КОМП’ЮТЕРНА ТЕХНОЛОГІЯ АНАЛІЗУ ТА ДИЗАЙНУ ПРЕДМЕТНОГО СЕРЕДОВИЩА З ПОЗИЦІЇ ВІЗУАЛЬНОГО СПРИЙНЯТТЯ

БУЛГАКОВА Т. В., ПОЛЯКОВА О.В., КИСІЛЬ С.С., ШМЕЛЬОВА О.Є.

Київський національний університет технологій та дизайну

Метою дослідження є розробка комп’ютерної технології композиційного аналізу та дизайну предметного середовища з позиції візуального сприйняття безпосередньо у просторі тривимірної моделі оточення без використання перспективних проекцій.

Методологія. Аналіз літературних джерел з питань композиції предметного середовища; методи прикладної геометрії, метод розбиття геометричного об’єкту на симплекси (тріангуляція), методи вищої алгебри та аналітичної геометрії; алгоритмізація і програмування; комп’ютерне моделювання.

Результати. Запропоновано для аналізу сприйняття будь-яких об’єктів та їх співвідношень використати тілесні кути, вершини яких розміщені в точці зору, а поверхні є такими, що огинають видимі контури тривимірних об’єктів. Розроблено алгоритм визначення тілесних кутів тривимірних об’єктів, що є основою комп’ютерних методів композиційного аналізу предметного середовища з кількісним обчисленням значень його окремих характеристик. Побудовано геометричну модель візуального сприйняття середовища людиною з певної точки зору, що дає змогу об’єктивно визначати візуальні характеристики предметного середовища та робить доступним для аналізу весь простір навколо глядача на 360°.

Наукова новизна. Розроблено методи аналізу тривимірної моделі предметного середовища з позиції візуального сприйняття за допомогою комп’ютерних технологій безпосередньо в просторі моделі без використання перспективних проекцій; удосконалено поняття геометричної моделі візуального сприйняття предметного середовища спостерігачем, що дає змогу об’єктивно визначати візуальні характеристики оточення.

Практична значущість одержаних результатів полягає у можливості  застосування її  основних результатів для аналізу і оцінки естетичної якості предметного середовища за допомогою комп’ютерних технологій, з кількісним визначенням композиційних характеристик оточення з позиції візуального сприйняття.

Ключові слова: предметне середовище; композиційний аналіз; візуальне сприйняття; тілесний кут; тривимірна модель.

COMPUTER TECHNOLOGY OF ANALYSIS AND DESIGN OF A BUILD ENVIRONMENT FROM THE POINT OF ITS VISUAL PERCEPTION

BULHAKOVA Т. V., POLIAKOVA O. V., KYSIL S. S., SHMELIOVA O. Ye.

Kyiv National University of Technologies and Design

The purpose of the investigation is the development of computer technology of analysis and design of built environment from the point of its visual perception in the space of its three-dimensional model without using the perspective projections.

The methodology were used to achieve the purpose: analysis of the scientific publications on the topic of object environment composition; applied geometry methods, method of division of the geometrical object into simplexes (triangulation), methods of advanced algebra and analytical geometry; computer modeling for construction of the model of visual perception of the environment.

Results. Methods of analysis of the three-dimensional model on the basis of modeling of visual perception by means of computer technologies directly in the area of the model without using perspective projections are developed. It is offered to analyze the visual perception of any objects and their relations by means of using the solid angles with the vertices placed in the point of view and the surfaces that surround the visible contours of three-dimensional objects. This approach gives the opportunity to analyze the objects simultaneously regardless their position according to the observer; apart of that, the objects, which are accepted similarly in the reality, will have the same geometrical features during the modeling of visual perception and beside that, the refusal of using of the perspective projections will make possible to avoid the distortion of the images. The algorithm of determination of the solid angles to three-dimensional objects, which is the basis of computer methods of compositional analysis of the object environment from the position of visual perception without the use of perspective projections, is developed. The geometrical model of visual perception by a human being from the certain point of perception is built. It makes possible to define correctly visual features of the object environment and gives the opportunity to analyze the whole surrounding of the observer in the area of 360 degrees.

