Úvod do architektonického 3D modelování pomůcek pro zrakově postižené

V říjnu a listopadu 2020 jsme s Agorou 2020 ONLINE a s několika dalšími iniciativami spustili kurz Architektonické 3D modelování pomůcek pro zrakově postižené. Posláním bylo a je vidícím aktivistům za nevidomým a slabozrakým přístupnější svět nabídnout kurzy – respektive vstupní informace – zaměřené na 3D modelování, nyní třeba na architekturu, časem třeba i na další oblasti.  První běh nám přinesl nejen několik nových 3D modelů, ale též mnohá ponaučení – ne vše jde „jen online“, sociální interakce mezi účastníky je důležitým pilířem úspěšného vzdělávání…

Podobné aktivity je třeba dále kultivovat a podporovat, protože dříve či později začne přinášet další své ovoce nejen v podobě úžasných hmatových modelů, ale také radostí z odvedeného díla.  Proto navazujeme tímto několikadílným tutoriálem, jenž na konkrétních příkladech „krok za krokem“ názorně ukáže, jak používat vybrané softwarové modelovací nástroje; nejdříve po tomto  delším úvodu, jež by si možná zasloužil několik podrobnějších tutoriálů.

Úvod do architektonického 3D modelování pomůcek pro zrakově postižené je jakýmsi nekrátkým preludiem – který sice je možné přeskočit a vstoupit do dalších dění, avšak za cenu ochuzení se o pochopení širšího kontextu – před návodnými postupy tvorby architektonických pomůcek primárně v modelovacím programu SketchUp. Na tomto místě si  alespoň v náznacích ujasníme pojmy architektura, 3D model, 3D soubor, 3D tisk, některá pravidla tvorby modelů pro zrakově postižené…

Architektura

Co všechno architektura třeba jen v tom nejobecnějším pojetí znamená? Architekturu lze považovat za synonymum stavitelství, pod nímž si představíme konkrétnější předměty zájmu architektury, byť stavitelství je především proces stavební výroby. Ačkoliv v dalších dílech tutoriálu se budeme zabývat návrhem modelů především budov, s architekturou souvisí plánovaní, navrhování výstavba budov a dalších staveb a podobně. V architektuře se zabýváme nejen konkrétními budovami, ale také globálním pohledem na urbanismu, krajinu, na konkrétní detaily staveb, krajiny, zahrady, interiérů, exteriérů…

Architektonická díla jsou navíc chápána jako symboly kulturní. Bezpochyby jsou také chápána jako díla umělecká. Architektura nás provází od pravěku a jsem si jist, že nás bude provázet i v  budoucnu, za několik stovek či tisíc let – ať tady na Zemi anebo někde jinde ve vesmíru, na jiné planetě, na jiných kosmických tělesech ať přirozeného či umělého charakteru.

Architektura je oblast velmi rozsáhlá a lze si představit značné množství různě architektonicky zaměřených 3D modelů.

Proces tvorby architektonického modelu za pomocí 3D tisku

Během našeho architektonického 3D modelování pomůcek pro zrakově postižené budeme cílit na tvorbu s pomocí 3D tiskárny. Tomu odpovídá i proces celkové tvorby, který obsahuje několik  obecných na sebe navazujících částí:

  • 3D model, 3D soubor: stanovení použité formy reprodukce, získání digitální podoby modelu,
  • slicing: digitální podobu modelu potřebujeme převést na pokyny pro 3D tiskárnu (získáme tak další soubor, tentokrát s pokyny pro 3D tiskárnu),
  • výroba 3D tiskárnou: transformace z digitální do fyzické podoby za pomocí 3D tiskárny,
  • úpravy: 3D tiskárnou zhotovený fyzický model může vyžadovat dodatečné úpravy

Proces tvorby architektonického modelu za pomocí 3D tisku:: 3D model, 3D soubor, slicing, výroba 3D tiskárnou, úpravy

3D model

3D model je třírozměrnou (neboli třídimenzionální) reprodukcí skutečného objektu s definovaným měřítkem a s určitou přesností.

