Produžena stvarnost

Od stvarnog do potpuno virtualnog

Pojam produžena stvarnost obuhvaća sve načine prikaza u kojima se računalom stvoren sadržaj i stvarni prostor pojavljuju zajedno, kao i one u kojima stvarni prostor potpuno nestaje. Umjesto da se ti načini nabrajaju kao odvojene tehnologije, korisnije ih je poredati na jednu crtu. Na njezinu je lijevom kraju prostor kakav vidimo golim okom, bez ijednog dodanog elementa. Na desnom je kraju prizor u kojem ništa nije stvarno: sve što se vidi izračunato je i nacrtano.

Između tih krajeva razlikuju se tri stupnja. Proširena stvarnost stvarnom prizoru dodaje sadržaj, ali se taj sadržaj ponaša kao naljepnica: leži preko slike i ne zna što je iza njega. Miješana stvarnost ide dalje — uređaj mjeri oblik prostora, pa virtualni predmet može nestati iza stvarnog stupa, nasloniti se na stvarni stol ili se zaustaviti pred stvarnim zidom. Virtualna stvarnost na kraju crte uklanja stvarni prizor u cijelosti.

Za nastavu i za posao važno je da se sva tri oblika hrane istim modelom. Razlike su u opremi, u načinu prikaza i u tome koliko se stvarnog prostora vidi, ali model koji se priprema u SolidWorksu jedan je i isti. Zato se priprema modela uči jednom, a primjenjuje u sva tri slučaja.

Mjesto CAD modela u lancu

Put od dovršenog sklopa do prikaza uvijek ima pet koraka i nijedan se ne može preskočiti. Prvi je CAD model: sklop S-4 sa svim dijelovima, mjerama i vezama, onakav kakav je izašao iz modula o sklopovima. Drugi je priprema, odnosno pojednostavnjenje: iz modela se uklanja sve što se na prikazu neće vidjeti, a što grafičku karticu skupo košta. Treći su materijali za prikaz. Četvrti je izvoz u format koji uređaj razumije, a peti sam prikaz.

Prijelomna je točka drugi korak. SolidWorks model opisuje plohama koje su zadane jednadžbama: valjak je valjak, a ne niz ravnih pločica. Grafička kartica ne zna prikazati takvu plohu; ona zna prikazati samo trokut. Zato se pri izvozu svaka ploha razlaže u mrežu trokuta, a koliko ih nastane ovisi o zadanoj toleranciji: što se traži manje odstupanje od stvarne plohe, to je trokuta više. Sklop S-4 izvezen s uobičajenom, finom tolerancijom daje oko 180 000 trokuta, a najveći dio njih otpada na navoje vijaka, valjne elemente ležaja i zaobljenja koja su manja od milimetra.

Nakon pojednostavnjenja ostaje oko 45 000 trokuta. Vanjski oblik ostaje isti: ploča je i dalje 120 × 80 × 12 mm, provrti su na istom razmaku, osovina je i dalje Ø40 × 180 mm. Nestali su samo detalji koje oko pri prirodnoj veličini ionako ne razlučuje.

Zahtjevi prikaza u stvarnom vremenu

Tri veličine odlučuju o tome je li prikaz upotrebljiv. Prva je broj poligona, odnosno trokuta koje kartica mora nacrtati za jednu sliku. Druga je broj slika u sekundi: za zaslon na stolu dovoljno je 60, za napravu na glavi traži se 90, a ispod 72 prikaz postaje neugodan. Treća je kašnjenje — vrijeme od pokreta glave do trenutka kada se posljedica tog pokreta vidi. Iznad otprilike 20 ms mozak prestaje vjerovati slici i javljaju se tegobe.

Te tri veličine nisu neovisne. Ako je model pretežak, kartica ne stigne sastaviti sliku na vrijeme, broj slika pada, a kašnjenje raste. Zato je jedina poluga koju projektant doista drži u rukama upravo broj trokuta. Uz to treba imati na umu da se u napravi na glavi svaka slika crta dvaput, jednom za lijevo i jednom za desno oko, pa se opterećenje udvostručuje.

