что такое трехмерный объект
Для чего используется 3D моделирование?
3D-моделирование повсеместно внедряется почти во все сферы современного общества, охватывая не только потребительский сегмент, но и промышленность. Оно позволяет представить или показать будущий продукт в объемном формате. В дальнейшем это позволяет более точно описать будущие изделия и не допустить ошибок в производстве.
В дальнейшем это позволяет более точно описать будущие изделия и не допустить ошибок в производстве.
Что такое 3D-моделирование
— это создание объемной модели объекта в трехмерном пространстве с помощью специального программного пакета. Впервые подобная визуализация предметов была представлена в 1960-х годах. Тогда в процессе участвовали специалисты компьютерной инженерии и автоматизации. Современные технологии могут создавать модели различной сложности и размеров, тестировать созданные прототипы и вносить в нее как технические, так и конструкторские изменения.
Сам файл обрабатывается слайсером. Это специальная программа, которая нарезает объект на ряд 2D-слов. Она преобразует его в специальный G-код, позволяя принтеру распознавать и создавать продукт. Задается траектория движения, по которой движется печатающая головка, послойно накладывая материал.
Экспорт модели и генерирование G-кода
Основная масса современных 3D-принтеров работают с форматом STL. При выводе трехмерной модели учитывается значение ее детализация. Высококачественные поверхности дольше обрабатываются и занимают больше места на диске.
Сам файл обрабатывается слайсером. Это специальная программа, которая нарезает объект на ряд 2D-слов. Она преобразует его в специальный G-код, позволяя принтеру распознавать и создавать изделие. Задается траектория движения, по которой движется печатающая головка, послойно накладывая материал.
Этапы создания фотореалистичного 3D изображения
На первом этапе происходит создание геометрии объекта по заданным параметрам. Для этого существует много программ и инструментов как платной, так и бесплатной основе.
Чтобы добавить реализма, воссоздаются физические свойства модели и текстуры. Все материалы имеют различные цвета и поверхности. Они также могут отражать или поглощать свет. Например, блеск металла, текстурированная поверхность или сложные формы.
На третьем этапе подбирается освещение. Оно может быть искусственным или естественным, это сильно влияет на внешний вид моделируемого объекта. Важно определить яркость и глубину, а также добавить тени.
Для выделения всех важных деталей специально размещается виртуальная камера. И уже после этого изображение проецируется на двухмерную поверхность. На финальном этапе часто используются графические редакторы для корректировки или добавления незначительных деталей.
Сферы применения
подразумевает использование программных инструментов, таких как средства автоматизированного проектирования (CAD), для создания трехмерных цифровых моделей объектов. Виртуальный объект может быть создан автоматически (с помощью 3D-сканера) или специалистом вручную, используя необходимый пакет программ. Профессии, использующие подобные технологии, подразумевают разработку потребительских товаров, автомобильный дизайн, производство промышленного оборудования, архитектуру, дизайн, проектирование, развлечения и игры, а также здравоохранение.
Помимо основных сфер список включает в себя:
С каждым годом появляется все больше сфер для использования подобных способов представления товар. Виртуальные трехмерные объекты могут быть преобразованы в физические объекты с помощью или других традиционных производственных процессов.
Преимущества
Главным преимуществом трехмерного представления является возможность увидеть объект до его создания, а также упростить сам процесс работы. Также становится легко понять его структуру в контексте окружающего пространства. Использование подобных технологий позволяет детально подходить к проектированию и подбору материалов.
Еще одним важным пунктом 3D-моделирования является возможность анимировать требуемый объект. Например, текстура и блеск драгоценных металлов, имитация эксплуатации изделия или анализ внешних и внутренних воздействий на предмет.
Моделирование и 3D-печать в ювелирной промышленности
Ювелирная промышленность одна из самых знаковых сфер, которая активно использует современные технологии для производства украшений. Специфика этой области подразумевает творческое мышление и скрупулезность к работе. Они требуют высочайшей точности и детализации при небольших размерах.
Сперва создается трехмерная модель, которая отправляется на проверку для подготовки к печати. В ювелирной отрасли используется не только ручное построение, но и 3D-сканирование. Оно применяется в основном при восстановлении поврежденных украшений.
