Программы, технологии и процесс 3D-моделирования

Формы архитектуры строений с самого начала рождаются в воображении архитектора в виде правильных и великолепных трехмерных образов. История развития архитектуры утверждает, что авторы строений всех исторических периодов прекрасно владели средствами 3D моделирования, идеально точно перенося величественные идеи на плоскости чертежей. Просто нереально построить строение без понимания и виртуозного оперирования подобными элементами трехмерного проектирования, как форма и объем, плоскости и разрезы. Создание 3D архитектурных моделей, пускай даже на примитивном уровне, просит знания ключевых параметров материалов и полного понимания технологий строительства.

Возникновение современного компьютера и программного графического комплекса дает прекрасную возможность создавать любые трехмерные модели в проектировании архитектуры. Такой инструментарий даёт просто безграничное пространство для искусства архитекторов, декораторов, кинопродюссеров.

3D технологии стали для нас привычными. Мы пользуемся ими в обычной жизни, мы любим развлечения на основе трехмерных симуляций, и мы уже начали обучаться в виртуальной трехмерной обстановке.

Так предлагаю разобраться, как при помощи ПО для 3D моделирования вы сумеете спроектировать и визуализировать все собственные мечты!

Области применения 3D моделирования

Нужно согласится, в настоящий момент совсем невозможно даже представить современную архитектуру без трехмерного проектирования и визуализации очень разных объектов. Кроме классического использования, такие технологии уже выполнили шаг в грядущее – в области «3D печати» домов.

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

Создавая, скажем, фасады строений в программах 3D, архитектор имеет возможность создать виртуальную модель и привязать ее к определенному участку на местности. Все объекты делаются из подобранной фигуры, которая расположена в составе набора примитивов программы 3D моделирования. Библиотека примитивов до такой степени широкая, что вполне позволяет при помощи нужного модификатора создавать любую модель настоящего мира.

Применяя геодезические съемки, программа трехмерного проектирования в режиме автомат выводит на принтер чертежи генпланов и профиля дорог и площадок с красными отметками. Это дает возможность уменьшить сроки разработки и уменьшить ее отпускная цена.

Современный трехмерный дизайн любого пространства позволяет создать настоящее представление о мебельной расстановке, отопительных систем, электрической проводки, источников освещения, выключателей, вида остекления и наполнения проемов. Подобный подход уменьшает ошибки в плане строительства, облицовки и украшения. Вы видите еще не выстроенное здание как будто на ладони, оно уже практически есть!

3д модели объектов растительного и животного настоящего мира делают как бы виртуальную реальность, где вы можете прямо сейчас наслаждаться тем, насколько великолепен будет ваш сад или насколько стильно станет смотреться территория которая прилегает вашего бизнеса. Определяя место физического объекта в 3D пространстве, можно запроектировать и очень точно осуществить даже сложнейшие инновационные идеи в строительной области, украшения, а также в дизайне ландшафта.

Передовые, самые передовые разработки в области 3D принтеров дают возможность буквально печатать дома из цемента. Строительные 3D принтеры пока не совершенны и имеют довольно большую цену, они восприимчивы к изменениям атмосферных условий, просят прямо-таки трепетного отношения к себе. Они не допускают перерывы в поставке смеси бетона и не дружат с каркасом из арматуры. Монтаж перемычек и перекрытий делается добавочной техникой. Но дома по такой технологии строятся в рекордно минимальные периоды времени и могут иметь неимоверно необыкновенный дизайн. Естественно, «напечатать» подобный дом грядущего совсем нереально без предварительного проектирования в совместимой 3D программе.

Область использования 3D моделирования не исчерпывается архитектурой, строительством и облагораживанием.

3D-моделирование – это база современного игрового и мультимедийного пространства.

Еще недавно трехмерный необыкновенный фильм был вершиной мастерства в киноиндустрии. В настоящий момент фильмы, мультики и игры 3D трансформировались во что-то конечно разумеющееся. Создание трехмерных героев для кино и VR игр – это очень большой доходный бизнес.

Трехмерные модели повсеместно используются в рекламе. Причем для их создания применяют не только редакторы для моделирования, но и программу Adobe Photoshop.

Самое передовое направление в области VR и трехмерного моделирования пространства – это обучающие симуляции, разрешающие быстро и безопасно готовить мастеров в различных областях. Такую технологию внедряют даже для подготовки кондукторов, проверяющих билеты в автобусах!

