Jump to content

3D modeling

(Перенаправлено от 3D художника )

В трехмерной компьютерной графике 3D -моделирование -это процесс разработки математического представления на основе координат поверхности объекта (неодушевленного или живого) в трех измерениях посредством специализированного программного обеспечения, манипулируя краями, вершинами и полигонами в моделируемом 3D-пространстве . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

Трехмерные (3D) модели представляют собой физическое тело с использованием коллекции точек в трехмерном пространстве, соединенных различными геометрическими объектами, такими как треугольники, линии, изогнутые поверхности и т. Д. [ 4 ] Будучи набор данных ( точки и другую информацию), 3D -модели могут создаваться вручную, алгоритмически ( процедурное моделирование ) или путем сканирования . [ 5 ] [ 6 ] Их поверхности могут быть дополнительно определены с помощью картирования текстуры .

Продукт называется 3D -моделью, в то время как кто -то, кто работает с 3D -моделями, может упоминаться как трехмерный художник или 3D -модельер.

3D-модель также может отображаться в виде двумерного изображения через процесс, называемый трехмерным рендерингом или используется в компьютерном моделировании физических явлений.

3D -модели могут создаваться автоматически или вручную. Процесс ручного моделирования подготовки геометрических данных для трехмерной компьютерной графики аналогичен такими пластиковыми искусствами , как скульптура . 3D-модель может быть физически создана с использованием 3D-печатных устройств, которые образуют 2D-слои модели с трехмерным материалом, по одному слою за раз. Без трехмерной модели 3D -печать невозможно.

Программное обеспечение для 3D -моделирования - это класс 3D -программного обеспечения для компьютерной графики, используемого для производства 3D -моделей. Отдельные программы этого класса называются приложениями моделирования. [ 7 ]

Трехмерная модель спектрографа [ 8 ]
Rotating 3D video-game model
3D модели селфи генерируются из 2D -фотографий, сделанных на 3D -стенде Fantasitron 3D в Мадуродаме .

3D -модели в настоящее время широко используются в любом месте 3D -графики и САПР , но их история предшествует широко распространенному использованию трехмерной графики на персональных компьютерах . [ 9 ]

В прошлом во многих компьютерных играх использовались предварительно Рендерированные изображения 3D-моделей в качестве спрайтов до того, как компьютеры могли отображать их в режиме реального времени. Затем дизайнер может увидеть модель в разных направлениях и представлениях, это может помочь дизайнеру понять, создан ли объект, как предназначен для сравнения с их первоначальным видением. Просмотр дизайна таким образом может помочь дизайнеру или компании выяснить изменения или улучшения, необходимые для продукта. [ 10 ]

Представительство

[ редактировать ]
Современное визуализация культовой модели чайного чайника в Юте, разработанной Мартином Ньюэллом (1975). Чайник Юты является одной из наиболее распространенных моделей, используемых в 3D -графическом образовании.

Почти все 3D -модели можно разделить на две категории:

  • Твердые - эти модели определяют объем объекта, который они представляют (как камень). Сплошные модели в основном используются для технического и медицинского моделирования и обычно построены из конструктивной твердой геометрии
  • Оболочка или граница - эти модели представляют собой поверхность, то есть граница объекта, а не его объем (как бесконечно, тонкая яичная скорлупа). Почти все визуальные модели, используемые в играх и пленке, являются моделями Shell.

Моделирование твердого и оболочки может создавать функционально идентичные объекты. Различия между ними в основном являются различиями в том, как они создаются и отредактированы, и соглашения об использовании в различных областях и различия в типах приближений между моделью и реальностью.

Модели оболочки должны быть многообразными (не имея отверстий или трещин в оболочке), чтобы быть значимыми в качестве реального объекта. В модели оболочки куба нижняя и верхняя поверхность куба должна иметь равномерную толщину без отверстий или трещин в первом и последнем напечатанном слое. Полигональные сетки (и, в меньшей степени, поверхности подразделения ) являются наиболее распространенным представлением. Наборы уровней являются полезным представлением для деформирующих поверхностей, которые претерпевают много топологических изменений, таких как жидкости .

