Невозможно представить какую-либо значимую сферу производства, в которой на этапе конструирования не применяют объемную графику. Разработка любого объекта становится доступнее при трехмерном представлении каждого элемента, значимой детали. На каждом этапе создания продукта, будь это несложный механизм или ракетный двигатель, ориентируются на многогранный макет. Он представляет собой многовекторный чертеж, имеющий не только номинальную высоту, длину и ширину, но и визуальное воплощение. В этой статье мы расскажем, как появилась первая компьютерная реалистичная фигура, в каких сферах технология нашла свое применение и какие программы используют проектировщики.

Мы часто слышим это сочетание – 3D. Оно является сокращением английского 3-dimensional, что дословно переводится как «три размера». К этой фразе прибавляют дополнительные слова: звук, изображение, шутер, шоу, принтер и так далее – вариантов масса. Но остается основной смысл: при употреблении этого метода происходит переход из схематического, однолинейного пространства в более реалистичное. Эта способность «одухотворять» неживое ставится в основу многих начинаний. Но визуализация нашла свое начало и получила наибольшую востребованность именно в конструировании объемного образа.

Оно широко применяется в следующих отраслях:

• индустрия развлечений;
• медицина;
• промышленность.

Расскажем о каждой группе подробнее.

Кинематограф, компьютерные игры и анимация: заслуги 3D моделирования

Все виртуальные пространства и несуществующие герои созданы с помощью особой техники использования полигонов. Так называются обыкновенные геометрические фигуры с тремя или четырьмя гранями, которые соединяются под разными углами в один объект. Чтобы он пришел в движение, необходимо менять параметры у составляющих – вытягивать, перемещать, вращать. Так как все они связаны, то действие похоже на натяжение паутины – остальные сегменты деформируются в соответствии с первым.

Чем меньше площадь каждого отдельного куска, тем больше их общее количество, а значит, выше точность изображения. В таких случаях принято говорить о качестве графики – в некоторых играх можно ее делать выше и ниже. Это актуально в тех случаях, когда мощность компьютера не позволяет быстро отображать все фрагменты. Нельзя сказать, что небольшое количество полигонов – модели low poly, хуже чем High poly, когда деталей во много раз больше. Для части анимации достаточно общего вида героя, если он второстепенный или один из многих. Главного персонажа, как правило, рисуют более подробно. Сверху графических фигур накладываются текстуры, которые завершают образ.

Первым САПРом для профессионального и любительского пользования стал AutoCAD. Со временем стали появляться его качественные аналоги и второсортные подделки. Сводный список софтов мы приведем ниже, сейчас ограничимся указанием на очень удобную для 3D моделирования программу – ZWCAD Professional.

Она не уступает «Автокаду» в функционале, но существенно отличается по стоимости, которая у популярного бренда выше. Это разработка компании ZWSOFT, которая поддерживает свои позиции на рынке ПО с 1993 года и реализует свои продукты более чем в 80 странах мира. В 2017 году появилась новая усовершенствованная версия «ЗВкада». Основное направление разработки – это трехмерное конструирование. Которое, кстати, применяется не только в индустрии развлечения, но и здравоохранении.

Визуализация в медицине

Она развивается в двух основных направлениях:

точечная или комплексная томография;

конструирование и создание протезов.

Современные 3D-сканирования позволяют обнаружить дефекты органов и тканей, которые скрыты при простом рентгене или УЗИ. Появление таких технологий сделало возможным определение заболевания в тех ситуациях, когда ранее проводились диагностические операции. Широкое распространение они приобрели в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Для удобства обращения с новшеством больницы не ограничиваются компьютерными макетами, а приобретают принтеры для объемной печати.

Воплощенный в жизнь результат томографии может стать основой для создания импланта, например, зуба, который будет идеально подходить по размерам пациенту. В более сложном варианте технология помогает смоделировать протез конечности, слуховой аппарат, вены, нервы и даже искусственный сердечный клапан. Активно развивается биопечать – в ней вместо красок используются живые человеческие клетки. Но первый этап конструирования остается за компьютерными 3D программами. Здесь, как и при построении мультипликационных героев, используется полигональное моделирование. Искривление пластин показывает дефекты тканей. Воздействие на фрагменты позволит создать объемную фигуру идеального импланта, а вращение и передвижение частей покажет, как будет двигаться протезированная рука.

Главными пользователями являются инженеры, электрики, строители, работники дорожных служб – специалисты технической направленности. Их инструмент – это твердотельные или полые конструкции, обладающие математически точными параметрами, расчетными данными и реальной направленностью на работу. Поэтому, особенно важным для этой категории пользователей является не внешний вид модели, а возможность применения формул, работы с ними, срезовые чертежи, графика, а также проверка всего механизма на любом этапе разработки. Таким образом, цель проектировщика – это не только визуализация объекта, но, в большей степени, измеримая и рабочая информация о нем.

Работа в CAD (русскоязычная аббревиатура – САПР) предполагает профильное образование. Она будет эффективна, когда специалист не только видит образ, но знает материал, с которым ведется макет, особенности использования изделия и многие другие нюансы. Поэтому программы разряда ZWCAD с широким спектром действий и большим количеством инструментов, компании заказывают комплектами, чтобы обеспечить ПО весь отдел. Их же устанавливают на компьютеры студентов технических и архитектурных ВУЗов, чтобы будущие специалисты сразу конструировали в удобной и многофункциональной среде. Ориентируясь не только на индивидуального покупателя, но и на массовые поставки, ZWSOFT разработал гибкую политику лицензирования и существенно снизил цены на серийные закупки.

