Программы, технологии и процесс 3D-моделирования

Области применения 3D-моделирования:

Трехмерная графика незаменима для презентации будущего изделия. Для того, чтобы приступить к производству необходимо нарисовать, а затем создать 3D-модель объекта. А, уже на основе 3D-модели, с помощью технологий быстрого прототипирования (3D-печать, фрезеровка, литье силиконовых форм и т.д.), создается реалистичный прототип (образец) будущего изделия.

После рендеринга (3D-визуализации), полученное изображение можно использовать при разработке дизайна упаковки или при создании наружной рекламы, POS-материалов и дизайна выставочных стендов.

Городское планирование

С помощью трехмерной графики достигается максимально реалистичное моделирование городской архитектуры и ландшафтов – с минимальными затратами. Визуализация архитектуры зданий и ландшафтного оформления дает возможность инвесторам и архитекторам ощутить эффект присутствия в спроектированном пространстве. Что позволяет объективно оценить достоинства проекта и устранить недостатки.

Промышленность

Современное производство невозможно представить без допроизводственного моделирования продукции. С появлением 3D-теxнологий производители получили возможность значительной экономии материалов и уменьшения финансовых затрат на инженерное проектирование. С помощью 3D-моделирования дизайнеры-графики создают трехмерные изображения деталей и объектов, которые в дальнейшем можно использовать для создания пресс-форм и прототипов объекта.

Компьютерные игры

Технология 3D при создании компьютерных игр используется уже более десяти лет. В профессиональных программах опытные специалисты вручную прорисовывают трехмерные ландшафты, модели героев, анимируют созданные 3D-объекты и персонажи, а также создают концепт-арты (концепт-дизайны).

Кинематограф

Вся современная киноиндустрия ориентируется на кино в формате 3D. Для подобных съемок используются специальные камеры, способные снимать в 3D-формате. Кроме того, с помощью трехмерной графики для киноиндустрии создаются отдельные объекты и полноценные ландшафты.

Архитектура и дизайн интерьеров

Технология 3д-моделирования в архитектуре давно зарекомендовала себе с наилучшей стороны. Сегодня создание трехмерной модели здания является незаменимым атрибутом проектирования. На основании 3d модели можно создать прототип здания. Причем, как прототип, повторяющий лишь общие очертания здания, так и детализированную сборную модель будущего строения.+

Что же касается дизайна интерьеров, то, с помощью технологии 3d-моделирования, заказчик может увидеть, как будет выглядеть его жилище или офисное помещение после проведения ремонта.

Анимация

С помощью 3D-графики можно создать анимированного персонажа, «заставить» его двигаться, а также, путем проектирования сложных анимационных сцен, создать полноценный анимированный видеоролик.

Visschool

Станьте профессионалом. Выберите курс для получения навыков в одной из востребованных областей 3D графики:

• Дизайнер интерьеров
• Визуализатор экстерьеров
• 3D Generalist

Что вы получите после обучения:

• Востребованную профессию
• Стабильный заработок
• Время для занятия творчеством
• Возможность работать удаленно
• Больше времени на путешествия
• Приглашения от крутых CG студий

Весь процесс разбит на 4 простых этапа:

• Интерфейс. Вы начнете погружение в 3D графику с самых основ. Подробно разберете интерфейс ключевых программ — 3Ds Max, Corona Renderer, Photoshop.
• Моделирование. В видео уроках рассматриваются различные способы создания трехмерных моделей любой сложности. Вы узнаете о моделировании не только в системе 3Ds Max, но и (просматривая дополнительные бесплатные вебинары автора) попробуете работать в программе для скульптинга ZBrush, создадите ткани в Marvelous Designer.
• Текстурирование. Из видео уроков вы узнаете, что такое текстура, чем это понятие отличается от материала, научитесь создавать самостоятельно из собственных фотографий качественные бесшовные текстуры, обрабатывая снимки в Photoshop и других интересных программах для работы с 2D.
• Визуализация. Из уроков вы узнаете о настройках Corona Renderer для качественного реалистичного рендера! Так же вы коснетесь (просматривая дополнительные бесплатные вебинары автора) физически корректного рендеринга в режиме реального времени в таких программах как Marmoset, Unreal Engine.