Při vyjadřování informací způsobem, který je dostupný hmatovému vnímání (haptizace), obvykle mají modely některou z následujících podob:

  • volný model,
  • reliéfní model,
    • vysoký reliéf (alt-reliéf)
    • nízký reliéf (bas-reliéf)
    • ponořený reliéf

Volný model

Volný model není závislý na pozadí, k němuž by byl motiv modelu uchycen. Pokud je architektonický 3D model zobrazován v podobě volného modelu, zpravidla (ale neplatí to vždy a nelze tvrdit, že vždy to je špatně) je ochuzen o širší kontext. Nicméně s volným modelem se lépe manipuluje a někdy je lépe zhotovitelný.

Reliéfní model

Reliéfní model je charakteristický svým pozadím, z něhož motiv vyčnívá nebo do něj je ponořený. Z tohoto pohledu rozeznáváme tři základní druhy: vysoký reliéf (alt-reliéf), nízký reliéf (bas-reliéf), ponořený reliéf.

Vysoký reliéf vychází z volného modelu –  nemění jeho předpokládanou velikost, je však pevně spojen se svým pozadím a je do něj více či méně zapuštěn. Motiv nad povrch pozadí vyčnívá významně (zpravidla se významně odděluje od svého pozadí).

Nízký reliéf vychází z „kresby“, mění předpokládanou skutečnou velikost alespoň jedné strany, objekt nad povrch pozadí vyčnívá jen mírně, motiv se významně neodděluje od svého pozadí.

Speciálním případem nízkého reliéfu je hmatová grafika (tyflografika), která je vytvářena pro těžce zrakově postižené anebo jimi samotnými. Pro hmatové vyjádření jsou používány reliéfní body, čáry, plochy.

Ponořený model je méně častý než výše uvedené.

Doporučuji minimálně zvážit architektonický 3D model prezentovat v podobě vysokého reliéfu, protože:

  • nevznikají problémy s rovnováhou – to platí zejména o různých atypickým (Upside Down House, Atomium, Cayan Tower atd.),
  • mnoho architektonických objektů je dobré představit i s širším kontextem (pozadí dané informace drží pohromadě),
  • na pozadí lze snadno doplnit dodatečné informace – měřítko, světovou stranu atd.

3D model – digitální soubor

V dnešní digitální době, v době takzvaných nových médií, model nevnímáme jen v jeho fyzické podobě, ale vnímáme ho také v jeho digitální podobě – jako digitální soubor, který byl vytvořen například s pomocí 3D CAD softwaru (CAD, z anglického computer-aided design, česky počítačem podporované projektování) nebo computer-aided drafting – počítačem podporované kreslení (resp. navrhování).

Tento digitální soubor v našem případě, chceme-li ho převést do hmatové podoby, použijeme pro 3D tisk (v jiných oblastech by se dal použít například pro různé vizualizace).

Zatímco v předchozím pojednání jsme 3D modelem odkazovali na objekt, 3D soubor odkazuje na objekt i na odpovídající typ souboru. Typů souborů existuje celá řada – například STL, 3MF.

STL soubor je sice stále velmi používaný, nicméně zastaralý a v podstatě obsahuje jen souřadnice bodů tvořících trojúhelníky, jimiž je 3D model tvořen. 3MF – neboli 3D Manufacturing Format – není jen soubor, ale také open source projekt zaštítěný původně společností Microsoft, dnes také společnostmi 3DSystems, Autodesk, Ultimaker a jinými. Cílem tohoto projektu je vytvořit platformu založenou na XML kódování, aby bylo možné přenášet 3D model s celou škálou informací, které STL soubor nepojme.

Pořízení 3D modelu

V praxi nás zajímá, jakým způsobem takový 3D soubor je možné pořídit. Možností je několik:

  • pomocí CAD,
  • 3D skenerem,
  • fotogrametricky,
  • pořízením již hotových 3D souborů z jiných zdrojů.

Model získaný s pomocí 3D skeneru a fotogrametrie zpravidla obsahuje mnoho chyb, které je nutné před dalším použitím ošetřit. Oproti tomu CAD model obsahuje chyb minimum anebo téměř žádné.

Zdroje 3D souborů

Lze vysledovat 3 základní kategorie zdrojů 3D souborů:

Osobně se domnívám, že velikým tématem je a bude vyhledávání 3D modelů zrakově hendikepovanými. To proto, že modelů různých kvalit se vyskytuje enormní množství a kvalitu jednotlivých modelů zpravidla lze vypozorovat zatím pouze vizuálně, případně lze dát na velmi relativní recenze. Proto doporučuji, aby komunitní média odkazovala na případné konkrétní vhodné 3D modely.