Процесс преобразования представлений объектов, таких как координата средней точки сферы и точка его окружности в полигонское представление сферы, называется тесселяцией . Этот шаг используется в рендеринге на основе многоугольников, где объекты разбиты из абстрактных представлений (« примитивы »), таких как сферы, конусы и т. Д., До так называемых сетей , которые являются сетью взаимосвязанных треугольников. Сетки треугольников (вместо например, квадраты ) популярны, так как они доказали, что их легко расчистить (поверхность, описанная каждым треугольником, является плоской, поэтому проекция всегда выпуклая). [ 11 ] Представления многоугольников не используются во всех методах рендеринга, и в этих случаях этап тесселяции не включен в переход от абстрактного представления к выведенной сцене.

Есть три популярных способа представления модели:

  • Полигональное моделирование - точки в трехмерном пространстве, называемые вершинами , соединены линейными сегментами, чтобы сформировать многоугольную сетку . Подавляющее большинство 3D -моделей сегодня построены в виде текстурированных полигональных моделей, потому что они гибкие, потому что компьютеры могут их так быстро отображать. Тем не менее, многоугольники являются плоскими и могут приближаться только к изогнутым поверхностям, используя множество многоугольников.
  • Моделирование кривой - поверхности определяются кривыми, на которые влияют взвешенные контрольные точки. Кривая следует (но не обязательно интерполирует) точки. Увеличение веса для точки притягивает кривую ближе к этой точке. Типы кривых включают неоднородные рациональные B-сплайны (NURBS), сплайны, пятна и геометрические примитивы
  • Цифровая скульптура - существует три типа цифровых скульптур: смещение , которое наиболее широко используется среди приложений в данный момент, использует плотную модель (часто генерируемую поверхностями подразделения сетки управления многоугольника) и хранит новые местоположения для положения вершины через Использование карты изображений, на которой хранится скорректированные места. Объемные , свободно основанные на вокселях , обладают сходными возможностями, как смещение, но не страдают от растяжения полигонов, когда в области недостаточно многоугольников для достижения деформации. Динамическая тесселяция , которая похожа на воксель, делит поверхность, используя триангуляцию, чтобы поддерживать гладкую поверхность и обеспечивать более мелкие детали. Эти методы допускают художественное исследование, так как модель имеет новую топологию, созданную над ней после того, как модели образуются и, возможно, детали были изготовлены. Новая сетка обычно имеет оригинальную информацию сетки с высоким разрешением, передаваемую в данные о смещении или нормальные данные карты, если для игрового двигателя.
3D Fantasy Fish, состоящая из органических поверхностей, генерируемых с использованием LAI4D.

Стадия моделирования состоит из формирования отдельных объектов, которые впоследствии используются в сцене. Есть ряд методов моделирования, в том числе:

Моделирование может быть выполнено с помощью специальной программы (например, программное обеспечение для 3D -моделирования по Adobe Suppalt , Blender , Cinema 4D , Lightwave , Maya , Modo , 3DS Max ) или компоненту приложения (Shaper, Lofter in 3ds max) или некоторая сцена Описание язык (как в POV-Ray ). В некоторых случаях между этими фазами нет строгого различия; В таких случаях моделирование является лишь частью процесса создания сцены (например, так, например, с калигарским трюком и RealSoft 3D ).

3D -модели также могут быть созданы с использованием техники фотограмметрии с выделенными программами, такими как реалити -капсул , Metashape и 3DF Zephyr . Очистка и дальнейшая обработка могут быть выполнены с помощью таких приложений, как Meshlab , Gigamesh Software Framework , Netfabb или Meshmixer. Фотограмметрия создает модели, использующие алгоритмы для интерпретации формы и текстуры объектов и средств реального мира на основе фотографий, сделанных с многих углов субъекта.

Сложные материалы, такие как дует песок, облака и жидкие спреи, смоделированы с помощью систем частиц и представляют собой массу трехмерных координат , которые имеют либо точки , полигоны , распределения текстур или спрайты .

