Для каких целей применяется 3D моделирование




 

Области, где в наше время применяется 3D моделирование очень разнообразны, самыми популярными можно назвать производство, рекламная отрасль, индустрия игр и развлечений, кинопроизводство, дизайн, медицина и другие. Это современная технология, которая открывает абсолютно новые возможности для разработки и производства новых инновационных продуктов.

 

Различают такие виды моделирования:

 

  • твердотельное;
  • поверхностное;
  • полигональное.

При твердотельном моделировании проектируют объекты, которые имеют свойства физического тела. Такое моделирование проводят по аналогии с изготовлением нужного объекта по чертежу или эскизу. Например, модель, представленная  на странице  https://3d-stl.com/catalog/weapons/the_handle_of_the_knife_and_the_sheath_wolves_and_deer_ro3_007/ представляет собой образ для производства ручки ножа и ножен. При создании такой 3D модели сначала формируют простые элементы, потом дополняются деталями. Такой трехмерный чертеж создают в автоматическом режиме, с помощью специальных программных комплексов. В процессе можно вносить изменения и дополнения, чтобы усовершенствовать объект.

 

При поверхностном типе 3D моделирования на начальном этапе создают каркас, на который последовательно «натягивают» поверхности, описывающие форму различных элементов и деталей. В итоге последовательных операций получают детальную скульптурную поверхность. Такая модель потом применяется в промышленном дизайне, для проектирования товаров, дизайнерских изделий, ювелирных изделий, игрушек, и т.д.

 

3D моделирование

 

Сучасні підходи до розробки 3D моделей

 

Тепер на ринку працюють компанії, які виконують повний комплекс послуг в сфері 3D моделювання, 3D візуалізації і анімації. Вони накопичили великий досвід з розробки як 3D моделей об’єктів, так і розробки складних і деталізованих сцен. Дизайнери працюють у всіх популярних 3D редакторах і передають результат роботи замовнику в будь-яких необхідних форматах.

 

Можна розробляти 3D моделі будь-якої складності, будь-який деталізації, промислові 3D моделі, 3D моделі для подальшої візуалізації, художні 3D моделі, 3D моделі для анімації, а також надавати послуги з промислового дизайну. Згідно подальшого застосування необхідної 3D моделі, якщо замовник не обговорений необхідний формат 3D моделі, фахівці підберуть оптимальний формат для її подальшого застосування.

 

Розроблені 3D моделі можуть застосовуватися:

 

– у виробництві (ЧПУ верстати і лазерна різка)

– для друку на 3D принтерах

– для фотореалістичної 3D візуалізації зображень для рекламних цілей

– для створення відеороликів і анімації

– для наочної ілюстрації майбутніх об’єктів

– для формування промислового дизайну і визначення найкращих ергономічних параметрів

– в інженерних (CAE) розрахунках або в будь-який інший сфері.

 

У сучасному світі важко уявити значиму сферу виробництва, яка б обходилася без використання об’ємної графіки.

 

 Так що ж таке 3D моделювання і де воно застосовується

 

3D – є скороченням англійського 3-dimensional, що в перекладі означає «три розміри». Суть визначення полягає в переході від схематичного, однолінійного простору в об’ємне, більш реалістичне. 3D моделювання – спосіб пожвавлення предметів в тривимірному просторі, що надає можливість візуально «помацати». 3D моделювання є невід’ємною частиною 3D візуалізації та створення комплексних проектів в сфері реклами і презентації продукції.

