Примеры применения 3D-технологий в различных сферах и областях

Ни для кого не новость, что прежде чем построить здание, сконструировать автомобиль или сделать современный дизайн интерьера в квартире, необходимо создать проект. Во все времена это было трудоёмким и сложным делом. Требовался немалый труд и талант конструкторов, чертежников и художников. Каждый отдельный ракурс, каждая проекция чертились и рисовались отдельно. Общее представление о будущей конструкции складывалось в основном за счет воображения.

В наше время благодаря компьютерному трехмерному моделированию появилась удивительная возможность создавать объемную модель сооружения или 3D-модель. Она наиболее полно описывает проект, позволяет увидеть конструкцию со всех сторон. Презентация на основе 3D-модели производит самое яркое впечатление.

Что же такое 3D графика?

3D-графика (трехмерная графика) – это область конструирования, в которой объемная модель создается при помощи специальных компьютерных программ. Для работы этих программ необходимо соответствующее оборудование: компьютеры, планшеты и оргтехника.

Моделирование включает в себя несколько этапов: построение геометрической основы, наложение материалов, постановка света и рендеринг – максимально приближенная к реальности визуализация выбранных видов модели. Результатом рендеринга является красивая картинка, почти не отличимая по качеству от фотографии.

На основе 3D-графики можно разработать высокоточную копию существующего объекта или создать нечто совершенно новое. Можно воплотить в жизнь самые смелые творческие мечты.

Применение 3D-графики в современном мире

3D моделирование прочно вошло в нашу повседневную жизнь. Оно применяется в сфере маркетинга, архитектуры, дизайна, в развлекательной индустрии, не говоря уже о промышленности. Благодаря появлению 3D-печати трехмерное моделирование перешло на новый уровень и стало востребовано, как никогда. Однако построение 3D-моделей требует особых знаний и навыков, необходимо специальное обучение. Появилась новая профессия 3D-дизайнер, интересная, творческая и очень нужная.

Где сегодня используется 3D моделирование? Спектр очень широк:

• Мультипликация. Создание трехмерных персонажей для мультфильмов и компьютерных видеоигр
• 3D визуализация зданий и интерьеров
• Реклама и маркетинг. Часто требуются нестандартные объекты для рекламирования. 3D презентации позволяют произвести более яркое впечатление на заинтересованных лиц и сэкономить на реквизите
• Производство мебели. Производственные мебельные компании используют трехмерную модель для размещения своей продукции в электронных каталогах
• Промышленность. Каждую сложную деталь собирают по готовой и продуманной 3D-модели
• Медицинская сфера

Преимущества трехмерного моделирования

Преимуществ у 3D моделирования перед другими способами визуализации много. Трехмерное моделирование позволяет создать очень точную модель, максимально приближенную к реальности. Современные графические программы характеризуются высокой детализацией. Отобразить трехмерный объект в двухмерной плоскости не просто. 3D визуализации дает возможность тщательно просчитать и просмотреть все нюансы модели.

Трехмерная модель позволяет вносить изменения и правки, без перерисовки всей конструкции. Предварительный просмотр показывает, как эти изменения влияют на результат.

3D моделирование удобно не только для презентации конечному заказчику, но и дает много преимуществ изготовителю. Из трехмерной модели получают чертежи отдельных деталей или всей конструкции целиком. Несмотря на то, что создание трехмерной модели процесс тщательный и не быстрый, работать с ним в дальнейшем гораздо проще и удобнее, чем с традиционными чертежами.

Вам будет это интересно: курсы компьютерного дизайна для школьников

Обучение трехмерному моделированию сейчас – это инвестиция в будущее вашего ребенка

Подводя итог обзору 3D моделирования и визуализации, можно с уверенность сказать – это впечатляет, это востребовано и нужно. 3D технологии развиваются и усложняются с каждым днем, они все больше внедряются в нашу жизнь. Начать изучение трехмерного моделирования с раннего возраста – это значит дать ребенку старт в профессии. К моменту выпуска из института он будет уже на достаточном профессиональном уровне, чтобы стать востребованным молодым специалистом.

Виды 3d моделирования и «не правда о процессе создание 3D модели для игры» — Gamedev на DTF

Сегодня утром увидел статью настолько бестолковую и вводящую в заблуждение, что решил напрячься и написать что то сам.
я не профессиональный автор, и моя область работы в 3d довольно узкая, но этого должно хватить что бы создать простую вводную справку. Объяснить базовые понятия. Хотя я допускаю некоторые упрощения и неточности, что бы не слишком нагружать людей.

10 054
просмотров

p.s
cтатья получилась столь огромной что на полноценное описание процесса создания моделей для игр не хватило места и сил. возможно я оставлю ссылки на дополнительные материалы, или напишу вторую часть(хотя это не моя тема).

Для начала разберемся в видами моделирования. Существует десятки разных способов их классификации, и самих видов моделирования. Я затрону лишь самые базовые и поверхностные.