3D -моделирование программного обеспечения

[ редактировать ]

Существует множество программ 3D -моделирования, которые можно использовать в отрасли инженерии, дизайна интерьера, фильма и других. Каждое программное обеспечение для 3D -моделирования имеет определенные возможности и может быть использовано для удовлетворения потребностей в отрасли.

Многие программы включают в себя параметры экспорта для формирования G-кода , применимых к аддитивному или вычищенному производству. G-Code (Компьютерное управление) работает с автоматизированной технологией, чтобы сформировать реальное исполнение 3D-моделей. Этот код представляет собой конкретный набор инструкций по выполнению этапов производства продукта. [ 12 ]

Человеческие модели

[ редактировать ]

Первое широко доступное коммерческое применение виртуальных моделей человека появилось в 1998 году на Lands конечном веб -сайте . Виртуальные модели человека были созданы компанией My Virtual Mode Inc. и позволили пользователям создавать модель себя и примерить 3D -одежду. Существует несколько современных программ, которые позволяют создавать виртуальные человеческие модели ( Poser является одним из примеров).

3D одежда

[ редактировать ]
Динамическая модель 3D одежды, сделанная в изумительном дизайнере

Разработка программного обеспечения для моделирования ткани, такого как Marvelous Designer, CLO3D и OptIteX, позволяет художникам и дизайнерам моделей моделировать динамическую 3D -одежду на компьютере. [ 13 ] Динамическая 3D -одежда используется для виртуальных модных каталогов, а также для одевания 3D -персонажей для видеоигр, 3D -анимационных фильмов, для цифровых пар в фильмах, [ 14 ] В качестве инструмента создания для цифровых модных брендов, а также для создания одежды для аватаров в виртуальных мирах, таких как SecondLife .

Сравнение с 2D -методами

[ редактировать ]

3D- фотореалистические эффекты часто достигаются без моделирования проволоки и иногда неотличимы в конечной форме. Некоторое программное обеспечение для графического искусства включает в себя фильтры, которые могут быть применены к 2D -векторной графике или 2D растровой графике на прозрачных слоях.

Преимущества каркаса 3D -моделирования по сравнению с исключительно 2D -методами включают:

  • Гибкость, способность менять углы или оживить изображения с более быстрым визуализацией изменений;
  • Простота рендеринга, автоматического расчета и визуализации фотореалистических эффектов, а не умственно визуализации или оценки;
  • Точный фотореализм, меньшая вероятность человеческой ошибки в ошибке, переусердствовании или забывании включить визуальный эффект.

Недостатки сравниваются с 2D -фотореалистическим рендерингом могут включать кривую обучения программного обеспечения и трудности с достижением определенных фотореалистических эффектов. Некоторые фотореалистические эффекты могут быть достигнуты с помощью специальных фильтров рендеринга, включенных в программное обеспечение для 3D -моделирования. Что касается лучших из обоих миров, некоторые художники используют комбинацию 3D-моделирования, за которым следует редактирование двухмерных компьютерных изображений из 3D-модели.

3D model market

[ редактировать ]

Большой рынок для 3D-моделей (а также 3D-связанный контент, такой как текстуры, сценарии и т. Д.) Существует-либо для отдельных моделей, либо для крупных коллекций. Несколько онлайн -маршрутов для 3D -контента позволяют отдельным художникам продавать контент, который они создали, включая турбоскид , миминифактор , экипировку , CGTRADER и CLOLTS . Часто цель художников состоит в том, чтобы получить дополнительную ценность из активов, которые они ранее создали для проектов. Таким образом, художники могут заработать больше денег от своего старого контента, и компании могут сэкономить деньги, покупая готовые модели вместо того, чтобы заплатить сотруднику за создание его с нуля. Эти рыночные площадки обычно разделили продажу между собой и художником, который создал активы, художники получают от 40% до 95% продаж в соответствии с рынком. В большинстве случаев художник сохраняет владение 3D -моделью, в то время как клиент только покупает право использовать и представлять модель. Некоторые художники продают свою продукцию непосредственно в своих собственных магазинах, предлагающих свои продукты по более низкой цене, не используя посредников.

