Смысл LOD, вытекает из его названия. Это не что иное, как несколько вариантов одного объекта с различными степенями детализации, которые переключаются в зависимости от расстояния объекта до виртуальной камеры. Нет смысла обсчитывать сложнейший объект, если он будет виден на экране размером в два пиксела. Их применяют для того, чтобы уменьшить загрузку ресурсов компьютера, будь то рендеринг или реалтайм вывод на экран. Поэтому LOD’ы широко используются не только в кино/видео производстве, но и в компьютерных играх.
Существуют несколько различных путей создания LOD’ов. Одними из наиболее продвинутых способов является моделирование с помощью нурбсов или патчей безье. С помощью них легко варьировать разрешение обьекта, но это пока удел кинопроизводства с очень сложными формами.
В game-индустрии основой производства трехмерных объектов является полигональное моделирование. И здесь возникает задача быстрого и эффективного создания полигональных LOD’ов с сохраниением общей формы и, что особенно важно, текстурных координат. Кому охота каждый раз перенатягивать текстуры на каждый новый LOD?
Как их делать в MAX’е.
4-й MAX имеет встроенный модификатор Multires. Он схож по функциональности с Polychop’ом, но более продвинутый. В нем, кроме процентного отношения, уже можно задавать количество вершин.
Также Multires позволяет сваривать вершины(Vertex Merging), принадлежащие разным элементам обьекта, т.е. когда в сетке имеются разрывы. Polychop этого делать не умеет.
Неплохим средством в помощь гейм-моделеру является утилита Polygon Counter.
С ее помощью вы всегда будете знать сколько полигонов содержится в сцене или в выделенном обьекте.
Обычно для тестирования LOD’ы экспортируются в движок игры. Но для 3DSMAX’а существует полезный (слегка нами модифицированный) скрипт LOD_Tester (работает как в 3-й так и в 4-й версиях MAX’а). Он позволяет переключать LOD’ы непосредственно во вьюпорте. Это подходит для тех случаев, когда под рукой нет игрового движка.
Урок достаточно «углублённый», касается уже самых «глубоких» этапов графического мододелания, но я надеюсь, что кому-нибудь будет полезен.
Что такое, зачем нужно?
LOD (англ. Levels Of Detail — уровни детализации) — приём в программировании трёхмерной графики, заключающийся в создании нескольких вариантов одного объекта с различными степенями детализации, которые переключаются в зависимости от удаления объекта от виртуальной камеры. Другой метод заключается в использовании одной основной, «грубо приближенной», модели и нескольких внешних надстроек к ней. Каждая последующая надстройка к основной модели дополняется элементами детализации пропорционально номеру надстройки. То есть на самом большом расстоянии будет отображаться единственная главная модель объекта. С приближением же последнего к камере игрока к конвейеру отрисовки будут последовательно подключаться последующие надстройки деталей.
Смысл приёма заключается в том, что отображать высокодетализированные объекты, находящиеся на большом расстоянии от виртуальной камеры, нецелесообразно, затратно по вычислительным ресурсам. Использование LOD способно существенно снизить требования к ресурсам компьютера при выводе графики на экран, будь то рендеринг или вывод в реальном времени[1]. С использованием LOD, впрочем, связан широко распространённый баг, при котором на ближних планах отображается низкополигональная модель объекта.
Поэтому резонно искать автоматизированные средства генерации лодов.
Платные решения мы отбрасываем сразу. Поверьте, они того не стоят и я это докажу на примере.
Вердикт: не подходит для большинства моделей
Вердикт: то, что надо!
1) Выбираем нашу модель, переходим во вкладку «Utilities», намаем кнопку «More», в списке выбираем «Simplygon» и нажимаем «ОК»
2) В появившемся свитке снимаем галочку «Silent mode» и нажимаем на кнопку «Launch Simplygon»
3) Открывается окно подпрограммы «Simplygon» Для быстрого решения поставленной задачи переходим в правой колонке в закладку «Quick Start», выбираем пункт «LOD chain» («цепочка ЛОДов»), отмечаем необходимый уровень упрощения моделей (в нашем случае это 71, 50 и 36 процентов от исходного количества полигонов), далее нажимаем «Click me to Proceed»
4) В процессе работы вы увидите кнопку «Download» («Скачать»). Прелесть в том, что вычисления происходят в «облаках», то есть не зависят от вашего компьютера, отсюда такая скорость таких сложных вычислений. В любом случае, вы можете поставить галочку «Download automatically in future» (скачивать автоматически в будущем). Пока этот пункт не выбран, нажимаем «Скачать» вручную.
