Способы создания трехмерных объектов

Что такое 3д моделирование, или как мечты превратить в реальность

Наверняка многие хотя бы раз слышали поговорку: «Что нам стоит дом построить: нарисуем, будем жить». Лет 30 тому назад это казалось сказкой, чем-то несбыточным из мира фантастики. Однако в наше время все возможно, даже превратить любую мечту в реальность.

Ведь от идеи до действующего объекта всего лишь несколько шагов. Если раньше необходимо было зафиксировать саму идею, сделать набросок, создать кучу чертежей с указанием нужных размеров. После этого создавали реальный прототип, который докручивали до идеала, подгоняя под все параметры. На это уходило достаточно много времени и материала.

С приходом компьютерных технологий все стало значительно проще. Не нужно тратить время на чертежи и изучение прототипа. 3д моделирование – это создание действующей модели любой формы и размера в трехмерном изображении.

3d моделирование: что это такое?

Достаточно часто мы слышим сочетание 3d, даже не задумываясь над смыслом. На самом деле, 3d – это сокращение английского 3-dimensional, что переводится как «три размера». Однако, сокращение не используется отдельно, обязательно добавляются поясняющие слова: звук, видео, шоу, принтер и так далее.

Основной смысл этого термина: переход из схематического, плоского пространства в трехмерное, более реалистическое. Такая визуализация нашла свое применение в создании объемных образов.

Таким образом, 3д моделирование – это создание объемных объектов при помощи компьютерных программ. Если же модели должны двигаться, то пользователю необходимо написать соответствующий компьютерный код.

Основные виды 3д моделирования

В зависимости от способа создания трехмерных объектов различают три основных вида моделирования:

Полигональное

Это классический вид моделирования, который основан на ручном вводе координат X, Y и Z для определения ключевых точек в пространстве. Такие точки соединяются ребрами и создают многоугольники (полигоны). Каждый полигон имеет уникальную текстуру, форму, цвет. Любой объект можно смоделировать, соединив группы полигонов.

Следует помнить основной недостаток этого вида моделирования. Чтобы края объекта не имели ограненный вид, количество полигонов должно быть большим. Кроме этого, сами полигоны должны быть очень маленькими. Именно так достигается реалистичность при полигональном моделировании.

Однако, если не предполагается увеличение объекта при приближении, то количество полигонов может быть не большим.

Сплайновое

Этот вид отличается тем, что здесь моделируются не отдельные кусочки объекта, а кривые для создания геометрии поверхности. Модель создается на основе сплайнового каркаса. А уже затем формируется трехмерная поверхность, которая огибает этот каркас.

Моделирование трехмерной кривой может быть основано на геометрических и функциональных отношениях или же произвольным. Во втором случае кривые определяются математическими уравнениями.

Такие поверхности применяются для моделирования сложных объектов, которые не имеют граней. Например, при создании моделей автомобилей, животных или людей.

Скульптуринг

Это относительно новый вид трехмерного моделирования. При создании цифровой модели пользователь взаимодействует с виртуальным объектом точно так же, как скульптор с реальной глиной. Виртуальный материал точно так же можно тянуть, толкать, скручивать или сжимать для создания модели.

Большинство инструментов для скульптуринга позволяют деформировать полигональную поверхность модели. Процесс напоминает чеканку по металлу. Поверхность можно сделать вогнутой или выпуклой.

Однако, есть инструменты, которые работают по другому принципу. Объемность зависит от используемого пиксельного изображения.

В скульптуринге есть возможность добавлять новые или убирать лишние слои. Различные инструменты помогают деформировать модель так, чтобы процесс был максимально комфортным для пользователя.

В программах для скульптуринга есть возможность сохранять несколько уровней детализации объектов. Все уровни взаимосвязаны. Поэтому при изменении поверхности какого-то одного уровня, все остальные уровни так же изменятся. И это следует учитывать при корректировке геометрии на более низком уровне.

Где применяют создание трехмерных моделей

3д моделирование применяется в различных областях. Наиболее популярные – дизайн, индустрия развлечения, кинематограф, реклама. Остановимся на каждой области подробнее.