3D tisk

3D tisk umožňuje (v uvozovkách) „tisk“ trojdimenzionálních (trojrozměrných; ve smyslu rozměrů kartézské soustavy souřadnic; se 3 vzájemně kolmými osami) objektů na základě 3D souboru.

„3D tisk“ je zlidovělý pojem pro postup syntetizace (slučování, uměle vyráběné), byť by bylo přesnější uvádět 3D aditivní (přídavnou) výrobu. Aditivní, (neboli přídavnou) z toho důvodu, že objekt je zhotovován postupným přidáváním materiálu – to je rozdílné od subtraktivní (odečítací) výroby, při které je materiál odebírán z polotovaru, či formativní výroby, při níž je objekt vytvářen formováním například za pomoci formy. Nicméně i zlidovělost má svůj význam a proto pojem „3D tisk“ vnímejme se vší vážností, bez ohledu na fakt, že „tisk“ odkazuje na postupy inkoustových tiskáren, kdy je tištěný materiál také injektován (a odtud se význam rozšířil na další techniky – vytlačování, spékání, slinování aj.).

Je nemálo typů (technologií) 3D tiskáren, jejichž ceny se pohybují od tisíců po desítky milionů Kč –  FFF (Fused Filament Fabrication) / FDM (Fusing Deposition Modeling), SLA (Stereolitogrpahy apparatus; vytvrzování polymerů pomocí UV), SLS (Selective Laser Sintering), PolyJet, Laminování…​ Pro běžné lidové použití jsou k dispozici cenově dostupné 3D tiskárny, zpravidla založené na open source (při technologickém posunu lze 3D tiskárnu levně rozšířit), nejčastěji typu FFF / FDM.

Aditivní výrobu zajišťuje AM stroj označovaný jako 3D tiskárna – ta slouží k 3D tisku. 3D tiskárnou myslíme systém pro AM, počítaje v to potřebný hardware, software (instalační SW, SW pro řízení stroje apod.) a případná periferní zařízení.

Typologie technologií 3D tisku

  • BJT – Binder Jetting: tryskání pojiva; tekuté pojivo je nanášeno vrstva za vrstvou pro spojení práškového materiálu (kovy, keramika aj.).
  • DED – Directed Energy Deposition: řízené energetická nanášení; soustředěná tepelná energie (zdrojem energie je například elektronový či laserový paprsek, plazmový oblouk) je využita k tavení nanášených materiálů.
  • MEX – Material Extrusion: vytlačování materiálu (zpravidla tekutého a následně tuhnoucího).
  • MJT – Material Jetting: nanášení tryskáním; selektivní ukládání kapiček materiálů (například polymery, vosky).
  • PBF – Powder Bed Fusion: slučování (obvykle tavením) v práškovém loži; selektivní slučování oblastí práškového lože; zpravidla jsou tavena prášková zrna; používají se různé materiály, například ocel, hliník, kompozitní materiály, APS, polyamid, nylon atd.
  • SHL – Sheet Lamination: laminování materiálů; lepené vrstvení plastových, papírových kovových a jiných  vrstev materiálů, které jsou postupně tvarovány, obvykle nožem či laserem
  • VPP – Vat Photopolymerization: fotopolymerizace v nádržce; byť možných fotopolymerů je známo více, v 3D tisku je obvykle používáno fotocitlivé polymerní pryskyřice, která je v nádobce selektivně vytvrzována světlem o určité vlnové délce.

Nemusí být jednoduché určit, do které kategorie ten či onen 3D tisk spadá. To je dáno především prolínáním různých typů tisků, používáním různých označení, existencí dalších možných subkategorií, zaváděním nových technologií.

Pro naše potřeby tvorby 3D modelů se zaměřme na 2 nejčastější typy 3D tiskáren:

  • MEX – Material Extrusion: vytlačování materiálu – FFF / FDM,
  • VPP – Vat Photopolymerization: fotopolymerace v nádržce.