5) По окончании процесса нажимаем на кнопку «Import»
6) После, закрываем Simplygon. При этом программа спросит «импортировать ли сгенерированные ЛОДы в 3Ds Max», нажимаем «Yes»
7) Теперь у нас есть наша исходная модель + 3 её лода. Их необходимо переименовать. Правила именования моделей в серии TW: окончания должны иметь вид _lod1 (исходная модель), _lod2, _lod3 и _lod4.
8) Тут же, в списке элементов сцены вы сможете обнаружить три сторонних объекта с именами Object#. Это копии корня сцены, появившиеся в процессе создания лодов. Не будем вдаваться в подробности, их нужно просто удалить.
LOD и LOI: что важно знать заказчику и исполнителю
С понятием LOD — уровень проработки, level of development — проектировщики обычно встречаются, когда получают требования к информационной модели или семействам. Чаще всего выглядят они как LOD300, LOD350, LOD400, но что кроется за этими обозначениями?
Для начала давайте посмотрим на определение и разберемся с нормативной базой. Источника у нас три:
Определения везде по сути идентичные.
LOD — набор требований, определяющий полноту проработки элемента цифровой информационной модели. Уровень проработки задает минимальный объем геометрических, пространственных, количественных, а также любых атрибутивных данных, необходимых для решения задач информационного моделирования на конкретной стадии жизненного цикла объекта.
Иногда LOD разбивают на две категории: LOD G и LOI (level of information). Первый отвечает за уровень геометрической проработки, второй — за информационное наполнение модели, это и есть атрибутивные данные. Например, диаметр подключения — это LOD G, а максимальное рабочее давление и наименование для спецификации — LOI. Чем выше уровни LOD G и LOI, тем больше работы нужно сделать проектировщику, чтобы сдать модель.
Заказчику тоже важно понимать, что это такое, так как от этого зависит качество модели. В результате LOD становится общим языком для разработчика и заказчика. Однако определение LOD довольно обтекаемое и не уточняет, что именно считать уровнем 100, 200, 300, 400 и 500. Эти цифры вообще не участвуют в определении.
Разобраться поможет СП 333. В пункте 6.3 рассказывается, что это за уровни и чем они отличаются друг от друга. Вот таблица из СП:
Также важно понимать, что определённый LOD описывает уровень проработки не для всей информационной модели здания, а только для отдельных её элементов. Когда вас просят выдать проект на уровне LOD 400 — это некорректное обозначение. Для каждой категории должно быть описание, насколько проработана геометрия, какие и как заполняются параметры.
Там же в СП 333, в приложении А, есть таблицы, где приводится пример того, как можно описывать категории для моделирования. Приведём пример такой таблицы для модели отопления.
В таблице нет ничего про LOD 500, потому что по сути это уточнённая модель по результатам монтажа. После завершения строительства проводят лазерное сканирование здания, получают облако точек. Модель и облако накладывают друг на друга, сравнивают, положения элементов корректируются до фактических. Такую BIM-модель можно выдавать в эксплуатацию, теперь в ней всё максимально близко к тому, что есть на самом деле.
В пособии от Autodesk по разработке семейств в приложениях есть примеры семейств и того, как они должны выглядеть на разных уровнях проработки. Это более наглядно и понятно.
Тем не менее системы чётких и конкретных указаний нет, каждый раз пожелания обговариваются между заказчиком и исполнителем. Кроме нормативных рекомендаций, а это именно рекомендации, а не требования, существует и практический опыт, который привязан к российским реалиям.
