Akademik Sosyal Araştırmalar Dergisi, Yıl: 3, Sayı: 16, Eylül 2015, s. 450-463 İlker YARDIMCI 1 BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM PROGRAMLARINDA BOOLEAN OPERASYONU İLE BİR HEYKEL UYGULAMASI Özet Bilgisayar destekli tasarım programları önceleri sınırlı kullanım alanına sahip iken, ilerleyen zamanlarda yeni yazılımların ortaya çıkışıyla farklı tasarım alanlarında kullanılmaya başlanmışlardır. Çalışmada, bu sürece değinilmiş, bilgisayar destekli tasarım programlarının olanaklarıyla uygulanabilen modelleme ve tasarım yollarının yanı sıra, güncel bir yöntem bilgisi de aktarılmıştır. Teknoloji ve bilgisayar destekli tasarım programlarının hızlı gelişimlerine paralel olarak, kullanım olanağı yaratılan alanların tasarım ve modelleme gereksinimlerini gerçekleştirmeye katkı sağlayacak temel uygulama özelliklerden birisi olarak Boolean operasyonunun tasarım ve modelleme sürecine katkıları, yöntem ve sonuçları bakımından görsellerle açıklanmıştır. Son bölümde ise Boolean operasyonunu ile gerçekleştirilen bir heykel çalışmasının bilgisayar ortamında tasarım ve modelleme aşamaları, bilgisayar destekli tasarım programı olanaklarıyla bir heykeltıraşlık ürününün gerçekleştirilmesi süreci aktarılmıştır. Anahtar Kelimeler: Sanat, Heykel, Bilgisayar, Tasarım, Modelleme A SCULPTURE PRACTICE BY BOOLEAN OPERATION IN COMPUTER AIDED DESIGN PROGRAMS Abstract While computer-aided design programs have limited use area in the past, they began to be used in different design fields with the appearance of new software in the advancing times. In the study, this process was mentioned and the information of updated method as well as modelling and design ways applied with the possibilities of computer-aided design programs. In parallel with the technology and the rapid development of computer-aided design software, as one of the basic application features that will contribute to perform the design and modelling requirements of fields of which the possibility of use is created, contributions of Boolean operations were described in terms of its methods and visuals. The design and modelling stages of a sculptural work performed by the Boolean operation and 1 Düzce Üniversitesi, Sanat Tasarım ve Mimarlık Fakültesi, Heykel Bölümü, ilkeryardimci@duzce.edu.tr
451 Bilgisayar Destekli Tasarım Programlarında Boolean Operasyonu İle Bir Heykel Uygulaması the performance of a sculptural work with computer-aided design facilities were transferred in the last part. Keywords:Art, Sculpture, Computer, Design, Modeling GİRİŞ Bilgisayar destekli katı modelleme teknolojisi esas uygulama alanı olan mekanik tasarım ve üretim otomasyonu kapsamından önemli ölçüde çıkmıştır. Bilgisayar destekli tasarım teknolojileri; tıbbi görüntüleme ve tedavi, mimari ve inşaat, animasyon, eğlence ve reklam alanları için video-prodüksiyon alanlarında önemli rol oynayabilir. (Rossignac, Jarek&Requicha, 1999,S:16) Bilgisayar destekli tasarımlar, Computer-Aided Design (CAD), genel amaç olarak; bir tasarımların yaratımı, yenilenmesi, analiz edilmesi ve iyileştirilmesi (optimizasyonu) için kullanılmaktadır. (Narayan, Mallikarjuna&Sarcar, 2008, S:3) Son 40 yılda bilgisayar destekli tasarım ve modelleme alanlarında yazılım ve donanım teknolojileri büyük bir hızla gelişmiştir. Geçen süreçte öngörülerin fazlasıyla karşılık bulduğunu söylemek mümkündür Özellikle 1980 lerden itibaren katı modelleme üzerine bilgisayar yazılımlarının gelişimi sayesinde farklı tasarım alanlarında kullanım olanakları sağlanmıştır. 