Технология 3d моделирования

3D — это не только модная аббревиатура из IT-сферы, но еще и кнопка и, как следствие, высокооплачиваемая технология. 3D-моделирование — относительно новое направление обучения компьютерных специалистов с творческими наклонностями.

Не все до конца знают, в чем его суть. Изложение большинства кратко и ограничивается тем, что это создание объемных объемных фигур. Но об использовании 3D-моделирования, которое выходит за рамки создания стереофильмов и эффектных кнопок на веб-сайтах, либо не слышали, либо имеют смутное представление. Однако эти площади велики. 3D-моделирование находит применение в быту и на работе, в науке и развлечениях. Технология различается по типам и реализуется с помощью разных программ.

Что такое 3D-моделирование

Создание трехмерных моделей, демонстрирующих зрителю размер, форму, внешний вид и другие необходимые свойства создаваемого объекта, называется 3D-моделированием. В процессе развития компьютерной графики, совершенствования цифровых технологий и оборудования 3D-моделирование стало отдельным направлением веб-дизайна.

Направление в компьютерной графике, где создаются трехмерные изображения, называется 3D. Аббревиатура содержит два обозначения: размерность (от англ. «размерность») и их число 3 — в результате 3D. Трехмерное изображение имеет три параметра: длину, ширину и высоту (куб); а двумерных всего два: длина и ширина (квадрат).

Рекомендуем ресурс 3d-load.ru — бесплатный каталог 3d-моделей, с удобным поиском по категориям форматам.

Области применения трёхмерной графики

3D-моделирование – важный шаг в воплощении авторских идей в жизнь, чтобы их можно было конкретизировать, так как появляется возможность увидеть будущее творение уже сейчас. Поэтому он широко используется в таких областях, как:

• наука;
• строительство и архитектура;
• машиностроение;
• сеть инженерно-технического обеспечения (трубопроводы, электроснабжение);
• различные виды дизайна, в том числе для web.

Использование данной технологии позволяет избежать выбора неверного направления в творческом процессе, разочарований и переделок. Например, выбирая цвет обоев для квартиры, вы можете ошибиться в его сочетаемости с другими элементами интерьера, если будете руководствоваться только своим пространственным воображением.

 

Основные виды

Существует два основных типа 3D-моделирования: полигональное и параметрическое.

В полигональном моделировании за основу берется поверхность, в пределах которой предстоит построить будущую объемную фигуру. Он облицован сеткой. Линии, образующие сетку, называются ребрами, их пересечения — вершинами, а пространство между ребрами — многоугольниками. С помощью программного обеспечения проводятся манипуляции с гранями и вершинами до тех пор, пока объект не примет нужную форму. При этом плоскости между ребрами смещены друг к другу под разными углами. Количество полигонов может быть невероятно большим. Чем он больше, тем точнее сетка повторяет рельефы создаваемого объекта, и тем больше она будет напоминать авторскую задумку. Это как обычный многоугольник: чем больше у него ребер, тем больше он похож на круг.

 

Кроме того, отдельные 2D-формы, каждая из которых называется сплайном, могут служить полигонами. Эти объекты представляют собой как элементарные двумерные фигуры (овал, звезда, ромб), самостоятельные линии и углы, так и сложные (снежинка). Сочетаясь друг с другом, они образуют объемную фигуру. Сплайн-моделирование используется, когда по задумке автора зритель должен видеть элементы, составляющие объемную фигуру.

 

Параметрическое моделирование предполагает создание эскиза и работу над ним. За основу берется математическая модель с необходимыми параметрами, изменяя которую можно создавать разные фигуры. Возможность изменения параметров позволяет придать модели желаемый внешний вид.

Параметрическое 3D-моделирование появилось первым по сравнению с полигональным и явилось усовершенствованием традиционной инженерной графики, упрощая понимание чертежей и обеспечивая визуальное восприятие проектируемых деталей и механизмов.

Из-за технических различий между обоими типами в том, как они создают 3D-модели, область их использования также различна. Полигональное моделирование является наиболее распространенным и используется в таких областях, как:

• наука;
• архитектура;
• компьютерные игры;
• дополненная и виртуальная реальность;
• 3D-печать;
• графические элементы для веба (смайлы, кнопки);
• кино спецэффекты
• скульптура (статуи, скульптуры).

Параметрическое моделирование в основном используется в промышленности.

 

Существует еще один тип 3D-графики: воксельная графика. Значение заключается в том, что для длины, ширины и высоты выбирается воксель — минимальная единица масштаба, от которой зависит размер всей модели. Воксельное моделирование не получило широкого распространения и является скорее исключением в приложении, так как получаемые изображения негибки для коррекции, а готовые требуют огромного количества оборудования.