На иллюстрации выше пример модели на уровне LOD 400. При высокой детализации на шкафу видны все лампочки, переключатели и значки. Это красиво и радует глаз производителя оборудования, но по факту такая модель будет излишне нагруженной. Она не нужна ни проектировщику, ни строителю, ни экспертизе. Разве что дизайнеру интерьера, но обычно они работают в специализированном программном обеспечении, модели для Revit им не пригодятся.
Кроме того, чрезмерные «навороты» утяжеляют информационную модель, она начинает медленнее работать. Поэтому российское BIM-сообщество придерживается мнения, что LOD должен быть минимально достаточным, делать что-то ради красоты просто «чтобы было» бессмысленно и даже чревато неприятностями в работе. Нужно искать золотую середину: геометрия должна быть точной в габаритах и визуально походить на реальный объект, однако стремиться к фотографической точности нет необходимости. Необходимый минимум информация в модели — всё то, что требуется для спецификации по ГОСТ. Остальную информацию всегда можно приложить в виде ссылки на каталог.
Давайте подведём итоги.
Уровень проработки — важная составляющая для BIM-моделирования. Это общий язык между заказчиком и исполнителем, благодаря ему модель будет качественной. Понятие LOD применимо не ко всей информационной модели, а к отдельным элементам. Например, сантехника может быть выполнена на низком уровне проработки, а технологическое оборудование — на высоком. Уровни проработки: LOD 100 — эскизы и наброски, может пригодиться архитекторам на ранних стадиях работы; LOD 200 — стадия П без привязки к конкретному производителю, положения и размеры точные для основных конструкций; LOD 300 — стадия П без привязки к конкретному производителю с точными положениями элементов; LOD 400 — стадия Р, конкретные производители элементов, деталировочные узлы, точные положения и габариты LOD 500 — актуализированная модель по исполнительной документации и/или облакам точек с уточнением положений возвездённых конструкций и сетей. Для каждого случая нужно отдельно обговаривать LOD и обходиться минимальным возможным значением для экономии времени разработчиков и машинных ресурсов.
Уровни детализации элементов информационной модели здания
Автор — старший менеджер консалтинговой компании «КОНКУРАТОР», которую сравнительно недавно организовала Марина Король.
BIM и концепция LOD
Очевидно, что уровни детализации должны соответствовать специфичным потребностям всех участников проекта на каждом его этапе. В связи с этим уровень детализации необязательно должен являться мерой информационной и графической «насыщенности» элемента. Так, например, для подготовки сметы и для составления заказной спецификации на элемент инженерного оборудования (например, насос) не нужно точно знать как он выглядит, какие его точные размеры и каковы его технологические характеристики, но совершенно необходимы данные по его маркировке, производителю, каталожной стоимости, весе и др. И наоборот, инженеру нужна детальная геометрия и технологические параметры, смежным дисциплинам нужны габариты для осуществления 3D координации и контроля элементов модели (выявления «жестких» и «мягких» коллизий).
Таким образом, на первое место ставится задача получения минимально необходимой, но достаточной информации каждым участником процесса информационного моделирования для решения специфичных задач на определенном проектном этапе или стадии.
При подготовке технического задания на проектирование с применением BIM технологий техническим заказчиком формулируются цели и задачи использования информационных моделей, и в зависимости от этого предварительно задаются требуемые уровни детализации различных элементов модели. Например, если необходимо использовать модель для оценки экономических показателей или поиска междисциплинарных коллизий, то целесообразным будет не прорабатывать детально узлы металлоконструкций.
Еще один аспект, обосновывающий важность и необходимость применения концепции LOD для информационного моделирования, связан с различными способами отображения информации в традиционном (2D) проекте и BIM проекте. В чертежах, как правило, присутствует множество размерных линий, выносок, таблиц, примечаний, аннотаций, по которым можно судить о количестве информации об объекте, представленном на чертеже. В информационной модели зачастую элементы одинаковой внешности могут содержать очень разные объемы информации. Уровни детализации в этом случае позволяют определить отличия элементов модели без проверки и сравнения свойств (атрибутов) каждого элемента в отдельности.
