Знаете ли какво е 3D модел ? В тази статия ще научите за историята, функцията и важните характеристики на това технологично постижение: 3D модели. Открийте всичко, което това дигитално изкуство може да предложи.
Какво е 3D модел?
Това е процесът на създаване на технологични изображения на всеки триизмерен материал (неодушевен или оживен) чрез техническа програма. Това е, което наричаме 3D модел, може да се третира като двуизмерно изображение чрез процес, наречен 3D изобразяване, или да се използва при компютърни симулации на физически явления, моделът може да бъде създаден и физически с помощта на оборудване за 3D печат.
Тези форми могат да бъдат произведени ръчно и напредъкът в създаването е много подобен на този при правенето на скулптури (в дигиталния свят), или те могат да бъдат произведени автоматично с помощта на 3D скенер.
Модели
Фигура от този тип използва поредица от точки в триизмерното пространство, за да изпълни принцип, който има три измерения и на свой ред те се свързват с няколко геометрични обекта (като триъгълници, линии, повърхности и др.). Като сбор от данни (точки и друга информация), 3D моделите могат да бъдат направени ръчно, като се използват алгоритми или сканиране.
3D моделите са широко използвани в 3D графиката. Всъщност, по-ранната им употреба като данни се разшири до използването на 3D графика на компютри; преди компютрите да могат да рендират в реално време, някои видеоигри използваха предварително рендирани изображения на тези матрици като спрайтове.
В момента 3D модели в момента се прилагат в различни области. Медицинската индустрия използва подробни модели на органи; Различни части от 2-D изображение от ЯМР или CT скенер могат да бъдат приложени за създаване на това изображение, филмовата индустрия ги приема като герои и обекти в анимационни или реални филми.
Научните отдели ги използват като много подробни модели на химически състав. Строителната индустрия ги отвежда, за да демонстрира предложения за сгради и пейзажи чрез модели на софтуерна архитектура.
Инженерната общност го използва за проектиране на нови артефакти, превозни средства и конструкции, както и самолетоносачи за други цели. През последните десетилетия общността на науките за Земята започна да утвърждава 3D геоложки модели като стандартна практика; 3D моделите могат да станат и основа за физически устройства, изградени с 3D принтери или CNC машини.
Представителство
Когато говорим за тези триизмерни форми, тук говорим и за категории 3 от тях:
Субекти:
Тези модели определят обема на обектите (като скали), които представляват, те са по-реалистични, но по-трудни за изграждане, физическият модел се използва главно за невизуална симулация, като медицина и инженерство. Използва се за CAD и специални приложения за зрение, като например; графично проследяване на лъчи, проследяване на лъчи и изграждане на твърда геометрия.
Черупка или контур:
Тези модели представляват повърхността, подобно на очертанията на обект, а не неговия обем (като безкрайна обвивка). Те са по -лесни за използване от физическите модели и почти всички визуални модели, използвани в игри и филми, са модели за защита.
Външният вид на тялото до голяма степен се определя от неговия структурен вид, който обикновено е представен от граници в компютърната графика; за телата, използвани в графиката, двуизмерната повърхност е добра аналогия, въпреки че тези тела обикновено не са множествени.
Тъй като повърхностите не са ограничени, е необходим дискретен цифров подход: многоъгълните мрежи (в по-малка степен разделящи се повърхности) са най-често срещаното представяне, въпреки че точковите изображения стават все по-популярни през последните години. Наборите за нива са полезни изображения на извити повърхности, които претърпяват различни видове промени (като течност).
Протоколът за преобразуване на представянето на обекта (например средната точка на координатите на сферата в представянето на сферата и точката по обиколката на многоъгълника) се нарича теселация. Използвайте тази стъпка въз основа на визуализирани многоъгълници, където обектът е отделен от абстрактното ("оригинално") представяне (например сфера, конус и т.н.). Те се наричат „решетки“ и представляват мрежа от взаимосвързани триъгълници.
Триъгълните (а не квадратните) мрежи са популярни, защото се оказват лесни за използване за изобразяване на линии за сканиране. Не всички техники за изобразяване използват многоъгълно изобразяване и в този случай стъпката на теселация не е включена в прехода от абстрактното представяне към визуализираната сцена.
Моделиран процес
Има 3 начина да направите моделиране:
Полигонално моделиране: свързва точки (наречени върхове) в 3D пространството, за да образува полигонална мрежа. Днес повечето 3D модели са изградени с полигонални текстурни модели, защото са много гъвкави и компютрите могат да ги рендират много бързо; полигоните обаче са плоски и само няколко полигона могат да се използват за апроксимация на извита повърхност.
