第四章課程-原核細(xì)胞

三維軟件課程本章內(nèi)容：原核細(xì)胞建模3DSoftwareFoundationMAYA

案例分析

虛擬仿真（VirtualSimulation）是指通過(guò)計(jì)算機(jī)建構(gòu)實(shí)際系統(tǒng)的仿真環(huán)境，分析和預(yù)測(cè)真實(shí)世界的行為和結(jié)果。虛擬仿真的實(shí)現(xiàn)通常包括建立數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)仿真、結(jié)果分析等步驟，當(dāng)前主要應(yīng)用于訓(xùn)練、教育、測(cè)試、設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)越來(lái)越多地應(yīng)用到教學(xué)中。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)多是用書本圖文及多媒體展示來(lái)傳授知識(shí)，學(xué)生是被動(dòng)的受眾。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)則可以讓學(xué)生按自己的意愿參與體驗(yàn)，如了解對(duì)象的全方位形態(tài)，觀察分解結(jié)構(gòu)，查看觸發(fā)對(duì)象在各種狀態(tài)下的不同反饋和發(fā)展等。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有更好的教學(xué)效果，學(xué)生會(huì)更具學(xué)習(xí)主動(dòng)性，理解和掌握的知識(shí)更牢固。同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也拓展了課堂實(shí)驗(yàn)的覆蓋面，讓那些高成本、高消耗或在極危環(huán)境下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有了可替代的方案。

虛擬仿真的目的是盡可能模擬真實(shí)的環(huán)境，擬真的數(shù)字模型是核心要素。如果是現(xiàn)實(shí)中的可見(jiàn)物體，則還原物體的真實(shí)形狀和材質(zhì)是基本原則，盡量不畫蛇添足地修改加料。如果是較刺激的場(chǎng)景（如醫(yī)學(xué)生物內(nèi)臟場(chǎng)景），則物體的形態(tài)和顏色可進(jìn)行一定的修飾以降低視覺(jué)負(fù)面感，突出結(jié)構(gòu)和運(yùn)作原理。

案例分析

原核細(xì)胞不是日常生活中能肉眼可見(jiàn)的物體，但其在微觀世界里真實(shí)存在。這種有客觀依據(jù)，也有一定創(chuàng)作自由度的建模，需要建模者具備相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備。建模者應(yīng)先查找資料了解原核細(xì)胞的基礎(chǔ)構(gòu)成和分解形態(tài)，同時(shí)明確虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中各部件的具體要求（如是否需拆分結(jié)構(gòu)或制作動(dòng)畫），有整體的制作思路后再進(jìn)行形象提煉，最后才建模。通過(guò)學(xué)習(xí)，讀者可掌握翻卷管道形態(tài)的建模技巧，鍛煉查找資料、歸納特征的能力。本章要點(diǎn)?虛擬仿真模型“擬真”和“提煉”的平衡。?原核細(xì)胞的建模思路。?原核細(xì)胞仿真模型的數(shù)字建模。

案例分析

本案例源自虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)自高中《生物》教材，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘箤W(xué)生了解原核細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。以大腸桿菌為例，原核細(xì)胞由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、擬核、核糖體、鞭毛、纖毛等部分構(gòu)成。原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別是，原核細(xì)胞雖有DNA集中的區(qū)域，但沒(méi)有成形的細(xì)胞核；此外，有些原核細(xì)胞有鞭毛和纖毛，有助于細(xì)菌在液體中游動(dòng)。課程目標(biāo)：（1）學(xué)習(xí)更多的建模命令，嘗試綜合運(yùn)用建模命令來(lái)制作復(fù)雜度更高的模型；（2）培養(yǎng)進(jìn)行項(xiàng)目分析和構(gòu)建制作思路的習(xí)慣；（3）體會(huì)制作中合理安排流程次序的重要性（如擬核管道建模時(shí)把細(xì)化加點(diǎn)和調(diào)節(jié)造型兩個(gè)步驟進(jìn)行調(diào)轉(zhuǎn)測(cè)試）。主要命令：布爾、曲面>擠出、編輯網(wǎng)格>擠出。主要知識(shí)點(diǎn)：曲線重建、網(wǎng)格面片加路徑擠出管道、曲線加路徑擠出多邊形管道、刪除歷史、改變物體軸心位置、把材質(zhì)賦予物體、Arnold快速渲染。

原核細(xì)胞建模

創(chuàng)建一個(gè)球體，調(diào)節(jié)點(diǎn)拉成橢圓形，再布爾運(yùn)算減去上方部位。細(xì)胞膜大形建模

原核細(xì)胞建模

選擇外側(cè)的面擠出細(xì)胞壁形態(tài)，給予著色區(qū)別。細(xì)胞壁大形建模

原核細(xì)胞建模

頂視圖畫出擬核軌跡，在透視圖調(diào)出上下穿插形態(tài)，重建曲線后進(jìn)行擠出。擬核建模

原核細(xì)胞建模

創(chuàng)建圓盤面片和縱向曲線，用路徑擠出造型。（具體建模過(guò)程可參考教材和教學(xué)視頻）鞭毛和纖毛建模

西式快餐產(chǎn)品建模

學(xué)生作品