MEX – Material Extrusion: vytlačování materiálu – FFF / FDM

Zkratky FFF a FDM (Fused Filament Fabrication a Fusing Deposition Modeling) znamenají označení technologicky prakticky totožných 3D tiskáren. Jen FDM je registrovaná značka firmy Stratasys. V praxi se setkáme s označováním FFF, FDM nebo FFF/FDM. V komerční sféře je více používán pojem FDM.

FFF 3D tiskárny jsou mezi domácími 3D tiskárnami nejrozšířenější a dostupné od několika tisíců Kč po řádově desetitisíce Kč. Mnohé z nich technologicky vycházejí z komunitního projektu RepRap (Replicationg Rapid Prototyper) – jedná se o celosvětovou komunitu, která produkuje stále kvalitnější hardware a software pro 3D tiskárny a know-how zdarma sdílí.

Prakticky všechny FFF 3D tiskárny jsou složeny z následujících základních částí:

  • filament (vlákno): vlákno pro 3D tisk je termoplastický materiál, z něhož je tvořen výsledný  3D model; existuje mnoho druhů filamentů s různými vlastnostmi a s různými požadavky na teploty; standardně jsou používána vlákna o průměru buď 1,75 mm nebo 2,85 mm,
  • extrudér (či několik extrudérů): extruder je součást 3D tiskárny, která je složená z krokového motoru, chladiče, ventilátoru, horkého konce (hot end), konstrukce, která sestavu drží pohromadě; slouží k plynulému vytlačování filamentu; teplota hot endu se orientuje podle typu filamentu zpravidla od 180 °C do 300 °C (ale i více);
  • mechanické části zajišťující lineární pohyby: zajišťují pohyb extrudéru v osách X, Y, Z;
  • rám: drží pohromadě součásti 3D tiskárny a mj. na jeho tuhosti závisí přesnost stroje,
  • elektronika: zahrnuje ovládání krokových motorů, extrudéru a dalších součástí,
  • tisková deska: tvoří oblast, na kterou je tisknuto; je tvořena plochou deskou.

V principu FFF 3D tiskárna vyrábí model tak, že nejdříve taveným filamentem „vykreslí“ v jednotlivých linkách (o maximální síle odpovídající průměru trysky) vrstvu, na ni následně další – a tak vrstvu za vrstvou vytvoří celý objekt.

Přesnost 3D tisku je dána především výškou tištěné vrstvy v ose Z a v osách X, Y zejména průměrem trysky. Výška vrstvy se zpravidla pohybuje od 0,05 mm do 0,30 mm (často ale používám i výšku vrstvy 0,8 mm). Nejpoužívanějším průměrem trysky je 0,4 mm, jsou však používány průměry menší i větší. Na přesnost 3D tisku má vliv mnoho jiných okolností, například teplotní stálost prostředí, tuhost konstrukce 3D tiskárny atd.

VPP – Vat Photopolymerization: fotopolymerace v nádržce

Někdy jsou fotopolymerizační 3D tiskárny označovány jako SLA či SL 3D tiskárny (SLA je akronym k „stereolitografický aparát“), jindy jsou používány pojmy fototuhnutí, pryskyřičný tisk, optická výroba aj. Jedná se o technologii 3D tisku, která k tvorbě modelů využívá fotochemických procesů.

Proces tisku těmito 3D tiskárnami zjednodušeně probíhá následujícím způsobem:

  • V 3D tiskárně je vanička, v níž je kapalná světlocitlivá pryskyřice. Dno vaničky je průsvitné.
  • Do vaničky se ponoří tisková deska, směřující dolů. Ponoří se tak hluboko, dokud není mezi dnem vaničky a tiskovou deskou velmi tenká vrstva pryskyřice.
  • Skrze průhledné dno vaničky na onu tenkou vrstvu pryskyřice dopadá světlo, které je směrováno tak, aby osvětlovalo jen určitou oblast. Osvětlení vrstvy pryskyřice způsobí její vytvrzení.
  • Tisková deska se posune malinko (například 0,01 mm) nahoru.
  • Opět skrze průhledné dno vaničky na tenkou vrstvu pryskyřice dopadá světlo, které opět vytvrdí pryskyřičnou vrstvu.
  • Posun tiskové podložky, osvětlení nové vrstvy s jejím vytvrzením se opakuje do doby, až je zhotoven celý objekt.
  • Takto zhotovený model je zapotřebí opláchnout v IPA (aby se oddělily zbytky pryskyřice) a dodatečně vytvrdit.