 

Створення 3D зображення включає в себе наступні кроки:

 

  • моделювання – це створення тривимірної математичної моделі і об’єктів в ній;
  • текстурирування – привласнення поверхням моделей растрових або процедурних текстур (також включає настройку властивостей матеріалів – шорсткість, прозорість, відбиття, і інші.);
  • освітлення – встановлення та налаштування джерел світла;
  • анімація – присвоєння об’єктам властивості руху;
  • динамічна симуляція – це автоматичний розрахунок взаємодії частинок і тіл і ін. з модельованими силами гравітації, вітру, виштовхування і ін., а також один з одним, що дає оцінку взаємодії розробляється вироби з навколишніми об’єктами і дозволяє мінімізувати витрати, пов’язані з внесенням коригувань в оснастку або програму механізму;
  • рендеринг або візуалізація – побудова проекції аналогічно обраної фізичної моделі;
  • композітінг (компоновка) – створення цілісного зображення методом компонування окремих елементів;

 

Області застосування 3D моделювання багатогранні. Найбільш популярні з них:

 

– виробництво

– 3D прототипування

– рекламна сфера

– ігрова індустрія;

– кіноіндустрія;

– медицина;

– промисловість;

– архітектура і багато іншого.

 

Існують наступні види моделювання:

 

– твердотільне;

– поверхневе;

– полігональне.

 

Коротенько розповімо про кожне з них:

 

Твердотільне моделювання 3D проектує об’єкти, у яких є властивості фізичних тіл. Вони будуються аналогічно виготовленню вихідного предмета за кресленнями або ескізами. Спершу формується елементи простої форми, потім вона підганяється під необхідну модель. Креслення створюються автоматично. Це перетворює внесення змін до швидкий і простий процес. Швидкість виконання роботи збільшиться, при використанні шаблонів стандартних деталей в збірках, наприклад болти, гайки і т.д.

 

Твердотільне моделювання пов’язане з використанням переважно булевих операцій:

 

  • об’єднання (шляхом створення ще одного тіла і з’єднання його з початковим);
  • вирахування (відрізається зайвий обсяг);
  • перетину (також забирається непотрібне).
  • Моделювання включає також інші операції: маніпуляції з округленими ребер, формування тонкостінних тіл і т.д. Застосовується при проектуванні деталей і виробів в машинобудуванні, будівництві, в дизайні.

 

Наприклад, при створенні 3D моделі деталі для верстата в ній потрібно виокремити прості геометричні тіла (призму, конус і т.д.). Потім визначити базове тіло. До нього будуть додаватися і від нього відніматися інші елементи. Твердотільне моделювання зараз є найбільш ефективним методом, використовуваним при проектуванні складних об’єктів.

 

 

Поверхневе 3D моделювання на першому етапі роботи передбачає побудову каркаса. На наступному етапі на цю конструкцію натягуються поверхні. Вони описують різні елементи, з яких складається модельований об’єкт. З поверхонь збирається оболонка. Різниця видів поверхонь залежить від способу їх побудови. На відміну від твердотільного моделювання при поверхневому відсутнє «тіло», хоча межі тіла визначаються.

 

Як правило, поверхневе моделювання здійснюється аналогічно базовим твердотілим операціями. Залежно від мети застосовуються різні поверхні. В результаті виходить скульптурна поверхню. Такі моделі застосовуються в промисловому дизайні, при проектуванні корпусів транспортних засобів, складних ливарних форм, іграшок, взуття і т.д. Приклад: для створення моделі деталі поміщається картинка (ескіз) з її зображенням. Обводятся обриси. Послідовно використовуючи потрібні команди, створюється поверхнева модель.

 

Поверхневе моделювання дозволяє працювати зі складними формами, тому має широке застосування в проектуванні.

 

Полігональне 3D моделювання грунтується на об’єднанні великої кількості маленьких трикутників і чотирикутників по всій поверхні моделі (полігонів). Трикутник (або чотирикутник) поміщається в тривимірний простір. Всі полігони мають свої індивідуальні текстурні і колірні характеристики. Їх об’єднання дає полигональную сітку – модель об’єкта.

 

Для створення таких моделей використовуються різні програми, найбільш поширені: 3ds Max, Blender, Zbrush, Maya, Modo. Основна область використання полігонального моделювання – створення 3D візуалізації, анімації та тривимірних комп’ютерних ігор. Метод застосовується і при виготовленні простих деталей для різних галузей промисловості, у виробництві іграшок та інших виробів.