Для современных информационно-аналитических систем, ориентированных в основном на гуманитарные области знаний, немаловажную роль играет визуализация хранящихся в системе данных, их графическое представление на экране монитора. Это, безусловно, связано со спецификой самих приложений. Кроме того, если подобные системы предназначены еще и для научных исследований, анализа информации, то, зачастую, наряду с простым графическим представлением данных (рисунки, схемы, фотографии и т.п.) требуется проводить некоторый анализ самих изображений. Подобного рода задачи представляют определенный интерес у разработчиков таких систем.
В ходе работы над проектом по созданию информационной системы (ИС) для комплексного исследования археологических памятников – грунтовых и курганных могильников (гранты РФФИ № 02-07-90317, № 03-07-06121) вопросы по представлению, хранению, вводу в систему и обработке разнородной графической информации выделились в самостоятельную задачу (грант РФФИ №04-07-90185).
Специфика создаваемой ИС такова, что графическая информация составляет порядка 80% от общего объема хранимых и обрабатываемых данных, представленных в виде планов раскопок, карт, схем, разверток сосудов, рисунков находок, фотографий и т.п.
При составлении отчетов по экспедициям и паспортизации археологических памятников работа ведется с разнотипными графическими документами, такими как топографический план местности (картографический тип), профиль (геодезический тип), схема трупоположения (археологический тип).
В связи с этим, задач, связанных с «графикой» в разрабатываемой системе достаточно много. В данной же работе отражены результаты исследований и практической реализации вопроса управления трехмерным макетом скелета при создании и хранении схем трупоположения погребений могильников.
Зоны залегания находок
в
погребении
В отчетах по археологическим раскопкам могильников (грунтовых или курганных), как правило, присутствует описание каждого погребения с изображением положения костяка и найденных сопутствующих вещей. Для реконструкции погребальных обрядов, культовых ритуалов, а так же для определения взаимовлияния различных культур друг на друга точное описание погребения имеет большое значение. С этой точки зрения пространство вокруг костяка предложено условно разбивать на 26 зон (рис. 1).
На рис. 1 правая и левая стороны приняты с точки зрения расположения рук костяка.
С учетом вышесказанного, найденные в ходе раскопок вещи можно характеризовать зоной расположения, что позволяет более четко структурировать накопленный материал для его дальней аналитической обработки. Также все выделенные зоны целесообразно объединить в пять групп:
А – над головой;
Б – под ногами;
В – справа от костяка;
Г – слева от костяка;
Д – на костяке.
Кроме того, с учетом глубины залегания находок в могильной яме в системе выделено дополнительно три подуровня:
I – над костяком;
II – на костяке;
III – под костяком.
Номера зон в БД хранятся в виде составных кодов (например, I-Г-15), отражающих уровень значимости зоны в погребальном обряде и ее принадлежность к конкретной группе и подуровню.
|
1 – справа над головой; |
2 – над головой; |
|
3 – слева над головой; |
4 – справа от головы; |
|
5 – у правого виска; |
6 – на голове; |
|
7 - у левого виска; |
8 – слева от головы; |
|
9 – справа от шеи; |
10 – в области шеи; |
|
11 – слева от шеи; |
12 – справа от туловища; |
|
13 – у правой руки; |
14 – на туловище; |
|
15 – у левой руки; |
16 – слева от туловища; |
|
17 – справа от пояса; |
18 – на поясе; |
|
19 – слева от пояса; |
20 – справа от ног; |
|
21 – у правой ноги; |
22 – у левой ноги; |
|
23 – слева от ног; |
24 – справа под ногами; |
|
25 – под ногами; |
26 – слева под ногами. |
|
|
|
Рис. 1. Зоны расположения вещей
около костяка
При описании каждого найденного погребения в систему должно быть занесено изображение костяка с учетом его ориентации в пространстве, и все вещи, которые могут находиться в любой из обозначенных выше зон.
Конструкция макета с учетом схемы трупоположения
В разрабатываемой системе вместо простого схематичного изображения костяка (например, как на рис. 1) предложено использовать управляемый макет скелета человека (далее по тексту – макет), который является трехмерным объектом (рис. 2). Макет представлен в формате *.х в виде набора х-файлов, который является стандартным форматом для описания сцен и моделей библиотеки DirectX. Число таких х-файлов соответствует числу основных частей тела человека и равно пятнадцати:
· голова (Golova.x);
· левое бедро (LBedro.x);
· левая голень (LGolen.x);
· левая кисть (LKist.x);
· левый локоть (LLok.x);
· левое предплечье ( Lpredpl.x);
· левая стопа (LStopa.x);
· правое бедро (RBedro.x);
· правая голень (RGolen.x);
· правая кисть (RKist.x);
· правый локоть (RLok.x);
· правое предплечье (RPredpl.x);
· правая стопа (RStopa.x);
· таз (Taz.x);
· тело (Telo.x).
|
|
 |
Назовем такие составные части элементами макета. Каждый элемент, как любой объект трехмерной графики, представляется в виде набора из треугольников (триангуляция). Элементы можно перемещать в трехмерном пространстве и поворачивать вокруг выбранной точки привязки.