Моделиране на криви: Повърхността се определя от извитостта и това се влияе от теглото на контролните точки. Изкривеността следва (но не непременно интерполира) тези точки. Увеличаването на теглото на точката ще доближи извиването към тази точка. Типовете на извитост включват неравномерно рационално B-сплайн (NURBS), ключови точки, петна и геометрични примитиви.
Съвременно представяне на емблематичния модел чайник от Юта, разработен от Мартин Нюъл (1975 г.). Чайникът от Юта е един от най-широко използваните модели в графичното образование, 3D моделирането и дигиталното скулптуриране. Въпреки че 3D дигиталното скулптуриране все още е сравнително нов метод за моделиране, то стана много популярно в ранните си години.
В момента има 3 вида цифрови скулптури: изместване, което е най -използваното в цифровите приложения. Понастоящем „обемна и цифрова мозайка“, „Rolling“ използва плътни модели (понякога мрежови полигони се генерират от подразделени повърхности) и съхранява позиции, за да вижда позициите на върховете чрез 32-битова карта, която съхранява коригирани позиции.
Свободно базираният обем на Voxel има функция, подобна на отместването, но когато няма достатъчно многоъгълници в областта, за да се постигне деформацията, той няма да бъде повлиян от принудителни полигони. Динамичната теселация е подобна на Voxel, но използва триангулация, за да раздели повърхността, за да поддържа гладка повърхност и да позволи по -фини детайли.
Тези системи улесняват по -художественото изследване, защото е необходимо не само да се извайват формата и възможните детайли на модела, но и да се създаде нова топология за модела. Ако се използва в игрален механизъм, новата мрежа обикновено преобразува оригиналната информация за мрежата с висока разделителна способност в офсетови данни или нормални картографски данни.
Има много техники за моделиране, включително:
- конструктивна твърда геометрия.
- неявни повърхности.
- повърхности на подразделяне.
Моделите могат да бъдат направени чрез специфични програми (напр. Cinema 4D, Form • Z, Maya, 3DS Max, Blender, Lightwave, Modo, solidThinking) или компоненти на приложението (3D Max гравираща машина, Lofter). Език за описание на сцената (като POV-Ray); В някои случаи няма строго разграничение между тези етапи; в този случай моделирането е само част от процеса на създаване на сцена (например, това е случаят с Caligari trueSpace и Realsoft 3D).
Сложните материали (като пясъчни бури, облаци и течни аерозоли) се моделират с помощта на частични системи и представляват 3D координати на масата, където са им присвоени точки, многоъгълници, диаграми за разсейване на текстури или спрайтове.
Сравнение с 2D методи
Реалистичните 3D ефекти обикновено се получават без телено моделиране и понякога не могат да бъдат разграничени в окончателната форма. Някои графични програми включват филтри, които могат да бъдат приложени към 2D векторна графика или 2D растерна графика върху прозрачен слой.
В сравнение с използването само на 2D методи, предимствата на 3D моделирането на каркас включват:
- Гъвкавост, можете да представяте модифицирани ъгли или анимирани изображения по -бързо.
- Лесно за изобразяване, автоматично изчисляване и изобразяване с реалистични ефекти, без нужда от визуализация или умствена оценка.
- Прецизен фотореализъм, намаляващ възможността за разминаване поради човешка грешка, преувеличение или забравяне да се включат визуални ефекти.
Подобрявайки едното и другото заедно, от гледна точка на времето, има художници, които имат комбинация от тази форма в 3D и след това преглеждат изображения на компютри, направени в 2D въз основа на 3D модела.
Пазарът на 3D модели
Независимо дали се използват за един модел или за голяма колекция, 3D пробите и свързаното с тях съдържание като текстури, скриптове, все още имат огромна ниша. Онлайн магазините за 3D съдържание позволяват на отделни художници да продават създаденото от тях съдържание, обикновено целта на художника е да спечели повече стойност за активите, които преди това са създали за проекта.
По този начин художниците могат да печелят повече пари от старото си съдържание, а компаниите могат да спестят пари, като купуват предварително направени модели, вместо да плащат за създаване на модели от нулата. Тези пазари често разделят печалбите си между себе си и художниците, които създават стоки, а художниците успяват да придобият между 40% и 95% от продажбите, в зависимост от пазара.
В повечето случаи, художниците запазват собствеността върху 3D модела ; клиентът закупува само правата за използване и показване на модела. Някои художници продават продуктите си директно на по-ниски цени в онлайн магазините си, без да използват посредници.
През последните години се появиха много специализирани пазари за модели за 3D печат, някои пазари за 3D печат са комбинации от модели на сайтове за обмен, със или без вградени възможности за електронна търговия.