Подготовленный трехмерный объект отправляется на печать. 3D-принтер полностью воссоздает требуемый объект с высокой скоростью, благодаря этому специалист сэкономит много времени на получении мастер-моделей. Больше не требуется использование фрезерных станков для изготовления каждой детали вручную. Готовые модели можно производить из воска и пластика с помощью аддитивного метода. При этом дизайнер-ювелир не ограничен в своей фантазии, что позволяет работать с геометрией любой сложности. И главное преимущество при использовании современных технологий в ювелирной промышленности — снижение расходов и потерь драгоценных металлов.
— процесс трудоемкий и довольно затратный. Особенно при использовании на производстве, где требуется высокая детализация и точность. Современные программные пакеты позволяют отчасти автоматизировать этот процесс, но по мере совершенствования технологии растут и требования к трехмерным конструкциям.
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.
Что такое 3D модель и 3D моделирование
3D моделирование
3D моделирование может быть выполнено вручную с помощью специализированного программного обеспечения для трехмерного производства, которое позволяет художнику создавать и деформировать полигональные поверхности, или путем сканирования объектов реального мира в набор данных, которые можно использовать для цифрового (обьемного) представления объекта.
Как используется 3D-моделирование:
3D-моделирование используется в самых разных областях, включая инженерию, архитектуру, развлечения, кино, спецэффекты, разработку игр и коммерческую рекламу.
Популярным примером 3D-технологии является ее использование в популярных фильмах. Вспомните декорации «Аватар», фильм 2009 года от режиссера Джеймса Кэмерона. Фильм помог преобразовать 3D-индустрию, когда он использовал многие концепции 3D-моделирования для создания планеты Пандора.
Обучение 3D моделированию:
3D моделирование это весело, но сложно. В отличие от многих областей графического искусства, трехмерное моделирование имеет иной путь обучения и включает в себя освоение сложного программного обеспечения. Новички в 3D часто закидывают обучение из за его сложности, но те кто набрался терпения и выучил моделирование может создавать анимацию, структурную визуализацию и графику видеоигр.
Программное обеспечение, которое вы выберете для использования, вероятно, будет иметь множество онлайн-уроков и учебных классов. Воспользуйтесь этими ресурсами, чтобы быстрее освоить программное обеспечение и 3D-моделирование.
Программное обеспечение для 3D моделирования:
Программное обеспечение для 3D-моделирования позволяет создавать базовые 3D-модели персонажей или объектов. Полнофункциональные программы предоставляют инструменты, необходимые для придания реалистичности деталям вашего дизайна. На рынке есть много программ для 3D моделирования. Некоторые из самых популярных перечислены здесь:
AutoCAD
AutoCAD делал 3D софт задолго до того, как он стал популярным. Это профессиональное коммерческое программное обеспечение существует с 1982 года и многими дизайнерами считается золотым стандартом. Он доступен для операционных систем Windows и macOS.
ZBrush
ZBrush от Pixologic включает методы лепки из глины в программное обеспечение профессионального уровня. Этот процесс занимает много часов, поэтому он не рекомендуется для начинающих в 3D-дизайне. Те же разработчики создают Sculptris, похожее, но более простое, бесплатное приложение для 3D-моделирования, которое могут попробовать сначала новые 3D-дизайнеры.
3DS Max
3DS Max от Autodesk пользуется популярностью среди разработчиков видеоигр и художников визуальных эффектов и архитектурных визуализаторов. Хотя программное обеспечение может обрабатывать анимацию и разработку, эти функции требуют обширного обучения для освоения. 3DS Max работает с Windows.
SketchUp
Blender
Что такое 3D модель
Что такое 3D-графика
Под понятие 3D-графики можно отнести двухмерные изображения с элементами объема, который придается за счет работы с освещением и другими элементами, создающими на экране визуальную иллюзию. Еще к 3D-графике относятся полноценные трехмерные модели, создаваемые в специальных программах и применяемые в играх, кинематографе и мультипликации.
Далее я предлагаю детальнее остановиться на этом типе графики, разобраться во всех ее тонкостях, характеристиках и принципах создания при помощи современных технологий.
