КОМПАС-3D для студентов и школьников. Черчение, информатика, геометрия

Однако следует заметить, что сценарии построения моделей у начинающих пользователей очень далеки от оптимальных, о чем легко судить по формируемым Деревьям моделей. Можно утверждать, что Дерево модели — удобное средство контроля рациональности подхода к созданию модели. Один из важных аспектов рациональности построения модели связан с минимизацией объектов модели, т. е. с минимизацией количества формообразующих операций, необходимых для создания модели.

9.2. От моделей реальных изделий в мир оптических иллюзий

С давних пор оптические иллюзии (ОИ) использовались, чтобы усилить воздействие произведений живописи или улучшить восприятия архитектурных форм. Многие ОИ используются в графике, в том числе компьютерной. Среди видов ОИ, пожалуй, самыми завораживающими являются «невозможные объекты». Эти объекты можно представить и даже нарисовать, но в реальности их создать нельзя! Однако «те фокусы, которые невозможные объекты вытворяют с нашим воображением, и та игривость, с которой они смущают человеческую душу, делают их особенно увлекательными» [1].

9.2.1. Трибар

Фигура, похожая на показанную на рис. 9.3, вероятно, была первым опубликованным в печати невозможным объектом [1]. Она получила название «трибар». С первого взгляда трибар кажется просто изображением треугольника. Однако, рассмотрев его получше, вы понимаете, что в нем есть что-то странное. Если рассматривать отдельные части треугольника, то их можно считать реальными, но в общем показанное тело не может существовать в действительности.

Среди 4-х типов невозможных объектов трибар является первым. За ним следуют «Бесконечная лестница», «Космическая вилка», «Сумасшедший ящик». На примерах покажем, как просто и интересно из трехмерных моделей создавать известные, а возможно, и новые невозможные объекты. В табл. 9.1 показаны этапы создания объекта типа «Трибар».

9.2.2. «Бесконечная лестница»

В табл. 9.2–9.5 представлены этапы создания объектов типа «Бесконечная лестница».

«Бесконечная лестница» — одна из самых известных классических невозможностей. В табл. 9.2 предстает лестница, ведущая, казалось бы, вверх или вниз. Но, двигаясь по ней, вам не грозит подняться или опуститься!

Вверх по «невозможным лестницам». Перед подъемом на лестницу, показанную для действия 1 в табл. 9.3, стоит подумать, как проще этот подъем совершить — по четырем или семи ступенькам? «Похоже, что взобраться наверх проще, если подниматься по левой стороне. Однако, не испробовав, наверняка этого не узнаешь. Законы сохранения энергии могут не сработать в этом странном мире невозможного!» [1]

«Головокружительная лестница». Верхняя и нижняя поверхности объекта, показанного для действия 1 в табл. 9.4, казалось бы, плоской дорожки невозможным образом соединяются одним и тем же вертикальным стволом. Невозможность этого ствола обусловлена одновременным существованием его на заднем и переднем планах.

Необычная ступенчатая пирамида. При подъеме на пирамиду, показанную в табл. 9.5, снова надо сделать выбор — можно двигаться по правой стороне и подняться по пяти ступенькам к вершине, а можно просто забраться на плоскость слева, и вы уже наверху! Решайте, что проще?

Ступенчатая стена. Передняя поверхность нижней ступеньки объекта из табл. 9.6 «изгибается» вправо, становясь «полом» в основании стены. На таком полу можно и не удержаться на ногах.

9.2.3. «Космическая вилка»

Объекты, представленные в табл. 9.7 и 9.8, относятся к типу «Космическая вилка». Это самый многочисленный класс невозможных объектов.

«Космическая вилка» (табл. 9.7) основана на принципе неправильных соединений, которые возможны в двумерной плоскости, но никак не в трехмерном пространстве. В «Космической вилке» использовано то обстоятельство, что зубец с круглым сечением может быть нарисован с помощью пары параллельных линий. Перекладина же с квадратным сечением — с помощью трех линий. Иллюзия основана на том, что две параллельные линии образуют круглое сечение с одной стороны, прибавляя же к ним третью параллельную линию, мы получим прямоугольное сечение — с другой. Для усиления противоречия все линии строго параллельны в пространстве [1]. Если бы вы смогли сделать поперечное сечение в середине «Космической вилки» — вырезать из нее ломтик, как из батона, — как, по-вашему, он бы выглядел?

Блок с выступами и впадинами. Невозможность объекта, показанного в табл. 9.8, не требует комментариев. Перечисление в центральных столбцах команд системы КОМПАС показывает инструментальную простоту создания иллюзии неоднозначно изрезанной верхней поверхности объекта средствами этой системы.

9.2.4. «Сумасшедший ящик»