Има и други програми, които по същия начин предоставят тези видове услуги за отпечатване на XNUMXD изображения и това са много известни програми за споделяне на файлове.
печат 3D
Този вид XNUMXD отпечатване е метод на адитивна производствена техника, при който триизмерни обекти се създават от непрекъснати слоеве материал.
През последните години броят на компаниите, предоставящи персонализирани модели на 3D отпечатани обекти, се е увеличил, тези обекти са сканирани, визуализирани в три измерения на компютърна програма и след това отпечатани според изискванията на клиента.
Както бе споменато по -горе, 3D модел може да бъде закупен от онлайн пазар и след това да бъде отпечатан от лице или бизнес с помощта на 3D принтер, така че части и дори оборудване да могат да се произвеждат у дома.
Човешки модели
Първото широко достъпно търговско приложение на човешки виртуални модели се появи на уебсайта на Lands'End през 1998 г. Виртуалният манекен е създаден от My Virtual Mode Inc, който позволява на потребителите да създават свои собствени модели и да изпробват 3D облекло, има няколко съвременни програми устройства, които могат да се използват за създаване на виртуални човешки модели.
приложения
3D моделирането се използва в различни индустрии, като филм, анимация и игри, интериорен дизайн и архитектура. Те се използват и в медицинската индустрия за интерактивно представяне на анатомични структури, също се използва широк спектър от 3D софтуер, преди действително да се произведе цифровото представяне на механичния модел или част; CAD / CAM е софтуер, който се използва в този тип полета, с този софтуер можете не само да изграждате части, но и да сглобявате части и да наблюдавате техните функции.
Техники за 3D моделиране
Има няколко техники за работа с този тип моделиране, което може да бъде малко трудно, но използването на няколко техники ще направи тази практика по -лесна и по -ефективна, затова обясняваме тези, които са най -използвани в този фантастичен свят на 3d моделиране:
Моделиране на ръбове
Моделът на ръбовете е друг полигонален метод за създаване на 3D активи. Той се основава на създаване на първоначален контур, който е зареден с отделни контури, за да запълни или намали празнините между различните характеристики на модела, този метод е много полезен при моделиране на човешки лица, защото е по -удобен от създаването на очертанията на очната кухина от обект на многоъгълник и запълване на елемента отвътре, също ви позволява да създадете огромна библиотека от части, като очи, уши и устни.
Дигитална скулптура
Това е сравнително нова технология, но тя е първата, която разглежда реални активи. Този метод основно симулира процеса на създаване на физическа скулптура, но има серия от цифрови инструменти, няколко софтуерни продукта (Blender, Zbrush) помагат да се удрят обекти по много реалистичен начин, позволявайки създаването на активи с геометрии на базата на мрежи съдържащ милиони полигони.
Градски квартали
Неравномерна рационална основа NURBS е сравнително стар математически модел, често използван, когато моделистите трябва да създават повърхности по прост начин, мрежата NURBS не е подходяща за общи моделиращи функции като ръбове: вместо това разчита на 3D ръбове за извличане на криви с специални контролни точки за генериране на повърхности. Площта се определя от пространството между контролните точки и избраната степен на кривата, тази система е много ефективен и бърз начин да се правят чертежи и радиални обекти в 3D.
Програми за 3D моделиране
Има голям брой програми за извършване на моделиране, ще споменем някои важни:
носорог
Този тип програма с 3D ефект се основава на друга програма и е компютърно ориентиран дизайн, създадена е от Робърт Макнел и компания, базирана е на добавка Autodesk за AutoCAD. Тези приложения се използват основно в индустриалния дизайн, архитектурата, морските дизайнерски компании, много цифрови приложения от новата ера, които са много бързи.
Fusion 360
Това приложение се използва основно за механичен или технически дизайн, има способност да записва художествени форми в три измерения, макар и много ограничени. Това е много комерсиална програма, така че може да се използва в облака, както и мобилния телефон, по такъв начин, ако нямате интернет връзка, можете да я използвате без нея във вашия проект.
бъркачка
Това е мултиплатформено компютърно приложение, приложено към този тип скици, осветление, рендиране, анимация и създаване на 3D графики. Най -добрият инструмент, с който разполага това приложение, е начинът да се направи скицата, тъй като има прекалено лесен за разбиране работен процес. Ако искате 3D приложение само за създаване на активи, това е добър вариант.
Така че това приложение има всички необходими функции, които можете да намерите във всяка друга програма за дизайн.
Тази програма първоначално се разпространяваше безплатно, но по това време нямаше изходен код и ръководствата вече бяха налични за продажба. Тогава по -късно става софтуер.
Можете да прочетете и интересната статия: Най-добрите VR очила.