Популярные программы для трехмерного моделирования

На рынке программного обеспечения представлено множество продуктов с самыми разными функциями. Некоторые из них созданы для новичков в проектировании, в то время как другие рассчитаны на профессионалов и опытных пользователей. Зная особенности того или иного софта, можно сориентироваться в многообразии предложений и подобрать лучшее средство для поставленных задач. Наиболее популярные программы:

WINGS 3D. Это бесплатное программное обеспечение, призванное решать множество пользовательских задач. Большое количество встроенных инструментов помогает создать хорошо визуализированные модели. Программа обладает гибкими настройками, благодаря чему каждый человек может адаптировать ее под себя. Полученные файлы могут быть легко преобразованы в известные трехмерные форматы изображений. Существенным недостатком этого софта является отсутствие поддержки анимации.

Проектирование в WINGS 3DИсточник freelance.today

DAZ STUDIO. Программа является отличным решением для более продвинутых пользователей, которым требуется больше функций для реализации задумки. Такое решение не предполагает оплаты, при этом оно может показаться довольно сложным для новичков, им придется потратить довольно много времени на освоение всех преимуществ софта. Тем не менее, это отличный шанс прокачать свои навыки и научиться создавать действительно реалистичные объекты. Инструменты программного продукта включают в себя редактирование сценариев и отработку качественной анимации.

Трёхмерный дизайн в DAZ STUDIOИсточник freelance.today

Houdini. Под этим названием скрывается целый набор мощных программных ресурсов для создания впечатляющих сцен и спецэффектов. Поэтому такой софт часто используют для изготовления фильмов и видео с яркой графикой. Особенно полезен этот вариант для решения сложных и нестандартных задач, с которыми не могут справиться обычные программы. Плюсом продукта является наличие бесплатной пробной версии для начинающих, чтобы они смогли оценить все преимущества программы перед покупкой.

Интерфейс программы HoudiniИсточник ixbt.com

Blender завоевал популярность у пользователей по всему миру благодаря своему удобству в освоении и большому количеству гибких настроек. Эта программа не требует оплаты, она работает на всех платформах и позволяет решать задачи как новичкам, так и профессионалам. Продукт часто обновляется, а также вокруг него создано мощное сообщество пользователей. Любая проблема может быстро найти решение, если подключить к ней развитое комьюнити.

Возможности программного обеспечения BlenderИсточник 3ddevice.com.ua

Autodesk 3ds Max. Одна из самых старых и известных программ, с которой начинали свою работу многие именитые дизайнеры. Мощная поддержка от широкой группы разработчиков обеспечивает постоянное обновление софта, а также создано большое количество обучающих материалов для начинающих. По этой причине такой вариант идеально подходит новичкам и студентам, которые только пробуют свои силы в трехмерном дизайне. Для желающих попробовать продукт и разобраться в его функциях предоставляется ознакомительная версия на целых три года.

Проектирование интерьера в Autodesk 3ds MaxИсточник zwsoft.ru

ZBrush. Интересное решение для моделирования посредством виртуальной лепки. Эта программа создана для творческих личностей, которые хотят углубить свои знания и попробовать силы в создании настоящих шедевров. Продукт позволяет отточить свои навыки в дизайне и почувствовать себя в роли скульптора, который создает уникальные объекты из виртуальной глины. Этот софт не имеет аналогов, а потому он будет интересен всем желающим поработать в особенной среде. Лучше всего в программе получается выполнять трехмерные модели людей и животных, также она отлично подходит для создания разнообразных материалов. Приложение является платным, но на официальном сайте можно скачать ознакомительную демоверсию.

Скульптурирование в программе ZBrushИсточник ktonasoft.ru

3D моделирование в промышленности

В составе САПР (Система Автоматизированного проектирования) 3D-моделирование может выполняться опционально.

Самым технологичным и часто используемым программным комплексом для моделирования считается 3D Max Autodesk.

Графические редакторы данной компании (Maya, Autocad и Mutbox) не имеют соперников в три-де моделировании. Подобных результатов Autodesk добился, проводя политику общедоступности комплекса программ для студентов. Компания-разработчик учла специализированную трехгодовую лицензию для студентов, дающую возможность полностью постичь ПО и отточить опыты работы с ним. Естественно, программы 3D MAX являются мультилингвальными – поддерживают разнообразные языки, также и русский язык.