2 Mühendislik, havacılık, otomotiv alanlarında kullanılan programlar zaman içerisinde özelleşmiş; Cinema 4D, Form-Z, Maya, 3DS Max, Blender, Lightwave, Modo, SolidThinking, Rhino gibi yazılımların son yıllarda sanat ve tasarım alanlarına yönelik yazılımlar geliştirmesiyle, sanatçı ve tasarımcılar için etkin üretim olanakları yaratmışlardır. Bilgisayar Destekli Tasarım yazılımları, tasarımcının verimliliğini, tasarımın kalitesini arttırmakta, üretim için veriler yaratmaktadırlar ( Narayan, 2008, s:4). Tasarımcı, geleneksel yöntemin yanı sıra 3D Max, Z Brush, Cinema 4D gibi üç boyutlu sayısal programlar aracılığıyla sanal ortamlarda, tasarımını gerçekleştirebilir. Bu tür programlar sayesinde, sanatçı yapmış olduğu tasarımını sayısal ortamda üç boyutlu olarak görme olanağını elde ederken, tasarımın uygulama sonrasında sergileneceği mekanla ilgili olarak ön bilgiye sahip olma olanağını da elde etmiş olmaktadır. Bu olanak sayesinde tasarımcı, ortaya çıkacak olumsuzlukları önceden görebilme ayrıcalığına sahip olmasından dolayı, modelin gerçek ortamında heykelin bilinen kanunları açısından, mekan içinde önceden nasıl görüneceğini sanalda olsa, görsel olarak görmesi büyük önem taşımaktadır. (Bulat M., Bulat S., Aydın, 2014, s:8) Bu bağlamda, günümüzde tasarım programları; heykeltıraşın sanat görüşü ve anlatımı doğrultusunda; verimliliği, üretim kalitesini ve sunum düzeyini arttırmak amacı ile kullanılmaktadır. Günümüzde bilgisayar destekli tasarım ve modellemeler; tel kafes modelleme (Wireframe Modeling), yüzey modelleme (Surface Modeling), katı modelleme (Solid Modeling) başlıkları altında tasarım ve sunum sürecinde üç temel yolla gerçekleştirilmektedir (Gökler, s:3-4). Tel Kafes Modelleme (Wireframe Modeling) yönteminde cismi oluşturan yüzeylerin sadece kenar çizgileri ve bunların kesişim noktaları tanımlanır. Tel kafes yöntemiyle cisimlerin modellenmesi oldukça kolaydır. Oluşturulan modelin bilgisayar ekranında öteleme döndürme gibi transformasyonları hızlı bir şekilde yapılabilir, kullanılan donanımda bellek gereksinimi 2 Computer Graphics (4/5/1984). archive.org, Erişim Tarihi: 15 Haziran 2015
İlker Yardımcı 452 azdır. Ancak çok zaman gerektiren bu süreçte geometrik bilgiyi tam olarak taşımaması ve görüntüde yanılgılara neden olması endüstriyel uygulamalarda bu yöntemle modellemenin yetersiz kaldığı sonucunu ortaya çıkarmaktadır(resim 1). Yüzey Modelleme (Surface Modeling) yönteminde cismi oluşturan yüzeylerin matematiksel tanımlamaları kullanılır. Modelin yüzeylerinin, kenarlarının ve karakteristik eğrilerinin tanımlanması gerekir. Yüzeylerin tasarlanmasında belirli kontrol noktalarının belirlenmesi ile Bezier, B-spline gibi yaklaşımlar kullanılır. Karmaşık yüzeyler içeren ürünler için çoğu zaman tek yöntemdir (Resim 2). Resim 1. Tel Kafes Modelleme (Wireframe Modeling) (https://intheinfosphere.wordpress.com/tag/logos/) Resim 2. Yüzey Modelleme (SurfaceModeling) (http://blog.speedtree.com/2013/11/subdivision-surface-modeling-speedtreecinema-studio-v7) Katı Modelleme (Solid Modeling) yönteminde ise cismi oluşturan kenarlar, yüzler ile bu kenar ve yüzlerin ne şekilde ilintili oldukları (topolojisi) tanımlanır. Cismin delikli olup