Перед началом работы информационной системы макет, т.е. все его элементы, должен быть загружен в систему посредством вызова соответствующих функций Direct3D. Хранить весь макет в базе не требуется.
В зависимости от «возраста» могильников, состава почвы и особенностей погребальных обрядов костяки в погребениях могут присутствовать не полностью. Отдельные части костяка могут отсутствовать по причине плохой сохранности либо по причине того, что были захоронены только некоторые части тела человека (например, голова воина, погибшего далеко от места захоронения). Кроме того, у человека при жизни также могут отсутствовать некоторые части тела.
В связи с этим задача ввода в систему изображения найденного костяка разделяется на две подзадачи. Если костяк сохранился полностью, то достаточно просто придать его изображению нужную ориентацию относительно погребения путем перемещения элементов макета. Если же костяк в погребении присутствует не полностью, то необходимо решить задачу удаления и коррекции элементов макета.
При вводе изображения костяка в систему оператор задает форму и геометрические размеры описываемого погребения, в результате на экране формируется окно ввода. Затем оператор загружает макет костяка в окно ввода и ориентирует его в пространстве нужным образом.
В процессе ориентации можно перемещать при помощи манипулятора типа «мышь» любую из 15-ти элементов макета по отдельности либо несколько элементов в связке (например, сразу всю руку, «захватив» ее за место сочленения элементов), также отдельные элементы можно удалять. Для таких манипуляций в программе предусмотрены стандартные режимы «Выбор элемента», «Поворот», «Перемещение», «Удаление элемента». Следует заметить, что в этом случае оперировать можно только предложенным изображением костяка и элементы макета берутся полностью, т.е. нельзя изобразить только часть какого-либо элемента.
После того, как ввод и моделирование изображения костяка завершены, оно, по необходимости, может быть преобразовано в растровую картинку, которую можно корректировать («затирать» части элементов, рисовать мелкие детали и т.п.) при помощи любого растрового графического редактора, автономного либо встроенного в систему.
Манипуляция с элементами макета заключается в их перемещении и повороте в трехмерном пространстве относительно начальной точки. Назовем такую начальную точку точкой привязки. Точка привязки для каждого элемента может быть выбрана двумя способами в зависимости от ситуации. Если необходимо ориентировать в пространстве весь макет целиком (либо большую его часть), не отделяя от него отдельные элементы, то точки привязки элементов выбираются системой автоматически как точки сочленения элементов друг с другом. Если же элемент требуется переместить в пространстве независимо от положения других элементов, то используется универсальный способ выбора точки привязки – рассчитывается геометрический центр фигуры.
Для представления макета как единого целого в базе хранится признак наличия или отсутствия каждого элемента и его координаты относительно начальной точки привязки.
В процессе ввода и коррекции изображения костяка его элементы могут претерпевать многочисленные перемещения и повороты. В базе сохраняется итоговое положение изменений координат и углов поворотов элементов относительно начальных.
Координаты элементов (рис. 3) представляют собой координаты начальной точки привязки (x,y,z), угол поворота относительно точки привязки a и координаты перемещенной точки привязки (x1,y1,z1), если элемент перемещался отдельно от всего макета. Координаты пересчитываются всякий раз после каждого перемещения и хранятся во временных массивах.
При занесении в систему сведений о погребении необходимо описать как костяк, так и все сопутствующие находки, поэтому при «визуализации» такого содержимого базы данных на экране монитора на изображение костяка требуется наложить находки (украшения, керамику, оружие и т.д.). Для этого каждая находка имеет координату залегания в погребении и зону, представляющую собой составной код, описанный выше (рис. 1).
· · ·
Разработка инструментальных средств по управлению трехмерным макетом скелета для информационной системы по комплексному исследованию могильников ведется на языке Borland Delphi 7. Использование таких инструментальных средств позволит не только более наглядно представлять отдельные объекты археологических памятников в ИС, но и упростить ввод и корректировку самой графической информации.