Для понимания концепции LOD также важно учитывать, что элементы модели в рамках процесса информационного моделирования прогрессируют с разной скоростью. Это прежде всего связано с тем, что все разделы проекта не могут одновременно начать разрабатываться. Отсюда следует, что понятие LOD может быть применено только к отдельным элементам модели, но не к модели в целом и, соответственно, LOD не может строго соответствовать определенной стадии проекта.
Теперь давайте поговорим об истории возникновения этой концепции и рассмотрим конкретные спецификации LOD.
Спецификации LOD
Изначальная трактовка термина “Level of Detail” определяла уровень детализации как степень графической и информационной насыщенности элементов модели, но не затрагивала вопрос минимальной достаточности этой информации для использования другими участниками проекта. Основной задачей было определение стоимости строительного проекта на различных стадиях: от оценки приблизительной стоимости на концептуальной стадии до определения точной стоимости на стадиях выпуска рабочей документации и производства строительно-монтажных работ.
В этих документах уровень детализации был определен как “Level of Development” (уровень проработки) элементов модели. Это переименование термина “Level of Detail”, было обоснованным, но тем не менее внесло некую путаницу в общую BIM-терминологию т.к. аббревиатура осталась такой же – LOD.
Согласно последней версии протокола (E203–2013), LOD определяет минимальный объем геометрических, пространственных, количественных, а также других данных элемента модели, достаточных для реализации основных направлений использования моделей, соответствующих данному уровню детализации.
Для организации процесса планирования BIM проекта, осуществления 3D координации и передачи необходимой информации для решения основных проектных задач было определено пять базовых уровней детализации элементов информационных моделей: LOD100, LOD200, LOD300, LOD400 и LOD500. Описание базовых уровней приведено в Таблице 1.
Рис. 1 Прогрессирование уровней детализации по мере разработки строительного проекта
Для LOD 100 и LOD 200
Оценка стоимости. Модель может быть использована для приблизительной оценки стоимости (на основании расчетных площадей и объемов).
Планирование. Модель может быть использована для планирования процесса информационного моделирования.
Для других целей использования, указанных в требованиях Заказчика.
Для LOD 300
Анализ. Модель может быть использована для проведения различных инженерных расчетов.
Оценка стоимости. Модель может быть использована для получения данных по оборудованию, изделиям и материалам для предварительного подсчета объемов работ.
Координация: Модель может быть использована для анализа коллизий.
Планирование. Модель может быть использована для планирования процесса информационного моделирования.
Для решения других задач, указанных в требованиях Заказчика.
Для LOD 400
Анализ. Модель может быть использована для проведения различных инженерных расчетов.
Оценка стоимости. Модель может быть использована для получения данных по оборудованию, изделиям и материалам для подсчета объемов работ.
Координация: Модель может быть использована для анализа коллизий.
Планирование. Модель может быть использована для планирования процесса информационного моделирования.
Строительство. Модель может быть использована на стадии СМР.
Для решения других задач, указанных в требованиях Заказчика.
Для LOD 500
Следует обратить особое внимание на то, что в документе AIA E202-2008 впервые для каждого LOD были сформулированы основные направления использования моделей. Это, во-первых, способствует принятию более обоснованных и четко сформулированных требований заказчика к информационным моделям, во-вторых, позволяет проектной команде перед началом проекта определить и сформулировать минимальные требования по информационной насыщенности элементов модели для каждого LOD.
Для удобства планирования процесса информационного моделирования была разработана табличная форма “Model Element Table” (спецификация элементов модели). Пример такой табличной формы приведен на Рис. 2.
Рис. 2 Спецификация элементов модели
Стоит обратить особое внимание на систему классификации и кодирования элементов конструкций, изделий, материалов, оборудования. В мире для этих целей обычно применяются классификаторы Uniformat (на ранних стадиях, т.к. он оперирует укрупненными элементами строительных конструкций и оборудования), MasterFormat (на финальных стадиях, т.к. он детально описывает состав элементов конструкций), Omniclass, Uniclass и многие другие.