При работе в Системах Автоматизированного Проектирования инженер получает электронно-геометрическую модель. Что это такое в объемном 3D моделировании поможет понять список действий, который с ней можно совершить:

Выполнить чертежи любого среза, в любом изображении под выбранным углом. Таким образом необходим один макет вместо массы разрозненных графиков. Поэтому с одним файлом, используя разные слои, могут одновременно работать разные специалисты, и даже разные отделы.

Подогнать параметры всего изделия, изменив ввод одной данной величины.

Производить расчеты любого показателя или коэффициента. Как в статичном положении, так и в прогнозируемом движении.

Написать пакет для компьютерного управления станком или другим техническим оборудованием (ЧПУ).

Использовать 3D-принтер и воссоздать объемную модель для презентации или показательного конструирования.Что такое план 3-д моделирования

Каждая работа не обходится без алгоритма действий. Часто последовательность условна, особенно в творческих профессиях, однако даже там конструирование объекта происходит по следующим этапам:




4. Анимация, если она необходима. Если это статичный объект, то возможно показать, как он приходит во взаимодействие со сторонними элементами. На этом этапе дополнительно можно рассчитать трение, КПД и другие коэффициенты.

5. Устранение мелких недостатков и визуализация – вывод итогового объекта.

6. Дополнительным этапом может быть распечатка на 3Д-принтере.

История объемного моделирования развивается на наших глазах. Это технология будущего. Работать в формате 3D сейчас удобно, интересно и востребовано. Главное, выбрать подходящую программу для наиболее эффективного проектирования.

В этой статье мы рассмотрим бесплатные приложения для создания 3D-моделей и подготовки их к 3D-печати. Если вы хотите создать уникальный объект и распечатать его на , но не имеете достаточного опыта моделирования, то лучший способ для этого – воспользоваться простым бесплатным 3D-редактором. Выбор графических редакторов для моделирования в настоящий момент достаточно большой. Они предоставляю различную функциональность от примитивного моделирования, до создания сложнейших сцен, не уступающих детализации созданным в профессиональном программном обеспечении. Однако, для 3D-печати достаточно обладать начальными знаниями в моделировании и выбрать графический редактор, обладающий базовыми функциями, но удобный для быстрого и интуитивно понятного создания модели. И так, рассмотрим доступные в интернете популярные программы для подготовки моделей для 3D-печати.

Тинкеркад (TinkerCAD)

• Браузерное онлайн приложение
• Разработчик Autodesk

Для постижения азов 3D-моделирования, браузерное приложение TinkerCAD от компании с мировым именем Autodesk является отличным выбором. Программное обеспечение TinkerCAD работает как онлайн сервис в браузере и позволяет создавать геометрические 3D-формы, сохранять и обмениваться ими в интернете, а также экспортировать их в формат.stl для последующей печати на 3D-принтере. Однако, простота приложения накладывает на процесс моделирования некоторые ограничения, которые не позволяют раскрыть все ваши художественные замыслы. Процесс моделирования сводится к оперированию примитивами и формирования из них 3D-моделей. Примитивы являются строительными блоками, пользователи могут постепенно наращивать их друг за другом для формирования моделей от простых до более сложных и детализированных. TinkerCAD предлагает уже готовые 3D-объекты, чтобы использовать их в процессе моделирования и вдохновляться на создание новых образов. Приложение имеет встроенную галерею готовых оптимизированных для печати 3D-моделей.

Сайт программы: https://www.tinkercad.com/

• Бесплатное приложение CAD моделирования
• Подходит для начинающих, но требуются базовые знания английского
• Браузерное приложение или приложение для Windows, Mac, Linux и Raspberry Pi
• Геометрическое 3D-моделирование
• Разработчик 3DSlash

Еще одним замечательным и бесплатным вариантом для начинающих 3D-моделистов является программа 3DSlash. Приложение было анонсировано только в прошлом году. 3DSlash разработана специально для пользователей, не являющихся дизайнерами. Оно подходит для всех возрастов, в том числе детей, демонстрируя концепции 3D-моделирования в увлекательной и игровой форме (приложение 3DSlash основано на популярной игре Minecraft).

В 3DSlash, пользователи используют такие инструменты, как молотки или зубила, с помощью которых можно формировать трехмерные блоки. Процесс моделирования является интуитивно понятным, красочным и веселым, а полученную 3D-модель можно совместно использовать в интернете или экспортировать в.stl файл для 3D-печати. На сайте 3DSlash имеется обширная библиотека видео-уроков по 3D-моделированию, которые, безусловно, стоит посмотреть. Единственный минус для соотечественников – это отсутствие в приложении на момент написания данной статьи поддержки русского языка. А если язык вам не помеха, то вперед к творческим успехам!