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.

Как выполняется 3D моделирование для промышленных целей

Промышленное 3Д моделирование делается всегда на основании техзадания (ТЗ) выданного заказчиком. Включая в задание раздел 3D моделирование, заказчик указывает степень деталировки и количество разновидностей с различными текстурами или цветом.

Выполняя 3D моделирование объектов, проектировщик представление дает как об некоторых моделях деталей, так и о позиционировании и функционировании их в составе комплекса-изделия. 3D модели деталей, находясь в составе рабочего проекта, показывают конечный вариант готового продукта (экстерьер или интерьер).

Проектировкой инженерных систем в программах 3D моделирования решается задача автоматизации сложных процессов, к примеру, например, как создание рабочих чертежей линейно вытянутых объектов.

Средствами 3D-моделирования выполняется конструирование и испытание деталей самых разных устройств, механизмов, в том числе очень технологичных. Распечатав их на принтере в настоящую величину и оттестировав, конструктора могут приступить к фабричному производству. Трехмерные технологии остро популярны в автопрома, где делаются 3D модели не только деталей, но и корпуса машин. Именно так можно отпускать на рынок нововведения и передовые решения – конструктивные и для целей автодизайна.

Очень большой спрос на рельефное 3D-моделирование встречается в фармацевтическом секторе и, особенно, в области протезирования. Современные протезы разрабатываются таким образом, чтобы они очень хорошо подошли анатомически и полностью делали бы функции потерянных конечностей.

И, разумеется, апогеем в промышленном 3D планировании считается упаковка. Подробная проработка формы, практичности и дизайна при помощи 3д позволяет очень оказывать влияние на продажи товаров, а с ними на прибыль фирм. Порой восхитительная упаковка (даже посредственных товаров) становится локомотивом продаж.

Этапы создания трехмерной модели

Фотореалистичность

3D проектировщик – это практически дизайнер! В его работе нужен поиск фотореференсов и фиксация сцен естественной природы и окружения. Правдоподобность сцен полезно сравнивать с данными примерами. Образцы для моделирования и позиционирования выгодно выбирать еще до начала ключевых работ.

Помимо обеспечения естественности, идентичности, поиск прекрасных примеров расширяет видение композиции и преподносит воодушевление в работе!

Правильный выбор нужного ПО

Выбор технологии для 3D моделирования объектов настоящего или вымышленного мира зависит от применяемого ПО. Многообразие и характерность программ для создания трехмерной модели, просто впечатляющее. Если требуется выполнить проект в 3D, соотнесите характерности выполнения и функционал ПО. Это поможет с самого начала не ошибиться с выбором инструментария.

К примеру, если нужно создать платье для модели человека, то в 3Ds max тяжело выполнить развертку и положить правильно текстуру на платье. Стало быть, это делается в программе, где инструменты 3D моделирования имеют подобную возможность. Непростые проекты всегда делаются с разделением труда на моделирование и визуализацию. Это связано с необходимостью иметь для данных работ значительный объем специализированных знаний и способностей. Заказанный проект обязан быть сделан качественно и в срок, по этому очень и очень важно с самого начала работать с подходящим ПО.

Начнем с 2D

в начале трехмерной разработки, в основном, делаются подробные чертежи 2D. К примеру, данный этап обязателен перед моделированием в строительстве. Строения с самого начала разрабатываются в формате двухмерных чертежей с размерами, которые после импортируются в программы, работающие с трехмерной графикой. Такой порядок подготовки дает возможность избежать ошибок и погрешностей, так как тот же 3Ds max лучше работает с готовыми полилиниями.

Импортировав чертежи 2D в программу для 3D, проектировщик настраивает папку проекта и присваивает текущее наименование. В папке проекта будут сохраняться резервные копии файла, референсы, дополнительные библиотеки материалов с текстурами, текстуры новых создаваемых программой материалов и дополнительные сцены для проекта. Такой порядок учета файлов выполняют программы для визуализации 3D моделей и прописывают пути их определения на дисках компьютера. Изменение места нахождения текстур либо иных файлов проекта приводит к потере их для программы. Потребуется добавочное действие для прописи путей поиска и мест расположения текстур и файлов.

Создав папку проекта в 3Ds max, выполняем сохранение ключевого файла в папку сцен. Маршрутизация и классификация проекта на этом закончены! Переходите конкретно к работе с 3D.

Обычное 3D моделирование делается в четырех проекциях

Эти проекции составляют рабочую среду ПО для 3D моделирования. Для навигации разработан качественный интерфейс, дающий возможность быстро и хорошо переключаться между проекциями и получать доступ к инструментарию программы.

Базой для работы можно считать примитивы. Примитивы – это комплекс обычных форм (бокс, сфера и т.д.). Набор примитивов в программе собой представляет некий конструктор для разработки 3D моделей. Также есть нужные модификаторы – инструменты для трансформации обычных форм.

Применяя самое простое, можно сделать великое!

Для моделирования строения четырехугольной формы подбирается бокс. Используя модификаторы, можно выполнить проемы дверей и окон в стенках. Работа с нужными обычными формами, а еще их модификация, собственно, и есть создание трехмерных 3D моделей в нужном количестве и качестве.

В современных программах заложено большое количество инструментов для продвинутого моделирования.

Одним из важных инструментов считается полигональное моделирование. Применяя точки, ребра и полигоны делается модификация любого примитива и придание нужной формы модели. Исполнять такие трансформации требуется с применением конкретного порядка действий. Для этого нужны знания правил программы полигонального моделирования. После выполнения вариации исследуется расположение ребер — говоря иначе сетка с четырьмя точками у каждого полигона.

При моделировке с применением нескольких примитивов (стены + пол + потолок) тщательно контролируются точки их соприкасания. Размещенные рядом точки нужно «сварить» специализированной командой. Максимально приближая места стыка, добиваются точного касания полигонов. Так выходит единая, монолитная модель, без каких-то «щелей» и других недостатков.

Прекрасно помогает в работе с моделями кратковременная изоляция объекта в пространстве программы.

Обучение полигональному моделированию, в основном, следует строго после изучения интерфейса. Это в буквальном смысле базис, нужный для успешного освоения 3D технологий. По существу, этот опыт даёт фактически безграничную свободу. Это важно даже если есть наличие большого количества готовых хороших моделей.

Выполнение рендера

Собрав сцену из моделей, ставится задача отчитаться перед заказчиком рендером. Если требуется первичное согласование, то делается черновой рендер, дающий наглядное представление о проделанной работе, концепции проекта. Для окончательной отчетности и для презентационных целей делается фото реальный рендер.

Визуализатор устанавливает и настраивает камеру под установленный ракурс. Если визуализируется проект ландшафта, то ставятся несколько камер (общий план с полета птицы или вид на группу для входа). Особое обращается внимание на хорошее освещение сцены.

Помимо освещения нужно подобрать размер кадра окончательной картинки. Если понадобится вывода результата на печать задается размер бумаги (А1, А2, А3, А4) и размер фреймбуфера программы. Расчет нужно выполнить в первую очередь в сером цвете для постановки освещения. Если освещение сцены исполнено HDR картами и солнцем, то нужно соединить их между собой для корректного падения теней. Незамысловатые в плане визуализации – это статические сцены (экстерьер или интерьер). Большое количество времени занимает визуализация анимации самых разных сцен. Завершив промах, делается сохранение и постобработка результата который получился.

Правильный подход к моделированию, внимание к деталям и правильное ПО – залог, того что рендеры будут реалистичными и в согласии с ТЗ заказчика.

ПО

На данное время разработано крупное разнообразие программ для моделирования. Для детализации их можно поделить на группы, согласно тем задачам, на которые это ПО ориентировано:

1. Максимально подробное отображение фактуры материалов для строительства и конструкций 3D моделей сооружений и зданий (3Ds max Autodesk).
2. Максимально подробное выполнение рабочих чертежей 3D моделей сооружений и зданий, в том числе с расчетами нагрузок и размеров (BIM Building Information Modeling в Autodesk Revit).
3. Самая большая правдоподобность моделей в киноиндустрии и играх (Maya Autodesk).
4. Цифровой скульптинг (ZBrush, Mudbox).

Компьютеры распределяются по назначению:

1. Многофункциональные.
2. Специализированные.
3. С целью решения не широкой задачи.

По мощности распределяются:

Особенное место в трехмерном моделировании занимает визуализация (получение реальной картинки).