ТОП-5 обучающих онлайн курса по 3d-моделированию

1. Профессия 3D-дженералист от SkillBox. Вы станете универсальным специалистом, который умеет в 3D всё: создавать объекты и окружение, настраивать текстуры и цвет, анимировать и внедрять модели в 3D-сцену. Освоите Houdini, Autodesk Maya, Photoshop, ZBrush и Marmoset Toolbag и сможете претендовать на работу в рекламе, играх или кино.

2. Профессия 3D-художник от SkillBox. Курс подойдет начинающим 3D-моделлерам, 2D- и CG-художникам, графическим и веб-дизайнерам. Вы научитесь: Работать в программах Autodesk Maya, ZBrush, Houdini, Foundry Mari, Substance Painter, Photoshop; Передавать анатомию человека и животных; Создавать фрагменты окружения и растительности и многое другое.

3. Факультет 3D-моделирования от GeekBrains. Благодаря курсу, вы выйдете на рынок труда с полным набором навыков: от работы с композицией до эффективной визуализации. А самое главное — с практическим опытом, который получите в условиях, приближенных к реальным.
4. Профессия 3D-аниматор от SkillBox. Вы изучите анимацию персонажей, лицевую и процедурную анимацию и риггинг. Откроете возможности Autodesk Maya и Houdini. Сможете работать в студии или выполнять заказы на фрилансе.

Кто такой 3d-моделлер

Если не вдаваться в тонкости, 3d-шник – это человек, который занимается созданием моделей и текстур на заказ. Моделлеру дают фото или рисунок и просят сделать также, но в 3d-формате. Конечная работа должна соответствовать заданным требованиям клиента.

3d-технологии используются в виртуальной и дополненной реальности, визуализации интерьеров, киноиндустрии, анимации, рекламном дизайне, создании масок для социальных сетей и т.д. Сложно выделить самую нужную или перспективную сферу, ведь все они по-своему хороши. Создатель 3d-объектов без работы точно не останется – настолько велик спрос.

При этом 3d-моделлер, получив знания по данной специальности, вполне может переключится на любое смежное направление. Он настолько глубоко знает компьютерную графику, что будет в состоянии уйти, например, в рекламный дизайн. Постепенно специфику 3d-работы осваивают дизайнеры и художники, ведь дело вполне прибыльное.

Раньше, чтобы визуализировать, например, проект инфраструктуры жилого комплекса, нужно было делать самый настоящий макет – выпиливать, склеивать, вырезать. Сейчас классическое моделирование тоже применяется, но уже с помощью 3d-печати (в которой опять же используется 3d-моделирование). Или же клиент довольствуется виртуальным дизайном. Аналогичным образом происходит визуализация будущего облика здания или интерьера.

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.

Используется в CAD-программах, 3Ds Max, Maya.

Сферы использования 3D моделирования

Согласитесь, сейчас совершенно невозможно даже представить современную архитектуру без трехмерного проектирования и визуализации самых разных объектов. Помимо традиционного применения, эти технологии уже сделали шаг в будущее – в области «3D печати» домов.

Все проекты должны иметь не только, двухмерные чертежи, разрезы, виды, но и полноценный раздел 3D моделирования фасадов и интерьеров.

Разрабатывая, скажем, фасады зданий в программах 3D, архитектор имеет возможность создать виртуальную модель и привязать ее к конкретному участку на местности. Все объекты создаются из выбранной фигуры, которая находится в составе набора примитивов программы 3D моделирования. Библиотека примитивов настолько обширна, что вполне позволяет с помощью необходимого модификатора создавать любую модель реального мира.

Используя геодезические съемки, программа трехмерного проектирования в автоматическом режиме выводит на принтер чертежи генпланов и профили дорог и площадок с красными отметками. Это позволяет сократить сроки разработки и снизить ее себестоимость.

Современный трехмерный дизайн любого пространства позволяет сформировать полноценное представление о расстановке мебели, систем отопления, электропроводки, светильников, выключателей, вида остекления и заполнения проемов. Такой подход минимизирует ошибки в плане строительства, отделки и декорирования. Вы видите еще не построенное здание как на ладони, оно уже почти существует!