Сайт программы: https://www.3dslash.net/

123D Design

• Бесплатное приложение CAD моделирования
• Отлично подходит для начинающих
• Бесплатное использование на PC, Mac и IPad
• Геометрическое 3D-моделирование
• Разработчик Autodesk

123D Design еще один бесплатный инструмент 3D-моделирования от компании Autodesk. Программа немного более продвинутая, чем TinkerCAD, но 123D Design по — прежнему является очень простой и интуитивно понятной для начинающих 3D-моделистов. В приложении существует довольно обширная библиотека готовых 3D-моделей, которые можно редактировать, а также инструменты для создания геометрических 3D-объектов с нуля. Как и в случае с TinkerCAD, готовые 3D-модели из 123D Design могут быть экспортированы в.stl файл для 3D-печати. Приложение доступно для бесплатного скачивания и домашнего использования на платформах PC, Mac и IPad. Из минусов можно отметить только отсутствие на момент написания статьи поддержки русского языка.

Сайт программы: http://www.123dapp.com/design

• Бесплатное приложение CAD моделирования
• Моделирование с помощью линий и кривых
• Разработчик Trimble

Бесплатный 3D-редактор Sketchup, предназначенный для пользователей, имеющих начальные познания в моделировании и продвинутых моделистов, был выкуплен у Google. Популярный инструмент 3D-моделирования Sketchup позиционируется Trimble как «дружественный и всепрощающий». Программа имеет простой интерфейс и объединяет огромный спектр функциональных дополнений и инструментов. Пользователи начинают процесс моделирования с рисования линий и форм, которые затем могут быть выдавлены и вытянуты в ряд сложных геометрических 3D-фигур. Моделирование на основе изменяемых линий, делает Sketchup (особенно платную Pro версию) популярной программой среди архитекторов и инженеров.

Однако то, что Sketchup пользуется популярностью у профессионалов и даже преподавателей, не значит, что программа не подходит для начинающих пользователей. Приложение распространяется совершенно бесплатно и любой желающий может скачать его и поэкспериментировать с его возможностями. А чтобы быстро научиться пользоваться Sketchup, на сайте программы существует множество видео-уроков по 3D-моделированию для начинающих.

Единственным жирным минусом этого замечательного приложения является отсутствие возможности в бесплатной версии экспортировать 3D-файлы в формат.stl для печати, для этого придется купить лицензию Pro.

Сайт программы: http://www.sketchup.com/ru

Blender

• Свободное приложение CAD моделирования
• Лучше всего подходит для продвинутых или профессиональных 3D-дизайнеров
• Бесплатное использование на PC, Mac или Linux
• Открытый исходный код

Blender в настоящее время имеет статус самого мощного и самого популярного программного обеспечения. Программа является бесплатным (точнее свободным) графическим 3D-редактором с открытым исходным кодом. Программу не сложно освоить, если вы уже имеете определенные навыки моделирования, но назвать ее приложением для новичков нельзя. Хотя, в интернете сейчас десятки сайтов на русском и английском языках предлагают уроки и видеокурсы для начинающих blender’оводов, что позволяет любому желающему за пару дней научиться сносно моделировать.

В отличие от геометрических 3D-редакторов, Blender представляет собой инструмент цифрового 3D-скульптурирования, что делает его идеальным для создания более органических 3D-фигур. Программа предлагает широчайший набор инструментов, предоставляя своим пользователям полную свободу дизайна: создание моделей для 3D-печати, создания фотореалистичных видео, игровой графики, анимационных фильмов, визуальные эффекты и многое другое. В принципе, если вы готовы потратить время, чтобы разобраться в разнообразии инструментов, то Blender станет вашим лучшим выбором для 3D-моделирования на все случаи жизни. Особенностью моделирования в данном приложении является поддержка всевозможных комбинаций горячих клавиш, ускоряющих процесс создания модели.

Blender позволяет сохранять результат моделирования в формат.stl для 3D-печати, а так же имеет массу подключаемых модулей для удобства моделирования. Программа имеет встроенную поддержку русского языка.

Сайт программы: https://www.blender.org/

3DTin

• Бесплатное приложение CAD моделирования
• Лучше всего подходит для начинающих
• Браузерное онлайн приложение
• Геометрическое 3D-моделирование
• Разработчик Lagoa

Вернемся снова к простым 3D-редакторам. Приложение 3DTin является бесплатным браузерным инструмент 3D-моделирования, как TinkerCAD и 3DSlash, оно было создано для начинающих и тех, кто ранее имел небольшой опыт 3D-моделирования. Пользователи могут выбирать геометрические фигуры из коллекции, добавлять или удалять их по мере необходимости, чтобы создать свой дизайн. По завершению процесса создания модели, можно добавить ее в общую библиотеку доступную любому желающему. На сайте программы имеются обучающие ролики, которые помогут студентам и начинающим моделистам познакомиться с процессом моделирования. 3DTin позволяет экспортировать модели в.stl файл, а так же в несколько популярных онлайн сервисов для 3D-печати. Программа имеет поддержку русского языка.

Сайт программы: http://www.3dtin.com/

• Бесплатное приложение CAD моделирования
• Подходит для 3D-дизайнеров с небольшим опытом моделирования
• Бесплатное использование на Windows и Mac
• Инструменты цифрового 3D-скульптурирования
• Разработчик Pixologic

Как и Blender, Sculptris представляет собой инструмент цифрового скульптурирования, что делает его идеальным для 3D-моделирования органических форм и текстур. В режиме «лепки», пользователь может редактировать геометрию 3D-объекта как будто он выполнен из мягкой глины, а затем в режиме «окраски», используя различные кисти можно прямо на поверхности объекта создавать реалистичные текстуры. Sculptris был разработан, чтобы дать возможность начинающим моделистам экспериментировать, получать опыт и навыки 3D-моделирования. В тоже время, для продвинутых пользователей компания Pixologic дает возможность перейти на продвинутый профессиональный продукт ZBrush, но уже на платной основе.