Классификация первая: методы реализации

CAD—Computer‑aided design.
Или на русском САПР -система автоматизированного проектирования. Параметрическое моделирование. Как можно догадаться из названия, в нем объекты создаются с помощью задания параметров. К примеру «Прямоугольник с гранями по 2мм»

​»Прямоугольник с гранями по 2мм»

Пример создания робота для 3d печати

Данный вид моделирования практически не применяется в игровой индустрии. Основная его цель это решение инженерных задач.
Но некоторые художники используют его для кое чего, что потом используется в играх, и в целом это важная часть 3d индустрии, поэтому я его упомянул.

Примеры популярных программ : fusion360, Solidworks, Компас 3D …

Полигональное моделирование.

В нем 3d модели определяются наборов вершин и связями между этими вершинами(ребра, грани итд).
Самый простой пример: 3 соединенные точки образуют полигон.
Что бы создать уже любимый мной прямоугольник .
Надо описать 8 вершин.

Кубик и его вершины

Полигональное моделирование Aku из мультфильма самурай джек

Именно этот тип 3д моделей чаще всего(но далеко не всегда) используются в играх. Марио, Кратос, жопка 2b и другие любимые герои это лишь набор треугольников(или n угольников, зависит от движка) которым задали параметры.Конечно в наше время уже никто не задает координаты каждой точки вручную, существуют десятки инструментов для ускорения создания форм. Тот же прямоугольник входит в состав базовых фигур.

Aku, сетка Aku без модификаторов и сетка aku с модификаторами.​

На фото видно что на самом деле Aku состоит из довольно простых фигур. Но использования различных модификатор позволяет сделать его форму гораздо сложней , не создавая миллионы полигонов вручную. Особенно хорошо это заметно на руках.
Примеры популярных программ : 3dmax, blender 3d, maya

Sculpting

В отличии от прошлых двух скульптинг это не столько способ описания модели, сколько способ с ней работать.
Если мы будто лепим нашу модель из глины — это скульптинг. Чаще всего это достигается созданием сотен тысяч полигонов. Но хитростей и исключений так много, что я просто не могу заставить себя сказать что это 100% правда.
Мы будем думать об этом в самых общих чертах будем рассматривать самый простой вариант. скульптинг- симуляция глины.
Создать прямоугольник таким способов очень просто, или невероятно сложно. Зависит от ваших художественных талантов.
Мы берем любую другую форму, и мнем , пока не достигнем нужной формы.

Сложно или просто?

Скульптура монстра из adventure time ​

В отличии от Aku, где все делали волшебные модификаторы, этот монстр первоначально состоял из большого количества полигонов, которым затем придали нужную форму с помощью инструментов скульптинга.
Скульптинг(или результаты его работы ) почти не используется в играх напрямую. Просто потому что даже топовые компьютеры PC master race не способны потянуть такое количество полигонов в играх(сами программы для скульптинга работают немного иначе, не выдают реал тайм рендеринг, и моделей там редко больше одной).
Но при этом скульптинг является важной частью создания моделей для игр, но об этом чуть позже.
Примеры программ : Zbrush(чистый скульптинг с хитрым движком) , blender(как один из инструментов) , fusion360(примитивно и странно, но он есть как один из инструментов cad).
Так же существует воксельное моделирование, Сплайновое моделирование, NURBS , каркасное итд итп. Многие из них на данный момент стали лишь подтипами, а остальные не нужны в данной конкретной статье, поэтому разрешите мне их опустить.

Классификация вторая: художественная
Теперь когда я рассказал теоретическую часть(самый край)

Давайте перейдем к более абстрактным, красивым и чаше встречающимся словам. Неправильное применение которых меня больше всего задело.

hard surface и organic modeling
Эти понятия описательные. четких правильных определений у них нет, но как выяснилось есть совершенно неправильные.

читатели Dtf могли видеть определение типа

«hard surface моделинг (такое название у него потому, что сам принцип основан на создании отдельных полигонов и работы с каждым конкретно, скульптинг же в свою очередь работает не с каждым конкретно, а с группой полигонов).»

Это определение неверно. Если поспрашивать художников, почитать сайты производителей ПО, и изучить хорошие статьи на эту тему. То можно обобщить примерно так.

hard surface это все что твердое. Машины, броня, оружие, артефакты, предметы быта….
некоторые говорят что это все что создано человеком, но например подушка или одежда это уже не hard surface, а кристаллы кварца очень даже.
Следует думать именно о форме. Жесткие грани, ровные поверхности, четкие фигуры. На картинке ниже будут примеры hard surface объектов созданных совершенно различными способами.

полигональный,  сad и скульптинг hard surface ​

​Дополнительный пример скульптинга hard surface Неизвестен 

Противовесом hard surface является вовсе не скульптинг(мы уже выяснили что им свободно можно делать твердые тела) а так называемый

organic modeling — «живые обьекты» которые не обязаны быть живыми. Я бы скорей сказал «деформируемые» «мягкие». Люди, звери, одежда, подушка из прошлого абзаца, Цветы, деревья, иногда даже скалы и кирпичная кладка.

