3D-модерирование

3D-моделирование чаще всего ассоциируется с компьютерными играми или киноиндустрией, однако это направление востребовано и в других сферах деятельности. Специалисты по 3D должны уметь создавать любой объект, будь то герой игры или деталь на производстве.

В связи с этим можно решить, что вход в профессию открыт только для профессиональных художников с высшим образованием и опытом. Однако это не совсем так, и стать 3D-моделистом может почти каждый. В нашей статье мы расскажем, где востребовано 3D-моделирование, по каким правилам в нем создают объекты и что нужно, чтобы освоить данное направление.

Что такое 3D-моделирование

3D-моделирование состоит в процессе создания трёхмерного графического объекта, с целью его дальнейшего использования. 3D-модель может стать опорой для создания какого-либо предмета или копирование уже имеющегося. Им может быть промышленный кран, карданный вал, микроволновая печь или что-то более простое, как например модель игрушки детского кораблика. Современные технологии 3D-моделирования позволяют конструировать сложные и объемные модели, проводить тестирование и вносить в них изменения на различных уровнях.

Хотя программное обеспечение для 3D-моделирования основано на сложных математических расчетах, все вычисления проводятся автоматически с предоставлением удобного пользовательского интерфейса. Создание трехмерной модели довольно затруднительно и представляет собой своего рода искусство. Для достижения реалистичности необходимо разбираться в особенностях моделирования и правильно проводить расчеты в течение всего процесса моделирования.

Обработка самого файла осуществляется специальной программой, которая называется слайсером и разделяет объект на несколько двухмерных слоев, после чего он преобразуется в особый код.

Сферы применения 3D-моделирования

3D-моделирование широко используется для киносъёмки, телевидения, книгопечатания, издания еженедельных журналов, проектирования сооружений и конструкций, изготовления каких-либо деталей и сборочных единиц, в системах автоматизации проектных работ и т.д.

Преимущества 3D-моделирования

Главный минус двухмерной графики в том, что наброски и чертежи не могут дать полного представления о том, как будет выглядеть объект в реальности. Как следствие, чертежи обычно дополняют макетом, показывающим внешний вид будущего проекта. Таким образом, при наличии ошибок в вычислениях приходится вносить изменения в уже готовый объект, что сильно усложняет процесс осуществления замысла.

Системы 3D-моделирования позволяют получить модель объекта еще до изготовления пробных образцов и, следовательно, разглядеть слабые стороны проекта и определить его соответствие первоначальной задумке.

Еще одним, но также довольно существенным плюсом 3D-моделирования является крайняя степень убедительности и наглядности трехмерных картинок и видео. Если следовать утверждению, что лучше один раз увидеть, чем тысячу раз услышать, то презентация в 3D длительностью 30 секунд дает тот же результат, что и двухчасовое выступление.

Чтобы получить представление о внешнем виде будущего здания на основе одних лишь зарисовок, нужно иметь хорошее воображение. Намного большего эффекта можно достичь благодаря технологиям трехмерной графики, которые позволяют увидеть итоговый результат проекта еще на стадии разработки.

2 принципа 3D-моделирования

Создание трехмерных моделей основано на двух основных принципах:

· Наглядность

· Информативность

Наглядность – это свойство изображения, состоящее в правильном и четком представлении о моделируемом объекте. Наглядность достигается путем внешнего оформления трехмерной модели, которое включает в себя цвета, обозначения, форму и размер элементов, текстуру, то есть наглядность предполагает возможность восприятия зрителем форм, размеров и содержания трехмерной модели.

Информативность – это свойство трехмерных изображений, зависящее, в первую очередь, от количества содержащихся в них различных пространственных характеристик. Наибольшая информативность трехмерного изображения достигается при всестороннем представлении внешнего вида, положения в пространстве, размеров и форм всех значимых элементов модели.

Виды 3D-моделирования

Различают два главных вида 3D-моделирования: полигональное и параметрическое.

