Параметрическое моделирование
Рис.1 Модель компрессора из программы Компас 3D
Для данного вида моделирование используют САПР — Системы Автоматизированного Проектирования (англ. CAD — Computer-Aided Design). 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.
Сферы применения 3D-моделинга
3D-моделирование позволяет наглядно увидеть, как будет выглядеть предмет, и выявить возможные недостатки объектов, усовершенствовать конструкции еще на начальных этапах. Это быстрее и выгоднее, чем многократное производство физических макетов. Поэтому моделинг востребован в разных областях.
Пройдите тест на профориентацию. Для тех, кто хочет определиться с направлением карьеры или сменить его
Промышленный и интерьерный дизайн
Моделлеры проектируют дизайн в помещениях, создавая 3D-модели предметов. Это позволяет визуализировать любые задумки, рассмотреть их с разных сторон при разном освещении, с разными текстурами. И понять, как будет выглядеть квартира или помещение после ремонта.
Строительство и машиностроение
Архитекторы, инженеры и строители используют 3D-модели для планирования зданий и иных крупных сооружений, например мостов, автомобилей, самолетов и другой техники.
Сфера искусства и развлечений: геймдев, киноиндустрия, телевидение
3D-моделирование позволяет посетить музей не выходя из дома, а также увидеть заставки на TV или погрузиться в игровые вселенные. Моделлеры принимают участие и в производстве анимационных фильмов — «В поисках Немо», «Тачки», «ВАЛЛ-И». В неанимационных роликах моделлеры разрабатывают двойников персонажей, а также участвуют в создании спецэффектов или «дорисовывают» реальность.
Реклама и маркетинг
Моделлеры нередко участвуют в создании рекламных макетов и наружной рекламы, в том числе на 3D-билбордах, разработке дизайна упаковки, выставочных стендов, POS-материалов, маскотов. Важную роль трехмерная графика играет и при демонстрации какого-либо продукта, например, для потенциальных заказчиков или инвесторов.
Медицина
В медицинской сфере 3D-моделирование помогает визуализировать планируемые изменения, например, в пластической хирургии. А также позволяет моделировать протезы, имплантаты, отдельные органы. Так, 3D-модель органов пациента может стать решающим фактором при принятии сложного решения об операции. Объемное изображение позволит увидеть, как будет проходить процедура, и более точно спрогнозировать результат.
Интересует процесс и способы построения твердотельной модели.
Получив в результате сканирования полигональную модель, вы импортируете ее в программное обеспечение, например, в .
Далее вы, определив, где у вас геометрические примитивы в виде цилиндров, сфер, конусов, торов, плоскостей и т.д. (они распознаются в автоматическом режиме программой Design X), простраиваете их в программном обеспечении методами, хорошо известными из CAD-систем: вытягивание-вращение, вытягивание-вырезание, вытягивание по траектории, обрезание поверхности. Таким образом вы получаете параметрическую твердотельную CAD-модель.
Программное обеспечение 3D-сканеров (VXelements у Creaform, ezScan у Solutionix и пр.), как правило, имеет функцию оптимизации сетки. Однако более широкие возможности предоставляет ПО Geomagic или программные продукты компании Materialise для подготовки моделей к 3D-печати.
Если у вас плоскость или большой радиус кривизны поверхности, то в этом месте сетка будет более грубой без потери точности, поскольку большой радиус кривизны ближе к плоскости. На тонких кромках сканер автоматически делает шаг сетки мельче, и предельно маленький шаг сетки, если взять в качестве примера стационарные сканеры Solutionix D700 и C500, будет равен 28-29 микрон. Но на тонких кромках, если рассмотреть модель и померить расстояние, я видел, расстояние между точками может быть еще меньше. То есть сканер, используя данные, уточняет сетку на тонких кромках, делая ее более частой. Таким образом, результирующая сетка получается в некоторых местах даже с меньшим шагом, чем заявлено в характеристиках сканера.
Приведем пример построения твердотельной модели крыльчатки в Geomagic Design X. Поверхность крыльчатки ограничена некой параметрической поверхностью. Ее можно получить, во-первых, автоматическим подгоном по сетке параметрической поверхности – такая функция есть в Design X.
