Что такое 3d моделирование?
В компьютерной графике, пространственным моделированием называют процесс разработки математического описания какого-либо трехмерного объекта. Обычно в данном процессе используются специальные компьютерные программы, а на выходе получаются так называемые «модели».
Типы 3d моделирования
Хотя иногда данный процесс выполняется и вручную, без использования компьютера. Например, можно создать модель кухонного гарнитура в программе 3D Max или Maya, а можно слепить из пластилина, или склеить из бумаги. Возможно и сочетание данных подходов — можно создать объект, например, из пластилина, а затем перенести его в компьютерную программу и работать с ним далее. Все пространственные модели можно разделить на 2 типа — трехмерные и поверхностные.
- Трехмерные модели (их ещё называют твердотельными). Задают полный объем того объекта, который они представляют. Если взять, например, камень, то его трехмерная модель должна учитывать плотность и вещество, из которого камень состоит. Обычно такие модели нужны для научных и медицинских целей.
- Поверхностные. Другой тип моделей, поверхностные, моделируют только поверхность.
Если вы захотите смоделировать яйцо, чтобы позже создать мультик о нем, то вам будет не очень важно, что находится внутри яйца, какого цвета в палитре RGB должен быть желток, какой объем яйца он занимает, и что произойдет с внутренним содержимым яйца, если вдруг, в вашем мультике яйцо будут нагревать. Вам достаточно будет лишь задать форму, и определить цвет поверхности. Ничего другого зрителю видеть и не нужно.
Именно поверхностные пространственные модели в настоящее время имеют большее распространение.
Применение поверхностного 3d моделирования
Их используют в большинстве фильмов и игр, так как отображать трехмерные поверхности по точкам достаточно накладно с точки зрения процессорного времени, то обычно, для вывода графики на экран, используются различные приближения. Чаще всего поверхности аппроксимируются набором треугольников, реже — других многоугольников, например, квадратов или шестиугольников. Точно так же, для изображения течения воды необязательно просчитывать уравнение Навье-Стокса.
Обычно для изменений пространственных объектов применяют «наборы уровней» — объект просто меняет цвет и тени, а пользователю кажется, что вода в реке движется. В последнее время, однако, можно заметить возросший интерес именно к точному моделированию объектов (хотя это и накладно, но мощность компьютеров последнего времени уже вполне достаточна). Уже появились игры, в которых просчитывается каждая точка объекта, и смоделировано полностью «основанное на физических законах» течение воды. Все это гораздо красивее и реалистичнее, чем подходы, применявшиеся ранее, что особенно актуально в связи с появлением новых стандартов телевидения высокой четкости.
Идет борьба за каждый пиксел экрана и за каждую толику зрительского внимания. У пространственного моделирования очень много применений. Одни из них сразу приходят в голову, например, создание фильмов. Но есть и другие, менее очевидные — например, с помощью пространственного моделирования можно выполнять расчеты физических тел (например, сопротивление самолета воздушным потокам), выполнять операции (что было продемонстрировано напримере создания трехмерных органов на 3D-принтерах).
Да и просто — моделировать можно ради того, чтобы посмотреть, что получится. Согласитесь, всегда хочется посмотреть на то, как будет выглядеть ваша кухня, прежде чем купить новую газовую плиту и холодильник? И пространственное моделирование дает вам такую возможность. Во многих магазинах вы можете посмотреть как будет смотреться то, что вы покупаете, на фоне штор, которые висят у вас в квартире. Как будет выглядеть новая прическа на вашем лице. Стоит ли покупать это колье, или лучше купить другое…
Если вы хотите научиться 3d моделированию, хотя бы на уровне новичка советуем обратить внимание на сайт 3dd-modeli.com. Там вы можете найти как уроки по 3d моделированию https://3dd-modeli.com/uroki-videokursi и дизайну, так и обширный каталог 3d моделей по различным категориям, на вкус и цвет так сказать.
Применение твердотельного 3d моделирования — 3d печать
Из последних применений пространственного моделирования можно отметить появление 3D-принтеров. В настоящее время происходит настоящий бум этих устройств. Выпускаются все новые и новые модели, все более и более дешевые. Выпускаются 3D-принтеры, которые «печатают» еду, выпускаются 3D-принтеры, которые могут напечатать сами себя. На них даже пистолеты уже научились печатать.
А ведь всего этого не было бы, не будь пространственное моделирование так развито. Именно огромное число пространственных моделей, которые созданы к настоящему времени подогрели интерес к тому, что их можно печатать. В будущем, скорее всего, с ростом мощности компьютеров, мы увидим еще более точную и соответствующую физической реальности графику, сможем смоделировать множество физических и химических процессов, и даже, может быть, научиться печатать внутренние органы и, таким образом, победить старение.
Но все это — дело будущего, а пространственное моделирование приносит большую пользу уже и в настоящее время.
Спонсоры статьи: