3D-моделирование: обзор истории и отраслевых приложений
Впервые разработанное в 1960-х годах создателем Sketchpad Иваном Сазерлендом, 3D-моделирование можно просто определить как процесс создания трехмерного цифрового визуального представления объекта. реальный объект с помощью специализированных компьютерных программ. Думайте об этом как о реалистичном рисовании, но с гораздо большей сложностью, потому что вы можете включать данные в реальном времени в модель и взаимодействовать с объектом с помощью компьютера. Точно так же, как и физическую модель, объект можно вращать, переворачивать, взрывать или манипулировать им на экране самыми разными способами.
Некоторые производители программного обеспечения продают свои 3D-программы и 2D-программы как отдельные пакеты, но многие объединяют их в один. В зависимости от используемого программного обеспечения и аппаратных характеристик компьютера 3D-модели могут быть созданы с помощью нескольких различных процедур, таких как моделирование на основе алгоритмов, рисование от руки (на компьютере) или сканирование.
Наложение текстуры поможет создать более четкие детали на поверхностях моделей. Чтобы сделать каждую модель максимально реалистичной и интерактивной, она должна основываться на наборе точек данных. 3D-модели можно разделить на три основных типа в зависимости от используемых в них точек данных:
Каркасные 3D-модели
3D-модели этого типа могут выглядеть совсем нереалистично, потому что их конструкции или чертежи состоят только из сетей проводов (отсюда и каркас), соединенных для создания определенных форм, построенных из комбинации ничего, кроме линии и дуги. Все поверхности прозрачны, поэтому все, что находится на заднем плане, видно на экране компьютера.
Модели поверхности
Более реалистичные 3D-модели имеют более точные текстуры поверхности. Вместо того, чтобы использовать только линии и дуги, модели поверхности больше похожи на бумажные модели, поскольку каждый лист «бумаги» можно разместить в любом месте экрана под разными углами для создания желаемых форм.
Также можно разделять и соединять поверхности для дальнейших модификаций. Поскольку поверхности непрозрачны или полупрозрачны, а не прозрачны, фоновые области затемняются, создавая более реалистичное визуальное представление.
Твердотельные 3D-модели
Твердотельные 3D-модели являются наиболее требовательным к вычислительным ресурсам типом 3D-моделирования. Хотя на первый взгляд они похожи на ранее упомянутый тип 3D-модели, этот тип модели включает в себя больше точек данных, чем любой другой. К ним относятся вес, плотность материала, центр тяжести и механическое напряжение. Твердотельная модель не только самая реалистичная, но и наиболее широко используемая в инженерии для создания прототипов.
Простым примером трех типов является трехмерная модель простого куба. Чтобы нарисовать каркасную модель, все, что вам нужно сделать, это сделать двенадцать линий и соединить их, указав координаты каждой точки; поверхности представляют собой пустые пространства, позволяющие видеть фон сквозь куб.
На экране видны только линии. Чтобы превратить куб в модель поверхности, необходимо покрыть все стороны непрозрачными или полупрозрачными поверхностями. Хотя вы можете видеть только три плоскости спереди, важно создать все шесть плоскостей, чтобы сделать его максимально реалистичным, когда вы взаимодействуете с кубом, например, вращая его. Для твердотельной модели вы можете добавить больше точек данных, таких как материалы и предел прочности на растяжение рамы, что сделает модель еще более реалистичной.
Зачем использовать 3D-моделирование?
Создается впечатление, что люди склонны ассоциировать 3D-моделирование только с архитектурным проектированием. Это не совсем неправильно, но 3D-моделирование можно использовать практически в любой отрасли, включая потребительские товары и даже в образовательных целях, например, в школах. Получение визуального представления объекта — это только одно из преимуществ. В дополнение к получению точной визуализации объекта, 3D-моделирование (по крайней мере, с инженерной точки зрения) дает большое количество технических деталей с почти нулевым количеством ошибок, если они вообще есть.
При использовании в области проектирования или архитектуры, например, прототипов велосипедов или строительных конструкций, твердотельное 3D-моделирование обеспечивает точное подобие того, как будет выглядеть и функционировать конечный объект в реальном сценарии. То же самое относится и к другим областям исследования, таким как биология или химия, где 3D-модели используются в качестве визуального представления органов тела или химической структуры атома. Это означает, что автоматизированное проектирование и черчение (CADD) может помочь профессионалам создавать 3D-модели как теоретических (в случае прототипов), так и существующих объектов (таких как 3D-модель человеческого сердца) с гораздо большей детализацией.
Более точное 3D-моделирование также открывает возможности для лучшего планирования. Архитекторы могут воспользоваться преимуществами 3D-моделирования, чтобы получить легкий доступ к теоретическому зданию и попытаться улучшить его эстетическую или общую структурную целостность.
Они могут попытаться изменить части конструкции, фундамент, планировку помещений и все остальное еще до того, как здание будет построено. Это лучше, чем менять дизайн-проект посреди текущих строительных работ. Инженеры и дизайнеры продуктов имеют те же преимущества. Они могут найти решения проблем проектирования задолго до начала производства.
Некоторые из самых больших преимуществ использования 3D-моделирования для профессионалов:
- Точное планирование: Независимо от проекта, профессионалы могут детализировать план действий с хирургической точностью для каждого шага. Независимо от того, являются ли модели теоретическими или изображениями существующих объектов (методом сканирования), профессионалы могут работать с точной моделью и включать все необходимые точки данных, на основе которых они могут более удобно изучить каждую часть объекта. Они могут выявить потенциальные недостатки в структурной целостности продукта/сайта и внести изменения в саму модель, а не в фактический объект, избегая ошибок с дорогостоящими последствиями на более поздних этапах процесса.
- Реальная визуализация: Одним из самых больших преимуществ 3D-моделирования является то, что точки данных могут быть чем угодно, связанными с самим объектом или внешними факторами, такими как погода и возможные взаимодействия с другими объектами, включая людей/пользователей. Например, при создании автомобиля 3D-моделирование может дать точное представление о том, насколько хорошо автомобиль будет работать в условиях сильного дождя, различной скорости ветра, скользкой дороги или в ситуации, когда водитель выжимает двигатель до предела. Хотя результаты испытаний, основанные только на вычислениях, не могут полностью заменить потребность в тест-драйвах, данные могут, по крайней мере, служить надежной точкой отсчета. Основываясь на этих данных, инженеры и дизайнеры имеют хорошее представление о том, следует ли вносить изменения или проверять план проектирования для производства.
- Скорость: Как упоминалось ранее, 3D-модель может быть создана с нуля или путем сканирования реального объекта. Это устраняет границы того, что профессионалы могут делать с моделью. Другими словами, возможности применения безграничны. Многие примеры 3D-моделирования связаны с созданием продукта, например, со строительством небоскреба или проектированием автомобиля. Тем не менее, нет правила, согласно которому его нельзя использовать и для противоположной функции, например, для сноса здания. Если здание достаточно высокое, процесс сноса требует надлежащего планирования, чтобы исключить вероятность того, что его разрушение нанесет ущерб другим объектам. С помощью 3D-моделирования инженеры по сносу могут быстрее определить наиболее эффективный способ сноса здания, не нанося ненужного ущерба прилегающей территории. Когда скорость является критическим фактором (например, при попытках спасения горящих зданий), 3D-моделирование предлагает надежный метод для более быстрой разработки планов действий.
Это устраняет границы того, что профессионалы могут делать с моделью. Другими словами, возможности применения безграничны. Многие примеры 3D-моделирования связаны с созданием продукта, например, со строительством небоскреба или проектированием автомобиля. Тем не менее, нет правила, согласно которому его нельзя использовать и для противоположной функции, например, для сноса здания. Если здание достаточно высокое, процесс сноса требует надлежащего планирования, чтобы исключить вероятность того, что его разрушение нанесет ущерб другим объектам. С помощью 3D-моделирования инженеры по сносу могут быстрее определить наиболее эффективный способ сноса здания, не нанося ненужного ущерба прилегающей территории. Когда скорость является критическим фактором (например, при попытках спасения горящих зданий), 3D-моделирование предлагает надежный метод для более быстрой разработки планов действий. Стоит отметить, что 3D-моделирование предназначено не только для профессионалов, хотя стоимость приобретения необходимого оборудования и программного обеспечения все еще относительно высока.