Процесс формирования визуализации именуется рендер (анл. глагол render – представлять, отображать, англ. rendering —визуализация).

Для рендера применяются подсобные программы. Часть из них являются штатными в 3D программах. Успеха в этом направлении добились также и посторонние изготовители рендер программ. Особенную популярность имеет Chaos Group, которая имеет две самые прогрессивные программы для рендера VRay и CORONA.

Независимо от варианта применяемой программы и ЭВМ создание модели для постановки сцены применяют раздел программы:

1. Моделирования с использованием нужных модификаторов.
2. Шейдинга для назначения материалов на готовые модели.
3. Визуализация.

Чтобы правильно подобрать ПО, нужно настоящее и квалифицированное осознание ТЗ и всех этапов трехмерного моделирования. Вам понадобится проверить софт с точки зрения особенности и функционала, чтобы на выходе получить высшее качество.

К примеру, чтобы хорошо выполнить чертежи, софт необходим такой: 3Ds max, AUTOCAD и Adobe Photoshop. Это ПО обеспечит качество моделирования, рендеринга и соблюдение сроков сдачи работы заказчику.

В программе Autodesk AUTOCAD чертится 2d план объекта или строения в масштабе с указыванием всех нужных для 3D моделирования размеров. Порой для подобных целей применяются cad для 3D моделирования — типа Autodesk Revit или AUTOCAD 3D для архитекторов.

Когда подобрана программа для 3D моделирования, нужно определиться с добавочной программой для рендеринга. Это, в основном, дополнительный плагин (увеличение), которое обязано полностью соответсвовать требованиям ТЗ по качествам визуализации и презентационным особенностям рендеров.

Есть приложения, которые являются лучшими для рендеринга: Iray, V-Ray, Arion, Oktane, Corona, Mental ray и Arnold. Они все имеют широкий функционал и дружеский интерфейс, который позволяет визуализатору удачно выполнить финишный расчет.

Технологии визуализации улучшаются

Сейчас Corona одновременно с Chaos Group выпустила модель программы за номером 3. По прошествии этого времени в ее составе возникла собственная камера и осветительные приборы. Усовершенствовалась система назначения материалов с помощью собственных процедурных карт. Простота рендера в настоящем времени позволила ПО от Corona стать наиболее распространенным для начинающих визуализаторов. Тем более это проявилось после создание мощной библиотеки материалов в составе самой программы. Слабым местом программ Corona – Chaos считается процесс изменения сцен, созданных в V-Ray, в Corona и обратно. Из-за недостатков данного импорта-экспорта бывает требуется корректировка материалов и освещения.

V-Ray от Chaos Group также всерьез продвинулся в плане развития ренедеринга. Поделившись собственными наработками с Corona Render, Chaos Group выпустила V-Ray 5 и сразу вернула себе лидерство на рынке программ для визуализации. Сделанные раньше библиотеки моделей для V-Ray разнообразных моделей (начиная от 1.5 до 3.3) за десятилетия существования трехмерного моделирования корректны сейчас. Непростые проекты визуализации делаются исключительно с материалами V-Ray Chaos Group. Главной причиной возникновения новых визуализаторов считается нравственное устаревание материалов и рендера, сделанного в составе ключевой программы.

Создатели 3Ds max также предусмотрели свои библиотеки материалов (Autodesk). Есть достаточно прогрессивный порядок присвоения (назначения) определенного материала той или другой модели – такая технология стала новым витком развития уже имеющейся.

Начав с 1997 года, рождается в продаже редактор трехмерной графики 3D Studio Max 2 имеющий в составе все современные блоки интерфейса.

Autodesk каждый год выпускает новую версию программы в 2-ух вариантах— 3Ds Max и 3Ds Max Design. Первый вариант предназначается для мастеров в области моделирования. Другой вариант программы применяется дизайнерами и архитекторами.

Все это многообразие инструментов и технологий в области 3D моделирования и проектирования, даёт очень большие возможности мастерам из различных областей! Освоение трехмерной графики двигает вперед целые промышленные направления, а еще выполняет нашу жизнь динамичнее, интереснее. Мы уверены, что грядущее 3D моделирования практически не имеет горизонтов и границ, что эти новые технологии в скором времени станут еще недорогими, популярными и незаменимыми!

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.