сверху вниз cad цветок ​  скульптинг цветок и полигональный цветок неизвестны 

Переходим к играм
На этом моменте я понял что моя «заметка» становится невероятно огромной. Я потратил на неё уже около трех часов, и смог ответить лишь на первый абзац статьи которая меня так возмутила.
На голову Читателю так же свалилось слишком много информации. Которая еще и не совсем соответствует сайту.
Поэтому по самуму процессу создания игровых моделей я пробегусь лишь слегка
НИКТО, НИКОГДА, НЕ НАЧИНАЕТ С HI‑POLY МОДЕЛИ
Это стоит уяснить так же, как то что никто, никогда не вернет 2007 год.
Более того, во многих случаях hi-poly не нужна вовсе, а если нужна то чаще всего не раньше середины цикла разработки. Это очень очень сильно завит от стиля игры, метода работы команды, и стиля конкретного художника.
В целом процесс можно представить так
концепт -> модель ⇔текстура⇔анимация
Причем каждый из этапов может содержать множество подэтапов, и порядок может быть совершенно различным. Опять же зависит от цели и стиля.
В самом начале, словно слово божье, всегда есть концепт.
Сам процесс создания концепта столь сложен и разнообразен, что на эту тему я могу написать статью вдвое больше этой, и этого будет недостаточно.
Важно понимать что на этой стадии мы не просто «рисуем эскизы».
Мы думаем над формой, силуэтом, планом работы, количеством ресурсов доступной этой модели. Создаем первые грубые болванки, тестируем их работу . Продумываем повадки и анимации нашего объекта.
И только когда мы поняли что нам нужно, и как мы это будем делать. Мы приступаем к моделированию.
Можете считать создание концепта нулевым пунктом для всего что описано ниже.

Ранние концепты overwatch ​

Дальше у нас идет множество вариантов работы, лишь некоторые из которых предполагают взаимодействие с hi-poly. Я воспользуюсь комментарием Сергея Бровкова. Он писал немного на эмоциях поэтому я перепишу его комментарий своими словами, расширю и добавлю примеры. Так же следует понимать что в реальности все подходы пересекаются , и нет игр и даже наверно отдельных моделей сделанных строго одним путем. Так что помните классификация очень условная.

Есть 5 Пайплайна (Пайплайн-цепочка процессов преобразования исходных данных в конечный результат )

1) Создание детализированной модели(не обязательно hi-poly) с дальнейшем преобразованием в игровую модель. тяжело подобрать игру где такое используется повсеместно. слишком большая вероятность ошибки. Обычно такое используется для вспомогательных объектов и на отдельных этапах. Стены, оружие, прочие.Хочется как пример привести говорившие головы из первого фолаута. Но там скульптинг был не цифровой а физический.

Лица действительно часто делают таким методом. уверен что именно так создавались морщинки кратоса в последний GoW

2) Сначала создается модель для самой игры, потом добавляется детализация. Потом идет преобразование обратно в модель пригодную для игры. Пример такого подхода это overwatch.Создается простая форма персонажа с самыми важными элементами внешнего вида. Тестируется в игре. Затем из этой простой модели создают персонажа с высокой детализацией. Запекают все что нужно, и переносят на первоначальную простую модель.

Далеко не первый прототип рейнхарда 

3) Полное отсутствие в необходимости запекания каких либо вещей. создается сразу конечная модель для игры. Пример покемоны(вероятно). Сразу моделируют монстриков и красят в нужные цвета.

Простые формы

4)Создать лоу-поли сетку и сделать все текстуры в вспомогательной программе. Раньше это был повсеместный подход quake, half-life.cейчас это чаще встречается в играх с особым стилем. pokemon mystery dungeon. где все текстуры явно нарисованы вручную и стилизованны под акварель.

рисованные текстуры 

5) оцифровка. вот тут действительно все начинается с hi-poly
C помощью довольно сложного прибора производят 3d сканирование объекта. Дальше либо сам прибор либо художники создают текстуры, карты нормалей и все прочие. Death stranding
самый яркий пример на мой взгляд.

сканирование лица 

Примеры подобраны основываясь на доступной информации и анализе результата. К сожалению у меня нет контактов с разработчиками этих игр.
Как мы видим скульптинг и hi-poly могут быть не использованы вовсе.
Пара слов о «запекании». Термин которым любят разбрасываться 3d артисты, и который наверняка требует пояснения.
Это общий термин применимый к самым разным областям 3д. Его очень грубо можно заменить словом «сохранение».
Давайте с очевидного примера. Симуляция воды это очень сложно.
один кадр может рассчитываться днями. Но нам не нужно каждый раз считать заново. Мы можем провести расчет один раз «запечь» его, и потом каждый раз вода будет литься одним и тем же маршрутом почти не требуя ресурсов пк.
Тоже самое работает и для света, звука, физики, детализации итд.
К примеру оружие имеет очень мноого мелких деталей. и каждый раз рассчитывать освещение не хватит никаких видеокарт. Поэтому мы можем 1 раз «запечь» карты теней. и использовать их всю игру.
Конечно свет в игре меняется, и наши тени будут не всегда верные. но это уже другая тема.
Cамый интересный подраздел это карта нормальней(высот и все прочие тоже)
наш ПК очень напрягается когда обшивает полигоны. Но и это можно «запечь».