Сайт программы: http://pixologic.com/

• Бесплатное приложение CAD моделирования
• Подходит для 3D-дизайнеров с небольшим опытом моделирования
• Полигональное моделирование треугольниками
• Разработчик Autodesk

Рассмотренные нами приложения для 3D-моделирования имеют поддержку функций подготовки модели к 3D-печати. Meshmixer в этом смысле отличается от других приложений тем, что оно разработано специально для создания моделей, которые впоследствии будут воспроизведены как физические объекты. Для этого приложение располагает мощными функциями, призванными облегчить создание моделей для 3D-печати. С помощью Meshmixer можно легко исправлять модели, созданные в других программах 3D-моделирования или импортированные из библиотеки моделей 123D Gallery компании Autodesk и оптимизировать их для печати. Наряду с этой функциональностью, Meshmixer является мощным инструментом для создания органических 3D-моделей с нуля, используя сетку треугольников.

Для дальнейшего облегчения процесса 3D-печати, Meshmixer поддерживает множество моделей настольных 3D-принтеров, а также позволяет импортировать полученные проекты в онлайн сервисы для печати на промышленных 3D-принтерах. Резюмируя изложенное, Meshmixer представляет собой мощный и бесплатный инструмент для 3D-моделирования и подготовки объектов для печати, подходящий для использования как начинающими, так и опытными дизайнерами.

Сайт программы: http://www.meshmixer.com/

• Бесплатное приложение CAD моделирования
• Подходит для 3D-дизайнеров с небольшим опытом моделирования
• Бесплатное использование на Windows, Mac или Linux
• Параметрическое моделирование
• Открытый исходный код

FreeCAD с функционалом параметрического моделирования идеально подходит для инженеров или продвинутых дизайнеров, стремящихся сделать сложные, функциональные 3D-объекты для последующей печати. В отличие от стандартного моделирования, параметрическое (процедурное) моделирование является более технологичным методом, который позволяет быстро и эффективно редактировать объекты с помощью истории создания модели и изменения ее параметров. Большой набор профессиональных инструментов FreeCAD предоставляет пользователям практически неограниченную свободу дизайна. Однако, чтобы воспользоваться этими возможностями необходимо пройти более сложное и углубленное изучение, чем на рассмотренных выше приложениях. В помощь новичкам существует сообщество профессионалов, которые подскажут в сложных ситуациях. FreeCAD находится на данный момент в стадии альфа тестирования, но для бытового применения вполне пригодно.

Сайт программы: http://www.freecadweb.org/

• Бесплатное приложение CAD моделирования
• Лучше всего подходит для программистов
• Бесплатное использование на Windows, Mac или Linux
• Параметрическое моделирование

Как и все перечисленные выше графические 3D-редакторы, OpenSCAD является надежным, бесплатным приложением для создания твердотельных моделей предназначенных для 3D-печати. В отличие от большинства других программ, OpenSCAD является невизуальным инструментом 3D-моделирования, что делает его идеальным инструментом для кодеров, а не для дизайнеров. Процесс создания объектов в данной программе заключается в написании специального скрипта на языке программирования и последующего его компилирования для визуализации результата.

Параметрическое моделирование в OpenSCAD позволяет легко редактировать объекты и иметь полный контроль над их свойствами. Программа имеет встроенный инструмент экспорта 3D-модели в формат.stl для последующей 3D-печати. OpenSCAD является специализированным приложением для программистов, так что если вы знаете язык программирования, то дерзайте.

Сайт программы: http://www.openscad.org/

В этой статье мы рассмотрели наиболее популярные бесплатные программы для 3D-моделирования и подготовки модели к последующей печати. Но существуют и другие не менее интересные бесплатные и платные приложения и таких очень много. Наиболее интересные на наш взгляд приложения, не вошедшие в этот обзор, мы рассмотрим в наших следующих статьях. Ну а пока, выбирайте лучшее на ваш взгляд приложение, качайте и творите, творите, творите!

Люди давным-давно научились изображать разнообразные предметы, которые встречаются в повседневной жизни. Чтобы в точности передавать все геометрические параметры объектов, были разработаны правила составления чертежей, на которых объемные фигуры получают свое отображение в многочисленных проекциях.

В течение многих лет объем изображали художники, однако полотно, на котором писались картины, всегда оставалось двумерным, и на объект можно было смотреть только с одного ракурса. С развитием технологий появилось значительно больше возможностей в области моделирования.

При помощи компьютерных программ можно строить 3D-модели, которые более наглядно представляют объекты и даже окружающее пространство:

О построении таких моделей и пойдет речь в данной статье.

Сведения о 3D-моделях

Понятие 3D , так прочно обосновавшееся в нашей жизни, является сокращением от английского 3-dimensional (в трех измерениях ). Как известно еще со школьных уроков геометрии, чтобы квадрат стал кубом, к обычной длине и ширине необходимо добавить высоту, которая и выступает в качестве третьего измерения.

За 3D-модель можно смело принимать любую скульптуру, а этот жанр искусства появился несколько тысячелетий назад. Архитекторы очень часто прибегают к построению макетов, чтобы более точно представлять конструкцию здания.