Индустрия архитектуры, инженерии и строительства (AEC) является крупнейшим рынком для 3D -моделирования, причем к 2028 году предполагаемая стоимость составляет 12,13 млрд. Долл. США. [ 15 ] Это связано с растущим внедрением 3D -моделирования в отрасли AEC, что помогает повысить точность проектирования, уменьшить ошибки и упущения и облегчить сотрудничество между заинтересованными сторонами проекта. [ 16 ] [ 17 ]

За последние несколько лет появились многочисленные рыночные площадки, специализирующиеся на 3D -рендеринге и моделях печати. Некоторые из рынков 3D-печати представляют собой комбинацию моделей, разделяющих сайты, с встроенной или без встроенной возможности электронного COM. Некоторые из этих платформ также предлагают услуги 3D -печати по требованию, программное обеспечение для рендеринга модели и динамический просмотр элементов.

Термин 3D-печать или трехмерная печать является формой технологии аддитивного производства, где трехмерный объект создается из материала последовательных слоев. [ 18 ] Объекты могут быть созданы без необходимости в сложных дорогих формах или сборке с несколькими частями. 3D -печать позволяет идеям быть прототипированными и протестированными без необходимости проходить производственный процесс. [ 18 ] [ 19 ]

3D-модели могут быть приобретены на онлайн-рынках и напечатаны отдельными лицами или компаниями, использующими коммерчески доступные 3D-принтеры, что позволяет домашнюю производительность объектов, таких как запасные части и даже медицинское оборудование. [ 20 ] [ 21 ]

Использование

[ редактировать ]
Шаги криминалистической реконструкции лица мумии, сделанной в блендере бразильским 3D -дизайнером Cícero Moraes

Сегодня 3D -моделирование используется в различных отраслях, таких как кино, анимация и игры, дизайн интерьера и архитектура . [ 22 ] Они также используются в медицинской промышленности для создания интерактивных представлений анатомии. [ 23 ]

Медицинская индустрия использует подробные модели органов; Они могут быть созданы с помощью нескольких двухмерных срезов изображения из МРТ или КТ . Киноиндустрия использует их в качестве персонажей и объектов для анимированных и реальных кинофильмов . Индустрия видеоигр использует их в качестве активов для компьютера и видеоигр .

Научный сектор использует их в качестве очень подробных моделей химических соединений. [ 24 ]

Архитектурная индустрия использует 3D -модели для демонстрации предлагаемых зданий и ландшафтов вместо традиционных, физических архитектурных моделей . Кроме того, использование уровня детализации (LOD) в 3D -моделях становится все более важным в отрасли AEC. LOD является мерой уровня детализации и точности, включенного в 3D -модель. Уровни LOD варьируются от 100 до 500, причем LOD 100 представляет концептуальную модель, которая показывает базовое массирование и расположение объектов, а LOD 500 представляет собой чрезвычайно подробную модель, которая включает информацию о каждом аспекте здания, включая системы MEP и интерьер Полем Используя LOD, архитекторы , инженеры и генеральный подрядчик могут более эффективно передавать намерения проектирования и принимать более обоснованные решения на протяжении всего процесса строительства. [ 25 ] [ 26 ]

Археологическое сообщество в настоящее время создает 3D -модели культурного наследия для исследований и визуализации. [ 27 ] [ 28 ]

Инженерное сообщество использует их в качестве проектирования новых устройств, транспортных средств и структур, а также множества других видов использования.

В последние десятилетия научное сообщество Земли начало строить 3D -геологические модели в качестве стандартной практики.

3D -модели могут быть основой для физических устройств, которые построены с 3D -принтерами или машинами с ЧПУ .

