Для проектировщиков, предпочитающих работу в Компас 3D, есть два основных способа создания фотореалистичных изображений своих 3D моделей:

• Artisan Rendering — приложение «вшито» в Компас 3D (способ «из коробки»);
• CINEMA 4D (либо другие сторонние приложения).

К сожалению, более менее интересных работ в Artisan Rendering на просторах интернета не найти, поэтому мы не обращаем внимания на работу в данном приложении — просто будем иметь ввиду его существование.

Общая информация

CINEMA 4D — мощнейший инструмент для создания, редактирования, текстурирования, раскрашивания и рендеринга различных 3D моделей.

Безусловно, специалисты в CINEMA 4D смогут выполнить 3D модели любой сложности, произвести высококачественный рендеринг. Однако, инженерам-проектировщикам иногда требуется выполнить визуализацию своих деталей или конструкций для Заказчика, либо для себя. В таких случаях можно воспользоваться различными приложениями. Мы выполняем визуализацию своих изделий в CINEMA 4D R16 по следующим причинам:

• русификация приложения , в прежних версиях присутствовала также справка полностью на русском языке;
• многофункциональность программы позволяет производить весь комплекс работ: настройку, UV-развёртку, текстурирование, рисование по модели (текстуры ручной работы), рендеринг модели (в том числе физически корректный);
• удобная работа с размерами, масштабами и привязками;
• интуитивно понятный интерфейс и приличная эргономика.

Основными преимуществами конвертации моделей в CINEMA 4D из CAD-системы Компас 3D по сравнению с разработкой для визуализации с нуля являются:

• значительная экономия рабочего времени;
• оптимальная сетка модели (более густая сетка в тех местах, где есть скругления, на прямых участках — минимум полигонов);
• точная передача масштаба, размеров деталей и их расположения друг относительно друга.

Создание моделей Компас 3D

При создании моделей в Компасе используется практически всегда твёрдотельное моделирование (деталь внутри сплошная). При дальнейшем экспорте твёрдое тело автоматически конвертируется в поверхности с треугольными полигонами.

При разработке 3D моделей в Компасе перед проектировщиком встаёт выбор — какой подход к моделированию принять в зависимости от необходимого качества окончательного результата:

• для получения результатов среднего качества (для быстрого рендеринга) достаточно экспортировать чистовую модель без дополнительной её подготовки;
• для получения результатов высокого качества (для фотореалистичного рендеринга) необходимо доработать модель — выполнить скругления углов, скругления в местах сварных швов.

На изображениях ниже представлены модели для обоих вариантов — для быстрого и для фотореалистичного рендеринга:

Базовая модель Компас 3D без дополнительной подготовки
Подготовленная к визуализации модель Компас 3D

В природе практически не встречаются идеально острые углы, поэтому дополнительные скругления придадут модели естественности. Сварочные швы в данной детали смоделированы переменным скруглением.

Экспорт моделей Компас 3D

Компас 3D может экспортировать свои модели в различные форматы. Также имеется возможность передачи модели напрямую в CINEMA 4D через промежуточный формат IGES. Однако, этот способ имеет свои недостатки и почти не имеет преимуществ.

Мы конвертируем модели Компас 3D при помощи формата parasolid.x_t . На следующих картинках ознакомимся подробнее с порядком манипуляций:

В настройках экспорта следует выбрать «Текстовый» тип файла, и сохранить куда удобно.

Конвертация моделей Компас 3D

Для конвертации моделей Компас необходимо использовать дополнительное программное обеспечение — Deep Exploration 6.3 (можете использовать любую другую версию).

При открытии файла.x_t приложение запросит желаемые параметры чтения файла. Некоторые из них необходимо поменять один раз — далее можно будет обращать на них внимание исключительно при необходимости:

Tesselation level — уровень подразделения криволинейных поверхностей. Данный параметр определяет, насколько более малые частички будут формировать все криволинейные элементы нашей модели. Чем выше показатель — тем более мелкие будут части — тем более точно будет изображена модель, однако и больше ресурсов потребуется на работу с ней. Этот параметр рекомендуется подбирать методом проб для каждой модели в отдельности — чтобы избежать перегрузки системы.

Rotation — параметр поворота осей модели в пространстве. Ввиду особенностей расположения моделей в Компасе (зелёная плоскость — горизонт) — эмпирическим методом были установлены указанные на изображении параметры. Этот параметр требуется настроить один раз.