Во-вторых, мы можем построить по сетке как по 3D-ориентиру несколько сечений лопатки и через них провести также параметрическую поверхность, которую мы будем использовать для построения твердого тела между сечениями лопатки. Это можно сделать как в полуавтоматическом, так и в ручном режиме. В последнем случае поверхность между сечениями создается автоматически, но сечение лопатки, которое мы хотим создать, выбирается вручную.
В Geomagic Design X есть и полностью автоматическая функция – автоповерхность, когда весь 3D-скан покрывается участками параметрических поверхностей, но при этом у вас почти не будет геометрических примитивов, поскольку программа использует автоматическую подгонку. Применение этой функции не всегда эффективно, оптимальное решение – это человеческое участие. Все зависит от конкретной задачи. Обратитесь к нам в iQB Technologies, и мы разберемся, как лучше решить вашу задачу.
Итак, созданная в результате 3D-сканирования полигональная модель импортируется в программное обеспечение Geomagic Design X, затем полученные примитивы можно импортировать в SolidWorks. Другая возможность – уже построенное в Geomagic твердое тело можно напрямую импортировать в SolidWorks в редактируемом параметрически виде, с деревом построения. Также есть плагин Geomagic for SolidWorks, позволяющий строить CAD-модель по облаку точек прямо в SolidWorks, расширяя тем самым его функционал по работе с облаками точек. Такие подходы к решению задач обратного проектирования позволяют выбрать оптимальное решение для каждой задачи.
3DDD
Я решил создавать простые модели домашней обстановки. Моделировать решил их, конечно, в Blender. Сайтов для продаж довольно много, но доверием в русском сегменте интернета пользуется только один – 3DDD.
Я зарегистрировался и уже позже выяснил что обязательное требование: модель должна быть сделана в программе 3DS Max.
Вот так выглядит мой профиль на 3DDD
Около месяца пришлось потратить на изучение программы. Первая модель, стул, прошла модерацию. Продаж не было, но появилась уверенность в своих силах.
Вторая и третья модели были отклонены модераторами. Третий набор из 3D-моделей кухонной посуды прошел проверку, но был продан лишь два раза за три года.
Сводная табличка моего дохода
Увы, но деньги вывести не удалось, минимальная сумма перевода на сайте равна примерно 500 рублям.
На создание набора предметов у меня ушло около недели. Далее я пытался создавать для сайта похожие изделия, но по тем или иным причинам лишь парочка прошла модерацию.
Много времени тратил на исправление замечаний модераторов, но толку было мало. Или же модель проходила проверку администраторов, однако оказывалась в «свободном доступе».
Раздел с выложенными моделями
Предупреждение новым пользователям. Если выкладываемая вами модель, по мнению модераторов, будет «некачественной», ее сможет скачать любой пользователь с сайта.
Вы не сможете ее самостоятельно ее удалить, только если попросите администрацию. Однако известные модельеры этого сайта имеют привилегии и все равно смогут скачивать даже ваши платные модели бесплатно.
Размышления
1. Создайте что-то самостоятельно
В начале я сильно полагалась на учебные пособия, руководства и уроки. По мере знакомства с Blender я заставляла себя сделать что-то самостоятельно.
Создать что-то самостоятельно было намного сложнее, чем следовать учебнику. Я часами искала вещи и экспериментировала с различными техниками. Я часто чувствовала разочарование, потому что не могла достичь желаемого результата.
Однако, как бы ни был сложен этот процесс, я освоила ряд наиболее полезных техник.
2. Учите только необходимое
Как новичок, я была поражена огромным количеством теоретических знаний в 3D индустрии. Чем больше я узнавала, тем больше понимала, что еще очень много нужно выучить.
Чтобы ориентироваться в процессе обучения, я придерживалась подхода «учить только нужное».
.
Поскольку моей целью было создание простых 3D объектов мультяшного вида, я пропустила расширенные учебные пособия по созданию текстур и сосредоточилась на изучении базовых методов моделирования. В итоге я смогла сосредоточиться и завершить этот проект.
3. Готовое лучше, чем идеальное
К концу проекта мой уровень ожиданий увеличился. Я не решалась закончить работу, опасаясь, что она не будет идеальной. У меня также были проблемы с началом работы над новой моделью. Я боялась, что новая модель будет не так хороша, как предыдущая.
Когда я боролась с этим страхом несовершенства, я наткнулась на слова Элизабет Гилберт: «Достаточно хороший роман, лучше, чем скрупулезно создаваемый идеальный роман, но так и не дописанный».
