Виды 3Д моделирования, общие понятия, виды: полигональное, сплайновое

Время чтения: 12

Оглавление

  1. Виды 3Д моделирования, общие понятия, виды: полигональное, сплайновое
  2. Трехмерное моделирование: основные понятия
  3. Виды моделирования
  4. Сплайновое, NURBS и другие графические изображения
  5. Применение: где актуально 3Д-моделирование
Оглавление

3Д модель – это объемное цифровое изображение, которое позволяет представить объект реалистично со всех ракурсов. Компьютерная графика сегодня создает трехмерные изображения. С помощью визуализации, анимации легко демонстрируются будущие модели, что сокращает время и максимально точно прогнозируются основные характеристики: внешность, форма, размеры. При трехмерном моделировании можно рассмотреть не только многогранный макет, но и визуально представить реализацию. Далее рассмотрим, какие виды используют проектировщики, в каких сферах применяются 3Д технологии.


Трехмерное моделирование: основные понятия

Сложно представить какую-либо сферу жизни человека без применения объемной графики. Дизайн, промышленность, медицина, компьютерные игры, кинематограф. Создать 3Д модель выгоднее общепринятых чертежей или двухмерных изображений. Модель проектируется на базе чертежа, фото, эскиза, рисунка, реального объекта. Она может подвергаться визуализации или использоваться для 3Д печати. Цифровое проектирование предполагает общие понятия:

  • вершина – точки, несущие информацию о цвете, текстуре, размещение в пространстве;
  • ребра – линии, соединяющие вершины;
  • грань – объединение ребер, проекция замкнутого пространства;
  • полигон – совокупность граней, имеющих одинаковые или разные параметры, отображенных в виде прямоугольных или треугольных фигур;
  • поверхность – внешнее изображение модели, объединяющее несколько полигонов, которое отражает изменения будущего объекта.

  • Важным моментом является полигональность. Чем больше полигонов включает модель, тем более детализирован внешний вид проекта. Полигональное моделирование – базовое для всех типов.

    Виды моделирования

    Создавая модели, соединяют различные наборы точек с геометрическими отрезками и фигурами. Плоскости в формате 3Д представлены в двух видах: воксельный и полигональный. Первый тип моделирования применяется не часто, в основном в медицинских приборах – сканерах МРТ и томографах. Полигональное моделирование является распространенным в создании 3Д моделей разного назначения. Это базовый тип, с помощью которого совершают манипуляции с объектом.

    Среди популярных разработок моделирования – скульптинг, сплайновое, NURBS, промышленное: параметрическое, поверхностное, твердотельное (для 3Д печати). Все виды моделирования имеют свою историю и популярность.

    Полигональное моделирование

    Полигональная графика появилась при создании видеоигр. Суть изображения в том, что оно состоит из ломаной линии, представленной определенным числом прямых отрезков. Каркасная форма облегчала работу с объектом и снижала нагрузку на компьютер. Исторически так сложилось, что это самый первый и теперь основной вид моделирования. 


    Подразделяют на три подвида:

  • Low-Poly (низкополигональное) – применяется при создании объектов, в которых не требуется подробная детализация, достаточно незначительного количества полигонов;
  • Mid-Poly (среднеполигональное) – ориентировано на моделирование конкретной геометрической позиции, полигональная сетка не изменяется, манипуляции с ней минимальны;
  • High-Poly (высокополигональное) – используется большое число полигонов.

  • Работа по наращиванию деталей ведется постепенно. Сначала создается общая форма, прорисовываются детали – фаски, после чего прописывается детализация путем введения плагинов сглаживания.

    Полигональная сетка

    Рассматривая 3Д модель, мы можем видеть, как построена полигональная сетка. Обычно завершенный объект выглядит объемно, реалистично. Но при его создании работают в режиме отображения сетки и тогда проект представлен в виде каркаса. Это необходимо для того, чтобы правильно создать форму и топологию.

    Для работы с сеткой используются специальные программы – Blender, Autodesk 3Ds-max и другие. Каждая из них позволяет скульпторам, художникам, дизайнерам работать как с отдельно взятыми полигонами, так и с группой или тысячами. Особенно актуально в скульптинге.

    Полигональная графика

    Полигональное моделирование – достаточно простой процесс. Важно уметь применять разные подвиды. Все зависит от того какое число полигонов вы будете применять. Результат будет достаточно абстрактным при небольшом количестве, однако если использовать различные текстуры, реалистичное преломление в среде, то каркас станет достаточно богатым, а полигональная графика будет иметь выраженный эффект. Она сейчас популярна среди дизайнеров, архитекторов, работает как оригами, позволяя создавать цифровые шедевры.
    Cinema 4D, 3D max, Maya – позволяют работать даже начинающим. Полигональное моделирование дает возможность объединять виртуальный и реальный мир с помощью фото, коллажей, типографики.

    Сплайновое, NURBS и другие графические изображения

    Виды моделирования помогают в разных сферах деятельности человека. Сплайновое, в отличие от полигонов, представляет собой проектирование объектов через кривые линии. Сплайнами могут быть дугообразные отрезки, окружности, полуокружности, части прямоугольника и прочее. Результат – плавная форма модели. Это нашло применение в изображениях людей, животных. Сначала разрабатываются сплайны, которые потом конвертируются в полигональную сетку.

    NURBS моделирование – разновидность сплайновой техники или отдельный вид. Общим является то, что модели создаются с помощью специальных кривых под определенным градусом. Схема работы такова:

  • В-кривые располагаются по вертикали и горизонтали, формируя каркас объекта;
  • Общее соединение с помощью полигонов;
  • Point (Р-кривые) изменяются при помощи вершин, построенных на одной линии;
  • Control Vertex или CV-кривые меняются вершинами за пределами отрезка.
  • Используют во многих популярных программах. Интересной разновидностью цифровой графики является 3Д-скульптинг. Процесс создания моделей напоминает лепку скульптур из глины, пластилина. Но в графическом варианте применяются специальные инструменты – кисти, которые работают с полигональной сеткой.

    Применение: где актуально 3Д-моделирование

    Чтобы понять, как создать 3Д модель надо иметь представление о сферах внедрения цифровых технологий графики. Три размера позволяют создать объемный реалистичный образ. Широкое применение методика нашла в индустрии развлечений, промышленности, медицине, ювелирной отрасли, дизайне и архитектуре. В кинематографе, компьютерной сфере, анимации с помощью техники полигонов приводят в движение любые фигуры.

    В каких-то моментах достаточно общего вида, здесь не требуется многослойности, для прорисовки главного героя нужны многовекторные изображения, дополненные текстурой. В медицине трехмерное проектирование применяется для томографических исследований, а также в конструировании протезов. Благодаря новым разработкам можно определять заболевания отдельных органов, создавать импланты зубов, протезы конечностей, искусственных клапанов сердца и многое другое. В промышленности важны не сами объекты, а модификация работы с ними.

    Для эффективного проектирования следует выполнить одно действие – выбирать нужную программу.