Индустрия развлечения: компьютерные игры, кинематограф, анимация

Все вымышленные герои и виртуальные пространства созданы при помощи полигональной техники. Чем меньше площадь каждого полигона, тем реальней поверхность. В этом случае говорят о качестве графики – высокая и низкая.

3д моделирование при создании фильмов или игр позволяет значительно снизить стоимость финального продукта. Гораздо проще создать виртуальный мир или массовку, чем создавать реальные декорации и приглашать актеров.

Медицина

3д визуализация развивается в двух направлениях: компьютерная томография и протезирование. Сканирование в 3д формате помогает обнаружить те дефекты тканей, органов, которые не были замечены при проведении других обследований.

Протезирование позволяет создавать идеальный имплант, который подходит по всем параметрам без дополнительных изменений. Кроме этого, такая технология помогает смоделировать слуховой аппарат, протез конечности и даже искусственный сердечный клапан.

Дизайн

Сейчас разрабатывать новые проекты гораздо удобнее. Независимо от направления дизайна каждая деталь может быть представлена в виде объемных изображений.

Дизайн и разработка новых модных коллекций в настоящее время производится в компьютерных программах. Очень удобно продумать форму и крой каждого элемента одежды.

Презентация проекта по ландшафтному или внутреннему дизайну помещения уже не обходится без 3д визуализации. Это удобно и для заказчика, и для дизайнера. Можно посмотреть каждую деталь проекта под разными углами.

Наука и промышленность

В этих направлениях не обходятся без трехмерного моделирования. Любая научная гипотеза или новый механизм обязательно проходят проверку на такой модели.

Уже на этапе построения небольших элементов будут видны все недочеты в проектах или идеях. Их гораздо проще исправить виртуально, наблюдая за изменениями, чем после выпуска новых изделий дорабатывать в сжаты сроки и нести убытки.

ТОП программ для моделирования 3d объектов

Программы для 3d моделирования помогают создавать объемные модели персонажей или других объектов.

Самая первая программа, при помощи которой дизайнеры и архитекторы создают 3д визуализацию своих проектов. С 1982 года считается золотым стандартом в этом направлении среди профессионалов.

Не рекомендуется для начинающих 3d-дизайнеров. Программой предусмотрен метод скульптуринга из глины для создания объемных моделей. Он занимает достаточно много времени даже у профессионалов. Для новичков наиболее подходит бесплатное приложение Sculptris от создателей базовой программы.

Популярная программа среди разработчиков компьютерных игр и архитекторов для визуализации. Программа может работать и с анимацией, но для профессионального владения этими функциями необходимо качественное обучение.

Программа для дизайнеров, которые уже пробовали свои силы в 3d моделировании. Специализация – на архитектурных конструкциях. Используется для дизайна интерьеров и архитектуры. Чаще всего применяется для городского планирования, проектирования и строительства.

используется для создания анимационных фильмов, различных визуальных эффектов, интерактивных приложений и видеоигр.

Не обязательно использовать все перечисленные программы. Достаточно выбрать те, которые оптимально подходят для решения задач по 3д моделированию.

Где можно изучить 3д моделинг

Изучение трехмерного моделирования отличается от изучения графического искусства, так как включает в себя освоение достаточно сложных программ.

Новички очень часто бросают обучение 3d моделированию только из-за сложности. Но если смогли преодолеть все трудности и справились с программой выбранного курса, то создают анимацию различного уровня, структурную визуализацию и графику видеоигр.

Самые популярные курсы:

Программа рассчитана на 12 месяцев. За это время каждый студент гарантированно научится работать в самых популярных программах и создаст портфолио из 10 проектов. После завершения обучения будет выдан диплом. Кроме этого, каждый выпускник будет трудоустроен. Это гарантировано договором обучения.

Обучение длится 2 месяца в удобном для студентов формате. Все практические уроки направлены на изучение ZBrush. Каждый студент научится создавать характерных 3д персонажей различной сложности, оживлять их и добавлять соответствующее окружение.

Программа длится 2 месяца и направлена на изучение возможностей AutoCAD. Студенты на практике осваивают все тонкости создания грамотных и понятных чертежей по всем требованиям.