Что такое 3D-изображение
Для начала остановимся на 3D-изображениях и поймем, что вообще делает их трехмерными и какие типы картинок можно отнести к этой категории. Если при просмотре изображения вы можете описать ширину и высоту, но не наблюдаете глубины, значит, это двухмерная графика. Значки на рабочем столе и указатели на улицах – все это относится к 2D-графике (за некоторым исключением, когда художник использует тень или другие приемы, чтобы сделать картинку объемной). 3D-изображение обязательно обладает глубиной, то есть является объемным. Простой пример такой графики вы видите на следующем изображении:
Если нарисовать квадрат, представив только основные его четыре линии, это будет двухмерная модель. Но если немного повернуть квадрат, дорисовать грани и вершины, получится куб, являющийся объемным элементом, а значит, к нему относится характеристика 3D-модели.
История развития 3D
Полноценное представление 3D-элементов на экране мир увидел в короткометражном фильме «A Computer Animated Hand», вышедшем в 1972 году. На скриншоте ниже вы видите то, как аниматоры смогли спроектировать человеческую руку и анимировать ее на экране.
Это дало сильный толчок в развитии анимационных технологий и применении подобных эффектов в кинематографе. Одним из первых фильмов, в котором зритель мог увидеть анимацию человеческого лица, считается «Futureworld», вышедший в 1976 году. Сразу после этого трехмерная графика начала прогрессировать очень быстро. Появились специальные программы, кинокомпании стали набирать сотрудников соответствующих должностей и реализовывали самые разные эффекты в своих проектах. Обладатели персональных компьютеров уже в начале 80-х годов могли скачать программу под названием 3D Art Graphics, которая включала в себя набор различных трехмерных объектов и эффектов.
Создание трехмерной графики
Как же работает трехмерная графика на компьютерах и на какие этапы делится ее создание?
3D-моделирование. На компьютере создается модель, в точности передающая форму объекта, который нужно представить. Это может быть любой предмет, животное или человек. В общем, все, что нас окружает. Существует несколько видов трехмерного моделирования, каждый из которых имеет свои особенности и принципы, но сейчас не будем вдаваться в эту тему. Если хотите, можете ознакомиться с такими программами, как Blender или 3Ds Max, чтобы узнать, как трехмерные объекты рисуются при помощи программ.
Сценарий и анимация. Модели всегда размещены на сцене и необходимы для выполнения определенного действия: перемещения, разрушения или передачи любого другого эффекта. Для расположения объектов на сцене и их анимирования может использоваться та же программа, которая применялась и для моделирования, но иногда разработчики обращаются к другому софту. Анимации тоже бывают разными, например, сейчас особо популярен захват движения (когда программа считывает движения человека и передает их на трехмерную фигуру).
Рендеринг. Завершающий процесс работы над проектом. Подразумевает обработку цветов, типов поверхности, освещения и всех других параметров сцены. Для обработки необходим мощный компьютер, способный быстро считывать кадры и выдавать на экран необходимый результат.
3D-моделирование
В рамках этой статьи остановимся только на 3D-моделировании, поскольку именно этот процесс и является основной трехмерной графики. Вы уже знаете, что для выполнения данной операции используется специальный софт. Аниматор может взаимодействовать как с отдельными геометрическими фигурами и точками, преобразовывая их в необходимый объект, так и с одной болванкой, доводя ее до необходимой формы (как скульптор в реальной жизни).
Изначально модель имеет серый цвет, поэтому обязательным этапом является наложение текстур и материалов. В крупных компаниях этим занимается специально обученный человек, получивший заготовку от 3D-моделировщика. Он по эскизам или специальным шаблонам накладывает на модель различные элементы, имитирующие волосы, ткань или типы поверхностей. Это и делает 3D-модель похожей на настоящую.
Тему можно развивать бесконечно, поскольку 3D-графика обладает огромным множеством интересных особенностей, которые делают индустрию такой сложной и высокооплачиваемой. Кинокомпании тратят миллионы долларов на создание моделей и эффектов, которые в реальной жизни повторить проблематично и еще более затратно. Сейчас при помощи 3D-графики создаются практически все современные игры и мультфильмы.