У нас в стране пока не существует подобных систем кодирования и для выполнения конкретного BIM проекта необходимо создать классификатор используемых в проекте изделий, материалов и оборудования. Корпоративные классификаторы постепенно пополняются и являются неотъемлемой частью внутреннего BIM стандарта организации. На их основе формируются типовые шаблоны для BIM программ и наименования библиотечных элементов (стилей).
Возвращаясь к таблицам LOD и к определениям базовых уровней, стоит отметить, что LOD не изменяется скачкообразно (от 100 к 500), а проходит и промежуточные значения. Поскольку процесс проектирования/моделирования является непрерывным, то требования к LOD являются минимальными и накопительными по отношению к последующему уровню, т.е. элемент модели с определенным LOD подпадает под все требования предыдущих уровней детализации. Например, для элементов, переходящих на уровень LOD 300 должны выполняться все требования LOD 100 и 200.
В 2011 году общественная организация BIMForum инициировала разработку спецификации «Level of Development Specification», которая была опубликована в 2013 году. За основу была взята концепция Американского Института Архитектуры (AIA). В спецификацию был добавлен еще один промежуточный уровень детализации LOD 350. Это было связано с тем, что информационные модели, элементы которых имеют уровень детализации не менее LOD 300, используются в подрядных торгах на строительство для того, чтобы подрядная организация использовала эту модель для выпуска рабочей документации и далее на стадии строительства для формирования 4D моделей (в западных странах рабочую документацию выполняет подрядная строительная организация). Но до стадии строительства LOD 400 еще не существует, а в LOD 300 не хватает информации по связям между элементами модели для осуществления полноценной координации. Так, например, в LOD 300 не хватает данных по способу анкеровки опоры металлической колонны в бетонное основание (см. Рис 3). Таким образом, специально для удобства работы строительных подрядных организаций был введен дополнительный LOD 350.
В Великобритании подходы к определению уровней детализации во многом схожи с американской концепцией LOD. Уровни детализации, также как и в спецификации AIA, увязаны с основными направлениями использования информационных моделей. То есть каждый LOD должен содержать ту надежную информацию, на которую может положиться каждый участник проекта для выполнения своих проектных задач, соответствующих данному уровню детализации.
В спецификации PAS 1192-2:2013 (см. Рис. 4) определено 7 уровней LOD: 1 Brief 2 Concept 3 Developed Design 4 Production 5 Installation 6 As constructed 7 In use
Рис 4. Определение LOD в документе PAS 1192-2:2013
На рис. 5 и 6 представлены примеры, иллюстрирующие минимальные требования, приведенные в руководстве по BIM, подготовленным Управлением проектированием и строительством по программам капиталовложений г. Нью-Йорка (New York City Design And Construction BIM Guideline)
Рис 5. LOD для элемента (сборки) “Стена”
Рис 6. LOD для элемента (сборки) «Воздуховод»
Рис 7. LOD для элемента (сборки) «Столбчатый фундамент»
Также при определении минимально объема графической и атрибутивной информации надо никогда не забывать, что всё cмоделировать невозможно (а самое главное, не нужно) и конечный результат BIM проекта это информационные модели и комплект ПСД. Поэтому много проектной информации содержится в документах. При необходимости, эта документация может быть “привязана” к элементам моделей в виде ссылок. Этот факт надо обязательно учитывать при определении уровней детализации.
Ниже приведен перевод статьи об уровнях детализации в BIM.
Если вы углубляетесь в мир BIM (Building Information Modeling), вы, скорее всего, столкнетесь с кучей сокращений, включая LOD. Что такое LOD, спросите вы?
Уровень разработки (LOD) решает несколько проблем, возникающих при использовании BIM в качестве инструмента связи или совместной работы, то есть когда кто-то, кроме дизайнера, извлекает из него информацию. В процессе проектирования строительные системы и компоненты переходят от неопределенной концептуальной идеи к точному описанию.
В прошлом не было простого способа указать, где находится элемент модели на этом пути. Дизайнер знает, а другие часто нет. Легко неверно истолковать точность, с которой моделируется элемент. Рукописные чертежи варьируются от штрихов на салфетке до жестких линий с выделенными размерами, и точность чертежа легко определить по его внешнему виду. Тем не менее, в модели общий компонент, размещенный приблизительно, может выглядеть точно так же, как и конкретный компонент, расположенный точно, поэтому нам нужно что-то кроме внешнего вида, чтобы увидеть разницу.