Дизайн 3D-моделирования для 3D-принтеров
Осознаете вы это или нет, но 3D-печать существует уже несколько десятилетий, хотя только недавно цена на машину упала до такой степени, что многие (если не большинство) людей могут приобрести потребительские 3D-принтеры для повседневного использования. 3D-моделирование и 3D-печать — захватывающая комбинация, которую можно себе представить, и, вероятно, их становится все проще и дешевле получить.
Легко предположить, что любое 3D-моделирование можно воплотить в жизнь с помощью 3D-принтера, но это не всегда так. Хотя с помощью 3D-моделирования нет ограничений по размеру, форме и уровню детализации, некоторые 3D-принтеры не предназначены для создания высококачественных объектов. Принтеры имеют максимальное разрешение слоев, размеры печати и цвета.
Некоторые бренды также работают с запатентованными нитями. Однако по мере развития технологий не исключено, что 3D-принтеры рано или поздно появятся в миллионах домашних хозяйств.
Сочетание 3D-моделирования и 3D-печати позволяет всем и каждому быть инженерами, архитекторами, дизайнерами и, в некоторой степени, изобретателями. Люди могут воплощать свои идеи в более реалистичные модели, не тратя слишком много денег на создание прототипов в натуральную величину. Даже студенты могут принять участие в волнении, рисуя творческие идеи в 3D-моделировании и печатая эти идеи в физические объекты, с которыми может взаимодействовать любой. Конечно, требуется время, чтобы понять все, что нужно знать о процессе, но набор навыков, необходимых для создания 3D-моделей, далеко не невозможно изучить и освоить.
Cad Crowd предоставляет внештатные услуги по 3D-моделированию
Если у вас есть проектная идея, требующая 3D-моделей, Cad Crowd может помочь. Наши предварительно проверенные и опытные фрилансеры по всему миру предоставляют услуги по проектированию 3D-моделирования и услуги фотореалистичной 3D-рендеринга, которые могут воплотить вашу проектную идею в реальность.
Узнайте, как это работает.
Вы также можете запустить конкурс и выбрать из множества концепций дизайна. Узнайте, как запустить конкурс дизайна менее чем за 15 минут.
3D-моделирование на ПК или планшете: что лучше?
Программное обеспечение для цифрового 3D-моделирования было дефицитным, функционировало только на ПК и использовалось в основном профессионалами. Но технологии развиваются с такой скоростью, что разработчики сделали 3D-моделирование более доступным, внедрив программное обеспечение для интеллектуальных устройств, таких как планшеты, что является основным продуктом в наше время. Итак, как мы узнаем, что лучше? Продолжайте читать, чтобы узнать.
Что такое 3D-моделирование?
С точки зрения непрофессионала, 3D-моделирование — это метод цифрового создания объектов, людей и поверхностей в трехмерном смоделированном пространстве. Для этого процесса требуется специальное программное обеспечение, и он используется в самых разных отраслях по многим причинам.
В наши дни любой может научиться 3D-моделированию, если у него есть ПК или смарт-устройство с подходящими характеристиками. На самом деле многие программы доступны бесплатно, их можно быстро и легко загрузить.
Если вы пользователь ПК и у вас еще нет программного обеспечения, почему бы не попробовать Blender? Вы можете ознакомиться с этим руководством для начинающих по началу работы с Blender, чтобы легко познакомиться с цифровым миром 3D-моделирования.
Так 3D-моделирование лучше на ПК или планшете? Оба имеют свои преимущества и недостатки.
Преимущества 3D-моделирования на ПК
3D-моделирование для ПК существует уже довольно давно, поэтому, безусловно, есть некоторые явные преимущества.
Расширенное программное обеспечение
Лучшее и наиболее полное программное обеспечение для 3D-моделирования, такое как Blender и Autodesk Maya, доступно только на ПК.
Это связано с тем, что требуемые характеристики слишком продвинуты для таких устройств, как планшеты, iPad и другие интеллектуальные устройства.
Однако сложность программного обеспечения означает, что у вас больше свободы действий в отношении деталей, поэтому вы получите более точные результаты.