3д модели объектов растительного и животного реального мира создают как бы виртуальную реальность, где вы можете уже сейчас наслаждаться тем, насколько прекрасен будет ваш сад или насколько стильно будет выглядеть прилегающая территория вашего бизнеса. Определяя место физического объекта в 3D пространстве, можно запроектировать и весьма точно реализовать даже сложнейшие инновационные идеи в области строительства, декорирования, а также в ландшафтном дизайне.

Передовые, самые инновационные разработки в сфере 3D принтеров позволяют буквально печатать дома из цемента. Строительные 3D принтеры пока не совершенны и имеют довольно высокую стоимость, они чувствительны к перепадам погодных условий, требуют прямо-таки трепетного к себе отношения. Они не допускают перерывы в поставке бетонной смеси и не дружат с арматурным каркасом. Монтаж перемычек и перекрытий выполняется дополнительной техникой. Но дома по этой технологии возводятся в рекордно короткие сроки и могут иметь невероятно причудливый дизайн. Естественно, «напечатать» такой дом будущего совершенно нереально без предварительного проектирования в совместимой 3D программе.

Область применения 3D моделирования не ограничивается архитектурой, строительством и благоустройством.

Еще несколько лет назад трехмерный фантастический фильм был вершиной мастерства в киноиндустрии. Сейчас фильмы, мультфильмы и игры 3D превратились в нечто само собой разумеющееся. Создание трехмерных героев для кино и VR игр – это огромный прибыльный бизнес.

Трехмерные модели широко применяются в рекламе. Причем для их создания используют не только редакторы для моделирования, но и программу Adobe Photoshop.

Самое передовое направление в области VR и трехмерного моделирования пространства – это обучающие симуляции, позволяющие быстро и безопасно готовить специалистов в разных областях. Эту технологию внедряют даже для подготовки кондукторов, проверяющих билеты в автобусах!

Полигональное моделирование

Полигональное моделирование дает возможность производить различные манипуляции с сеткой 3d объекта на уровне подобъектов: вершин, ребер, граней. Сам полигон состоит из граней, но в системах, которые поддерживают многосторонние грани, полигоны и грани будут равнозначны.

Это самый первый и основной вид моделирования, так как при помощи его можно создать объект любой сложности путем соединения групп полигонов.

Полигональное моделирование подразделяется на три типа:

• низкополигональное моделирование (Low-Poly) предназначено для создания объектов с небольшим числом полигонов, обычно, для экономии ресурсов, когда не требуется высокая детализация, а так же для создания низкополигональных иллюстраций, которые набирают большую популярность в последнее время;
• среднеполигональное моделирование (Mid-Poly) ориентировано, обычно, только на необходимый результат при рендеринге, то есть при моделировании нужной геометрии, например, с применением булевых операций; над полигональной сеткой никакие работы по её оптимизации не производят, или они минимальны;
• высокополигональное моделирование (High-Poly) представляет собой создание объекта с большим числом полигонов, обычно, точной его копии.

Стандартная схема High-Poly моделирования происходит с постепенным наращиванием уровня детализации 3d объекта:

• первый уровень является базовым, и представляет собой общую форму объекта;
• на втором уровне происходит уточнение базовой формы, обычно, путём добавления фасок;
• третий уровень завершающий, то есть на нем производится четкая детализация объекта, обычно, путем применения плагинов сглаживания.

На рисунке показан пример построения бейсбольной биты при помощи сплайнов с последующей конвертацией в полигональную сетку.

Также вы можете изучить подробный урок по полигональному моделированию покебола в бесплатной программе Blender.

Знания и навыки

Профессия 3D-моделлера — одновременно техническая и творческая, и для успешной работы нужно развивать и то, и другое. Я бы рекомендовал вот что:

Рисование и лепка

3D-модель из реального мира должна полностью соответствовать действительности. Для этого надо уметь рисовать и лепить. Идеи художников тоже иногда нужно дорабатывать,поэтому умение рисовать пригодится. Начинающим 3D-моделлерам я рекомендую рисовать, лепить, развивать глазомер и фантазию.