На картинке чуть выше плоский куб. у него всего 6 граней идеально ровные .
но благодаря хитрой карте нормалей нам кажется что его правая сторона имеет сложный рельеф. Создание такой карты нормалей, Для переноса деталей с сложной формы на простую, тоже зовется «запекание»

Заключение

Писать статьи оказалось очень сложно. Мне удалось лишь слегка пробежаться по основам темы, и если честно к концу я выдохся и структура немножко поплыла. Но эта статья довольно наглядно объясняет почему создание моделей, это не просто «сделал хай поли, запек, запек, бам в продакшен». Это сложная тема с множеством вариантов реализации и применения.

p.s2
я обещал дать ссылки, но если честно не нашел правила дтф на эту тему, и боюсь это делать. Да и в ру сегменте статьи ограничиваются «делаем штуку и запекаем запекаем запекаем». Либо 5 часовые стримы в которых воды больше чем чем в мертвом море. У нас уже есть статьи с плохим материалом, и я не хочу их повторять. Хоть это и не моя область 3d, я постараюсь найти или сделать что то более приличное. Или надеюсь на вашу помошь в комментариях. Может кто то знает хорошую статью или видео где нормально описаны все этапы.
AAA-пайплайн от xyz

10 Различные методы 3D-моделирования

Я сидел с пустой сценой, открытой в Blender, и думал о своем следующем проекте. Затем меня поразило, насколько обширной стала область 3D-моделирования, и большинство людей даже не представляют, сколько 3D-контента они видят каждый день. На сегодняшний день существует множество видов 3D-моделирования. Все, от моделирования коробок до фотограмметрии.

В этой статье я перечислю 10 различных типов 3D-моделирования. Возможно, вы сможете получить представление о том, куда пойдет ваш следующий проект, или, может быть, вы будете так же поражены, как и я, тем, насколько 3D используется в качестве инструмента для визуализации во многих отношениях. Вот типы моделирования, которые мы обсудим и изучим:

• Box modeling
• Polygon modeling
• Nurbs and curve modeling
• Digital 3D sculpting
• Photogrammetry
• Simulation
• Procedural modeling
• Boolean modeling
• Сборка комплектов
• Модульное моделирование

Можно утверждать, что существует столько же видов моделирования, сколько и инструментов. Тем не менее, я решил ограничиться методами, которые признаны немного более широкой аудиторией, чем я сам. Есть методы, которые я нашел, которые, кажется, общеприняты как методы или типы 3D-моделирования.

Все они так или иначе жизнеспособны. Это просто зависит от того, какую форму и детали вы хотите создать. Большинство из этих типов можно использовать в Blender. Но это не эксклюзивная статья о Blender, даже если это мой любимый инструмент. Вместо этого я хочу поощрять более широкий взгляд и видеть, что каждый тип моделирования приносит с собой.

Здесь я перечислю некоторые области, в которых мы могли бы захотеть использовать эти типы моделирования, просто чтобы дать вам общий обзор.

• Дизайн продукта и предварительная вида
• Маркетинговые и рекламные ролики
• VR и AR
• Архитектурная визуализация
• 3D Printing
• Игры и приложения в реальном времени
• Анимация и фильмы
• VFX, Visual Effect

Скорее всего, мы обнаружим, что некоторые типы моделирования используются гораздо чаще в одних из этих областей, чем в других. Давайте углубимся в типы моделирования, с которыми мы можем столкнуться.

Моделирование коробок

Начнем с моделирования коробок. Что делает блочное моделирование самостоятельным типом, так это то, что мы начинаем с некоторого примитивного объекта, такого как куб или сфера, и используем классические инструменты моделирования, чтобы создать из него форму.

Связанное содержимое: Объяснение более 30 инструментов моделирования Blender

У нас есть отправная точка, и мы работаем с низкополигональными формами для создания нашего объекта. Это распространенный способ моделирования, который является довольно механическим, поскольку мы контролируем отдельные грани, ребра и вершины. При блочном моделировании мы делаем упор на одновременное управление целыми формами и большими частями объекта.

Большую часть времени мы работаем с гранями, имеющими четыре стороны, мы называем их четырехугольниками. С ними легко работать, поскольку большинство инструментов моделирования предназначены для работы с четырехугольниками. Но прежде чем мы используем модель, она часто подвергается триангуляции либо пользователем заранее, либо автоматически скрытым программным обеспечением.

Этот тип моделирования лучше всего работает с объектами с твердой поверхностью, такими как архитектурная визуализация и искусственные объекты или продукты.

Мы используем такие инструменты, как выдавливание, создание петель и снятие фаски. Коробчатое моделирование часто используется вместе с поверхностью подразделения.

Поверхность подразделения — это метод, который добавляет дополнительную геометрию между ребрами, вершинами и гранями, которыми мы манипулируем с помощью традиционных инструментов моделирования. Геометрия, которой мы управляем, становится похожей на клетку, которую мы использовали для формирования разделенной версии нашего объекта.

Подразделенный низкополигональный объект становится более округлым в соответствии с алгоритмом Кэтмулла-Кларка. Это может показаться техническим, но по сути мы просто добавляем геометрию, которая закругляет поверхность нашего объекта.

Существуют разные школы использования поверхности подразделения. Поскольку это своего рода слой, который добавляется поверх нашей исходной геометрии, некоторые люди говорят, что вы никогда не должны моделировать с видимой поверхностью подразделения только потому, что исходная сетка может стать непригодной для использования без добавления поверхности подразделения. Ограничение использования оригинальной сетки.