Перефразируя ее слова:
.
Осознавая это, я признала несовершенство своей работы, назвала ее готовой и перешла к следующей модели.
Информация о конкурсе
Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ, совместно с ООО «ЦЭБЭ», выполняющим функцию Центра молодежного инновационного творчества, информирует о проведении VIII межрегионального конкурса 3D-технологий «3D LIFE».
Целью проведения Конкурса является создание условий для развития и поддержки интеллектуальных способностей, образного и пространственного мышления обучающихся, выявление и развитие творческих способностей и интереса к трехмерному компьютерному моделированию, создание необходимых условий для поддержки и выявления одаренных учеников, молодежи и студентов.
К участию в конкурсе приглашаются студенты СПО и ВУЗов, а также учащиеся 6-11-х классов общеобразовательных учреждений.
Конкурс состоит из трех независимых этапов: «Дистанционный конкурс», «Очный конкурс» и «Выставка авторских моделей».
Дистанционный конкурс. Для участия в Оргкомитет направляются конкурсные работы, созданные в программах 3D-моделирования (Компас-3D, 3D Max, AutoCAD, nanoCAD, Blender и другие, аналогичные им) по номинациям: «Инженерные проекты» и «Игровые и сюжетные проекты». Работа должна быть авторской.
Конкурсная работа представляется в форме презентации Microsoft Power Point и имеет следующую структуру:
2 слайд — краткая информация о модели (краткая характеристика, собственный вклад в разработку и создание модели, количество деталей, сборок (уникальных деталей, сборок), легенда (где модель может применяться, почему, для чего);
3 – 5 слайд – скриншоты модели.
Заявки и конкурсные работы для участия в заочной форме принимаются с 31 марта по 27 мая 2023 г. Экспертиза работ – с 20 мая по 30 мая 2023 г. Вручение дипломов победителям – 31 мая 2023 г. по адресу: г. Волжский, пр. Ленина 74, корпус 3.
Очный конкурс. Участники в течение 2-х часов создают 3D-модели, предложенные экспертной комиссией по номинации «Мастер виртуоз в программах Компас-3D, AutoCAD, nanoCAD, Blender». Проводится 19 мая 2023 г. по адресу: г. Волжский, пр. Ленина 74. Заявки для участия в очной форме принимаются с 1 апреля по 18 мая 2023 г. Вручение дипломов победителям – 31 мая 2023 г. по адресу: г. Волжский, пр. Ленина 74, корпус 3.
Выставка авторских моделей. Проводится 27 мая 2023 г. по адресу: г. Волжский, пр. Ленина 74. Заявки для участия в выставке принимаются с 1 апреля по 26 мая 2023 г.
Участие в конкурсе бесплатное.
По всем вопросам просим обращаться к Синькову Алексею Владимировичу, телефон: 8-902-312-28-75. Писать и отправлять работы (заявки) на электронный адрес: [email protected]
3d моделирование: что это такое?
Достаточно часто мы слышим сочетание 3d, даже не задумываясь над смыслом. На самом деле, 3d – это сокращение английского 3-dimensional, что переводится как «три размера». Однако, сокращение не используется отдельно, обязательно добавляются поясняющие слова: звук, видео, шоу, принтер и так далее.
Основной смысл этого термина: переход из схематического, плоского пространства в трехмерное, более реалистическое. Такая визуализация нашла свое применение в создании объемных образов.
Таким образом, 3д моделирование – это создание объемных объектов при помощи компьютерных программ. Если же модели должны двигаться, то пользователю необходимо написать соответствующий компьютерный код.
Полигональное
Это классический вид моделирования, который основан на ручном вводе координат X, Y и Z для определения ключевых точек в пространстве. Такие точки соединяются ребрами и создают многоугольники (полигоны). Каждый полигон имеет уникальную текстуру, форму, цвет. Любой объект можно смоделировать, соединив группы полигонов.
Следует помнить основной недостаток этого вида моделирования. Чтобы края объекта не имели ограненный вид, количество полигонов должно быть большим. Кроме этого, сами полигоны должны быть очень маленькими. Именно так достигается реалистичность при полигональном моделировании.
Однако, если не предполагается увеличение объекта при приближении, то количество полигонов может быть не большим.