После завершения обучения выпускники могут работать с интерьерами, экстерьерами, строительными проектами на профессиональном уровне.

Обучение длится 5 месяцев и проходит в удобное время. Все материалы курса остаются в бессрочном доступе. Каждый студен на практике учится создавать качественные визуализации, неотличимые от фотографий. Во время обучения будет создано 5 работ для портфолио.

Курс подходит начинающим дизайнерам, так как помогает освоить самые популярные программы с нуля. Теория и практика коснется тем: визуализация различных интерьеров, моделирование по готовым чертежам, настройка света, самостоятельное создание интерьеров на заказ.

Кроме этого, для действующих студентов и выпускников существует бизнес-клуб, в рамках которого проводятся закрытые встречи с профессионалами. Во время обучения каждый студент выполняет задания в своем темпе.

Что почитать: подборка полезных книг

Подробная и понятная книга для тех, кто хочет освоить все тонкости моделирования и визуализации. Даны подробные рекомендации при построении объекта. Раскрываются детали, которые в других самоучителях раскрыты поверхностно.

Даны примеры и упражнения для самостоятельного изучения программы 3D-Max. Книга подходит для широкого круга пользователей. Значительное внимание уделено созданию персонажей и анимации.

Этот самоучитель разделен на два уровня глубины изучения программы: «Эксперт» и «Практик». Практик поможет новичкам освоиться в компьютерной графике, изучить азы, начать практиковать в программе SketchUp. Эксперт же поведет на глубину и поможет изучить все возможности 3д моделирования.

Если нет возможности посещать специальные курсы, то книга поможет быстрее разобраться в программе SketchUp. Здесь подробно описаны основные этапы работы по созданию различных объектов.

В книге изложены материалы одноименного учебного курса. Каждый читатель сможет самостоятельно разобраться в принципах работы с AutoCAD и Компас-3D.

Ответы на вопросы

Как будет проходить обучение?

Все уроки можно просмотреть в записи в своем личном кабинете. Дополнительно проводится живой вебинар с ответами на текущие вопросы. Тренер оставляет обратную связь по каждому выполненному заданию.

Смогу ли я совмещать обучение с основной работой?

Каждый студент выполняет задания в своем темпе. Для качественного обучения необходимо выделять 2-4 часа в день.

Не могу оплатить всю сумму сразу. Есть ли программа рассрочки?

Каждый студент может приобрести курс в рассрочку. Это позволит спланировать семейный бюджет и немного сэкономить.

Я никогда не занимался 3D-моделированием. Получится ли у меня?

Обучение построено таким образом, что даже новичок в профессии сможет освоить все тонкости работы. Кроме этого, всегда можно получить помощь от кураторов, тренеров.

Коротко о главном

Итак, 3д моделирование – это отличная возможность воплотить мечты в реальность. Это может быть новый дом или интерьер, или дизайн придомовой территории. Даже создание уникального персонажа видеоигры или небольшого фильма сейчас не представляет никакой сложности. Достаточно научиться создавать объемные модели и анимировать их при необходимости.

Источник

Подробно о 3D-моделировании

В прошлой статье на тему 3Д моделирования мы рассматривали области его применения, а также какие задачи при помощи этого инструмента может решить Кварта. Сегодня хотелось бы более подробно остановится на видах моделирования и способах создания 3Д-моделей .

Виды 3D-моделирования

Полигональное моделирование

Позволяет быстро и красиво сделать 3D-модель по дизайнерскому концепту, эскизу, наброску. Или по описанию заказчика. Из полигональных 3D-моделей создается реалистичное окружение для визуализации. Этим способом можно создать складки ткани, например. Твердотельное моделирование, при всей инженерной точности, для таких задач не подходит.

Твердотельное моделирование

Проводится на всех стадиях разработки устройства от первых эскизов. Это и конструкция, и чертеж, и первый прототип, и файл для станка ЧПУ. Если в полигональной модели какие-то моменты можно делать «на глазок», твердотельная 3D-модель строится по формулам и математическим расчетам. В Solidworks, технические зазоры и движущиеся части моделируются как элементы работающей конструкции, а не только как внешний образ.

