В данной теме мы поговорим о 3х мерной графике. Для того, чтобы начать создавать собственные вещи в реальном мире с помощью принтера, нужно для начала создать эту вещь виртуально, т.е. с помощью 3д моделирования.
Разберёмся сначала в основных понятиях:
Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, посвящённый методам создания изображений или видео путём моделирования объёмных объектов в трёхмерном пространстве.
3D-моделирование — это процесс создания виртуальных объемных моделей физических объектов.
Именно с помощью 3х мерной графики создаётся всё многообразие современных спецэффектов и нереальных сцен в фильмах и компьютерных играх, а также моделирование используется множеством инженеров и дизайнеров по всему миру.
3д моделирование очень объёмное понятие, поэтому его можно разделить на несколько направлений.
По способу моделирования:
1) Полигональное;
2) Сплайновое;
3) NURBS;
4) Твердотельное.
По применению:
1) Скульптурное;
2) CAD (САПР).
Условная схема видов 3д моделирования
Стоит также всегда иметь ввиду, что это разделение на всегда чёткое и однозначное, например, скульптурное моделирование является также и полигональным, а САПР – твердотельным.
Полигональное моделирование
Полигональное моделирование – это вид 3Д моделирования, в котором поверхность объекта формируется из массива точек, соединённых рёбрами. Рёбра образуют плоскости, называемые полигонами.
Полигон (англ. polygon) - основная функциональная составляющая: плоская многоугольная фигура из множества которых состоит поверхности трёхмерной фигуры. Самый простой полигон треугольной формы, хотя сами по себе полигоны могут иметь формы различных многоугольников, но чаще всего это четырёхугольники (для удобства моделирования).
Также очень важно понятие полигональной сетки.
Полигональная сетка (англ. polygon mesh) или неструктурированная сетка — это совокупность вершин, рёбер и граней, которые определяют форму многогранного объекта в трехмерной компьютерной графике и объемном моделировании.
Другими словами, это как бы «каркас» модели.
В настоящее время различают модели высокополигональные (High-poly) низкополигональные (Low-poly). Также иногда говорят о среднеполигональных моделях (Mid-poly). Очевидно, что данные виды моделей различаются количеством полигонов. Чем больше полигонов – тем детализированнее объект. Однако High-poly модели занимают много памяти и ресурсов ПК, во многих случаях их использование нерационально, и поэтому используют Low-poly модели.
Полигональная сетка и виды полигональных моделей.
Сфера применения полигонального моделирования очень широка: дизайн, компьютерные игры, анимация, кинематограф.
Программы для полигонального моделирования: 3dMax, Maya, Blender.
Сплайновое и NURBS моделирование
Сплайновое моделирование – это вид 3Д моделирования, при котором модель создается при помощи сплайнов (от англ. spline – гибкое лекало). Линии сплайнов задаются трехмерным набором контрольных точек в пространстве, которые и определяют гладкость кривой.
NURBS моделирование - Частный случай сплайнового моделирования, при котором создание каркаса сплайнов происходит при помощи неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS).
Применение: промышленный дизайн, автомобилестроение, ювелирное производство.
Программы: IcemSurf, Rhinoceros, Auto studio, Catia.
Корпус автомобиля, состоящий из гибких кривых - сплайнов
Твердотельное моделирование (CAD/САПР моделирование)
Данный вид моделирование предназначено прежде всего для инженеров и направлено на быстрое создание технических деталей
При твердотельном способе моделирования основными инструментами являются тела, созданные на основе эскизов. Эскизом здесь является плоское изображение содержащее замкнутый контур.
Для построения твердого тела используются такие операции, как выдавливание, вырезание и вращение эскиза. Булевы операции позволяют складывать, вычитать и объединять различные твердые тела для создания 3D-модели детали. В отличие от поверхностных моделей, твердотельная модель не является пустой внутри. Она обладает некоторой математической плотностью и массой.
Система автоматизированного проектирования —автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования технологических объектов.
В данном курсе мы ознакомимся с такими САПР программами как Tinkercad и Fusion 360.
Применение: промышленный дизайн, проектирование технических объектов.
Программы: SolidWorks, Kompas 3D, Autodesk Inventor, Tinkercad, T-FLEX CAD, Fusion 360.
Пример сложной многосоставной детали в САПР.
Скульптурное моделирование
3d скульптинг - создание объемных и детализированных цифровых 3d моделей в компьютерных 3d программах методами, аналогичными лепке и высеканию скульптором реальных скульптур.
По большому счёту это всё тоже высокополигональное моделирование по своей сути.
Это самый сложный вид моделирования и для его овладения на приемлемом уровне надо знать анатомию и иметь представление о правильных пропорциях тел. Чаще всего скульптинг используют ля создания людей, животных и других биологических форм, которые не имеют оси симметрии и много деталей.
Применение: промышленный дизайн, автомобилестроение, ювелирное производство, кинематограф, анимация.
Примечание: для профессиональной работы в данном виде модеолирования Необходим графический планшет.
Программы: ZBrush, Autodesk Mudbox, Sculptris.
Пример скульптурного моделирования бюста человека