453 Bilgisayar Destekli Tasarım Programlarında Boolean Operasyonu İle Bir Heykel Uygulaması olmadığı ve bu şekilde iç ve dış geometrisi belirlenir. Katı modelleme diğer tekniklere kıyasla önemli üstünlük sağlar. Modelin tasarlanmasında ve sunulmasında yanılgıyı ve karışıklığı önler. Ağırlık, ağırlık merkezi, hacim gibi kütlesel özellikler de kolayca hesaplanabilir. Katı modelleme paketlerinde modellerin oluşturulmasında temel elemanlar (primitifler) veya süpürme yöntemi ile oluşturulan elemanlar kullanılır (Resim 3). Resim 3. Katı Modelleme (Solid Modeling)http://www.instructables.com/id/123D-Modeling-for-3D- Printing/step16/Assemble-3D-Models-Part-1-Move-Parts/ Yazılım alanındaki güncel gelişmelere paralel olarak, anılanüç temel yöntemin yanı sıra Sayısal Heykel/Digital Sculpting yönteminin de aktarılması yerinde olacaktır. Bu yöntemde; işlemci kapasitelerinin artması ve tasarımların çalışma yüzeyleri oluşturan geometrik ağ (mesh) çözümlemelerinin gelişmesiyle doğru orantılı olarak çok daha ayrıntılı ağ dokuları elde edilebilmektedir. Bu sayede daha pürüzsüz (smooth) yüzeyler oluşturulabilmekte ve oluşan yüzey topolojisi detaylı heykel veya tasarım çalışmalarına olanak tanımaktadır 3 (Resim 4). 3 https://en.wikipedia.org/wiki/3d_modeling, (Erişim Tarihi: 9 Mayıs 2015)
İlker Yardımcı 454 Resim 4. Sayısal Heykel Modelleme aşamaları (DigitalSculpting)(http://www.zbrushcentral.com/attachment.php?attachmentid=160176) Bilgisayar destekli tasarım yazılımları, Constructive Solid Geometry (CSG), Türkçe karşılık olarak; Katı Geometri İnşası (KGİ) uygulamaları içeren programlardır. Katı cisim inşa edebilmek için primitifler olarak adlandırılan basit geometrik formları kullanırlar. Küp, silindir, küre, torus, koni basit formlara örnek olarak gösterilebilirler (Resim 5). Primitifler Boolean, Hypernurbs ve benzeri yazılım komutları ve operasyonlarıyla, tekil olarak ya da birbiriyle etkileşerek şekillendirilebilen yapı bloklarıdır (Giambruno, 2002, s:5). Bu temel formlar yazılımların ara yüzünde kullanıma hazır olarak yer alırlar ve Geometrik modellemede genel yaklaşım; basit formlar/primitifler kullanılarak Boolean operasyonu sayesinde karışık şekiller ve yeni formlar üretmektir. (HOFFMANN,1989, s:24) Resim 5. Primitif/ Basit Geometrik Formlar; Koni, Küp, Silindir, Küre, Torus A küp ve B küre olmak üzere; Boolean operasyonunun sonuçları; A birleşim B (AUB) (Resim 6), A dan B nin çıkarılması (A-B) (Resim 7), B den A nın çıkarılması (B A) (Resim 8), A kesişim B (A B) (Resim 9), olarak gösterilmiştir.
455 Bilgisayar Destekli Tasarım Programlarında Boolean Operasyonu İle Bir Heykel Uygulaması Resim 6. A birleşim B (AUB) Resim 7. A dan B nin çıkarılması (A-B)
İlker Yardımcı 456 Resim 8. B den A nın çıkarılması (B A) Resim 9. A kesişim B (A B) Boolean Operasyonu İle Heykel Tasarımı Heykel, Boolean operasyonu komut uygulamaları sayesinde aşamalı olarak formların birbirleri etkileşimleriyle modellenmiştir. Boolean operasyonunda iki tekil eleman veya farklı tekil elemanlar içeren iki kümeye operasyon yapmak olanaklıdır. Uygulama örneğinde A Altı adet farklı çapa sahip kürelerden oluşturulan bir gruptur (Resim 10) ve küp B elemanı
457 Bilgisayar Destekli Tasarım Programlarında Boolean Operasyonu İle Bir Heykel Uygulaması olarak tanımlanmıştır (Resim 11). Boolean operasyonu içeriğinde çıkarma komutu (A-B) (Resim 12) ile yeni C formu bir form üretilmiştir (Resim 13). Substraction Resim 10. Kürelerden Oluşan A Grubu Resim 11. B elemanı
İlker Yardımcı 458 Resim 12. A küre eleman grubu ve B küp çıkarma aşaması (A-B) Resim 13. C Formu A-B sonrası elde edilen C formu bu aşamada kare bir plakanın doğrusal eş çoğaltma (Lineer Cloner) komutuyla dilimli blok haline getirilmesi ile oluşan D grubu (Resim 14), önceki aşamada elde edilen C formu ile kesiştirilmiştir (C D). İşlem kesişimi saydam olarak gösterilmiştir (Resim 15). Bu aşama sonrasında bağımsız plakalardan oluşan E grubu elde edilmiştir (Resim 16).
