ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  КОМПЬЮТЕРНОЙ  ГРАФИКИ  ДЛЯ  ОБРАБОТКИ  САМОЦВЕТНЫХ  КАМНЕЙ

Гладышева  Мария  Михайловна

канд.  пед.  наук,  доцент  кафедры  вычислительной  техники  и  программирования,  Магнитогорского  государственного  технического  университет  им.  Г.И.  Носова,  РФ,  г.  Магнитогорск

E-mail: 

Кондрашова  Юлия  Николаевна

канд.  тех.  наук,  доцент  кафедры  электроснабжения  промышленных  предприятий  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г.И.  Носова,  РФ  г.  Магнитогорск,

E -mail: 

Малакичева  Ольга  Анатольевна

студент  5  курса  института  энергетики  и  автоматизированных  систем  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г.И.  Носова,  РФ,  г.  Магнитогорск

E-mail: 

COMPUTER  GRAPHICS  FOR  CUTTING  SEMI-PRECIOUS  STONES

Maria  Gladisheva

candidate  of  Science,  assistant  professor  of  computer  science  and  programming  Magnitogorsk  State  Technical  University  im.  G.I.  Nosov,  Russia  Magnitogorsk

Julia  Kondrashova

candidate  of  Technical  Sciences,  assistant  professor  of  industrial  power

Magnitogorsk  State  Technical  University  im.  G.I.  Nosov,  Russia  Magnitogorsk

Olga  Malakicheva

5th  year  student  of  the  Institute  of  Energy  and  automated  systems,  Magnitogorsk  State  Technical  University  im.  G .I.  Nosov,  Russia  Magnitogorsk

Аннотация

В  данной  статье  приведено  описание  программного  продукта  «Огранка  самоцветов»,  создание  которого  велось  на  кафедре  вычислительной  техники  и  программирования  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г.И.  Носова  с  использованием  компьютерной  графики.

ABSTRACT

This  article  describes  the  software  product  "Cut  Gems",  the  creation  of  which  was  conducted  at  the  Department  of  Computer  Engineering  and  Programming  Magnitogorsk  State  Technical  University  im.  G.I.  Nosov  using  computer  graphics.

Ключевые  слова:  компьютерная  графика;  огранка  самоцветов.

Keywords:  computer  graphics;  cut  gems.

Одной  из  функций  современного  компьютера  является  обработка  информации,  связанную  с  изображениями.  Первые  вычислительные  машины  не  имели  специальных  средств  для  работы  с  графикой,  однако  использовались  для  получения  и  обработки  изображений,  при  этом  память  первых  электронных  машин  была  построена  на  основе  матрицы  ламп,  с  помощью  которых  можно  было  получать  узоры.

Область  применения  компьютерной  графики  в  настоящее  время  очень  широка.  Компьютерное  моделирование  процессов  с  графическим  отображением  происходящего  на  экране  широко  применяется  в  различных  областях  промышленности  и  сферы  деятельности  людей.  Средства  мультимедиа  привели  к  появлению  новых  источников  информации  объединяющих  в  себе  статические  и  видео  изображения,  текст  и  звук.  Новейшие  операционные  системы  работают  в  графическом  режиме  и  изначально  реализуют  в  своих  функциях  методы  компьютерной  графики.

Камень  всегда  привлекал  людей  своим  блеском  и  сиянием.  С  древних  времен  люди  научились  обрабатывать  камни,  придавая  им  определенную  форму.  Геммология  (от  лат.  “gemma”  —  самоцвет,  драгоценный  камень,  и  «логос»  —  наука)  —  это  наука  о  самоцветах,  изучающая  совокупность  сведений  о  драгоценных  и  поделочных  камнях,  главным  образом  о  физических  свойствах,  особенностях  химического  состава,  декоративно-художественных  достоинствах  минералов  и  минеральных  агрегатов,  использующих  в  ювелирном  и  камнерезном  производстве.  Геммология,  тесно  связанная  с  минералогией,  петрографией  и  кристаллографией,  кроме  методов  указанных  наук  она  использует  методы  физики,  химии,  петрологии,  геологии  и  зоологии.  Тесная  связь  с  минералогией  определяется  тем,  что  подавляющее  большинство  драгоценных  и  поделочных  камней  представляют  собой  минералы  [1].

Очень  трудно  найти  какой-либо  минерал  или  драгоценный  камень  без  дефектов.  Такими  дефектами  могут  быть  микротрещины,  посторонние  включения  в  виде  кристалликов  или  пузырьков  воздуха.  Обработка  самоцветов  —  одно  из  самых  древних  ремесел  в  мире.  В  процессе  обработки  обычный  камень  превращается  в  «драгоценный».  Существует  несколько  способов  обработки  камня:  огранка,  полировка,  термическое  или  химическое  воздействие. 

В  связи  с  вышеизложенным,  на  кафедре  вычислительной  техники  и  программирования  ФГБОУ  ВПО  «МГТУ  им.  Г.И.  Носова»  велась  работа  по  созданию  программного  продукта  «Огранка  самоцветов»,  который  позволяет  пользователю  самостоятельно  построить  огранку  камня,  также  для  каждого  камня  представлены  стандартные  модели  огранок,  которые  используются  в  настоящее  время.  Программа  позволяет  рассчитать  размеры  пропорций  стандартных  огранок,  пропорции  построенной  огранки  и  моделирует  процесс  преломления  света  в  камне,  что  позволяет  пользователю  менять  размеры  огранки  таким  образом,  чтобы  достичь  желаемого  результата.