В разработке видеоигр 3D -моделирование - это один этап в более длительном процессе разработки. Источник геометрии для формы объекта может быть:

  1. Дизайнер, инженер или художник с использованием 3D-CAD System
  2. Существующий объект, обратно разработанный или скопированный с использованием 3D -дигитизатора формы или сканера
  3. Математические данные, хранящиеся в памяти на основе численного описания или расчета объекта. [ 18 ]

Широкое количество 3D -программного обеспечения также используется для построения цифрового представления механических моделей или деталей до того, как они на самом деле будут изготовлены. Используя программное обеспечение, связанное с CAD и CAM , оператор может проверить функциональность сборки деталей.

3D -моделирование используется в области промышленного дизайна , где продукты моделируются 3D [ 29 ] Прежде чем представлять их клиентам. В индустрии медиа и событий 3D -моделирование используется в сцене и наборах дизайна . [ 30 ]

The OWL 2 translation of the vocabulary of X3D can be used to provide semantic descriptions for 3D models, which is suitable for indexing and retrieval of 3D models by features such as geometry, dimensions, material, texture, diffuse reflection, transmission spectra, transparency, reflectivity, opalescence, glazes, varnishes and enamels (as opposed to unstructured textual descriptions or 2.5D virtual museums and exhibitions using Google Street View on Google Arts & Culture, for example).[ 31 ] Представление RDF может 3D -моделей использоваться при рассуждениях , что позволяет интеллектуальным 3D -приложениям, которые, например, могут автоматически сравнивать две 3D -модели по объему. [ 32 ]