Другие утверждают, что гораздо легче увидеть, что вы делаете, и в любом случае намерение состоит в том, чтобы использовать объект с поверхностью подразделения.

Полигональное моделирование

Полигональное моделирование — это тип 3D-моделирования, очень похожий на блочное моделирование. Разница здесь в том, что мы обычно начинаем с одной вершины или простой формы без нее и глубины. Затем мы строим нашу модель по частям. Мы часто используем те же инструменты, что и при блочном моделировании, но используем их в некотором роде для детализации.

Особое внимание здесь уделяется работе с ребрами и вершинами. Объекты, которые мы создаем с помощью этой техники, все еще довольно часто имеют твердую поверхность, но имеют более органичные формы.

Полигональное моделирование, как и блочное моделирование, часто делает упор на использование четырехугольников в топологии. Это связано с тем, что многие инструменты предназначены для работы с четырехъядерной топологией.

То, что мы создаем с помощью полигонального моделирования, может попасть в категорию жестких поверхностей. Но часто модели, которые мы создаем, обладают некоторыми органическими характеристиками. Например, это может быть статуя или строительные украшения.

Но это также может быть какой-то аксессуар, инструмент или другое снаряжение, которое мы создаем с помощью этой техники.

Поверхность подразделения также часто используется здесь, чтобы сгладить геометрию объекта.

По сути, инструменты, используемые в блочном и полигональном моделировании, одинаковы, мы просто используем их по-разному.

Нурб и моделирование кривых

Нурб означает неравномерный рациональный b-сплайн. Неудивительно, что у нас есть аббревиатура. При таком моделировании мы переходим на совершенно другой вид моделирования. Мы создаем изогнутые поверхности, которыми мы управляем на основе контрольных точек. Мы можем использовать его для создания очень гладких изогнутых поверхностей.

Мы можем интерпретировать точки одной и той же кривой, а также создавать мосты между несколькими кривыми. Мы можем настроить сеть кривых, которые действуют как края объекта, а затем заполнить геометрию между ними, чтобы создать объект.

Этот тип моделирования в основном используется в разработке и программном обеспечении САПР. Не так много, когда речь идет о визуальных эффектах и ​​художественной стороне 3D.

Представьте, что у вас есть объект, который вы хотите распечатать в 3D. В этом случае, если у вас есть полигональная модель, которую мы создали с помощью блочного или полигонального моделирования, и вы масштабируете ее. Все эти грани и треугольники станут видны, как если бы вы увеличили растровое изображение.

С другой стороны, с помощью nurbs мы можем масштабировать модель вверх и вниз, а кривые останутся плавными. Можно сказать, что это эквивалент векторной графики в 2D-графике.

Так как мы больше не работаем с вершинами, гранями или ребрами и вместо этого используем кривые. Это означает, что инструменты очень разные.

У нас могут быть инструменты, которые открывают или закрывают кривую или создают новую кривую, интерпретирующую между двумя другими кривыми. Но у нас также есть очень похожие инструменты, такие как перемещение контрольных точек, масштабирование и вращение.

Цифровая 3D-скульптура

Скульптура возвращает нас от инженерной части 3D-моделирования к более художественной стороне. В скульптинге используются вершины, грани и ребра, точно так же, как в блочном и полигональном моделировании. Мы используем лепку, чтобы отделить процесс формирования от более технических деталей, связанных с заботой об отдельных элементах. Вместо манипуляций на основе выбора у нас есть кисти. Кисть имеет область влияния и более органично изменяет геометрию в зависимости от типа кисти и настроек.

Скульптура обычно используется для создания персонажей, животных или существ. Но его также можно использовать для создания деталей, которые было бы трудно создать с помощью традиционного блочного и полигонального моделирования.

Существуют разные виды лепки. Мы можем скульптить сетку как есть, и это будет перемещать вершины, ребра и грани, придавая им форму в соответствии с кистью. Используя этот метод, нам нужно иметь очень много геометрии с самого начала, иначе мы скоро достигнем предела того, сколько деталей может содержать наша геометрия.

Следующую технологию мы называем множественным разрешением. Это похоже на Subdivision Surface, разница в том, что мы можем хранить скульпт между каждым уровнем multires. Как только мы достигаем предела детализации нашей геометрии, мы увеличиваем уровень мультиразрешения. Таким образом, мы получаем больше геометрии по мере необходимости и можем хранить скульпт на нескольких уровнях детализации.

Следующая итерация технологии называется динамической топологией. По крайней мере в Блендере. Эта функция динамически разделяет сетку на треугольники по мере того, как мы рисуем, в зависимости от уровня масштабирования или предопределенного абсолютного уровня. Таким образом, мы просто продолжаем лепить, и геометрия будет адаптироваться.

Когда мы закончим скульптинг, нам нужно снова сделать сетку пригодной для использования. После сеанса скульптинга сетка часто находится в очень плохом состоянии с точки зрения производительности и работоспособности.

Иногда мы можем автоматически создать более качественную сетку с помощью различных алгоритмов пересоздания сетки, которые могут обрабатывать поверхность объекта и накладывать новую сетку поверх нее. Много раз думали, что нам нужно пройти через процесс, называемый ретопологией, и вручную воссоздать сетку поверх скульптурного объекта.