459 Bilgisayar Destekli Tasarım Programlarında Boolean Operasyonu İle Bir Heykel Uygulaması Resim 14. Doğrusal Eş çoğaltma (Lineer Cloner) D Grubu Resim 15. (C D) kesişim aşaması
İlker Yardımcı 460 Resim 16. (C D) kesişim aşaması sonrası üretilen E formu Bilgisayar ortamında tasarlanan bir nesnenin davranışı, gerçeklik ortamında göstereceğinden farklıdır. Heykel bilgisayar ortamında görsel olarak bütünlük etkisi yaratsa da, gerçek koşullarda heykelin statik olarak belirlenen pozisyonda ve bütün olarak durabilmesi için cıvata ve somun gibi birleştirme elemanları sayesinde plakaların gruplanması ve kenetlenebilmesi çözüm olarak düşünüldü. Bu nedenle bir sonraki aşamada birleştirme elemanlarının uzunluk ve çaplarına uygun olacak şekilde bir silindir basit formu (Resim 17), grupların bağlantı noktaları birbiri ile çakışmayacak ve estetik bir yapıt olarak heykelin görsel etkisine olumlu katkı yapacak şekilde yerleştirildi. Bu yol ile oluşturulan silindir grubunun E formundan çıkarma işlemi yapıldı (Resim 18-19). Elde edilen dilimli form, bağımsız plakalar olarak vektörel şekilde tanımlandı. Plakalar gerçekleştirme aşamasında, üç mm kalınlığında alüminyum malzeme ve lazer kesim teknolojisi kullanılarak plakalar halinde kesildi. Kesim işleminden sonra plakaların sıralı bir bütün olarak birleştirilmesi ve bir duraç üzerine yerleşimi ile proje reel olarak bitirildi (Resim 20-21). Resim 17. Basit Silindir formu
461 Bilgisayar Destekli Tasarım Programlarında Boolean Operasyonu İle Bir Heykel Uygulaması Resim 18. Silindir grubunun E grubundan ile çıkarılması Resim 19. Çıkarma işlemi sonrası hatasız olarak bağlantı yapılabilecek boşluklar elde edilmiştir.
İlker Yardımcı 462 Resim 20. Alüminyum plakalar ve birleştirme elemanları kullanılarak gerçekleştirilen heykel Resim 21. Alüminyum plakalar ve birleştirme elemanları kullanılarak gerçekleştirilen heykel
463 Bilgisayar Destekli Tasarım Programlarında Boolean Operasyonu İle Bir Heykel Uygulaması Sonuç Çağdaş heykel yapıtlarında; anlatım, mekan ve malzeme kısıtlaması yoktur. Geleneksel ve malzeme esaslı heykel üretim teknikleri olarak ekleme-biriktirme ve çıkarma-koparma yöntemleri ise temel yöntemler olarak kabul edilmiştir. Günümüzde bilgisayar destekli tasarım ve yazılım olanakları doğrultusunda, sayısal ortamda kütlelerin-formların kesişim ve etkileşimleri olanaklıdır. Geleneksel heykel uygulama yöntemlerinden bağımsız olarak Tasarım ve modelleme gibi alanlarda hızla gelişen yazılımlar ve uygulama komutları çağdaş heykel üretimlerine yönelik yeni yaklaşımlar yeni biçemler geliştirilmesi olanaklı görünmektedir. Bu sayede gerçeklikte mümkün olmayan veya sonuçlarını uzun bir çalışma ve maliyet süreciyle elde edilebilecek formları deneyimlemek olanaklı hale gelmiştir. Resim 20 ve 21 de gösterilen yapıt, bilgisayar destekli tasarım olanakları ile üretilmiş ve bir heykeltıraşlık ürünü olarak sergilenmiştir. KAYNAKLAR AGARAWAL Rajesh; SAHOOLaxmi, (2008), Vlsi Technology And Design, Technical Publications, Hindistan ROSSIGNAC Jarek R.; REQU ICHA Aristides A. G.; (1999); Solid Modeling, Chapter in the Encyclopedia of ElectricalandElectronicsEngineering, Wiley&Sons, Amerika Ed. J. Webster, John NARAYAN, K. Lalit; MALLIKARJUNA Rao; SARCAR M.M.M., (2008), ComputerAided Design andmanufacturing, New Delhi: PrenticeHall of India, Hindistan GIAMBRUNO Mark, (2002), 3d Modeling Basics, New Riders s:5, İngiltere HOFFMANN, C. M.,(1989), Geometric and Solid Modeling: An Introduction,Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, CA, USA BULAT Mustafa; BULAT Serap; AYDIN, Aralık 2014, Bilgisayar Ortamında Üç Boyutlu Tasarım Ve Kopyalama, Barış Akademik Sosyal Araştırmalar Dergisi, Yıl: 2, Sayı: 8.http://arsiv.mmo.org.tr/pdf/10943.pdf, GÖKLER Mustafa Bilgisayarda Geometrik Modelleme, ODTÜ Makina Mühendisliği Böl. ODTÜ CAD/CAM Merkezi, Erişim Tarihi: 10 Ağustos 2015. https://en.wikipedia.org/wiki/3d_modeling, Erişim Tarihi:24 Haziran 2015. www.archive.org, StewartCheifetProductions, Computer Graphics, (1984), MCI Quantel PaintBox, SiliconGraphics 3D Animation.