Během fotopolymerizace kapalných pryskyřic je ultrafialové (UV) světlo směrováno na pryskyřici s cílem spojit molekuly, aby nakonec po jednotlivých vrstvách vznikl objekt. Pryskyřice je fotosenzitivní směs monomerů až oligomerů, krátkých řetězců uhlíkových molekul, které jsou fotochemickým procesem spojeny do delších řetězců nakonec vytvářejících tvrzený materiál.

Fotpolymerizančích 3D tiskařských technologií existuje několik, avšak všechny mají společný základ: tekutý fotopolymer v nádržce je selektivně vytvrzován nějakým zdrojem záření; tak je postupně (vrstva za vrstvou) vytvořen fyzický třírozměrný objekt.

Vedle nejstarší fotopolymerizační techniky založené na laseru v současnosti existují i další typy vulkanizačních zařízení. Pro svou nízkou nákladnost se oblíbenými staly digitální projektory a LCD obrazovky – navíc tyto dvě technologie umožňují vytvrzovat celou vrstvu pryskyřice, zatímco laser potřebuje postupně vykreslit celý povrch vrstvy.

Škodlivost pryskyřic

Mnohé pryskyřice jsou toxičtější než například materiál používaný u rozšířenějších domácích FFF/FDM 3D tiskáren. Přestože pryskyřice se jeví relativně nebezpečné, existují postupy, jak jejich toxičnost eliminovat.

  • Zdraví škodlivá při požití či při styku s očima: Vždy se vyhýbejte její požití či styku s ústy a očima. Používejte ochranné brýle. Buďte opatrní také v případě, kdy je pryskyřice označena jako netoxická.
  • Dráždí dýchací systém: Tekutá pryskyřici se vypařuje a pokud nepracujete v dostatečně větraných prostorách, výpary se dostávají do plic a vyvolávají podráždění. Z toho důvodu je vhodné pracovat v dostatečně větraných prostorech. Vhodné je s pryckyřicemi pracovat u odsávacího systému, případně alespoň v blízkosti otevřeného okna.
  • Dráždí pokožku: Holou pokožku nikdy nevystavujte tekuté pryskyřici. Může vyvolat dermatitidu či alergii. Proti styku pryskyřice s pokožkou účinně chrání nitrilové rukavice, popřípadě další fyzické bariéry chránicí pokožku.
  • Jsou škodlivé vůči životnímu prostředí: Pryskyřice škodí zejména vodnímu ekosystému. Dokonce existují studie, které popisují, že molekuly pryskyřice mohou ovlivňovat centrální nervový systém vodních živočichů, narušit jejich neurologické procesy, zabít je. Dalším problémem jsou nanočástice, jež jsou vedlejším produktem 3D tisku pryskyřicemi a které mají nezanedbatelný dopad na životní prostředí. Toxičnost pryskyřice se výrazně eliminuje, pokud je vytvrzena UV světlem. Před vyhozením (platí nejen o zbytku pryskyřice, ale také například o utěrkách, jimiž byla pryskyřice setřena) je tekutou pryskyřici nutné vytvrdit UV světlem. Nepoužitou pryskyřici je vhodné odevzdat do sběrného dvora či sběrny nebezpečného odpadu.
  • Nestabilní proces vulkanizace (vytvrzování): Závěrečným krokem 3D tisku pryskyřicemi je vytvrzování za pomoci UV světla, popřípadě slunečního světla. Předměty z pryskyřic, které jsou déle vystaveny světlu, mohou být poškozeny.

Pokud to je možné, využívejte pryskyřice, které jsou k životnímu prostředí i k organismu šetrnější.

Slicery – neboli kráječe

Slicer, neboli kráječ či krájecí software, je počítačový software, který je používán v procesu 3D tisku pro převod digitální podoby 3D modelu na pokyny pro tiskárnu.

Slicer nejprve rozkrájí model na množství plochých horizontálních vrstev. Následně tyto vrstvy popisuje pokyny podle typu 3D tiskárny – například lineární pohyby extruderu, teploty extruderu a podložky, osvit vrstvy pomocí LCD atd. Všechny tyto údaje nakonec zapíše do souboru g-code (případně jiného formátu), který již lze přenést do 3D tiskárny.