Фотограмметрия

Фотограмметрия — это еще один совершенно другой способ создания 3D-моделей. С помощью этой техники мы используем камеру и фотографируем объект несколько раз со всех сторон при максимально ровном освещении. Затем мы загружаем эти изображения в программу, которая интерпретирует их и создает трехмерное представление объекта.

Здесь есть очевидные преимущества и недостатки. Мы получаем данные реального мира, а это означает, что все, что мы создаем, должно быть близко к реализму. Много раз мы получаем текстуры и UV-карты, созданные в процессе, поэтому нам не нужно тратить столько времени на эти области.

Однако, как и при скульптинге, сетку необходимо переработать либо путем пересоздания, либо с помощью ретопологии. Это означает, что нам также может понадобиться воссоздать UV-карту.

Также предстоит большая работа по очистке, так как камера будет захватывать не только рассматриваемый объект, но и окрестности.

Другим недостатком является то, что нам нужно иметь доступ к объекту, чтобы сфотографировать его, и нам нужно положить его на поверхность, что означает, что часть объекта будет для нас недоступна. Например, камень должен лежать, когда мы его фотографируем, а его нижняя сторона недоступна во время одной фотосессии. Это приведет к дырам в нашей сетке, с которыми нам придется каким-то образом справиться.

Фотограмметрия — относительно новое изобретение, получившее в последнее время большое внимание. Мы не можем фотографировать только маленькие объекты. Мы также можем использовать дрон, чтобы сфотографировать всю территорию и воссоздать более крупные структуры.

Хорошая новость для сохранения старых построек или для более быстрого изучения местности.

Существуют также сканеры, которые можно использовать для сканирования объекта или области, подобно работе гидролокатора. Затем данные можно передать через программное обеспечение для воссоздания 3D-карты.

Моделирование

Существует множество видов цифровых симуляций. Здесь я перечислю несколько.

• Физика
• Ткань
• Мягкое тело
• Жидкость
• Огонь и дым
• Океан
• Частицы

Каждый из них имеет свое назначение. Большинство из них также имеют несколько целей, как вы, вероятно, можете себе представить. Когда мы что-то моделируем, мы создаем установку с различными объектами и параметрами, которые со временем будут взаимодействовать друг с другом. Компьютер рассчитывает, как все будет двигаться и что произойдет для каждого кадра, для которого мы запускаем симуляцию.

Затем мы можем использовать результат для создания анимации, а также для создания сцены или объектов на основе моделирования, а не необработанного ручного ввода с помощью других методов моделирования. Представьте, если бы вы создали волну, плещущуюся о камень. Вы можете смоделировать или использовать фотограмметрию для создания камня, но с волной сложнее. Вы можете вылепить его, но было бы гораздо удобнее запустить симуляцию и заставить его плескаться о камень самостоятельно, создавая форму на основе таких параметров, как угол, под которым волна ударяется о камень, размер и скорость. волна и так далее.

Точно так же мы могли бы использовать симуляцию физики в сочетании с объектом мягкого тела, чтобы создать автомобильную аварию. Вместо того, чтобы моделировать каждый кадр вручную.

Другим примером может служить имитация ткани. Вы можете вылепить подушки для своей следующей сцены архитектурной визуализации или использовать симуляцию ткани, чтобы создать ее со всеми складками.

Симуляторы гораздо больше склоняются к визуальным эффектам, чем, например, nurbs. Но мы все еще можем считать это методом моделирования, поскольку с его помощью мы создаем или деформируем объекты.

Моделирование — это гораздо более технический тип 3D-моделирования. Поскольку мы в основном настраиваем и настраиваем параметры, а не фокусируемся непосредственно на форме.

Процедурное моделирование бывает разных форм и размеров. Я разделю это на два разных типа моделирования. Первый основан на инструментах. Мы или кто-то другой создали инструмент, предназначенный для процедурной генерации кучи однотипных объектов. Например, у нас может быть строительный генератор. Затем мы могли бы ввести множество параметров, таких как количество этажей, высота потолка и форма крыши. Затем мы запускаем программу несколько раз, и каждый раз выдается новая модель, соответствующая нашим критериям.

Существует множество таких инструментов для конкретных типов моделей, и мы также можем создавать собственные генераторы моделей и выставлять определенные параметры, которые соответствуют типу модели, которую мы хотим, чтобы инструмент выдавал.

Следующий вид процедурного моделирования тесно связан с затенением. Шейдер может иметь вывод смещения, и через это смещение мы берем простой примитив, такой как сфера или плоскость, и используем математические формулы для деформации поверхности, чтобы она стала сложным объектом или поверхностью.

Эта тенденция усилилась по мере того, как стали доступны все более совершенные инструменты для смещения геометрии посредством затенения. Доступно как традиционное смещение, работающее по одной оси вверх и вниз, так и векторное смещение. Смещение вектора может смещать геометрию во всех направлениях, создавая сложные объекты из простой геометрии.

При логическом моделировании мы начинаем с модели и вырезаем или добавляем к ней другой объект, чтобы создать новую форму. Это тесно связано с блочным моделированием, и мы часто используем эти два метода вместе.