В современном мире, где технологии с каждым днем упрощают человеческую жизнь, 3D -моделированием занимаются компьютеры. Строить объемные изображения можно буквально на «пустом месте», руководствуясь приблизительными данными о визуализации объекта (к примеру, спроектировать персонажа видеоигры, у которого нет прототипа в реальном мире ). Данный прием называется компьютерным моделированием.

Существует еще такой вариант, как создать 3D-модель , основываясь на многочисленных фотографиях объекта с различных ракурсов.

3D-моделирование применяется во многих областях человеческой жизни. Перечислим некоторые из них:

• Архитектура. Никто не отрицает преимуществ макетов, однако, если заказчик вдруг пожелает увеличить размер комнаты или добавить пару-тройку этажей, архитектору придется заново конструировать картонную модель. А используя компьютерные программы, можно управиться за несколько кликов;
• Игры и кино. Анимация в наше время по своему качеству начинает превосходить реальный мир (смотрите на фильм «Аватар» ). Любого человека можно сделать персонажем компьютерной игры, перенеся все особенности реальной внешности в виртуальный мир;
• Военная тактика. 3Д -моделирование местности помогает стратегам лучше спланировать маневры, соотнести риски и принять наиболее правильное решение;
• Дизайн. Здесь можно представлять все, что угодно: от модных платьев и украшений до интерьеров помещений. Так как творец по своей природе – очень беспокойная и переменчивая натура, то перед непосредственным созданием дизайнер должен быть на 100% уверен, что точно представляет готовое изделие. А 3D -моделирование выступает лучшим помощником в этом деле.

Компьютерное 3D-моделирование

Для того чтобы создать 3D-объект , необходимо воспользоваться компьютерной программой, которая предоставит необходимый инструментарий и шаблоны для проектировщика. Рассмотрим некоторые программы, которые позволяют осуществить компьютерное моделирование.

• Blender . Бесплатный 3D -редактор, вклад в совершенствование которого может сделать любой разбирающийся программист:

К преимуществам данного программного продукта можно отнести кроссплатформенность и низкие требования к аппаратному обеспечению (железу ). Обладает достаточно широкими (для бесплатного редактора ) возможностями, включая моделирование движущихся объектов.

• 3ds Max . Данный редактор имеет обширный функционал, ориентированный, прежде всего, на проектирование архитектурных сооружений и интерьеров помещений:

Имеет внушительное количество различных дополнений (в том числе и для визуализации природных катаклизмов ). Для новичка, к сожалению, редактор достаточно сложен в освоении.

• CINEMA 4D . Программа, главным образом, ориентирована на создание 3D -моделей в играх и фильмах, при этом на удивление легко осваивается новичками. Последняя версия приложения вышла в 4 вариантах, каждый из которых «заточен » под определенный вид трехмерной разработки (анимация, дизайн и т. д. ):

Цена этого редактора, по сравнению с конкурентами, также приятно удивляет.

• Maya . Мощнейший инструмент в руках профессионала, который позволяет моделировать практически любой объект:

Многие известные киностудии используют данный редактор при создании анимации.

3D-моделирование из фотографий

Если вам требуется создать объемную копию объекта из реального мира, не следует конструировать всё с нуля, ведь можно воспользоваться фотографиями, на которых четко запечатлены основные детали. В серьезных проектах профессионалы для такой работы используют множество фотографий с различных ракурсов, а затем с помощью сложных программ комбинируют полученные данные в одно изображение.

Но как быть, если вы не обладаете необходимым опытом и знаниями, но хотите получить, например, трехмерную модель головы человека?

Создание 3D -моделей из фотографий возможно и без специальных знаний с помощью простых в освоении программ. Ниже приведены некоторые подходящие редакторы:

• FaceGen Modeller . Данная программа активно применяется при разработке лиц персонажей для малобюджетных компьютерных игр. После того, как пользователь выберет подходящие параметры головы и лица, можно «наложить » фотографию человека:

При этом, для хорошего результата работы понадобится 3 изображения: 2 в профиль и 1 анфас.

• FaceShop . Редактор используется для создания трехмерных лиц на основе фотографии. После загрузки качественного изображения, пользователю необходимо расставить опорные точки (кончик носа, уголки рта, зрачки):

После того, как программа сгенерирует 3D -лицо, есть возможность дальнейшего редактирования и наложения фильтров.

• Strata Foto 3D . Программа автоматически создает трехмерные объекты на основе нескольких фотографий:

Все, что нужно от пользователя перед тем, как сделать 3D -модель – сфотографировать объект с нужных ракурсов и загрузить снимки в редактор.

• Project Photofly . Данное решение отличается тем, что перевод фотографий в трехмерные изображения производится не на компьютере пользователя, а на удаленном сервере, что позволяет решать проблему низких возможностей аппаратного обеспечения клиентов:

Таким образом, 3D-моделирование позволяет с помощью компьютерных программ как создавать реалистичные копии объектов реального мира, так и осуществлять проектирование абсолютно новых предметов, ландшафтов и персонажей.

3D моделирование под ЧПУ – создание образов будущей детали, которые при помощи программы будут использованы для ее изготовления. Станки с ЧПУ – оборудование, позволяющее осуществлять автономную или полуавтономную трехмерную обработку заготовок. Функции приборов обусловлены наличием системы числового программного управления. Но она не будет работать без 3D моделирования.

