в учебном процессе, а также предложили использовать для этого мультиплатформенный инструмент Unity. M.Bergera и V.Cristie [9] рассмотрели реализацию CFD пост-обработки для преобразования проекта в Unity3D и визуализации метеорологических данных с целью преодоления разрыва между архитектурными и инженерными разработками в архитектурном дизайне города. C.Becker-Asanoa, F.Ruzzolia, C.Hölscherb, B.Nebel [10] разработали систему мульти-агента на основе игрового движка Unity 4, а также смоделировали трехмерный (3D) способ моделирования ориентирования и поведения нескольких сотен пассажиров в аэропорту. J.Wang, R.Lindeman [11] построили новую гибридную систему виртуальной среды для эффективного взаимодействия в виртуальном пространстве. Предложили четыре координационных механизмов для сглаживания контекстных переходов в HVEs. D.Richards, M.Taylor [12] в своем исследовании изучили проблему анализа затрат и выгод создания виртуальных 3D миров по отношению к альтернативным методам обучения.

Исследовательской задачей является описание проекта по созданию игры с двумя сценами в среде виртуальной реальности Unity3D.

Для начала создадим новый проект. Создадим участок земли (Terrain), зададим ему положение и размер. Добавим к созданной сцене источник освещения (Directional Light). При создании рельефа земли, предадим нашему участку форму острова и создадим в центре его небольшой вулкан, а на краю острова – крутые скалы. Внутри вулкана создадим углубление – в дальнейшем там будет располагаться небольшое озеро и именно с этого момента будет начинаться первая сцена проекта.

При помощи компонента «Paint Texture» зададим песочную текстуру всему острову и текстуру камня скалам. Для добавления растительности острову воспользуемся компонентами «Places Trees» и «Paint Details». В нашем проекте также присутствуют специфические растения (такие как пальмы и кусты), созданные и импортированные из приложения «Cheetah 3D».

Добавим в наш проект небо (компонент Skybox) и воду (компонент Water Basic). Данные компоненты являются стандартными и входят в состав условно – бесплатной версии Unity3d.

В проект были добавлены и размещены созданные в приложении «3D Studio Max» модели трех небольших островов, небольших зданий, животных, яхты и самолета (рис. 1-2).

Рисунок 1 – Создание нового проекта острова в Unity3D

Рисунок 2 – Создание вулкана на острове в Unity3D

Теперь добавим компонент First Person Controller для возможности взаимодействия пользователя с игровым пространством (рис 3).

Рисунок 3 – Размещение First Person Controller и других игровых объектов в Unity3D

В данном проекте были использованы учебные наработки, сделанные по дисциплине «Основы трехмерного моделирования в Unity3D». Такими разработками являются часы, расположенные на одной из сторон вулкана.

Далее создадим анимацию движения игровых объектов (катер и самолет) и добавим в проект ветер (WindZone) (рис 4).

Рисунок 4 – Размещение игровых объектов в Unity3D

Добавим скрипт переключения анимации для движения акул таким образом, чтобы они не выплывали на сушу, но при этом реагировали на погружение игрока в воду (рис 5).

Рисунок 5 – Взаимодействие игровых объектов в Unity3D

Сохраним сцену. После чего сделаем дубликат первой сцены.

Перейдем к работе со второй сценой. При дублировании она получилась идентична первой сцене.

Удалим компонент First Person Controller со второй сцены.

Добавим к новой сцене созданную предварительно в «3D Studio Max» модель танка (рис 6).

Рисунок 6 – Модель танка в сцене Unity3D

Предадим танку массу и физику. На вкладке Hierarchy выберем обьект танк. Из строки меню «панель инструментов» выберем «Rigidbody». Зададим массу танка в соответствующих полях компонента «Rigidbody».

Для того чтобы наш танк вел себя соответственно с местностью, реагируя на каждую кочку, присвоим ему компонент «Box Collider». В окне Inspector изменим размер Box Collider таким образом, чтобы гусеница танка немного проваливалась в грязь, но при этом танк не проходил через землю насквозь.

Дадим пользователю возможность управлять танком. Для этого установим на танк компонент «Platform Input Controller». Теперь займемся вращением башни и пушки танка. Для этого сгруппируем объекты, относящиеся непосредственно к башне и объекты относящиеся к стволу пушки по отдельности при помощи пустого объекта «Empty». Это в дальнейшем даст возможность синхронного поворота всех частей башни сразу. Для ныне сгруппированных объектов присвоим заранее написанный скрипт, отвечающий за поворот башни при нажатии на клавиши влево и вправо («a» и «d») и поворот пушки вверх и вниз («w» и «s»).

Создадим префаб снаряда и присвоим скрипт стрельбы к дулу пушки. Теперь при нажатии на клавишу «Пробел» будет происходить создание снаряда и выстрел им по заданному вектору.

Присвоим танку звук двигателя и звук взрыва снаряда для предания большей реалистичности игре.

Присвоим текстуру камуфляжа к получившемуся танку (рис. 7).