Обычно мы моделируем базовые формы с помощью блочного моделирования, а затем комбинируем различные формы с помощью логических операций. Операции, с которыми нам приходится работать:

• Разность
• Объединение
• Пересечение

Оператор разности является наиболее распространенным. Это оператор, который отсекает форму и объем одного объекта от другого.

Объединение объединит два объекта вместе, а пересечение сохранит только общую геометрию двух объектов.

Логические значения могут помочь нам создавать формы, для имитации которых в противном случае потребовалось бы много времени с помощью других методов моделирования. Мы можем комбинировать круглые или изогнутые формы с квадратными формами с твердой поверхностью и вырезать или складывать их вместе.

Это еще один тип моделирования, при котором мы начинаем с набора объектов, которые мы объединяем в более детализированные объекты. Или мы можем использовать кит-бэшинг для детализации объекта, который был создан с помощью какого-то другого типа моделирования.

Разбивание набора также очень распространено при создании объектов с твердой поверхностью. Это позволяет нам исследовать, как различные части могут сочетаться друг с другом, не нуждаясь в полной картине того, как будет выглядеть окончательная часть.

Избиение комплекта отлично подходит для детализации сцены. При использовании кит-бэшинга следует помнить о соотношении высокочастотной детализации, среднечастотной и низкочастотной детализации. Кадры с хорошей композицией обычно имеют хорошее сочетание и расположение между различными распределениями деталей.

Это верно как для моделирования твердых поверхностей, так и для моделирования органических материалов. Например, у вымышленного робота может быть больше деталей относительно того, что должно восприниматься как голова или точка фокусировки, в то время как в лесу может быть различное распределение растений, деревьев и грибов в зависимости от того, где каждая специя будет расти наиболее эффективно. Некоторые из них равномерно распределены по всей сцене, в то время как другие сгруппированы вместе или сосредоточены в определенной области сцены.

На самом деле это не техника моделирования, а хорошая практика. При создании 3D-ресурсов рекомендуется помнить о модульности. Возможно, мы создаем городской пейзаж. Возможно, нам потребуется смоделировать несколько зданий, которые выглядят одинаково. В этом случае мы должны подумать о модульности, чтобы мы могли повторно использовать определенные части одного здания в другом.

Мы даже можем моделировать различные секции здания, которые мы можем переставлять по-разному, создавая вариации.

Решая, какой тип моделирования использовать, мы должны думать о том, к какому конечному результату мы стремимся. Но в большинстве случаев это будет комбинация. Особенно, если мы создаем сцену. В этих случаях у нас могут быть некоторые объекты, требующие одних методов, в то время как другие объекты потребуют других.

Если вы начинающий художник, я бы посоветовал начать с блочного моделирования и полигонального моделирования, просто потому, что используются одни и те же инструменты, и эти методы лежат в основе всего моделирования. Но если вы хотите, например, заняться 3D-печатью, вам следует начать с nurb-моделирования.

Надеюсь, этот контент был вам полезен. Пожалуйста, помогите мне поделиться этим. Это очень помогает.

Спасибо за ваше время.

Что такое 3D-моделирование и для чего оно используется?

Источник изображения

Tips3D
Автор Джош Петти
Раскрытие информации: этот пост может содержать партнерские ссылки. Это означает, что если вы что-то покупаете, мы получаем небольшую комиссию без каких-либо дополнительных затрат для вас (узнать больше)

3D-моделирование — это метод компьютерной графики для создания трехмерного цифрового представления любого объекта или поверхности.

Художник использует специальное программное обеспечение для манипулирования точками в виртуальном пространстве (называемыми вершинами) для формирования сетки: набора вершин, образующих объект.

Эти 3D-объекты могут генерироваться автоматически или создаваться вручную путем деформации сетки или других манипуляций с вершинами.

3D-модели используются для различных сред, включая видеоигры, фильмы, архитектуру, иллюстрацию, проектирование и коммерческую рекламу.

В процессе 3D-моделирования создается цифровой объект, который можно полностью анимировать, что делает его основной процесс для анимации персонажей и спецэффектов.

Ядром модели является сетка, которую лучше всего описать как набор точек в пространстве.

Источник изображения

Эти точки отображаются в трехмерной сетке и соединяются вместе в виде многоугольников, обычно треугольников или четырехугольников. Каждая точка или вершина имеет свое положение на сетке, и путем объединения этих точек в формы создается поверхность объекта.

Модели часто экспортируются в другое программное обеспечение для использования в играх или фильмах. Но некоторые программы 3D-моделирования позволяют создавать 2D-изображения с использованием процесса, называемого 3D-рендерингом. Эта техника идеально подходит для создания гиперреалистичных сцен с использованием сложных алгоритмов освещения.

3D-моделирование в действии

3D-моделирование является неотъемлемой частью многих творческих профессий.

Инженеры и архитекторы используют его для планирования своей работы. Аниматоры и дизайнеры игр полагаются на 3D-моделирование, чтобы воплотить свои идеи в жизнь.

И почти каждый голливудский блокбастер использует 3D-моделирование для создания спецэффектов, сокращения затрат и ускорения производства.