Scientific novelty of the investigation means that the methods of analysis of the three-dimensional model on the basis of modeling of visual perception by means of computer technologies directly in the area of the model without using perspective projections are developed for the first time. The concept of the geometrical model of visual perception by a human being from the certain point of perception is developed. The further development of the methodology of quantitative determination of characteristics of object environment by means of computer technologies is defined.

Practical significance shows that the results of the scientific investigation can be used for analysis and judgments of the aesthetic peculiarities of the object environment by means of computer technologies with quantitative determination of characteristics of object environment from the point of its visual perception. Such approach gives the opportunity to develop and create the further certain recommendations and instructions for correction of the existing environment and for the development of the new one.

Keywords: built environment; compositional analysis; visual perception; perspective image; solid angle; 3-dimensional model.

КОМПЬЮТЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ АНАЛИЗА И ДИЗАЙНА ПРЕДМЕТНОЙ СРЕДЫ С ПОЗИЦИИ ВИЗУАЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ

БУЛГАКОВА Т. В., ПОЛЯКОВА О.В., КИСИЛЬ С.С., ШМЕЛЕВА А.Е.

Київський національний університет технологій та дизайну

Целью данного исследования является разработка компьютерной технологии анализа и дизайна предметной среды на основе моделирования визуального восприятия непосредственно в пространстве трехмерной модели окружения без использования перспективных проекций.

Методология. Анализ литературных источников по вопросам композиции предметной среды; методы прикладной геометрии, метод разбиения геометрического объекта на симплексы (триангуляция), методы высшей алгебры и аналитической геометрии; алгоритмизация и программирование; компьютерное моделирование.

Результаты. Предложено для анализа восприятия любых объектов и их соотношений использовать телесные углы, вершины которых находятся в точке зрения, а поверхности являются огибающие видимые контуры трехмерных объектов. Разработан алгоритм определения телесных углов на трехмерные объекты, являющиеся основой компьютерных методов композиционного анализа предметной среды с количественным исчислением значений его отдельных характеристик. Построено геометрическую модель визуального восприятия среды человеком с определенной точки зрения, что позволяет объективно определять визуальные характеристики предметной среды, и делает доступным для анализа все пространство вокруг зрителя на 360°.

Научная новизна. В работе впервые разработан метод анализа трехмерной модели предметной среды с позиции визуального восприятия с помощью компьютерных технологий непосредственно в пространстве модели без использования перспективных проекций.

Практическое значение полученных результатов заключается в возможности их применения для анализа и оценки эстетического качества предметной среды с помощью компьютерных технологий с количественным определением композиционных характеристик окружения с позиции визуального восприятия.

Ключевые слова: предметная среда; композиционный анализ; визуальное восприятие; телесный угол; трехмерная модель.