Способы построения 3D-моделей

Построение модели полигонами

Этот способ создания сложной модели из геометрических примитивов. Изначально создается примитив — куб, например, а затем его вершины, углы, грани и ребра размножаются с помощью полигональной сетки. Чем плотнее полигоны в сетке, тем более сложную форму имеет модель.

При полигональном моделировании могут использоваться чертежи, но создать 3D-модель полигонами можно и по описанию, и просто взять образ из воображения. Полигональное моделирование — мощный художественный инструмент, но для промдизайна его недостаточно.

Hard Surface

Способ полигонального моделирования, который подходит для рукотворных объектов. Его плюс в том, что достаточно создать низкополигональную модель, которая затем автоматически сглаживается модификаторами 3D-редактора. Из-за этого у hard surface моделей специфическая сетка — крупные полигоны на плоскостях и высокая плотность сетки на гранях для придания жесткости.

Сплайн

Создание 3D-модели с помощью трехмерных кривых, которые описывают форму объекта, как каркас. Моделлер задает только линии, а поверхности между ними появляются автоматически. Этот способ позволяет создавать модели плавными сразу, без постепенного увеличения числа полигонов в сетке. Кроме полигонального, сплайн применяется и в твердотельном моделировании. С ним можно создавать форму модели не только предварительно в эскизах, но и во время работы с самой моделью.

Nurbs

Моделирование по математическим формулам, этот способ появился задолго до ПК и 3Д-графики. Он позволяет создавать точки и кривые в трехмерной плоскости. Способ требует профильного образования и применяется в автомобильной промышленности, самолето- и судостроении.

Поверхностное

Создание отдельных примитивов, которые пересекаются между собой и образовывают модель. После пересечения в нужной точке, предмет обрезается путем скругления или применения других инструментов.

Скульптинг

Мы с этим совсем не работаем, но способ интересный. Он подходит, чтобы сделать 3D-модель человека или любые пластичные и биологические формы. Технически, это все еще полигональное моделирование, но с инструментами, которые имитируют перемещение группы вокселей(аналога полигонов)в виде массы со свойствами глины или пластилина. Если создание трехмерной модели из полигонов напоминает лепку, то скульптинг — это она и есть, только с помощью планшета и стилуса.

Программы для 3D-моделирования

Твердотельное моделирование

Solidworks — программа, в которой создают твердотельные модели устройств и инженерных конструкций. Применяется для инженерного анализа, создания конструкторской документации и в других производственных задачах.

AutoCAD — умеет все тоже, что и Solidworks но с историей развития от 1982 года. Наиболее популярная программа для промышленного моделирования и выпускается на 18 языках.

Rhino — 3D-редактор для NURBS-моделирования. Используется там, где нужна огромная точность при моделировании, например в ювелирной промышленности.

Fusion 360 — Облачный CAD/CAE/CAM редактор для промдизайна и машиностроения. Высокий уровень кастомизации и более дружелюбный интерфейс чем Solidworks или Autocad.

Полигональное моделирование

3Ds Max — программа для полигонального 3D моделирования и анимации. Используется в дизайне, для создания видеоигр и спецэффектов в кино. Обладает огромной библиотекой дополнений, которые делают программу полезной и в других отраслях.

Blender — Бесплатный полнофункциональный аналог 3DMax с открытым кодом. Также имеет огромное количество дополнений, которые создаются самим комьюнити. Больше заточен под создание моделей для видеоигр.

Maya — редактор, который умеет все тоже, что и 3D-max,но по-другому. Чаще применяется в киноиндустрии и подходит для решения нестандартных задач.

Cinema 4D — 3D-редактор и программа для создания визуальных эффектов и анимации, применяется в видеомонтаже и кинематографе.

Zbrush — 3D-редактор для скульптинга и текстурирования.

Modo — универсальная программа для трехмерного моделирования, анимации и рендеринга.

Почему нужно заказать 3D-моделирование в QVARTA?

Студия Qvarta создает 3D-модели на заказ, по которым можно изготовить корпуса и готовые приборы. Мы не только моделируем — мы разрабатываем дизайн и устройства. Поэтому мы хорошо представляем, какой должна быть 3D-модель для создания красивого и работающего продукта.

Источник