Объемная графика, 3D-моделирование, настолько стремительно завоевало рынок, что уже трудно представить какую-либо сферу производства без трехмерного представления объектов. Большинство людей даже не знают, сколько 3D-контента они видят каждый день: впечатляющие 3D-персонажи, реалистичные рендеры зданий или пространства, которые еще даже не построены, рекламные продукты. 3D-моделирование позволяет добиться ошеломительных результатов в бизнесе, медицине, архитектуре и промышленности.
Где применяется 3D—моделирование
Область применения трехмерной графики настолько широка, что все больше компаний и предприятий с помощью нее реализуют свои бизнес-проекты. 3D в переводе с английского это означает 3-dimensional, «три размера». И уже к этому названию дополняются звук, изображение, принтер и т.д. Оно с большой точностью, реалистичностью передает форму, размеры и внешний вид предмета.
3D-графика это:
- визуализация интерьеров, экстерьеров и ландшафтов;
- 3D-печать (ювелирная сеть, медицина, техника, кулинария, дизайн);
- веб-дизайн;
- киноиндустрия и спецэффекты;
- игры;
- реклама;
- анимация.
C помощью 3D-печати виртуальные 3D-модели могут быть превращены в физические объекты.
Какие существуют виды 3D-моделирования
3D-моделлер может получить трехмерный объект несколькими способами моделирования:
- полигональное;
- сплайновое;
- скульптинг
- САПР.
Он может построить его с помощью полигонов (полигональное моделирование), когда геометрические фигуры с 3-4 гранями соединяются друг с другом под разными углами. Получается сетка, состоящая из полигонов, которые имеют свою собственную структуру и цвет. Сетка является ядром модели и является набором точек в пространстве. Эти точки преобразуются в трехмерную сетку и соединяются вместе в виде многоугольных фигур, обычно треугольников или квадратов. Каждая точка или вершина имеет свое собственное положение на сетке, и путем объединения этих точек в фигуры создается поверхность объекта.
Стоит заметить, что в полигональном моделировании используется не более 3-4 граней. Минусом данного моделирования – невозможность получить точную модель, привязанную к реальным размерам. Полигональное моделирование подходит больше художникам, чем архитекторам, когда не нужны точные размеры, а создается что-то художественное: локация игр, персонаж, реклама, интерьер.
Если требуется более точное моделирование предмета, то применяют высокополигональное (high poly) моделирование вместо низкополигонального (low poly). Но даже, если построить более 1000 полигонов, то при изготовлении объекта будут видны шероховатости. Даже на небольшом предмете будет заметен угол в 10 градусов между плоскостями.
Для более сложных, детализированных и объемных форм (растения, люди, животные) применяют сплайновое моделирование (NURBS). Сплайны-это своего рода лекала в виде кривых: дуги, окружности, прямоугольники. В отличии от полигонов, сплайны не требуют больших энергозатрат для обработки информации и получаются достаточно плавными, точными, их легко масштабировать без потери качества.
Сплайновое и полигональное моделирование сравнивают с вектором и растром. Сохраняя сплайновый объект в формате IGES, его можно перевести в полигональный формат STL. Но обратно из STL в IGES перейти не получится, как нельзя из растра перейти в вектор.
Есть еще такой вид моделирования как 3D-скульптинг. Здесь мы вспоминаем знакомую всем из детства лепку. Это тоже полигональное моделирование, но действия с полигонами будут отличаться.
Такие виды моделирования дадут нам визуальный образ, но что делать если нам нужно спроектировать протез или создать модель с точными размерами и изготовить, например двигатель самолета, шестеренку? Тут на помощь приходит САПР (Система Автоматизированного ПРоектирования) или CAD (Computer-Aided Design). Здесь уже нет никаких полигонов, используется профиль и направление. САПР делится еще на 3 вида моделирования:
- твердотельное;
- каркасное;
- поверхностное.
В твердотельном моделировании работают трехмерные формы, которые действует вместе, как строительные блоки. Некоторые из блоков можно добавить, а другие вычесть. Твердотельное моделирование просто в использовании и не требует большой мощности компьютера.
Каркасное моделирование пригождается, когда поверхность сложная, изогнутая. Оно поможет передать тонкую настройку для более сложных объектов.
Моделирование поверхности применяются, когда требуются гладкие поверхности и бесшовность. Но такой подход требует огромных мощностей ПК.
Таким образом, хотите получить несложную модель – используйте полигональное моделирование, хотите гладкие формы – сплайновое создание объекта, либо высокополигональное. Для создания сложных биологических организмов подойдет скульптинг, а для точных моделей с учетом их свойств – САПР.
Важно! Но то, что достигается в точности, теряется в скорости.
Какие этапы работы в построении 3D-объекта
Принцип 3D построения один:
- создание самой модели или моделирование;
- текстурирование, когда накладываем внешние ткани, учитывая свойства материала;
- освещение (свет и тени);
- анимация объекта при необходимости;
- корректировка недостатков;
- визуализация (рендеринг).
Все начинается с создания какого-нибудь примитива, например куба, сферы, плоскости. Это начало, точка отсчета. Используя эту базовую форму, художник начинает творить, двигая вершины, деформируя, а при необходимости плавных линий, добавляя полигоны.
После завершения моделирования, объект закрашивают или накладывают текстуру. Затем правильно расставляют источники света, анимируют, если нужно, исправляют недочеты и проводят рендеринг.
Как выбрать программу для создания 3D-моделей
Существует огромное количество программ для создания трехмерной графики.
Все представленные моделирующие программы имеют пакет опций, позволяющий создавать 3D-объекты разными способами, будь то полигональное моделирование или скульптинг. Но все-таки каждая программа наточена на что-то одно и делает это лучше других. Рассмотрим самые популярные.
Одна из самых старейших, но очень популярных программ для 3D-моделирования является 3ds Max. Отличный способ освоить полигональное моделирование.
По ней много обучающего материала в интернете. К этой программе выпущено большое количество плагинов, что очень помогает в работе моделлера. Программа платная, но для студентов ее можно получить бесплатно на 3 года.
Также для моделирования подойдут Blender, Сinema 4D, Maya. Maya и Cinema 4D склонны больше к анимациям. Maya очень востребована за рубежом, особенно в Европе и США. Ее также можно получить на 3 года бесплатно студентам. Blender – бесплатная программа, прекрасно подойдет начинающим в освоении трехмерной графики.
Далее Houdini – это тоже анимации, но еще программа прекрасно делает спецэффекты.Houdini- это прекрасный помощник для создания зрелищных видео.
Если нужны точность и размеры, то для САПР подойдут такие программы, как AUTOCAD, INVENTOR, SketchUP.
Лидером программ для скульптинга является ZBrush. Как нельзя лучше она подойдет для создания персонажей.
Для текстурирования лучше выбрать MUDBOX.
Как видите, существует множество методов и приемов создания 3D-моделей. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Но эти виды моделирования можно сочетать, взаимозаменять, а добавив мастерство и творческие идеи, можно достичь потрясающих результатов и маркетинговых решений.
