Основные стратегии создания 3d-моделей объектов. Создание трехмерных моделей объектов. Полностью автоматическое изготовление 3d-моделей
Выполнили:
Таиров Бахтиёр, Махситалиев Камрон
студенты группы 617-19
Что такое 3D-моделирование
3D моделирование — это процесс создания трехмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования: разработать визуальный объёмный образ желаемого объекта. При этом образ может как копией готового (известного) объекта, так и разработанный с нуля.
Современная компьютерная графика позволяет воплощать очень реалистичные модели, кроме того создание 3D объектов занимает меньше времени, чем их реализация. 3D технологии позволяют представить модель со всех ракурсов и устранить недостатки выявленные в процессе её создания.
3D-моделирование в отраслях
Компьютерные игры
Медицина (хирургия)
Промышленность
Кинематограф
Мультипликация
Реклама
Этапы создания 3D-моделей
Моделирование — это создание объектов, которые будут на сцене.
Текстурирование — это придание поверхностям модели вида реальных материалов (дерево, металла, пластика).
Освещение — это добавление и размещение источников света аналогично студийной съёмке.
Анимация — это процесс создания движения путём просмотра быстро сменяющихся кадров (изменение во времени каких-либо свойств объектов, например положения в пространстве, размеры, и материалов, например цвет, прозрачность).
Визуализация необходима для формирования окончательного изображения. Операция носит название рендеринга.
Виды 3D-моделирования
Параметрическое моделирование(промышленное моделирование) или САПР (Система Автоматизированного ПРоектирования) или по-английский CAD (Computer-Aided Design)
Воксельное моделирование
Полигональное моделирование
Сплайновое моделирование (NURBS)
Скульптинг
Параметрическое моделирование
Они приспособлены для проектирования деталей, двигателей, автомобилей, вертолётов и ракет, зданий, и применяются в основном в промышленности, строительстве и 3D-печати. Можно выделить поверхностные и твердотельные модели; а также каркасные, которые удобно использовать для визуализации или имитации траектории движения объекта, чтобы сэкономить ресурсы.
В CAD-программах мы получаем не только визуальный образ, как в случае с полигональным моделированием, а точный электронно-геометрический прототип изделия. Он сохраняет измеримую и рабочую информацию, что позволяет: получать расчёты, чертежи, производить изделие на станках ЧПУ или 3D-принтерах. Как правило, работа с САПР (Компас 3D, AutoCAD, SolidWorks, Inventor) подразумевает наличие профильного инженерного образования. Это не касается желающих напечатать на 3D-принтере какую-нибудь хреновину, полезную в хозяйстве.
Воксельное моделирование
Воксель (англ. Voxel — новообразование из слов: объёмный и пиксель) — это 3D-кубик, из которых сложен объект в 3D-пространстве. Это аналог двухмерных пикселей, только воксель имеет 6 квадратных граней. Воксельные модели — объёмные объекты, в отличие от полигональных, где полигоны составляют лишь оболочку объектов с полостью внутри. Воксельное моделирование используют в науке и в медицине: компьютерная томография, УЗИ и МРТ. В некоторых армиях мира используют томографию для создания идеально подогнанной обуви для военнослужащих.
Воксельное моделирование применяют и в разработке игр, но сдерживающим фактором здесь выступает высокое требование к компьютерному «железу». Изюминкой воксельного моделирования в играх считается великолепие ландшафтов, замковых интерьеров и их динамичная трансформация или разрушение. Даже разработчики Minecraft не оставили это без внимания. В целом это невероятно перспективный вид моделирования.
Полигональное моделирование
В подавляющем числе случаев виртуальная среда и персонажи в играх, анимационных роликах и кино созданы с использованием полигонального моделирования. Полигоны — это треугольники и четырехугольники (в зависимости от программы), которые составляют сетку на поверхности объекта.
Всё просто: выполнением несложных манипуляций с вершинами и рёбрами полигонов изменяется форма модели. Понятно, что хорошо детализированная модель потребует больших ресурсов.
Для справки: чаще всего в мобильных играх используются модели с небольшим числом полигонов, примерно до 10 тысяч. Высокополигональные модели для AAA проектов могут иметь более миллиона полигонов. Но в большинстве игр для консолей и компьютеров модели содержат среднее количество полигонов.
Наиболее популярные 3D-редакторы: 3Ds Max, Maya, Cinema 4D и Blender.
Сплайновое моделирование
Отличительная особенность сплайновых моделей — это плавность формы, возможность сгладить острые края. Поэтому сплайновое моделирование (NURBS-моделирование) применяют при создании биологических объектов: людей, монстров, животных, а также органических объектов; ещё в архитектуре и машиностроении (от простых деталей и элементов фюзеляжа самолётов до космических станций) — везде, где требуются плавные формы.
Такая модель состоит не из полигонов, а из трёхмерных кривых (сплайнов), из которых строится каркас 3D-объекта. Для его создания применяют редактируемые сплайновые примитивы, такие как линия, окружность, дуга, многоугольник, текст и др. Рано или поздно сплайновую модель преобразовывают в полигональную, однако возможность модификации кривых у неё сохраняется.
Если полигональное моделирование можно условно сравнить с растровой графикой, то сплайновое моделирование имеет сходство с векторами. Для чего это сравнение? Сплайновые модели, как и векторные изображения, при увеличении масштаба не теряют в качестве. Отсюда ещё один плюс сплайнового моделирования — более высокая точность.
Скульптинг
Совсем не случайно понятие скульптинг прочно закрепилось в 3D-моделинге, это прямая аналогия. Если взглянуть примитивно, то создание персонажей действительно напоминает работу скульптора. По сути, это не что иное, как полигональное моделирование, но наличие дополнительных инструментов позволяет создавать персонажи и сцены с высокой детализацией и фотореалистичностью. В программах для скульптинга можно заметно улучшить внешний вид низкополигональных моделей, созданных в сторонних 3D-редакторах.
Программы: Zbrush, 3D Coat, Mudbox, Blender, Modo.
Список дитературы
https://habr.com/ru/post/451266/
https://elib.belstu.by/bitstream/123456789/24615/2/lekcii_3D.pdf
https://webmastersam.ru/3d-modelirovanie-vidy.html
https://habr.com/ru/post/451266/
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.