Большой выбор программного обеспечения
Учитывая, что 3D-моделирование для ПК существует уже довольно давно по сравнению с приложениями для смарт-устройств, выбор программного обеспечения гораздо шире. Это важно в основном потому, что большее разнообразие программного обеспечения означает больше возможностей для удовлетворения ваших конкретных потребностей.
Результаты более высокого качества
Конечные результаты не только лучшего качества, чем на планшете, но и программное обеспечение для 3D-моделирования на ПК также более совершенное. Цифровое 3D-моделирование было впервые разработано в 19 в.60-х годов, поэтому у разработчиков было гораздо больше времени для совершенствования технологии.
Недостатки 3D-моделирования на ПК
У 3D-моделирования на ПК есть свои недостатки. Однако они могут быть применимы не ко всем.
Это может быть слишком сложно для новых пользователей
Навигация по программному обеспечению для 3D-моделирования на ПК может быть сложной задачей, особенно если вы не привыкли к программному обеспечению для проектирования.
3D-моделированиедля ПК обычно состоит из множества компонентов, которые могут сбить с толку даже самых умных людей, а множество шагов, необходимых для завершения одной части, может вызвать разочарование у некоторых.
Могут потребоваться математические знания
3D-моделирование абсолютно требует некоторого базового понимания математики и пространства, но для использования программного обеспечения вам также может потребоваться знание более сложной математики, такой как дифференциальная геометрия, системы координат и векторная алгебра.
Итак, если вы не склонны к математике, вы можете обнаружить, что 3D-моделирование на ПК доставляет больше хлопот, чем оно того стоит.
Преимущества 3D-моделирования на планшете
Несмотря на то, что у ПК гораздо более длинный послужной список, использование программного обеспечения для 3D-моделирования на планшете имеет ряд преимуществ.
Практика
Не каждый может эффективно работать с мышью, и если вы художник, ожидающий перенести свои навыки из реального мира, вы можете почувствовать разочарование от движений компьютерной мыши.
На планшете 3D-моделирование будет очень похоже на рисование, поэтому, если вы уже художник, движения должны показаться вам знакомыми.
Кроме того, если вы хотите улучшить свои навыки мелкой моторики (или если вам удобнее их использовать), 3D-моделирование на планшете может принести вам множество преимуществ.
Удобный для пользователя
В целом смарт-устройства более удобны для пользователя, чем ПК, и программное обеспечение для 3D-моделирования ничем не отличается. Частично это связано с тем, что программное обеспечение не такое продвинутое, как для ПК, поэтому для изучения требуется меньше функций, но также и потому, что вы можете найти приложения, которые сделали вариации технологии намного проще.
Например, приложение для 3D-позирования Magic Poser поставляется с предварительно разработанными реквизитами и людьми, которых вы можете изменять и позировать в трехмерном пространстве. Хотя это, безусловно, ограничивает то, что вы можете создавать, это также делает технологию намного более доступной, так что те, у кого нет навыков, времени или понимания 3D-моделирования, также могут участвовать.
Простота транспортировки
Конечно, одно из наиболее очевидных преимуществ использования планшета для 3D-моделирования заключается в том, что его легко транспортировать; они компактны, легки и могут использоваться практически в любом положении. Таким образом, вы можете моделировать в любом месте и в удобном положении.
Недостатки 3D-моделирования на планшете
Необходимо учитывать и недостатки использования планшета для 3D-моделирования.
Ограниченные опции программного обеспечения
В отличие от ПК, вы не можете загрузить какое-либо программное обеспечение на свой планшет, поэтому вам придется полагаться на доступные приложения.
Кроме того, ни одно из передовых программ для 3D-моделирования не доступно в полной форме для приложения для смарт-устройств.
Ограниченные возможности
В планшетах отсутствуют спецификации, необходимые для выполнения определенных операций, поэтому они не могут выполнять желаемые функции, такие как рендеринг или риггинг, среди прочего. Это сильно влияет на результат 3D-модели, поэтому пользователи могут разочароваться.
Если вы ищете бесплатный инструмент для такелажа, ознакомьтесь с бесплатным программным обеспечением для автоматического такелажа AccuRIG.
Плохое качество
Из-за ограниченных возможностей 3D-моделирование на планшетах, как правило, приводит к более низкому качеству работы. Это не значит, что он не может производить качественный контент, но по сравнению с ПК часто не хватает готового результата.