Література

  1. Аранчій Д. О. Алгоритмічні методи архітектурного формотворення. Київ: Типографія від А до Я. 2016. 149 с.
  2. Беляева О. Л. Архитектурно-пространственная среда города как объект зрительного восприятия. Москва: Стройиздат. 1977. 127 с.
  3. Бронштейн И.Н., Семендяев К. А..Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов: справочное издание. 9-е изд. Москва: Физматгиз. 1962. 608 с
  4. Булгакова, Т.В. Комп’ютерний дизайн предметного середовища на основі моделювання візуального сприйняття. Дис. … канд. технічних наук : 05.01.03. Київ. 2018. 231 с.
  5. Громнюк А. І. Етнічні мотиви в архітектурі сучасних інтер’єрів підприємств харчування. Дис. … канд. арх-ри : 18.00.01. Львів, 2016. 274 с.
  6. Демешонок Д. В. Дослідження якості візуального сприйняття об’єктів середовища інтер’єру. Традиції і новації у вищий архітектурно-художній освіті. 2017. Вип. 2. URL: http://www.ksada.org/t2017-02.html (дата звернення: 20.08. 2019).
  7. Ідак Ю. В. Композиційні аспекти формування квартальної забудови Львова кінця VIII – початку XX століть. Автореф. дисс. … канд. архіт. Львів, 2006. 17 с.
  8. Коротун І. В. Принципи архітектурно-планувальної організації ансамблевої забудови. Автореф. дис. … канд. арх-ри. Київ, 2006. 20 с.
  9. Кузнецова І. О. Моделювання візуального сприйняття об’єктів дизайну, декоративно-прикладного і образотворчого мистецтва. Автореф. дисс. … д-ра техн. наук. Київ. 2006.
  10. Рябушин А. В. Архитекторы рубежа тысячелетий. Москва: Искусство-XXI век, 2005. 288 с.
  11. Середюк І. І., Курт-Умеров В. О. Городская среда и оптимизация деятельности человека. Львів: Вища школа, Вид-во при Львів. ун-ті, 1987. 198 с.
  12. Суліменко C. Ю. Конструктивно-параметричний аналіз формоутворення еліпсоїдів за їх лініями обрисів. Сучасні проблеми архітектури та містобудування. 2016. №42. С. 109-115.
  13. Товбыч В. В. Интерактивное графическое моделирование архитектурной среды с учётом особенностей ее визуального восприятия. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Київ. 1987. 20 с.
  14. Чечельницький С. Г. Методы информационного анализа городской среды: Дисс. … канд. арх-ры. Харків. 1987. 265 с.
  15. Шимко В. Т. Архитектурное формирование городской среды: Учеб. пособие для архит. спец. вузов. М.: Высш шк. 1990. 223 с.
  16. Янковська Л. Є. Комп’ютерне моделювання сферичних об’єктів дизайну на перспективних зображеннях за лініями обрису. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Київ. 2015. 24 с.
  17. Lynn G. Greg Lynn FORM. New York: Rizzoli. 2008. 369 p.
  18. Moussavi F. The Function of Form: Second Edition. New York: Actar and Harvard University Graduate School of Design. 2018. 520 p.
  19. Snooks R. Kokkugiare search. RinoScript attractors, attractor tools scale. 2007. URL: http://www.kokkugia.com/wiki2007 (дата звернення: 23.08. 2019)