Scale — параметр масштаба модели, зависящий от единиц измерения проектирования и чтения. Эмпирическим методом были установлены указанные на изображении параметры. Этот параметр требуется настроить один раз.

На рисунке выше мы видим адаптивное распределение полигонов на модели — плоские поверхности представлены минимумом элементов, в том время как криволинейные изображены достаточно точно. Дальнейшая конвертация модели выполняется при помощи формата obj. Сохранение файла прямо в формате c4d (CINEMA 4D) приведёт к более трудоёмкой обработке файла далее — сшивка точек, настройка сглаживания. Данных проблем не возникнет с форматом obj.

Открытие модели в CINEMA 4D

CINEMA 4D R16 открывает obj файлы без необходимости импорта — просто «Открыть файл». При открытии приложение запросит настройки чтения файла, где необходимо выбрать следующие опции:

Скорость открытия файла зависит от сложности геометрии. Рассматриваемая модель открылась за секунду:

Отличительной особенностью конвертации модели через формат obj является автоматическое создание тега «Нормали», который для каждого полигона детали обозначает позицию и наклон в пространстве — нет необходимости в редактировании сглаживания.

По такому же пути приходится идти, если Вы хотите выполнить упрощённую визуализацию модели — без повышенной реалистичности.

Упрощённая визуализация моделей

Для упрощенной визуализации детали нет необходимости в создании развёртки — CINEMA 4D имеет функцию различного проецирования текстур (материалов). Для текстурирования не развёрнутой модели (не развёрнуты UV координаты) можно просто использовать кубическую проекцию материала:

Вы можете использовать как библиотечные материалы из комплекта CINEMA 4D, либо создать свои материалы на основании готовых текстур.

Создание развёртки UV в CINEMA 4D

Текстура — плоская картинка какого-нибудь покрытия. Это изображение распределяется по объёмной 3D поверхности при помощи UV координат. Каждый полигон (элементарная частичка детали) имеет свои координаты — трёхмерная деталь виртуально разворачивается в виде плоской развёртки, как если бы разобрали бумажную модель на плоские составные части. CINEMA 4D уже имеет в базе не плохой функционал для создания и редактирования развёрток. Порядок действий при «разворачивании» UV координат:

В правой части экрана видно развёртку, которая создалась автоматически при распределении островков UV по холсту. На первый взгляд выглядит понятно, однако этого не достаточно для выполнения ручного текстурирования и раскраски текстур прямо по поверхности детали.

Для оптимизации UV развёртки необходимо использовать стандартные функции — выделение островков UV на модели, проецирование, ослабление, поворот и масштабирование. Желательно, чтобы основная часть островков была одинаково ориентирована — чтобы волокна текстуры «ложились» в одинаковом направлении (для данной модели не актуально, но пригодится в других ситуациях).

Создание и редактирование UV-развёртки достаточно кропотливый процесс. Понимание и представление того, как именно и какими частями «развернуть» модель приходит с опытом — чисто интуитивное действие. В результате не долгих манипуляция (весь процесс занял около 20 минут) получаем следующую развёртку:

Оптимальность и простота развёртки, как можно меньшее количество островков UV — залог успешного и качественного текстурирования модели.

Рисование текстур по модели (BodyPaint 3D)

CINEMA 4D позволяет получить быстрые и приемлемые результаты на основании библиотечных материалов и кубической их проекции на модели. Однако для достижения наилучших результатов следует попробовать ручное создание текстур прямо по модели. При этом можно выделить два основных подхода:

• ручное рисование текстур различных каналов (канал цвета, отражения, рельефа, прозрачности и пр.);
• ручное рисование масок текстур для различных каналов.

Наилучшие результаты получатся при кропотливой разработке каждого канала материала. Однако данный метод более трудоёмкий. Мы рассмотрим второй вариант — рисование масок слоёв.

В зависимости от вида и назначения 3D модели могут быть созданы маски для различных слоёв. Так, для нашей модели мы создадим две маски — маску царапин , маску грязи .

Маска представляет из себя чёрно-белое изображение, где светлые тона означают наличие материала (или значение +), чёрные тона — отсутствие материала (или значение -).