Полигональное моделирование

Полигональное моделирование — это первая разновидность трёхмерного моделирования, которая появилась в те времена, когда для определения точек в трёхмерном пространстве приходилось вводить вручную с клавиатуры координаты X, Y и Z.

Если три или более точек координат заданы в качестве вершин и соединены рёбрами, то они формируют многоугольник (полигон), который может иметь цвет и текстуру. Соединение группы таких полигонов позволяет смоделировать практически любой объект.

Недостаток полигонального моделирования состоит в том, что все объекты должны состоять из крошечных плоских поверхностей, а полигоны должны иметь очень малый размер, иначе края объекта будут иметь огранённый вид.

Параметрическое 3D-моделирование

Параметрическое моделирование (параметризация) — моделирование (проектирование) с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами. Параметризация позволяет за короткое время «проиграть» (с помощью изменения параметров или геометрических соотношений) различные конструктивные схемы и избежать принципиальных ошибок.

Параметрическое моделирование существенно отличается от обычного двумерного черчения или трёхмерного моделирования. Конструктор в случае параметрического проектирования создаёт математическую модель объектов с параметрами, при изменении которых происходят изменения конфигурации детали, взаимные перемещения деталей в сборке и т. п.

Идеи параметрического моделирования появились ещё на ранних этапах развития САПР, но какое-то время не могли быть осуществлены по причине недостаточной компьютерной производительности

Поскольку оба вида моделирования предполагают разные способы создания 3D-моделей, то и применяются они в разных сферах. Полигональное моделирование встречается чаще всего и используется в таких областях как:

· наука;

· архитектура;

· компьютерные игры;

· виртуальная реальность;

· 3D-печать;

· графические элементы для веб-интерфейса;

· спецэффекты в фильмах;

· скульптинг

Параметрическое моделирование используется обычно в промышленности.

Этапы 3D-моделирования

Создание 3D-модели состоит из нескольких этапов.

· Создание геометрии модели

На первом этапе создается пространственная геометрическая модель объекта, не учитывающая его физические характеристики. Производятся расчет размеров и построение формы предмета. Используются методы вращения, выдавливания, наращивания, полигонального моделирования.

· Создание текстуры объекта

На данной стадии определяется, из каких материалов будет построен объект, разрабатывается его текстура. Именно в этот момент задается степень реалистичности создаваемой модели.

· Выбор освещения

На данном этапе возникают сложности, поскольку от указанных параметров зависит восприятие модели, насколько она будет правдоподобной. Указываются тон освещения, степень яркости, резкости, насыщенность теней.

· 3D-визуализация или рендеринг

На заключительной стадии 3D-моделирования осуществляется уточнение настроек отображения модели, в частности, добавление специальных эффектов вроде бликов, тумана и т.д. При наличии анимации корректируются ее параметры. Также определяются параметры визуализации (число кадров в секунду, формат конечного видео). Если в результате получается двухмерное изображение, следует выбрать его формат и разрешение.

· Постпродакшн

По окончании процесса 3D-моделирования в готовый материал можно включить спецэффекты с использованием программных средств, таких как Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro, Adobe Illustrator и т.д. Другими словами, происходит постпродакшн, когда итоговый результат улучшается с применением различных технологий.

Программное обеспечение для 3D-моделирования

В настоящее время применяются разнообразные программы для 3D-моделирования. С каждым годом их становится все больше, так как производители программного обеспечения стремятся удовлетворить потребности широкого круга пользователей, поэтому при возникновении новых запросов они выпускают новые продукты. Встречаются как платные, так и бесплатные программы для 3D-моделирования. Изучим более подробно наиболее популярные из них:

· 3D Max – широко распространенная программа, подходит для профессиональной работы и предоставляет внушительный функционал. С ее помощью можно создавать анимацию и трехмерную графику, имеются возможности для рисования сложных моделей. Получаемые в результате объекты детально проработаны и затем могут анимироваться. Кроме платной версии программы есть бесплатная версия для студентов.