References

  1. Aranchii, D. O. (2016). Alhorytmichni metody arkhitekturnoho formotvorennia [Algorithmic methods of architectural shaping]. Kyiv: Typohrafiia vid A do Ya [in Ukrainian].
  2. Beliaeva, O. L. (1977). Arkhytekturno-prostranstvennaia sreda horoda kak obъekt zrytelnoho vospryiatyia [Architectural and spatial environment of the city as an object of visual perception]. Moscow: Stroiyzdat [in Russian].
  3. Bronshtejn, I.N., Semendjaev, K. A. (1962). Spravochnik po matematike dlja inzhenerov i uchashhihsja vtuzov: spravochnoe izdanie [Math Handbook for Engineers and University Students: Reference Book] (9d ed.). Moscow: Fizmatgiz [in Russian].
  4. Bulhakova, T.V. (2018) Kompiuternyi dyzain predmetnoho seredovyshcha na osnovi modeliuvannia vizualnoho spryiniattia [Computer design of the built environment based on the modeling of visual perception]. Candidate’s thesis. Kyiv [in Ukrainian].
  5. Hromniuk, A. I. (2016). Etnichni motyvy v arkhitekturi suchasnykh inter’ieriv pidpryiemstv kharchuvannia [Ethnic motives in the architecture of modern interiors of food enterprises]. Candidate’s thesis. Lviv [in Ukrainian].
  6. Demeshonok, D. V. (2017). Doslidzhennia yakosti vizualnoho spryiniattia obiektiv seredovyshcha inter’ieru [The research of quality of visual perception of the interior environment objects.] Tradytsii i novatsii u vyshchyi arkhitekturno-khudozhnii osviti. URL: http://www.ksada.org/t2017-02.html (Last accessed: 20.08. 2019) [in Ukrainian].
  7. Idak, Yu. V. (2006). Kompozytsiini aspekty formuvannia kvartalnoi zabudovy Lvova kintsia VIII – pochatku XX stolit. Extended abstract of candidate’s thesis. Lviv: Lvivska politekhnika [in Ukrainian].
  8. Korotun, I. V. (2006). Pryntsypy arkhitekturno-planuvalnoi orhanizatsii ansamblevoi zabudovy. Extended abstract of candidate’s thesis. Kyiv: KNUBA [in Ukrainian].
  9. Kuznetsova, I. O. (2006). Modeliuvannia vizualnoho spryiniattia ob’iektiv dyzainu, dekoratyvno-prykladnoho i obrazotvorchoho mystetstva [Modeling of visual perception of objects of design, decorative applied and arts]. Extended abstract of doctor’s thesis. Kyiv: KNUBA [in Ukrainian].
  10. Riabushin, A. V. (2005). Arkhitektory rubezha tysiacheletii. [Architects turn of the millennium]. Moscow: Iskusstvo-XXI vek [in Russian].
  11. Serediuk, I.I., Kurt-Umerov, V. O. (1987). Gorodskaia sreda i optimizatciia deiatelnosti cheloveka. [Urban environment and optimization of human activities]. Lviv: Vyshcha shkola, Vyd-vo pry Lviv. un-ti [in Ukrainian].
  12. Sulimenko, C.Yu. (2016). Konstruktyvno-parametrychnyi analiz formoutvorennia elipsoidiv za yikh liniiamy obrysiv [Structural-parametric analysis of shaping of ellipsoids according to their lines of outlines]. Suchasni problemy arkhitektury ta mistobuduvannia – Modern problems of architecture and urban planning. (42). 109-115 [in Ukrainian].
  13. Tovbych, V.V. (1987). Interaktivnoe graficheskoe modelirovanie arkhitekturnoi sredy s uchetom osobennostei ee vizualnogo vospriiatiia [Interactive graphical modeling of the architectural environment, taking into account the peculiarities of its visual perception]. Extended abstract of candidate’s thesis. Kyiv: KNUBA [in Ukrainian].
  14. Chechelnytskyi, S.H. (1987). Metody informatcionnogo analiza gorodskoi sredy [Methods of information analysis of the urban environment]. Extended abstract of candidate’s thesis. Kharkiv: KhGTUSA [in Ukrainian].
  15. Shimko, V. T. (1990). Arkhitekturnoe formirovanie gorodskoi sredy: Ucheb. posobie dlia arkhit. spetc. Vuzov [Architectural Formation of the Urban Environment: A Textbook for the Architect. special. universities] Moscow:Vyssh. shk. [in Russian].
  16. Yankovska, L. Ye. (2015). Kompiuterne modeliuvannia sferychnykh obiektiv dyzainu na perspektyvnykh zobrazhenniakh za liniiamy obrysu [Computer modeling of spherical objects of design on perspective images by lines of outline]. Extended abstract of candidate’s thesis. Kyiv: KNUBA [in Ukrainian].
  17. Lynn, G. (2008). Greg Lynn FORM. New York: Rizzoli.
  18. Moussavi, F. (2018). The Function of Form: Second Edition. New York: Actar and Harvard University Graduate School of Design.
  19. Snooks, R. (2007). Kokkugiare search. RinoScript attractors, attractor tools scale. URL: http://www.kokkugia.com/wiki2007 (Last accessed: 23.08. 2019)