Для рисования по модели в CINEMA 4D применяется компоновка приложения — BodyPaint 3D . Для начала рисования необходимо создать новый материал, назначить его перетаскиванием нашей модели. В окне настроек материала в компоновке BodyPaint 3D дважды щёлкаем на кресте на месте расположения текстуры цвета и в параметрах выбираем разрешение текстуры, её размер, имя и расположение:

Для нашей модели выберем разрешение текстуры 4k (4096х4096 пикселей) — это позволит добиться отображения мелких деталей для качественных близких планов.

При рисовании прямо по модели следует помнить об основной возможной проблеме, которая свойственна всем 3D моделям — артефакты на гранях соединения различных UV островков:

Чтобы избежать возникновения этой проблемы необходимо использовать проекционную раскраску — при этом всё нарисованное проецируется на модель при её повороте или масштабировании. Вот, что получается при этом:

При помощи различных кистей из комплекта BodyPaint 3D «рисуем» на модели места царапин и отсутствия краски ввиду потёртостей. При необходимости, в BodyPaint можно импортировать кисти из Фотошопа (Photoshop) прямо в формате abr (имена кистей в комплекте должны быть разными).

По итогу кропотливой, но интересной работы, можно получить не плохой результат, качество которого ограничено лишь Вашим умением рисовать и потраченным временем:

Окончательная маска царапин выглядит следующим образом (не в натуральном разрешении):

Для удобства дальнейшей работы с масками царапин и загрязнений создадим их инверсионные копии (Инверсия изображений в Photoshop).

При желании можно добиться более впечатляющих результатов и детализации масок. Однако здесь мы преследовали задачу быстрой подготовки окончательной модели для представления Вам общего порядка работы и возможностей.

Настройка ручных материалов в CINEMA 4D

При настройке материалов, маски которых произведены вручную, результат зависит лишь от Вашей фантазии. На следующих изображениях представлены наши настройки материала, созданного из трёх основных слоёв:

• голый металл — основа;
• жёлтая краска — слой поверх металла (с маской);
• загрязнения грунтом — слой поверх краски (с маской).

Материал состоит из следующих каналов:

• диффузия — внешний вид;
• отражение — блеск металлических зон;
• рельеф — неровности материала;
• нормали — дополнительные неровности.

Каждый канал материала представлен изображением на основе слоёв:

Итоговый результат

Результат, который удалось добиться за 2,5 часа работы (от момента начала работы над моделью Компас 3D до получения чистовых рендеров), представлен на следующих изображениях:

При желании можно добиться, конечно, лучшего результата. Всё в Ваших руках.

Композиция моделей CINEMA 4D

Для предоставления Заказчику визуальной информации о том, как будет выглядеть в жизни его деталь или конструкция, можно воспользоваться композитингом (композицией). Композиция — технология совмещения 3D рендеринга и уже имеющихся фотографий реальной местности. Ключ к успеху в данной области лежит в решении следующих вопросов:

• правильное расположение модели в пространстве с учётом перспективы на фотографии;
• правильное расположение источников света согласно фотографии.

Фотография местности наносится в виде простейшего материала на объекты «Фон» и «Земля». Оба материала имеют проекцию «Фронтально» — для оптимального совмещения камерой:

Качество композиции во многом зависит от качества базовых фотографий — поэтому не стоит использовать для этой цели фото низкого разрешения.

Скачать файлы

Скачать файлы по данной статье можно с Яндекс-диска по ссылке:

Файлы проверены Анти-Вирусом Касперского

Примеры композиции рендера

Нашими специалистами уже неоднократно выполнялись композиции — совмещение 3D рендера и фотографии. Одни из самых последних работ, выполненных также на скорую руку:

Михаил (24 года)

Просто шикарно! Спасибо вам огромное, за такой шикарный тренинг! Все подробно, разжевано, много практики, ничего не осталось без внимания! Как вам хватило терпения на такой огромный тренинг, не понимаю! Сначала сомневался, стоит ли брать, но сейчас я рад что я приобрел этот тренинг! Изучил только половину, но ощущения неимоверные, нигде не видел настолько полной информации, еще и с большой практикой по каждому блоку! Спасибо!

Амир (31 год)

Мне посчастливилось приобрести этот потрясающий курс по Cinema 4D. Нигде еще не видел такой огромной информации, без воды, детализирован информации, с огромно и объемной практикой. Это действительно великолепно! На других курсах, за такие тренинги берут 15-20 тысяч рублей. Я заплатил действительно смешные деньги за такой крутой курс! Автору спасибо и огромная благодарность!