Рисунок 7 – Модель танка с привязанной текстурой, камерой и звуком

Для перехода между сценами напишем скрипт, описанный в методических разработках [13].

Для того чтобы пользователь не смог, въехав в воду на танке утонуть, пропишем скрипт «Respawn», описанный в методической разработке [13].

Перейдем к созданию врагов. Разместим на сцене несколько объектов и пропишем скрипт преследования пользователя. Скрипт был взят с сайта [14] и доработан таким образом, чтобы при попадании во врагов снарядом они уничтожались.

В результате исследования была продемонстрирована реализация проекта по созданию собственной игры с двумя сценами: персонажем от первого лица в одной, и моделью управляемого танка в другой. Данный материал могут использовать студенты при работе с кроссплатформенным движком Unity3D по дисциплине «Основы трехмерного моделирования в Unity3D».

Главным требованием при планировании объектов нефтехимического производства является обеспечение максимального уровня безопасности населения, обслуживающего персонала предприятия, а также минимальное воздействие на состояние окружающей среды.

Компоновка и размещение производственного оборудования на предприятиях рассматриваемого технологического направления должно обеспечивать:

- безопасность и удобство эксплуатации;

- доступность для возможности организации ремонтных работ, предотвращения и ликвидации аварий;

- доступность оборудования для визуального контроля качества ремонтных работ [1-4].

Для эффективного выполнения данных требований с учетом итерационного характера проектирования объектов нефтехимии широкое распространение получили различные системы автоматического проектирования (САПР). Применение данного программного обеспечения позволяет обеспечить иной подход к проектированию и уровню безопасности ОПО.

Основной идеей твердотельного моделирования является обеспечение непротиворечивого представления физических тел в объеме и корректное оперирование добавлением (удалением) различных материалов. Это позволяет задать нужные параметры моделируемого физического объекта (масса, инерция, центр тяжести и т.д.), ответственные за эффективность конструкции изделия (технологического узла).

Главными преимуществами трехмерного моделирования являются:

1) экспресс формирование чертежей (автоматическое построение различных проекций объекта на основании его трехмерной модели);

2) значительная экономия времени получения изометрических видов объекта по сравнению с использованием стандартного черчения;

3) возможность взвешенной оценки объемно-планировочных работ, проверки правильной взаимной увязки технологического оборудования на этапе проектирования;

4) быстрое получение конечного результата при внесении модификаций при проектировании;

5) значительное повышения уровня и кратное уменьшение времени проектирования опасных производственных объектов [5-7].

Исторически сложилось два сегмента систем автоматического проектирования: нижнего и верхнего уровней. Основными критериями разделения стали функциональные возможности и стоимость. В 80-х годах прошлого века среди САПР нижнего уровня преобладали различные модификации программы AutoCAD и подобные ей системы. Они обладали ограниченным функционалом, однако работали на любых персональных компьютерах и были дешевы. САПР верхнего уровня с большими функциональными возможностями, и вместе с тем высокими требованиями к компьютерам (требовались мощные графические станции) и высокой стоимостью были представлены такими программами как CATIA, Unigraphics и многими другими.

В 90-х годах появился новый класс программных продуктов – это, так называемые CAD-системы (computer-aided design – автоматизированное проектирование) среднего уровня. Они совместили в себе достоинства существующих на тот момент систем автоматического проектирования верхнего и нижнего уровня. От САПР верхнего уровня они переняли возможности твердотельного моделирования, от САПР нижнего уровня – открытость интерфейса (возможность написания прикладных программ) и невысокую стоимость.

В настоящее время системы автоматического проектирования представлены широким рядом программных продуктов, которые интегрированы под операционную систему Windows любой модификации, имеют сквозную параметризацию и открытый интерфейс.

Наибольшее распространение среди данных программных продуктов на промышленных предприятиях России, в том числе и в нефтехимической отрасли получил пакет SolidWorks. Это система трехмерного параметрического моделирования механических конструкций и узлов, спроектированная под работу в операционной системе Windows. Она позволяет оформлять конструкторскую документацию в полном соответствии с ЕСКД, однако не покрывает всех потребностей отечественных разработчиков, как в поддержке стандартов нашей страны, функциональности и простоте интерфейса.

Как показывает опыт применения новейших систем САПР при реализации объемно-планировочных решений на ОПО [7], твердотельное параметрическое моделирование позволяет: значительно сократить время разработки, снизить количество ошибок, повысить уровень промышленной безопасности опасных производственных объектов уже на стадии проектирования.

Таким образом, резюмируя результаты статьи необходимо отметить следующее:

- трехмерное моделирование и системы автоматического программирования необходимо широко применять при проектировании опасных производственных объектов, в частности, при проектировании сложных технологических комплексов нефтехимических предприятий;

- необходима доработка современных программных пакетов САПР в части расширения функционала и адаптации к российским стандартам;

- так как применение САПР напрямую влияет на безопасность функционирования систем опасных производственных объектах, необходима разработка отечественного программного продукта, либо субсидирования затрат на покупку и обучения персонала работе на западных программных продуктах.