Krájecí programy ale umožňují mnohem více, než jen zadat uváděné příkazy 3D tiskárně. Mezi další základní funkcionality slicerů patří:

  • různě hustá výplň (infill) – je-li výplň řidší, ušetříme materiál i čas 3D tisku, avšak model může být méně pevný,
  • vytvoření podpor (supports) – obvykle 3D tiskárna model tiskne vrstvu po vrstvě směrem k horní části modelu; pokud model má nějaké převisy či plovoucí části (plochá střecha domu, štíty domů atd.) můžeme slicerem přidat podpěry, jež se modelu dotýkají způsobem, který umožňuje jejich relativně snadné oddělení,
  • raft (několik vrstev materiálu tvořících odnímatelnou základnu), skirt (jedna linie kolem základny modelu, kterého se nedotýká), brim (několik linií kolem základny modelu, kterého se dotýká) – jedná se o oddělitelné struktury, které minimalizují možné problémy tisku první vrstvy modelu, kterými bývají třeba přilnavost k podložce, hladké nanesení počátečního množství filamentu atd.

Mezi známé slicery patří Ultimaker Cura, Slic3R, PrusaSlicer, Simplify3D, NanoDLP, Flash Print atd.

Pravidla tvorby architektonických 3D pomůcek pro zrakově postižené za pomoci 3D tisku

Metodiky tvorby 3D pomůcek pro zrakově postižené za pomocí 3D tisku nepostoupily tak daleko, jako metodiky například pro tvorbu hmatové grafiky. To je dáno především následujícími okolnostmi:

  • 3D tisk pro tvorbu vzdělávacích pomůcek je využíván poměrně krátce,
  • 3D tisk se dynamicky vyvíjí a každým rokem se objeví množství novinek,
  • 3D tisk dlouho byl doménou spíše různých mimoňů, kutilů…, nikoliv specialistů na vzdělávání,
  • 3D tisk stále pro mnohé může být komplikovaný,
  • cesta od návrhu po vyhotovení modelu může být poměrně dlouhá a zpravidla vyžaduje speciální dovednosti.

Každopádně lze sledovat několik klíčových oblastí tvorby 3D pomůcek pro zrakově postižené:

  • bezpečnost,
  • měřítko,
  • vhodnost materiálu,
  • popisky,
  • principy ke zvážení.

Bezpečnost

  • 3D tisk přináší množství rizik, mezi něž patří mechanická zranění, popáleniny, poleptání, úrazy elektrickým proudem, cizí tělesa v kůži… Rizikům FFF 3D tiskáren se věnuji v článku Vybraná rizika FFF/FDM 3D tiskáren.
  • S vyhotovenými modely souvisí rizika typu: mechanická zranění (ostré hrany, příliš špičaté objekty), cizí tělesa v kůži. Nevhodný materiál může způsobit nejen alergické reakce, může také ublížit naším psím průvodcům, kteří si mohou pomůcku zaměnit za hračku. V případě příliš malých objektů hrozí vdechnutí.
  • Pokud jsou modely využívány v rámci veřejné akce, je vhodné myslet na infekční, bakteriální a jiná přenosná onemocnění.

Měřítko

V případě architektonických modelů zhotovujeme prakticky jen zmenšeniny. Výsledný model by měl být tak veliký, aby hmatem byly dostatečně zřetelné zobrazované informace – pokud se některé detaily nedaří zvýraznit v hlavním modelu, je možné pro detail vyhotovit samostatný model, jakousi zvětšeninu detailu z hlavního modelu. Model by neměl být tak veliký, aby s ním byla komplikovaná manipulace; je-li určen volné manipulaci, tak je vhodné myslet na přiměřenou hmotnost.

Většinou nám rozměrové limity určí maximální tiskový prostor 3D tiskárny. 3D tiskový prostor domácích 3D tiskáren je kolem 200 x 200 x 200 mm. V současnosti se rozšiřují 3D tiskárny s větším tiskovým prostorem kolem 300 x 300 x 300 mm. Výjimečně se vyskytují 3D tiskárny s tiskovým prostorem kolem 500 x 500 x 500 mm – ty jsou však určeny zkušenějším uživatelům a obvykle jsou zásadně dražší. V případě, že máme malý tiskový prostor, lze model tisknout po částech a následně ho sestavit.