Brojevi u tablici nisu propis nego uobičajena granica današnje opreme. Ono što se ne mijenja jest pravilo: prvo se postigne broj slika u sekundi, pa tek onda ljepota prikaza. Prikaz s 45 slika u sekundi i savršenim odrazima lošiji je od prikaza s 90 slika i jednostavnim materijalima, jer prvi izaziva tegobe, a drugi ne.

Materijali i teksture

U SolidWorksu se dijelu pridružuje materijal radi mase, težišta i čvrstoće. Nosač P-12 izrađen je od AlMg3 i ima masu oko 275 g — to je podatak za proračun i sastavnicu. Za prikaz u produženoj stvarnosti taj podatak ne znači ništa. Ondje je materijal opis površine: koje je boje, koliko je gladak, odbija li svjetlo kao metal ili kao plastika i ima li na sebi sliku.

Suvremeni prikazi u stvarnom vremenu opisuju površinu s nekoliko brojeva: osnovna boja, hrapavost (koliko je odsjaj raspršen), metalnost (ponaša li se površina kao metal) te po potrebi slike koje se preslikavaju na plohu — teksture. Tekstura može nositi boju, ali i sitne neravnine koje se prikazuju kao da postoje, iako ih u mreži trokuta nema. Upravo je to najkorisniji postupak u pripremi: nakaznato brušenje površine ili istisnuta oznaka proizvođača bolje se rješavaju teksturom nego s tisuću dodatnih trokuta.

Uz materijale ide i jednostavno pravilo o broju: svaka različita površina koju prikaz mora posebno obraditi usporava crtanje. Sklop u kojem svi vijci dijele jedan materijal prikazuje se brže od sklopa u kojem svaki vijak ima svoj. Kod sklopa S-4 dovoljna su tri materijala — aluminij za nosač, čelik za osovinu i vijke te tamniji čelik za ležaj.

Formati izvoza i što koji nosi

Izbor formata najčešća je pogreška u ovom koraku. Svi navedeni formati mogu izaći iz SolidWorksa, ali ne nose iste podatke, pa se ne mogu ni koristiti za isto.

Za produženu stvarnost današnji je uobičajen izbor glTF: nosi sve što prikaz traži, zapis je malen, a pravila o materijalima su dogovorena pa model izgleda jednako u različitim programima. FBX se koristi kada model treba dodatno obraditi ili animirati. STEP nije format za prikaz — on nosi plohe, a plohe treba tek pretvoriti u trokute. STL nosi najmanje od svih: jedno tijelo, bez boje i bez podatka o jedinicama, pa se model zna pojaviti tisuću puta prevelik ili premalen.

Pojednostavnjenje bez gubitka namjere

Pojednostavnjenje nije skraćivanje posla nego odluka o tome što se u prikazu mora vidjeti. Pravilo je jednostavno: uklanja se sve što promatrač pri predviđenoj udaljenosti ne razlučuje ili što za svrhu prikaza nije važno. Ako se sklop pregledava radi provjere pristupa ključem, navoj na vijku nema nikakvu ulogu — ali vanjski promjer glave vijka ima, jer o njemu ovisi stane li nasadni ključ.

U praksi se postupa redom. Najprije se potisnu značajke koje se izvana ne vide: unutarnji navoji, provrti za maziva, sitna skošenja. Zatim se zamijene dijelovi koji su geometrijski skupi, a oblikom jednostavni — ležaj se prikaže kao dva prstena i valjkasti prostor između njih. Na kraju se gruplja tolerancija mreže: umjesto odstupanja od 0,01 mm zada se 0,1 mm, što na provrtu Ø40 mm mijenja broj trokuta nekoliko puta, a razliku nitko ne vidi.

Postoji granica koju ne treba prijeći. Ako se ukloni rebro debljine 8 mm, promijenila se namjera dizajna, a ne samo prikaz: netko tko sklop gleda zaključit će da rebra nema. Zato vrijedi razlika koju treba pamtiti — detalj se smije ukloniti, obilježje ne.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.