Для  решения  данной  задачи  использовались  возможности  компьютерной  графики.  Все  формы  огранок  представлены  в  трехмерном  виде,  что  позволяет  пользователю  увидеть  вид  обработанного  камня  со  всех  сторон.  При  построении  модели  преломления  света  в  камне  также  использовались  методы  трехмерной  графики.  Программа  позволяет  пользователю  «настроить»  камень,  как  оптический  прибор,  то  есть  выбрать  такую  форму,  чтобы  лучи  света  преломлялись  и  выходили  из  камня  в  нужном  для  пользователя  направлении. 

Для  построения  удобного  интерфейса  выбор  пал  на  среду  разработки  Turbo  C++  Builder.  В  качестве  графической  библиотеки  выбрана  библиотека  трехмерной  графики  OpenGL.  Функции  OpenGL  реализованы  в  модели  клиент-сервер.  Приложение  выступает  в  роли  клиента  –  оно  вырабатывает  команды,  а  сервер  OpenGL  интерпретирует  и  выполняет  их. 

Программный  продукт  «Огранка  самоцветов»  позволяет  проектировать  сложные  формы  огранок  и  моделировать  преломление  лучей  в  камне.  Также  возможно  изменять  размеры  огранок  и  рассчитать  размеры  по  заданным  формулам.  С  помощью  свойств  и  показателей  камня  в  программе  можно  произвести  анализ,  какая  именно  огранка  нужна  и  какой  будет  результат.  Очень  многое  зависит  от  того,  как  именно  будет  применяться  данный  камень  и  чего  хочет  огранщик. 

При  проектировании  огранки  можно  выбрать  как  стандартные  формы,  так  и  соединять  в  одной  огранке  примитивы  стандартных  огранок.  С  помощью  программного  продукта  можно  построить  свою  огранку,  совмещая  различные  части  огранок  и  изменяя  размеры.  Также  для  каждого  камня  представлены  стандартные  типы  огранок,  и  у  пользователя  есть  возможность  просмотреть  свойства  ограненного  камня  и  рассчитать  размеры  основных  пропорций.  При  проектировании  огранки  камня  очень  важным  является  построить  огранку  таким  образом,  чтобы  максимально  показать  всю  красоту  камня.  Для  этого  программа  «Огранка  самоцветов»  строит  модель  преломления  света  в  камне,  и  пользователь  может  скорректировать  выбранные  пропорции  по  своему  желанию  для  достижения  наилучшего  результата.  Используя  рассчитанные  показатели,  пользователь  может  спроектировать  новую  огранку  камня  с  минимальными  потерями  света  и  блеска  камня.

На  рисунке  1  представлены  основные  расчёты  для  алмаза.

Рисунок  1.  Свойства  и  основные  показатели  алмаза

С  помощью  справочника  можно  просмотреть  и  сравнить  огранки  нескольких  камней  между  собой  по  основным  показателям  и  выбрать  наиболее  оптимальную  (рис.  2).

Рисунок  2.  Свойства  и  основные  показатели  камней

В  программе  также  можно  просмотреть  наиболее  распространенные  изделия  из  драгоценных  камней  (рис.  3).

Рисунок  3.  Изделия  из  драгоценных  камней

С  помощью  этих  свойств  и  показателей  можно  произвести  анализ,  какая  именно  огранка  нужна  камню  и  какой  будет  результат.  Очень  многое  зависит  от  того,  как  именно  будет  применяться  данный  камень  и  чего  хочет  огранщик.

Данный  программный  продукт  рассчитан  на  непрофессионального  пользователя.  Поэтому  разработан  очень  удобный  и  простой  интерфейс,  что  позволяет  любому  пользователю  легко  управлять  программой.  Для  помощи  при  работе  с  программой  разработан  файл  справки,  в  котором  пользователь  может  найти  всю  необходимую  информацию  о  данной  программе  и  её  разработчиках.

Для  создания  различных  видов  огранок  пользователю  не  нужно  запоминать  полученные  результаты  или  записывать  их,  программа  позволяет  сохранять  файлы  с  полученной  огранкой  со  всеми  настройками.  Все  полученные  результаты  можно  преобразовывать  в  графические  файлы  (bmp,  jpg  и  т.  д.),  а  также  выводить  изображение  на  печать.

  Программа  «Огранка  самоцветов»  может  использоваться  не  только  профессиональными  огранщиками  и  ювелирами,  но  и  для  обучения  в  физике  или  в  минералогии.  Наблюдая  за  преломлением  лучей  света  в  камне  и  дисперсией  можно  полностью  изучить  его  оптические  особенности  не  только  теоретически,  но  и  практически.  Каждый  человек  обладает  определенными  особенностями  в  восприятии  и  во  вкусе,  то  программа  предоставляет  возможность  изменять  цвет  не  только  фона,  но  и  самой  огранки  и  ребер.  Также  пользователь  сам  может  настраивать  освещение,  вид  сцены  и  масштаб  изображения.

Разработанная  программа  позволяет  подобрать  вид  огранки  и  спроектировать  новый,  даёт  представление  о  том,  как  будут  выглядеть  огранённые  камни,  и  при  этом  не  нужно  будет  тратить  на  эксперименты  драгоценное  сырьё.  В  программе  приведена  справочная  информация  о  свойствах  камней.  Программа  проста  в  обращении  и  рассчитана  на  обычных  пользователей.

Список  литературы:

1.Девятов  Д.Х.,  Гладышева  М.М.,  Девятов  А.Д.  Информационные  технологии  в  минералогии  и  обработке  цветного  камня:  монография.  Магнитогорск:  изд-во  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г.И.  Носова,  2011.  —  340  с.

2.Жикин  Е.В.,  Боресков  А.В.  Компьютерная  графика.  Динамика,  реалистические  изображения,  М.:  Диалог-МИФИ.  1997.