Сплайновое
Этот вид отличается тем, что здесь моделируются не отдельные кусочки объекта, а кривые для создания геометрии поверхности. Модель создается на основе сплайнового каркаса. А уже затем формируется трехмерная поверхность, которая огибает этот каркас.
Моделирование трехмерной кривой может быть основано на геометрических и функциональных отношениях или же произвольным. Во втором случае кривые определяются математическими уравнениями.
Такие поверхности применяются для моделирования сложных объектов, которые не имеют граней. Например, при создании моделей автомобилей, животных или людей.
Скульптуринг
Это относительно новый вид трехмерного моделирования. При создании цифровой модели пользователь взаимодействует с виртуальным объектом точно так же, как скульптор с реальной глиной. Виртуальный материал точно так же можно тянуть, толкать, скручивать или сжимать для создания модели.
Большинство инструментов для скульптуринга позволяют деформировать полигональную поверхность модели. Процесс напоминает чеканку по металлу. Поверхность можно сделать вогнутой или выпуклой.
Однако, есть инструменты, которые работают по другому принципу. Объемность зависит от используемого пиксельного изображения.
В скульптуринге есть возможность добавлять новые или убирать лишние слои. Различные инструменты помогают деформировать модель так, чтобы процесс был максимально комфортным для пользователя.
В программах для скульптуринга есть возможность сохранять несколько уровней детализации объектов. Все уровни взаимосвязаны. Поэтому при изменении поверхности какого-то одного уровня, все остальные уровни так же изменятся. И это следует учитывать при корректировке геометрии на более низком уровне.
Список 3D-конкурсов:
- CGChallenges & NVArt (в CGSociety) — Вероятно, самые крупные соревнования такого рода. Вы можете рассчитывать на то, что CGSociety проведет как минимум один (обычно два) массовых конкурса в год, с громкими спонсорами (такими как NVidia, Autodesk, Pixologic), призами стоимостью в тысячи долларов и огромным количеством разоблачений для победителей. Когда они открываются, они обычно остаются открытыми на два-три месяца, поэтому у вас определенно много времени, чтобы собрать что-то достойное портфолио.
- Hardcore Modeling Challenge — ОК, HMC — это действительно великое сообщество и даже начинающие модельеры найдут, что они приветствуются здесь. Но не ошибитесь — это одна из самых конкурентных задач моделирования в Интернете с точки зрения уровня таланта, который он привлекает, и сложности подсказок. Если вы можете выиграть здесь, вы уже на пути. HCM ежемесячно запускается на форумах CGTalk, и темы предназначены для максимально возможного участия участников.
- Задача моделирования скорости (по 3DTotal). Мне очень нравится эта проблема, потому что, поскольку она разработана, вы не можете использовать время в качестве предлога для того, чтобы не входить. Задача Speed Modeling Challenge запускается ежемесячно, но вот участники кикера должны придерживаться строгого ограничения времени (обычно 60 или 90 минут времени моделирования). Моделирование скорости — хорошее упражнение, и мне нравится думать, что большинство людей могут найти 90 минут, чтобы сэкономить в течение месяца.
- Dominance War — Вероятно, это самый известный конкурс в этом списке. DW запускается пять раз за шесть лет, и это событие , Основная черта здесь заключается в том, что Dominance War выстраивает все основные форумы CG друг против друга в гигантской 3D-олимпиаде.
- 11 Второй клуб — Наконец-то для аниматоров! Это замечательное маленькое соревнование, которое каждый месяц привлекают прекрасные люди на AnimationMentor.com, и, как и 3DTotal Задача моделирования скорости , 11-й клуб предназначен для управления. У вас есть месяц, чтобы произвести 11 секунд анимации. AnimationMentor предоставляет 11-секундный аудиоклип (обычно диалог), и участникам предлагается создать для него анимацию. Приз? Профессиональная критика из команды AnimationMentor.
- Конкурс 3D Environment (по e-on). Я видел, как некоторые невероятные изображения выходят из ежегодного конкурса Vue на e-on, и у них обычно есть внушительный список спонсоров и судей. Если вы занимаетесь созданием цифровой среды, вот ваш подход.
- Деятельность сообщества ConceptArt.org — опять же, CA не является 3D-сайтом, но здесь есть несколько действительно хороших еженедельных конкурсов, если вы работаете над своими навыками дизайна развлечений. Характер недели является самой популярной из группы — у вас есть одна неделя, чтобы создать персонажа, основанного на подсказке, и создать готовый кусок концептуального искусства. CA проводит аналогичные конкурсы для создания существ, окружающей среды и промышленного дизайна. Еженедельно, все уровни навыков приветствуются.
