Modern Computer Graphics in 3D Applications

Sanja Bjelovučić-Kopilović

U radu je dan je prikaz kardanskog bloka u mehanici strojeva i u 3D grafičkim aplikacijama. Rješenje tog problema korisno je u poznavati u grafičkoj tehnologiji, primjerice kod simulacije proizvodnih procesa, ili ergonomskih analiza. Sami tiskarski strojevi uglavnom vrše ravninsko gibanje, pa kod njih postoji mala šansa da do takvog rotacijskog problema dođe, ali ipak postoji. Navedena su neka moguća rješenja, iako taj problem još uvijek nije u potpunosti riješen, u smislu da do kardanskog bloka uopće ne dolazi a da je rješenje lako i savršeno izvedivo. Suvremena 3D grafika koristi se raznim metodama modeliranja realnog svijeta. S druge strane, računalo preuzima ulogu vođenja simulacije te uz zadane parametre bitno olakšava posao animatora. Suvremene računalne aplikacije uz pravilno parametriranje rezultiraju vjernom slikom stvarnoga svijeta, a potvrdu teze moguće je pronaći u zaista širokim primjenama tzv. virtualnih okružanja, kao što su dizajn i projektiranje, simulacije, vizualizacije, predstave, događaji i marketing, itd. U simulacije spadaju i ergonomske simulacije, kako u svakoj industriji, tako i u grafičkoj industriji, pogotovo u procesima dorade, skladištenja, transporta. U simuliranu scenu stvarnog procesa postavljaju se virtualni ljudi s mjerama prema statističkom modelu populacije i ustanovljava se hoće li većina populacije moći ergonomski koristiti određeni stroj ili kakva su tjelesna oštećenja moguća prilikom pojedinih pokreta. Zato je jako bitno simulirati što složenije pokrete, s najviše mogućih stupnjeva slobode gibanja i rotacija, jer su oni najkritičniji. Ključne riječi: 3D grafičke aplikacije, ergonomija u grafičkoj industriji, rotacije, Eulerovi kutevi, kvaternioni, kardanski blok

In this article a review of gimbal lock in mechanics of machines as well in 3D graphics applications is given. The solution of this problem is useful to know in technology of graphic arts, for example in the simulations of manufacturing processes, or ergonomically analysis. Printing machines mostly rotate in one plane, so exists a little chance for them to encounter such a rotationally problem, but still exists. Furthermore, some possible solutions are specified, although this problem still is not completely solved, in sense that gimbal lock is disappeared, along with easy and perfect solution. Modern 3D graphics uses various methods for modelling of the real world. On the other hand, computer takes the role of leading simulations, and with given parameters makes animator's job much easier. The modern computer applications, correctly parametrized, result in great reproduction fidelity of the real world, and the confirmation of that theses is possible to find in really wide range of applications of virtual environments, such as design and engineering, simulations, visualizations, movies, computer games, shows, events, marketing, etc. As abovementioned, important part of simulations are ergonomically simulations, as in all industries, so in printing industry too, especially in processes of print finishing, storage, and transport. In simulating scene of the real process, virtual people are placed, with measures according to statistical model of the population, to estimate possibilities of ergonomically use of certain machine, or what body injuries may occur during certain movements, for the major proportion of population. Therefore it is very important to simulate the most complex movements, with maximum possible degrees of freedom, because they lead to the most critical phenomena. Keywords: 3D graphics applications, ergonomics in printing industry, rotations, Euler angles, quaternions, gimbal lock