 

Промышленное моделирование

В подавляющем большинстве случаев в промышленности разрабатываются модели будущих деталей и механизмов, которые сами по себе составляют более сложную систему. Поэтому требования к размерам моделей близки к 100% соответствию оригиналу. Производство является массовым, и неправильный размер резьбы гайки, например, приведет к отправке большого количества болтов, предназначенных для переплавки. А это финансовые потери.

Если размеры не позволяют построить модель в исходном размере (планируемый микрорайон города или модель строения молекулы), то сами модели создаются в доступном для восприятия пропорциональном уменьшении или увеличении, также как и все элементы, из которых они состоят. Такое моделирование осуществляется конструкторскими бюро, где работают квалифицированные специалисты и инженеры. Клиентами таких агентств являются компании, которые производят:

• транспорт;
• арсенал (оборонная промышленность);
• оптика;
• аппарат;
• станки;
• инструменты;
• оборудование;
• запасные части и аксессуары.

При проектировании деталей в промышленности часто используется трехмерное твердотельное моделирование. Это способ, при котором изготавливаемая модель не полая внутри. Помимо всего, он также представлен в разрезе. Твердотельное моделирование выбирают, когда важна внутренняя структура объекта. Противоположностью этому методу по ценности является моделирование поверхностей – важен только внешний вид.

Бесплатная помощь в настройке 3Ds Max

Если вам нужна помощь в настройке и освоении 3Ds Max, Art and Shock School of Design and Graphics создала специальный бесплатный 4-дневный онлайн-семинар по 3D-визуализации для начинающих.

С сетевым сайтом вы сможете:

• Установить и настроить необходимые программы для создания 3D визуализаций — 3Ds Max и Corona Render;
• Получить видеоуроки и полезные материалы по работе в программах;
• Узнайте, как настроить свет и камеру;
• Научитесь работать с материалами и рендерингом;
• Вы можете задать вопросы своему куратору – профессиональная 3D визуализация.

В результате вы создадите свой первый рендер в 3Ds Max за 4 дня, даже если никогда не работали в программе.

Перейдите по ссылке, чтобы зарегистрироваться на бесплатный онлайн-семинар прямо сейчас.

 

Программы для 3D-моделирования

Для создания 3D-графики разработано большое количество программ, отвечающих разным целям, аппаратным требованиям к компьютеру и степени сложности для пользователя. Лучше всего описать некоторые из них в табличной форме.

Имя	Область использования	Тип моделирования	Краткое объяснение
Автодеск 3д Макс	игровая и киноиндустрия	многоугольный	реалистичные модели и 3D-анимация высочайшего уровня детализации
Автокад	промышленное программирование	параметрический	для разработки сложных деталей и механизмов. Входит в обязательный реестр технологий, изучаемых в вузах по техническим специальностям
Блендер	широкий	полигональные, параметрические, воксельные	для различных целей требует установки плагинов
Архикад	архитектура, геодезия, картография	параметрический	позволяет разделить полученные модели на составные части и работать с ними отдельно
Autodesk Fusion 360	подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ, медицина	параметрические и полигональные	способен создавать модели предсказуемых процессов
Кинотеатр 4D	сеть, кино, анимация	многоугольный	создание смайликов и анимаций, скульптура, рисование. Низкая потребность в железе и имеет небольшой объем.
ZBrush	сеть	многоугольный	скульптура, рисунок. Не требует специальных навыков. Интерфейс интуитивно понятен для неподготовленных.
Милый дом 3д	интерьер и ландшафтный дизайн	многоугольный	нарисуйте интерьеры, пейзажи и рассмотрите получившиеся модели с разных сторон
Сетевой микшер Autodesk	3D печать	многоугольный, воксельный	подготовка моделей к 3D печати

 

Вы также можете расширить функционал готовой программы 3D-моделирования с помощью языков программирования, создав на них свои собственные плагины. C++ и Python особенно способны на это. Но для этого программа должна быть с открытым исходным кодом, а пользователь должен быть программистом или иметь возможность нанять программиста.

Заключение

Возможности, которые 3D-графика и моделирование открывают для науки, производства и развлечений, ценны и разнообразны. Используя их, исследователи проводят исследования быстрее и эффективнее. Таким образом, на неверные гипотезы не тратится много времени: модель процесса покажет, что не стоит думать в неправильном направлении; деньги не тратятся на неудачные эксперименты.

В промышленности модели создаются путем задания необходимых параметров будущей модели и с помощью 3D-печати. Нет необходимости создавать физические модели, которые трудно создать точными и наглядными.

Почти безнадежно увлечь зрителя фильмом из прошлого века, где не было 3D и современных спецэффектов. Этому может способствовать только ценный сюжет старого фильма. Зритель теперь избалован комфортом 3D-дисплея в лучшем смысле этого слова. А с изобретением дополненной реальности и виртуальной реальности горизонт понимания возможностей 3D отодвигается на недоступное для понимания расстояние.