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ "Что такое 3D -моделирование и для чего он используется?" Полем Концепт -арт Империя . 2018-04-27 . Получено 2021-05-05 .
  2. ^ "3D -моделирование" . Siemens Digital Industries Software . Получено 2021-07-14 .
  3. ^ «Что такое 3D -моделирование? Как сегодня используется 3D -моделирование» . Вершина ​2020-04-27 . Получено 2021-07-14 .
  4. ^ Слик, Джастин (2020-09-24). "Что такое 3D -моделирование?" Полем Lifewire . Получено 2022-02-03 .
  5. ^ «Как 3D сканировать с помощью телефона: вот наши лучшие советы» . Скульптео . Получено 2021-07-14 .
  6. ^ «Facebook и Matterport сотрудничают в реалистичных виртуальных тренировочных средах для ИИ» . TechCrunch . 30 июня 2021 года . Получено 2021-07-14 .
  7. ^ Тредяньник, Росс; Андерсон, Ли; Рис, Брайан; Interrante, Victoria (2006). «Инструмент иммерсивный архитектурный дизайн на основе планшета» (PDF) . Синтетические ландшафты: Материалы 25-й ежегодной конференции Ассоциации по компьютерному дизайну в архитектуре . Академия. С. 328–341. doi : 10.52842/conf.acadia.2006.328 .
  8. ^ «Эрис проект начинается» . Объявление ESO . Получено 14 июня 2013 года .
  9. ^ «Будущее 3D -моделирования» . Гараж . 2017-05-28 . Получено 2021-12-15 .
  10. ^ «Что такое твердое моделирование? Программное обеспечение 3D CAD. Применение твердого моделирования» . Brighthub Engineering . 17 декабря 2008 г. Получено 2017-11-18 .
  11. ^ Джон Радофф , MMORPG Анатомия архивирования 2009-12-13 на машине Wayback , 22 августа 2008 г.
  12. ^ Латиф Камран, Адам, Анбия, Юсоф Юсри, Кадир Айни, Зухра Абдул. (2021) «Обзор кода G, шаг, шаг-NC и открытый архитектурный контроль технологий, основанные Технология. https://doi.org/10.1007/s00170-021-06741-z
  13. ^ «Все о виртуальной моде и создании 3D -одежды» . Cgelves. Архивировано с оригинала 5 января 2016 года . Получено 25 декабря 2015 года .
  14. ^ «3D одежда, сделанная для хоббита с использованием изумительного дизайнера» . 3dartist . Получено 9 мая 2013 года .
  15. ^ «3D -картирование и рынок моделирования» (пресс -релиз). Июнь 2022 года. Архивировано с оригинала 18 ноября 2022 года . Получено 1 июня 2022 года .
  16. ^ «Обзор моделирования информации о строительстве» . Архивировано из оригинала 7 декабря 2022 года . Получено 5 марта 2012 года .
  17. ^ Морено, Кристина; Олбина, Светлана; Исса, Раджа Р. (2019). «Использование BIM по архитектуре, инженерным и строительным (AEC) промышленности в проектах образовательных учреждений» . Достижения в области гражданского строительства . 2019 : 1–19. doi : 10.1155/2019/1392684 . HDL : 10217/195794 .
  18. ^ Jump up to: а беременный в Бернс, Маршалл (1993). Автоматизированное изготовление: повышение производительности в производстве . Englewood Cliffs, NJ: PTR Prentice Hall. С. 1–12, 75, 192–194. ISBN  0-13-119462-3 Полем OCLC   27810960 .
  19. ^ «Что такое 3D -печать? Окончательное руководство» . 3D Хабс . Получено 2017-11-18 .
  20. ^ «3D -печать игрушек» . Бизнес -инсайдер . Получено 25 января 2015 года .
  21. ^ «Новые тенденции в 3D -печати - индивидуальные медицинские устройства» . EnvisionTec . Получено 25 января 2015 года .
  22. ^ Ректор, Эмили (2019-09-17). «Что такое 3D -моделирование и дизайн? Руководство для начинающих по 3D» . Рынок . Получено 2021-05-05 .
  23. ^ «3D виртуальные реалити -модели помогают привести к лучшим хирургическим результатам: инновационные технологии улучшают визуализацию анатомии пациента, обнаруживает исследования» . Scienceday . Получено 2019-09-19 .
  24. ^ Педди, Джон (2013). История визуальной магии в компьютерах . Лондон: Springer-Verlag. С. 396–400. ISBN  978-1-4471-4931-6 .
  25. ^ «Уровень детализации» . Архивировано из оригинала 30 декабря 2022 года . Получено 28 июня 2022 года .
  26. ^ «Уровень детализации (LOD): понимать и использовать» . 5 апреля 2022 года. Архивировано с оригинала 18 июля 2022 года . Получено 5 апреля 2022 года .
  27. ^ Магани, Мэтью; Дуглас, Мэтью; Schroder, Whittaker; Ривз, Джонатан; Браун, Дэвид Р. (октябрь 2020). «Цифровая революция в будущем: фотограмметрия в археологической практике» . Американская древность . 85 (4): 737–760. doi : 10.1017/aaq.2020.59 . ISSN   0002-7316 . S2CID   225390638 .
  28. ^ Уайтт-Спратт, Саймон (2022-11-04). «После революции: обзор 3D -моделирования как инструмента для анализа каменных артефактов» . Журнал компьютерных приложений в археологии . 5 (1): 215–237. doi : 10.5334/jcaa.103 . HDL : 2123/30230 . ISSN   2514-8362 . S2CID   253353315 .
  29. ^ «3D -модели для клиентов» . 7cgi . Получено 2023-04-09 .
  30. ^ «3D -моделирование для бизнеса» . Мебель CGI . 5 ноября 2020 года . Получено 2020-11-05 .
  31. ^ Sikos, LF (2016). «Богатая семантика для интерактивных 3D -моделей культурных артефактов». Метаданные и семантические исследования . Коммуникации в компьютере и информационной науке. Тол. 672. Springer International Publishing . С. 169–180. doi : 10.1007/978-3-319-49157-8_14 . ISBN  978-3-319-49156-1 .
  32. ^ Ю, Д.; Hunter, J. (2014). «Идентификаторы фрагментов X3D - утилизация модели открытой аннотации для поддержки семантической аннотации трехмерных объектов культурного наследия по Интернету». Международный журнал наследия в цифровую эпоху . 3 (3): 579–596. doi : 10.1260/2047-4970.3.3.579 .
[ редактировать ]

СМИ, связанные с 3D -моделированием в Wikimedia Commons

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 037257665335b7540480a19cb495c712__1725495600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/03/12/037257665335b7540480a19cb495c712.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
3D modeling - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)