Кроме того, можно получить информацию из BIM, которая не предназначена для разработчика: неуказанные размеры можно измерить с точностью, информация о сборке часто существует до ее окончательной доработки и т. д. В прошлом эта проблема была обойдена всеобъемлющим отказом от ответственности, которые в основном говорят: «Поскольку некоторая информация в модели ненадежна, вы не можете полагаться ни на одну из них».
Инфраструктура LOD позволяет авторам модели четко заявлять о надежности данных элементов модели, поэтому концепция становится «Поскольку некоторая информация в модели ненадежна, вы можете полагаться на нее только в том случае, если я специально говорю, что вы можете». В среде, где люди, отличные от разработчика модели, зависят от информации из модели, чтобы продвинуть свою собственную работу, план работы по проектированию приобретает большое значение – пользователям модели необходимо знать, когда информация будет доступна для планировать свою работу. Структура LOD облегчает это.
Уровень разработки vs. Уровень детализации
LOD иногда упоминается или интерпретируется как уровень детализации, а не уровень разработки.
Есть важные различия. Уровень детализации является мерой количества предоставленной информации. Поскольку это только мера количества, основополагающее предположение состоит в том, что вся предоставленная информация имеет отношение к проекту и на нее можно с уверенностью полагаться.
Уровень разработки – это степень, до которой продумана геометрия элемента и приложенная информация, – степень, в которой члены проектной команды могут полагаться на информацию при использовании модели. По сути, уровень детализации может рассматриваться как вход для элемента, в то время как уровень развития является надежным выходом.
LOD 100: Элемент модели может быть графически представлен в модели с помощью символа или другого общего представления, но не удовлетворяет требованиям для LOD 200. Информация, относящаяся к элементу модели (то есть стоимость за квадратный фут, тоннаж ОВК и т. д.) могут быть получены из других элементов модели.
LOD 200: элемент модели графически представлен в модели как общая система, объект или сборка с приблизительными количествами, размером, формой, местоположением и ориентацией. Неграфическая информация также может быть прикреплена к элементу модели.
LOD 300: Элемент модели графически представлен в модели как конкретная система, объект или сборка с точки зрения количества, размера, формы, местоположения и ориентации. Неграфическая информация также может быть прикреплена к элементу модели.
LOD 350: Элемент модели графически представлен в модели как конкретная система, объект или сборка с точки зрения количества, размера, формы, ориентации и взаимодействия с другими системами здания. Неграфическая информация также может быть прикреплена к элементу модели.
LOD 400: Элемент модели графически представлен в модели в виде конкретной системы, объекта или сборки с точки зрения размера, формы, местоположения, количества и ориентации с подробной информацией, изготовлением, сборкой и информацией по установке. Неграфическая информация также может быть прикреплена к элементу модели.
LOD 500: Модельный элемент является проверенным на месте представлением (то есть, в собранном виде) с точки зрения размера, формы, местоположения, количества и ориентации. Неграфическая информация также может быть прикреплена к элементам модели.
Например – Структурная колонна / опорная плита (как показано выше)
Предостережения:
Нет строгого соответствия между LOD и фазами проектирования. Строительные системы разрабатываются с разной скоростью в процессе проектирования – например, проектирование структурной системы обычно намного опережает проектирование внутреннего строительства. Например, при завершении этапа проектирования схемы модель будет включать в себя множество элементов в LOD 200, но также будет включать много элементов в LOD 100, а также некоторые в LOD 300 и, возможно, даже в LOD 400.
Точно так же не существует такого понятия, как «модель LOD xxx». Как указывалось, ранее, модели проектов на любом этапе представления/выдачи будут неизменно содержать элементы и сборки на разных уровнях разработки. Например, не логично требовать «модель LOD 200» по завершении этапа проектирования схемы. Вместо этого «поставляемая модель схемы проектирования» может содержать смоделированные элементы на разных уровнях разработки.