Например, сериал HBO Game of Thrones использует 3D-моделирование + анимацию для макетирования каждого эпизода перед съемкой.

Из-за их стоимости в Интернете существует обширный рынок 3D-моделей.

Источник изображения

Такие веб-сайты, как TurboSquid и CGTrader, предлагают отдельные 3D-модели и пакеты. Художники могут работать индивидуально или в команде, чтобы создавать эти активы и распространять их для использования в различных проектах.

3D-печать — еще одно популярное приложение для 3D-моделирования, поскольку оно позволяет точно контролировать дизайн сетки.

Объекты также можно создавать с помощью 3D-сканирования или скульптинга, но эти методы имеют ограничения по точности конечной модели. Но выигрыш в точности теряется в скорости, поскольку 3D-моделирование может быть утомительным процессом.

Обучение 3D-моделированию может быть довольно сложной задачей. Многие программы сложны, а хорошие принципы моделирования основаны на фундаментальных художественных навыках.

Тем, у кого есть опыт рисования и скульптуры , будет легче научиться моделировать. Но на самом деле любой, у кого есть время и терпение, может освоить эти навыки.

Как работает 3D-моделирование?

Художник обычно начинает с создания некоторого типа примитивов , таких как куб, сфера или плоскость. Примитив — это всего лишь начальная форма для начала моделирования.

Художник будет опираться на эту базовую форму и манипулировать ею, используя различные инструменты моделирования. Для 3D-моделирования почти всегда полезно начинать с простого и постепенно усложняться.

Источник изображения

3D-моделирование — это точный рабочий процесс, часто включающий кропотливое размещение отдельных вершин для получения правильных контуров желаемого объекта.

Внешний вид сетки состоит из полигонов, которые можно разделить на более мелкие формы для создания большего количества деталей. Эти подразделения особенно необходимы, если 3D-модель должна быть анимирована.

Любые суставы, которые должны сгибаться, например колено или локоть персонажа, потребуют этих дополнительных полигонов для обеспечения плавного движения.

Существует несколько инструментов для ускорения процесса моделирования. Большинство программ включают технику зеркального отображения, которая позволяет художнику построить симметричную модель, работая только с одной половиной или даже четвертью объекта.

Это особенно полезно в дизайне персонажей, так как художнику нужно смоделировать только одну сторону персонажа, а программа отразит его работу вдоль нужной оси, создав идеально симметричный объект.

Другие инструменты позволяют быстро деформировать поверхность модели.

Например, текстуру шума можно использовать для смещения сетки, чтобы получить более органичную поверхность.

Или можно использовать инструмент разделения поверхности для имитации большего количества полигонов. Таким образом, художник может работать «неразрушая» в процессе, который сохраняет его оригинальную работу. Это особенно важно для более сложных моделей, которые требуют экспериментов для правильной работы.

Источник изображения

После того, как модель готова, поверхность можно покрасить и текстурировать.

Текстурирование моделей выходит за рамки этой статьи, но важно отметить, что текстуры можно использовать для подделки деталей поверхности.

Таким образом, художник может сделать модель более сложной, чем она есть на самом деле. Этот метод особенно полезен в видеоиграх, где сложные сетки могут сильно нагружать ЦП и прерывать игровой процесс.

Знакомство с программным обеспечением для 3D-моделирования

Существует множество программ для 3D-моделирования.

Если вы хотите создать анимированных персонажей, игровые модели или спроектировать дом, у нас есть программа на любой бюджет.

Maya от Autodesk — это отраслевой стандарт в области 3D-моделирования и анимации.

Если бы вы проходили курс 3D-моделирования в университете, вероятно, вы бы использовали это программное обеспечение. Большинство профессиональных студий ищут опыт работы с Maya при найме новых талантов, поэтому любой художник, желающий пробиться в индустрию, должен серьезно подумать об изучении Maya.

Cinema4D — еще один очень популярный выбор.

Кривая обучения не такая крутая, как у Maya, и она поддерживает более простую интеграцию с такими инструментами, как Adobe After Effects, что делает ее отличным выбором для тех, кто интересуется анимированной графикой.

Blender — бесплатная программа для 3D-моделирования и анимации с открытым исходным кодом.

Он поставляется с надежным набором инструментов, позволяющим создавать активы и анимацию профессионального качества. Нет ценника.

Однако кривая обучения Blender довольно крутая, и программное обеспечение считается нестандартным в отрасли.

SketchUp — программа, популярная среди архитекторов и ландшафтных дизайнеров.

Он может похвастаться простым в использовании интерфейсом, что делает его идеальным для начинающих, желающих начать работу с 3D-моделированием для архитектурных работ.

Но существует множество других программ для моделирования, так что загляните в Google, если вам интересно найти больше.

Источник изображения

В любом случае 3D-моделирование является неотъемлемой частью современного цифрового медиа-ландшафта.

Это также увлекательное и полезное средство художественного самовыражения. Несмотря на то, что новички часто пугаются, растущее количество учебных пособий и учебных ресурсов означает, что изучение 3D-моделирования с нуля никогда не было таким простым.

Сейчас самое подходящее время, чтобы начать собственное путешествие в модельном бизнесе и воплотить в жизнь свои уникальные идеи.