· Maya – профессиональная программа, используемая при съемках фильмов и создании игр. Она обладает широкими возможностями для создания реалистичных моделей высокого качества.

· AutoCad – инструмент для эффектного 2D и 3D-моделирова

ния, имеет многоязычный интерфейс, разобраться в котором можно даже без специальных навыков. С его помощью можно вначале нарисовать двухмерную модель, а затем перевести ее в трехмерное изображение. Также можно создавать отдельные объекты и большие конструкции, а также игровые текстуры.

· Cinema 4D – многофункциональная программа для трехмерного моделирования и анимации. Отличается понятным интерфейсом и также переведена на русский язык, благодаря чему получила распространение в русскоязычной среде.

· Компас 3D – программное обеспечение для создания объемных моделей. Оно основано на математических расчетах и является отличным вариантом для осуществления инженерных проектов. Возможности программы включают не только построение модели, но и математические расчеты для последующего ее изготовления.

· Rhinoceros – применяется в архитектуре, кораблестроении, дизайне, а также мультимедийных технологиях. Получила распространение вследствие объемного функционала и возможности импорта и экспорта разнообразных типов файлов.

· Blender – программа, позволяющая проводить рендеринг, анимацию, монтаж и последующую обработку. Представленный функционал можно расширить с использованием плагинов. Годится для обучения основам 3D-моделирования.

· Wings 3D – элементарная программа для трехмерного моделирования, позволяющая работать с простыми моделями. Простой и незамысловатый интерфейс серьезно упрощает задачу начинающим специалистам. Также исходный код программы открыт для модификации.

· Google SketchUp – позволяет создавать и изменять множество видов моделей, дополняя их новыми элементами и текстурами. Имеет обширный функционал для работы над объектами различной сложности.

· ZBrush – программа для 3D моделирования (скульптинга). Отличительной особенностью данного ПО является имитация процесса «лепки» трёхмерной скульптуры, усиленного движком трёхмерного рендеринга в реальном времени, что существенно упрощает процедуру создания требуемого трёхмерного объекта. Специализированная программа для скульптинга объектов.

Как зарабатывать на 3D-моделировании

3D-моделирование не только увлекательно. Сфера обещает материальное вознаграждение для тех, кто обладает соответствующими навыками. Давайте рассмотрим, как превратить свою страсть к трехмерному моделированию в источник стабильного дохода:

· Платформы для фриланса. Зарегистрируйтесь на популярных фриланс-площадках, таких как Upwork или Freelancer, чтобы находить заказы на создание 3D-моделей.

· Онлайн-рынки. Размещайте свои работы на онлайн-рынках для продажи 3D-моделей, таких как TurboSquid или CGTrader, и получайте вознаграждение за каждую продажу.

· Онлайн-курсы. Создавайте обучающие материалы и курсы по 3D-моделированию на платформах, таких как GeekBrains или Skillbox, привлекая студентов со всего мира.

· Рекламные агентства. Предлагайте свои услуги для создания рекламных материалов и анимаций для рекламных кампаний.

· Стартапы. Присоединяйтесь к стартапам, занимающимся разработкой виртуальной реальности. Внесите свой вклад в создание инновационных проектов.

3D-моделирование как развитие творческих способностей

3D-моделирование не ограничивается техническим процессом. Оно превращается в настоящее искусство, способствуя развитию творческих способностей. Эта область компьютерной графики становится не только инструментом для создания объемных изображений, но и площадкой для воплощения фантазии и экспериментов. Рассмотрим, как 3D-моделирование может стать средством развития творческого потенциала.

· Пространственное мышление. Работа в трехмерном пространстве развивает способность мыслить объемно.

· Творческое воображение. Создание уникальных объектов способствует развитию творческого мышления.

· Улучшение навыков. Овладение новыми инструментами и техниками расширяет кругозор и компетенции.

В заключение 3D-моделирование предоставляет уникальные возможности для творчества, профессионального роста и применения в различных областях, делая его важным инструментом в современном мире.