Конкурс «Технологии 3D-будущего»
Конкурс «Технологии 3D-будущего» предлагает школьникам возрастом от 14 до 18 лет продемонстрировать свои навыки в 3D-моделировании и познакомиться с передовыми технологиями и разработками в этой области. Конкурс проводится ежегодно и позволяет молодым талантам проявить себя и получить признание в сфере компьютерной графики.
Участники конкурса должны создать 3D-модель на заданную тематику, которая будет оцениваться по таким критериям, как оригинальность идеи, сложность реализации, техническое исполнение и эстетическое восприятие. Конкурсанты могут использовать различные программы и инструменты для создания моделей, такие как Blender, Autodesk Maya, SketchUp и другие.
Организаторы конкурса предоставляют участникам обучающие материалы, которые помогут им освоить основы 3D-моделирования и научиться применять передовые технологии в своей работе. Кроме того, участники могут проконсультироваться с опытными специалистами и получить обратную связь по своим работам.
Лучшие работы конкурса будут награждены ценными призами и дипломами. Победители конкурса также получат возможность презентовать свои работы на специализированных выставках и форумах, что откроет им новые перспективы в области 3D-моделирования и компьютерной графики.
Участие в конкурсе «Технологии 3D-будущего» позволит школьникам проявить свое творческое и техническое потенциалы, а также погрузиться в захватывающий мир 3D-моделирования. Это отличная возможность для молодых людей, увлеченных компьютерной графикой, реализовать свои идеи и получить признание от профессионалов.
Выбираем инструмент для 3D моделирования
Работа в системе САПР требует специфических знаний. Понимание программного обеспечения для 3D моделирования по мнению специалистов приходит не ранее чем через год регулярных занятий. Огромное количество функций, каждая из которых заслуживает детального изучения требует от обучающегося терпения, желания и способностей. Не всегда продукт предлагается на русском языке, что также осложняет процесс усваивания информации.
Простые программы по 3D моделированию для дизайна помещений можно бесплатно скачать и установить на свой компьютер. Практически все они русифицированы и не представляют особых сложностей при изучении. Особой популярностью пользуются пакеты «Дизайн интерьера 3D», Sweet Home 3D 5.6. Растет спрос на программное обеспечение для принтеров объемной печати. Это направление активно развивается, вовлекая все больше новых участников движения. Для них предназначены приложения для 3D моделирования TinkerCAD, 3DSlash, 123D Design, Sketchup и особенно Blender, где есть расширенные возможности для редактирования модели. Не трудно найти обучающие видео с подробным описанием разработки и печати 3D объектов.
Создание деталей на принтере не ограничивается хобби для любителей. Технология используется для изготовления высокоточных деталей и элементов в производстве, медицине
Важно, что полную информацию об объекте печати можно легко передать в интернете в любую точку мира, а затем воспроизвести ее в реальном исполнении
Профессиональные программы проектирования просчитывают огромное количество параметров и характеристик объекта. Поэтому затрачивается большое количество системных ресурсов. Облегчить нагрузку на процессор, разгрузить оперативную память помогают специальные форматы, разработанные производителями программ. Поверхностям назначают качество фактуры, рисунок, шероховатость. Однако они отражаются лишь условно. Получить реалистичную картинку или анимацию можно посредством установки дополнительного программного обеспечения визуализации.
Лидерами на рынке в области вывода специальных расширений в общепринятые форматы являются продукты V-Ray и Corona. Интегрируются они почти во все качественные программы 3D. Процесс реалистичной визуализации проекта получил название рендеринг. После обработки, которая в некоторых случаях может длиться часами, получают детализированное изображение высокого качества. Трудно однозначно сказать, какие продукты лучшие для рендеринга 3D моделей.
По общему объему использования лидирует V-Ray. Однако некоторые функции и скорость обработки некоторых проектов (превью) выше у Corona. Важнее мастерство проектировщика. Используя любой их этих продуктов, специалист получит изображение не уступающего по качеству фотографии в высоком разрешении. Развивается и направление независимого рендеринга, программного обеспечения, которое не надо интегрировать в стандартные 3D пакеты. Например, Octane Render работает самостоятельно.