Особенности

Создание 3D моделей – сложная задача, известная также под названием прототипирование. Это действие является необходимым перед запуском обработки заготовки. Благодаря 3D моделированию создается пример будущей детали в единичном количестве. На его основе будет выполняться серийное производство. Создание примера выполняется при помощи 3D фрезеровки, относящейся к системам быстрого прототипирования.

Фрезеровка наилучшим образом подходит для изготовления трехмерной модели будущей заготовки. Для выполнения задачи используется фрезерный станок, оснащенный числовым программным управлением. Преимущество агрегата заключается в непрерывной многоэтапной работе. Он позволяет быстро получить качественную и точную деталь, которая будет использована в качестве прототипа.

Для создания 3D моделей необходимо наличие специального образования. Выполнить эту работу самостоятельно сложно. Существуют специальные компании, которые занимаются изготовлением 3D моделей под заказ. Для этого используются профессиональные графические программы, благодаря которым заказчик может заранее увидеть, как будет выглядеть будущая заготовка, и при необходимости внеси изменения.

3D фрезерование

3D фрезеровка – способ, при помощи которого создаются заданные объемные формы. Как уже отмечалось ранее, эта задача выполняется с использованием станка с ЧПУ. Материал выбирается самостоятельно. Станки с ЧПУ используются, поскольку имеют высокую точность обработки, и способны обеспечить изделие любой конфигурацией и формой. При этом сложность форм и используемый материал не имеют значения.

При помощи фрезеровки на ЧПУ станках производятся:

• технологическая оснастка;
• рекламные объекты;
• презентационные макеты;
• фигурная порезка.

Чаще всего заготовки производятся из:

• пластика;
• композитных полимеров;
• металла;
• камня;
• древесины.

Этапы

Фрезеровка выполняется в несколько этапов. На первом этапе создается трехмерная инженерная модель, которая впоследствии будет внесена в программу станка с ЧПУ. Для этого используются специальные графические программы на компьютерах.

На втором этапе изготовленная модель проходит подготовку. Выбираются инструменты, при помощи которых на ее основе будет изготовлена деталь. Создается программа, необходимая для пошагового изготовления заготовки.

На третьем этапе осуществляются практические фрезеровочные работы. Первая деталь является пробной, поэтому она производится из пластика. Этот материал является самым дешевым. Пробная заготовка позволит выявить и исправить недочеты, если они имеются.

Четвертый этап – завершающий. Производится чистовая заготовка после внесения необходимых исправлений. На ее основе будут изготовляться остальные детали. От качественного 3D моделирования зависит, насколько точной будет изготовленная деталь.

Числовое программное управление позволяет изготовить деталь без особых усилий, просто задав нужные параметры. При этом качество изделия будет выше, чем при самостоятельной работе. Эта особенность особо полезна для неопытных пользователей.

3D моделирование

Чтобы создать 3D модель используется специальное ПО, предназначенное для профессиональной работы с трехмерной графикой. Самыми популярными программами, устанавливаемыми на компьютер, являются:

• CADDS5;
• PowerShape;
• SolidEdge;
• T-Flex CAD;
• AutoCAD.

Перечисленные программы позволяют осуществить твердотельное моделирование. Этот тип моделирования необходим для создания трехмерного объекта, который будет отличаться физическими качествами реальной детали. При помощи твердотельного моделирования можно спроектировать модели с высоким показателем детализации. Преимущество таких моделей заключается в отображении малейших составляющих.

Этот тип моделирования имеет и другие преимущества:

• создание трехмерной модели с максимальным показателем реалистичности;
• возможность простой корректировки трехмерного проекта;
• чертежи форматируются в автоматическом режиме;
• возможность создавать модели на основе готовых шаблонов;
• экономия затрат по времени, необходимых для проектировки.

Система автоматизированного проектирования, известная под аббревиатурой САПР – комплекс инструментов, необходимых для выполнения задачи в автоматизированном режиме. САПР разработан с целью упросить выполнение работы. Производством таких систем занимается фирма Autodesk. Компания занимается созданием программ для проектирования трехмерных и двухмерных моделей. Полученные модели можно использовать для различных станков.

САПР помогают людям, не имеющим опыта в данной сфере. Они упрощают процесс и создают условия для интуитивного использования. С их помощью можно провести измерения на высокой точности. Программы эффективны, даже если выполняется проектирование заготовки со сложными формами. В этом случае гарантировано изготовляются герметичные и целостные модели. Полученные модели используются в качестве составляющей машинного кода.

Практическое применение 3D моделирования

3D моделирование имеет широкий охват сфер деятельности, начиная индивидуальным, и заканчивая общественным использованием. Среди наиболее популярных областей применения находятся:

• производство элементов мебельного декора;
• изготовление сувенирных и игрушечных изделий;
• производство художественной продукции;
• изготовление элементов объемной рекламы;
• резьба по дереву и металлу.

Несмотря на то, что 3D моделирование чаще всего используется совместно с , оно может не менее успешно сочетаться с другими приборами, оснащенными системами числового программного управления.

Основное преимущество трехмерного моделирования заключается в экономии финансовых средств.

Если ранее перед изготовлением чистовой модели производилось большое количество пробных изделий, на основе которых устранялись ошибки, то теперь эту задачу можно выполнить на компьютере до того, как начнется производство деталей. Таким образом, экономятся не только материалы, но и затраченное время.