Знание анатомии

Моделлерам, которые занимаются созданием персонажей, нужно знать анатомию

Неважно, воссоздаете вы модель реального человека или выдуманного персонажа — надо правильно передать внешний вид и пропорции. Этим навыкам обучают в художественных школах и вузах. Инженерное мышление и знание техники

Инженерное мышление и знание техники

Особенно важно для моделлеров, которые работают в сфере промышленного дизайна. Для кино и игр тоже создают 3D-модели техники, и надо знать, как она работает. Креативность и аналитическое мышление

Креативность и аналитическое мышление

Моделлеру нужно анализировать информацию, которую он получает от художников и специалистов по сканированию. Ему приходится дорабатывать концепты художников, то есть решать творческие задачи.

Знание программ

Моделлеры работают в специальных программах, которые позволяют воссоздать объект максимально точно: с соблюдением объёмов, размеров, пропорций.Например, я использую Maya, ZBrush, UVLayout, Houdini, SpeedTree, Mudbox.

Что такое 3D-моделирование?

Под 3D-моделированием понимают процедуру создания трёхмерной модели предмета, персонажа, строения. Ее задача заключается в получении визуального объемного образа реального либо вымышленного объекта.+

3D-модель отличается реалистичностью и высокой детализацией. В нее легко внести изменения, например, настроить размер, убрать или добавить детали. Компьютерные программы (зачастую используются SolidWork, 3DMAX, ProEngineering) предоставляют необходимые проектировщикам инструментарий и шаблоны. Они совместимы с любым другим ПО: программами для станков, приложениями для проведения инженерных расчетов, пр. Обеспечивают экономию ресурсов, упрощают работу и повышают производительность.

3DTin

Еще один простой инструмент для работы прямо в браузере — 3DTin совместим с браузерами HTML5 (Chrome, Safari, Firefox и т.д.). В этом редакторе тоже не получится создавать сложные модели, но работать с простыми будет в удовольствие— никаких специальных навыков в 3D-дизайне не потребуется.

3DTin — бесплатный простой редактор с облачным хранением эскизов

Выбор шаблонов огромный, все ваши эскизы хранятся в облаке, а свои модели можно добавлять в общую библиотеку. Благодаря облачному хранению доступ к своим файлам можно получить из любой точки мира в любое время, если есть подключение к интернету.

3DTin — бесплатный редактор. Желающие могут ознакомиться на сайте программы с обучающими видеороликами.

Процесс создания изделия с применением аддитивных технологий.

Структура аддитивного технологического процесса производства изделий.

В соответствии с представленным алгоритмом на первом этапе создания изделия осуществляется разработка 3D-модели с использованием CAD-программы в соответствии с техническим заданием и требованиями стандартов. После этого необходимо экспортировать данные файла программы твердотельного моделирования в формат, воспринимаемый программой управляющей машины аддитивного производства (например, «STL»). Процесс моделирования в настоящее время можно производить не только как в твердотельном формате, так и сразу в STL. Перед следующим этапом проводится выявление возможных дефектов модели. Модель, предназначенная для 3D-печати, должна быть герметичной, монолитной и не содержать полых стенок, что обеспечивается с помощью специальных программ. Далее осуществляется преобразование информации из STL-файла в команды, следуя которым 3D-принтер производит изделие, это так называемый G-код.

Во время этой процедуры следует выбрать нужный масштаб детали, правильное положение в пространстве, а также точно позиционировать модель на рабочей поверхности. От этого зависит результат всего процесса, прочность, шероховатость поверхности детали и расход материала. После выполнения настроек происходит разделение модели на слои материала, «укладываемые» в тело детали за один рабочий цикл аддитивной машины. Этот процесс получил название нарезка (slicing – англ.). Нарезка производится с помощью программного обеспечения, поставляемого с машиной, или с помощью специальных средств (Simplify, Skein-forge, Slic3r, KISSlicer, MakerWare и др.). Полученный на предыдущей стадии G-код передается на 3D-принтер через флеш-память или через USB-кабель. В процессе подготовки и настройки аддитивной машины выполняются калибровка, предварительный нагрев рабочих органов, выбор модельного материала и задание зависящих от него параметров режимов работы оборудования. На устройствах профессионального уровня этот этап может быть совмещен с процедурами процесса нарезки. После того как выполнены все подготовительные операции, запускается процесс печати, то есть послойного объединения материалов. Его продолжительность зависит от типа технологии и выбранных параметров точности и качества изготовления детали.