Сергей (29 лет)

Что мне понравилось в этом курсе? Во-первых, очень маленькая цена за такую огромную информацию. В этом курсе идет именно изучение, глубокое, пошаговое и очень подробное, автор не оставляет ничего не рассмотренного, даже самым мелким деталям уделяется время. Также, меня удивило большая практика, которая есть в этом курсе. В этом курсе есть все! И это самое главное, что мне понравилось, не приходится метаться по другим урокам и курсам. Можно изучить этот курс, и ты уже будешь разбираться и создавать потрясающие вещи на практике. В других курсах такого не встречал, обычно в других курсах либо беглая теория и поверхностное рассмотрение основ, либо просто узкоспециализированная практика без объяснения инструментов. В этом же курсе есть все: теория, обзор всех инструментов с практическими примерами, огромная практика для каждого модуля, а также все идет пошагово. Спасибо вам огромное! Мне повезло что наткнулся на ваш сайт и курс!

Здравствуйте! Хочу выразить благодарность за отличный курс по Cinema 4D. Сейчас в процессе изучения и просто в восторге. Очень подробно и понятно. В рунете это самый лучший курс по синеме! До этого смотрел другой курс по Cinema 4D, но с Вашим он даже близко не стоял. Там совсем бегло по программе пробежались и практическая часть тоже слабой мне показалась. Спасибо Вам за огромную проделанную работу.

Здравствуйте ещё раз. Всё нормально, никаких афёр и обмана.)) Курс судя по списку термоядерный, не знаю сколько Вы потратили на это время, но спасибо большущее! Странно это, но мне что-то даже как-то стыдно, что заплатил 3900 всего. К сожалению у меня сейчас совсем нет денег, что бы докинуть Вам сверху. Не буду давать каких либо обещаний и сроков, но как-только буду располагать финансами пришлю Вам ещё мани по силам, потому-что ну-у-у-у-у о-о-о-очень дёшево за такой объём и подход, хотя я как полный новичок скажу, что Вы очень мне помогли таким курсом так как теперь можно будет посидеть и нормально выучить от и до шикарную программу, это большая редкость. Офигеть! По поводу распространения вашего курса и ссылки на него, не волнуйтесь я не стану выкладывать их в общий доступ, нигде его не будет. Итак пойду штудировать Ваш курс до потери пульса. Ждите как-нибудь бонус на счёт 100%. Ещё раз СПАСИБО!

А за CINEMA 4D благодарен вам. Когда начну работать, полноценные сцены делать, то обязательно на ваш счёт, буду периодически, на WEBMONEY закидывать деньги. Это просто так в знак благодарности за то что научили меня. Я сам бы без вас научился бы CINEMA 4D только через несколько лет. Спасибо.

Завершающим этапом создания любого 3D-изображения или видеоролика на основе компьютерной графики всегда является визуализация. Кроме того, она бывает полезной при контроле за выполнением различных настраиваемых эффектов.

С помощью визуализации сцены вы можете получить максимально качественное плоское изображение сцены на основе трехмерной модели. Однако обычное отображение сцены п окнах просмотра нельзя отнести к визуализированным, хотя они и являются проекцией трехмерной сцены на плоскость. Визуализированные сцены отличаются высоким качеством и большим временем получения. Из-за высоких требований ко времени расчета в реальном времени использовать такие изображения нельзя. В зависимости от качества время обработки одного кадра может занимать от нескольких секунд до многих часов.

Визуализация может восприниматься пользователем двояко: с одной стороны, на процесс уходит много времени, но, с другой - в это время работает толь ко компьютер, а художник просто ждет свой шедевр. Однако не следует забывать, что подготовка к визуализации стоит того, чтобы потратить на нее лишнее время. Уделив достаточное внимание настройке, вы сможете сэкономить гораздо больше времени и получить лучший результат. Настройка визуализации осложняется и тем, что Cinema 4D содержит большое количество всевозможных настроек, позволяющих получать разнообразные эффекты.

Когда все настройки применены, можно произвести визуализацию. Удобнее всего осуществить ее с помощью двух кнопок, расположенных на панели инструментов Standard .