Опытные люди предпочитают не экономить на трехмерном моделировании, привлекая к работе специалистов. Экономия повлечет затраты, которые намного превысят стоимость услуг специальных фирм.

Где взять 3D модели

Найти трехмерные модели необходимых деталей можно в свободном доступе в интернете. Многие файлы могут быть заражены вирусами, поэтому следует выполнить проверку сайта перед их скачиванием. Кроме того, в интернете имеются только самые ходовые схемы. Они не всегда выполнены в высоком качестве, и могут не подойти для нужных целей.

Поэтому привлечение профессионалов является более верным решением этого вопроса.

Чтобы создать нужную трехмерную модель, специалистам может потребоваться:

• чертеж, эскиз или фотография примера заготовки, которую хочет получить заказчик;
• точные габариты изделия;
• разрезы детали (если она имеет сложную форму).

Если предоставляются изображения, необходимо сделать как можно больше фотографий с разных ракурсов. Так профессионалам будет проще разобраться, что именно необходимо изготовить.

Для самостоятельной работы потребуется специальная программа. Рекомендуется первоначально поработать с двухмерной графикой, если опыт в этой сфере отсутствует. Ранее перечисленные программы доступны в бесплатном доступе в интернете.

Трехмерным моделированием производятся файлы, которые могут сохраняться в разных форматах. Для ее преобразования в программу используется САМ-система. Она превратит файл в программу, с которой сможет взаимодействовать станочный прибор с ЧПУ. При загрузке программы прописываются размеры, которые должна иметь заготовка, и другая дополнительная информация, необходимая для системы.

Для создания компьютерной графики используют множество различных приложений. Условно их можно разделить на следующие группы:

• Программы для цифрового скульптинга (Pixologic ZBrush, Autodesk Mudbox).
• Игровые движки (Unreal Engine 4, Unity 5, CryEngine 3).
• Узкоспециализированные приложения, «заточенные» под конкретные задачи (анимация жидкостей - RealFlow, создание текстур - Mari и пр.).
• Универсальные 3D редакторы (Cinema 4D, 3Ds Max, Maya, Houidini и т.д.).

Первые три группы разберем в следующих статьях. А сегодня предлагаем обзор универсальных 3D редакторов (Full 3D Suites).

Универсальные 3 D редакторы, как правило, содержат все необходимое для CG: инструменты моделирования, анимации и визуализации.

На вопросы: «Какой из пакетов лучший? Что выбрать?» нет правильных ответов. Выбор инструмента зависит от многих факторов: личных предпочтений CG-художника, поставленных целей, финансовых возможностей и т.д.

• функционал программы;
• удобство пользования (интуитивный интерфейс и т.д.);
• доступность, цена.

Большинство специалистов в своей работе используют сразу несколько программ: некоторые вещи проще и быстрее делать в сторонних приложениях (детализация, постобработка, симуляция и пр.). Поэтому не ограничивайте себя рамками только одного пакета. Тем более, что выбор инструментов сегодня просто огромный.

Самые популярные 3D пакеты:

3 Ds Max

3Ds Max - «пионер» среди 3D редакторов, очень популярный инструмент, №1 в выборе многих начинающих и продвинутых специалистов. Занимает ведущие позиции в сфере дизайна и архитектурной визуализации. Часто используется в игровой индустрии.

Возможности:

• моделирование на основе полигонов, сплайнов и NURBS,
• мощная система частиц,
• модуль волосы/шерсть,
• расширенные шейдеры Shader FX,
• поддержка новых и усовершенствованных механизмов Iray и mental ray.
• анимация толпы,
• импорт из Revit и SketchUp,
• интеграция композитинга.

И многое другое.

Плюсы: огромный функционал, множество плагинов и обучающей информации.

Минусы: не так прост в освоении, «старожилу» требуются серьезные обновления.

Autodesk Maya

Maya - промышленный стандарт 3D графики в кино и телевидении. Maya популярна среди крупных студий и масштабных проектов в рекламе, кино, игровой индустрии. Пакет идеален для создания анимации.

Возможности:

• полный набор инструментов для NURBS- и полигонального моделирования;
• мощные средства общей и персонажной анимации;
• развитая система частиц;
• технология Maya Fur (создание меха, волос, травы);
• технология Maya Fluid Effects (моделирование жидкостей, атмосферы);
• широкий набор средств создания динамических спецэффектов;
• UV-текстуры, нормали и цветовое кодирование;
• многопроцессорный гибкий рендеринг.

Плюсы: огромный функционал и возможности.

Минусы: длительное и сложное обучение, высокие требования к системе, высокая цена.

Cinema 4 D

Cinema 4 D - один из самых лучших и удобных 3D пакетов на сегодняшний день. Огромный функционал: от моделирования, анимации, эффектов до «лепки» и модуля BodyPaint 3D. У более понятный и удобный интерфейс нежели у 3Ds Max и Maya. Широко используется в моушен-дизайне, киноиндустрии и рекламе.

Возможности:

• полигональное и NURBS-моделирование;
• BodyPaint 3D (модуль для создания разверток UV и текстурных карт);
• генерация и анимация объектов;
• персонажная анимация;
• динамика мягких и твердых тел;
• модуль для создания реалистичных волос;
• система частиц Thinking Particles;
• неплохой встроенный визуализатор.