U větších 3D modelů musíme počítat s vyššími náklady a zdlouhavějším 3D tiskem.

Ukazuje se, že pro některé spotřebitele 3D modelů je dostačující model o velikosti přibližně do 200 x 200 x 200 mm. S takto malým modelem se dobře manipuluje, zároveň zpravidla poskytuje dostatečné množství zobrazených detailů – pokud se již detaily ztrácejí, lze vyhotovit model konkrétního detailu v rozumnějším měřítku. Tato velikost je také dobrá z pohledu skladování – přeci jen, nezabírá příliš prostoru, model lze snadno umístit na polici, do skříně, do krabice…

Mnozí klienti, kteří si u mě nechávají zhotovit 3D model, se orientují spíše na rozměr půdorysné základny – vyšší objekt jim příliš nevadí. Tak třeba v případě mrakodrapu Burdž Chalífa běžně používáme měřítko 1:800, což při skutečné výšce budovy přibližně 830 m vede k modelu, který je vysoký více než 1 m, zato základna je relativně malá. V případě této budovy svou roli hraje také psychologické hledisko – když už se jedná o nejvyšší budovu světa, klienti tuto charakteristiku chtějí mít vyjádřenu, lze navíc předpokládat, že modelů podobné výšky si nebudou pořizovat větší množství.

Měřítka modelů různých staveb se proto budou pravděpodobně pohybovat přibližně mezi 1:25 a  1:800.

Pro lepší představu o velikosti skutečného objektu je vhodné model doplnit značkou o velikosti člověka – výška značky by měla odpovídat použitému měřítku.

Popisky

Pokud to je možné, pro popis modelu či jeho částí používejme štítky s popisem jak v Braillově písmu (viz článek OpenSCAD – hmatný štítek s braillským popisem),  tak v latince (či jiném písmu, které odpovídá dané kultuře). Obvykle budeme minimálně uvádět název objektu a měřítko.

Principy ke zvážení

Nejenže metodiky tvorby 3D pomůcek pro zrakově postižené za pomoci 3D tisku nepostoupily příliš daleko, ale navíc autor architektonického modelu (jakožto pomůcky pro zrakově postižené) velice často má tendenci model vytvářet též pro zrakově nepostižené a tvorbu hmatové pomůcky vnímá jako vedlejší efekt své tvorby.

Předpokládáme-li, že uživatelem architektonického modelu bude také člověk těžce zrakově postižený, uvažujme nad některými principy, které jsou doporučovány pro tvorby hmatové grafiky (Více viz Jesenský, Ján. Hmatové vnímání informací s pomocí tyflografiky. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1988, 226 s, str. 25):

  • Lakoničnost: informačně a funkčně nepodstatné detaily do díla nezahrnujeme.
  • Zvýraznění struktury: zvýrazňujeme podstatné prvky, které určují strukturu díla.
  • Osamostatnění: oddělujeme relativně nezávislé informace.
  • Zobecnění a unifikace: dílo racionálně zobecňujeme, používáme pokud možno unifikované značky a symboly.
  • Fázovost: haptizujeme-li některé procesní informace, dostatečně vyjadřujeme jednotlivé fáze.

Se všemi uvedenými principy to nemusíme přehánět, lidé se zrakovým hendikepem jsou lidé inteligentní a i s méně hapticky dokonalým 3D modelem umí pracovat.

Úvod do architektonického 3D modelování pomůcek pro zrakově postižené na YouTube


Kurz je součástí projektu Kvalitní inkluzivní vzdělávání žáků se speciálními vzdělávacími potřebami na základní a střední škole (projekt číslo CZ.02.3.62/0.0/0.0/16_037/0004872), PV KA2 – Škola jako centrum kolegiální podpory.



3D tiskAgoraAPIVbodové písmoBrailleTutoriály


Petr Dušek
Petr Dušek
Petr několik let pracoval na úchvatné pozici pozorovatele meteorů v Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu Akademie věd ČR. V současnosti se úspěšně zabývá SW vývojařinou, zejména na úrovni zajištění kvality, testování, bezpečnosti a to primárně v oblasti komerčního sektoru.