Первая кнопка называется Render Active View (Визуализировать активный вид). Ей соответствует команда Render › Render View (Визуализировать › Визуализировать вид) строки меню главного окна. Эта команда применяется в том случае, если при работе со сценой вы хотите просмотреть предварительный результат. При этом визуализируется только изображение активного окна просмотра, которое отображается там же. Вы не сможете сохранить визуализированную картинку, поскольку она исчезнет при щелчке мыши в окне просмотра.

Примечание :
Быстро осуществить визуализацию активного окна вы можете с помощью сочетания клавиш CTRL + R .

Для того чтобы сохранить картинку в файл, используйте кнопку Render in Picture viewer (Визуализировать в просмотр изображений) или команду Render › Render in Picture Viewer (Визуализировать › Визуализировать в просмотр изображений) строки меню главного окна - рис. 11.1.

Рис. 11.1 . Открытие окна визуализации

HDlive – удивительный метод визуализации, позволяющий получать поразительно реалистичные изображения человеческого эмбриона при выполнении ультразвукового исследования. Посредством применения усовершенствованных режимов подстройки яркости изображений, технология HDlive использует виртуальные источники света и передовые техники визуализации кожного покрова.

Этот новый метод позволяет получить превосходное качество изображения за счет применения технологии формирования ультразвукового луча последнего поколения, алгоритмов подавления зернистости изображения и сложносоставных технологий повышения разрешения ультразвукового изображения на системах Voluson E8 и Voluson E8 экспертного класса.

При стандартных методах визуализации используется постоянный виртуальный источник света, который отражает световые лучи от поверхности кожи. Технология HDlive отличается тем, что она при помощи специальных алгоритмов обсчитывает распространение световых лучей через кожу и ткани. Когда световой луч от виртуального источника света касается поверхности кожи, часть его отражается при прохождении через глазное яблоко до тех пор, пока оставшийся световой пучок попадает в область интереса и проходит через нее.

Распространение светового луча через ткани беспрестанно рассеивается и ослабляется. Тень появляется там, где световой луч проходит через плотную ткань. Исследователь может свободно направлять виртуальный источник света под любым углом относительно ультразвукового объема, тем самым усиливая визуализацию мелких обьектов. Направление виртуального источника света в определенные области дает эффект полупрозрачности.

Технология HDlive использует методику динамической визуализации второго поколения, которая выполняет вычисления параллельных массивов на выделенном блоке обработки графики, имеющем в 20 раз больше вычислительной мощности по сравнению с рабочим компьютером.

Трехмерная визуализация лица плода на 32-й неделе беременности при помощи технологии HDlive

Визуализация поверхности кожи при помощи стандартной методики. Световой луч от обследованной области отходит от фронтальной части и не может быть изменен.

Новый режим HDlive с возможностью изменения виртуального источника света. Картинка слева: световой луч сверху слева. Картинка справа: световой луч снизу слева с эффектом тени.

Эмбрион 8 недель: применение технологии HDlive позволяет детальней рассмотреть структуру тканей: на картинке вы можете видеть амниотические мембраны.

Различные позиции виртуального источника светового луча отображены ввиде точек белого цвета, полученный результат – на 3D изображениях

Несколько примеров изображений эмбрионов на различных сроках гестации при помощи технологии HDlive с различным направлением светового луча.

Второй триместр: виртуальный источник света существенно меняет картинку, прорисовку и контуры структур.

Визуализация при помощи технологии HDlive эмбриона с трисомией 18 хромосомы: улучшенная визуализация спинного мозга и омфалоцеле.

Пороки развития первого триместра. Точность ультразвукового исследования в эмбриологии действительно впечатляет.

Другие аномалии развития: к примеру, изображение 18 недельного эмбриона демонстрирует важность хорошей визуализации кишечника.

Пороки развития лицевого черепа при помощи технологии HDlive. Различные позиции виртуального источника света выделяют клинически важные детали.

Заячья губа. Применение технологии HDlive позволяет более точно визуализировать перегородку между губой и кожей.

Синдром Дауна: слева изображение, полученное при помощи стандартного метода визуализации и изображение при помощи технологии HDlive справа. Такой характерный критерий, как маленький рот, хорошо визуализируется при помощи стандартного метода визуализации, однако наклон глазных щелей можно визуализировать только при помощи технологии HDlive.