Плюсы: легкость в освоении, интуитивный интерфейс, отличный функционал, множество обучающих материалов, тесная связь с Adobe After Effects, Houdini и т.д.

Минусы: неотлаженная система перехода между версиями.

Modo

Modo - полноценный продукт для моделирования, рисования, анимации и визуализации. Включает также инструменты скульптинга и текстурного окрашивания. Благодаря удобству пользования и высокой производительности, у Modo репутация одного из самых быстрых инструментов моделирования. Modo популярен в сфере рекламы, разработки игр, спецэффектов и архитектурной визуализации.

Возможности:

• полигональное и моделирование SDS;
• современные инструменты анимации;
• динамика твердых и мягких тел;
• система рисования;
• материал Fur (мех) для создания волос, травы и меха;
• инструменты лепки;
• быстрая и качественная визуализация.

Плюсы: мощный и понятный инструментарий, высокая производительность.

Минусы: мало информации.

Side Effects Houdini

Houdini - мощный профессиональный пакет для работы с 3D графикой, в его основе процедурная, нодовая система. Houdini идеально подходит для создания сложной динамики, симуляции: частиц, жидкости, дыма, огня, имитации природных явлений и т.д. А также это отличный инструмент для создания впечатляющих визуальных эффектов. Основная область применения Houdini - киноиндустрия.

Возможности:

• полигональное и NURBS-моделирование,
• анимация (ключевая, процедурная),
• персонажная анимация,
• система частиц,
• динамика твердых и мягких тел, тканей, шерсти/волос, газов и жидкостей,
• работа с объемным звуком,
• мощный рендер движок Mantra,
• встроенный инструмент композитинга.

Плюсы: высококлассные спецэффекты и анимация.

Минусы: мало информации, высокая цена.

Softimage

Softimage (Autodesk Softimage, ранее Softimage/XSI) - программа для 3D анимации и создания визуальных эффектов в game-индустрии, кино и телевидении.

У Softimage была одна из самых лучших систем анимации. Благодаря уникальной системе ICE (Interactive Creative Environment — платформе визуального программирования, основанной на нодах) пакет предлагал широкую функциональность, гибкость, высокую производительность и качество.

Возможности:

• мощное полигональное, а также процедурное моделирование в среде ICE;
• физика и динамика частиц и геометрии;
• нелинейная анимация;
• инструменты лицевой анимации Autodesk Face Robot;
• встроенный MentalRay.

В 2008 году компания Autodesk выкупила Softimage у Avid за 35 млн. долларов. В 2015 Autodesk объявила о прекращении продаж лицензий на Softimage и фактически избавилась от одного из самых сильных игроков на рынке. На официальном сайте предлагается перейти на 3Ds Max или Maya.

LightWave

Lightwave 3D - инструмент для 3D анимации и визуальных эффектов от компании NewNek. С давних пор является промышленным стандартом в кино и телевидении.

Новый усовершенствованный пакет LightWave 2015 предлагает огромные возможности: от динамического моделирования, персонажной анимации, визуальных эффектов до разработки игр и архитектурной визуализации.

Возможности:

• интуитивный двойной интерфейс (modeler и layout);
• мощное полигональное моделирование;
• развитая система анимации;
• система частиц;
• система снаряжения персонажа Genoma 2;
• усовершенствованный рендеринг;
• интерактивное динамическое наследование (Interactive Dynamic Parenting);
• гибкая система Bullet Dynamics;

Плюсы: огромный функционал, удобный двойной интерфейс.

Минусы: не так популярен в нашей стране и странах СНГ, мало информации.

Blender

Единственный в списке бесплатный 3D пакет, который практически не уступает по функционалу платным приложениям. Blender включает в себя средства для 3D моделирования, анимации, а также набор опций для создания игр, визуальных эффектов и скульптинга. Отличная альтернатива «монстрам» 3D анимации. Благодаря поддержке Blender Foundation, программа очень быстро и стабильно развивается.

Возможности:

• полигональное моделирование, сплайны, NURBS-кривые и поверхности;
• режим лепки;
• система частиц;
• динамика твердых и мягких тел: жидкость, шерсть/волосы и т.д.;
• скелетная анимация;
• встроенные механизмы рендеринга и интеграция со сторонними визуализаторами;
• редактор видео;
• функции создания игр и приложений (Game Blender).

Плюсы: доступность, открытый код, кроссплатформенность, небольшой размер (около 50 мегабайт), широкий функционал, возможность создания игр.

Минусы: отсутствие документации в базовой поставке.

Итак, если коротко:

• 3Ds Max - компьютерные игры, интерьеры, визуализация.
• Maya - анимация, киноиндустрия, телевидение, клипы.
• Cinema 4D - спецэффекты в кино и телевидении, моушен-дизайн, реклама.
• Modo - реклама, игры, спецэффекты в кино.
• Houdini - визуальное программирование, спецэффекты в кино.
• Softimage - анимация и спецэффекты в кино, телевидении, играх.
• LightWave - спецэффекты в кино, телевидении.
• Blender - персонажная анимация, создание игр.

В заключение хочется отметить: 3D редактор - всего лишь инструмент, раскрыть потенциал которого может только сам дизайнер, CG художник. Освоив в полной мере один пакет, изучить другие не составит труда.

Удачи Вам в обучении и работе!