Види 3Д моделювання, загальні поняття, види: полігональне, сплайнове

Час читання: 12 хвилин

Зміст

  1. Види 3Д моделювання, загальні поняття, види: полігональне, сплайнове
  2. Тривимірне моделювання: основні поняття
  3. Види моделювання
  4. Сплайнове, NURBS і інші графічні зображення
  5. Застосування: де актуально 3Д-моделювання
Зміст

3Д модель - це об'ємне цифрове зображення, яке дозволяє уявити об'єкт реалістично з усіх ракурсів. Комп'ютерна графіка сьогодні створює тривимірні зображення. За допомогою візуалізації, анімації легко демонструються майбутні моделі, що скорочує час і максимально точно прогнозуються основні характеристики: зовнішність, форма, розміри. При тривимірному моделюванні можна розглянути не тільки багатогранний макет, але і візуально уявити реалізацію. Далі розглянемо, які види використовують проектувальники, в яких сферах застосовуються 3Д технології.


Тривимірне моделювання: основні поняття

Складно уявити будь-яку сферу життя людини без застосування об'ємної графіки. Дизайн, промисловість, медицина, комп'ютерні ігри, кінематограф. Створити 3Д модель вигідніше загальноприйнятих креслень або двомірних зображень. Модель проектується на базі креслення, фото, ескізу, малюнка, реального об'єкта. Вона може піддаватися візуалізації або використовуватися для 3Д друку. Цифрове проектування передбачає загальні поняття:

  • вершина - точки, які мають інформацію про колір, текстурі, розміщення в просторі;
  • ребра - лінії, що з'єднують вершини;
  • грань - об'єднання ребер, проекція замкнутого простору;
  • полігон - сукупність граней, що мають однакові або різні параметри, відображених у вигляді прямокутних або трикутних фігур;
  • поверхню - зовнішнє зображення моделі, що об'єднує кілька полігонів, яке відображає зміни майбутнього об'єкта.


Важливим моментом є полігональність. Чим більше полігонів включає модель, тим більше деталізований зовнішній вигляд проекту. Полігональне моделювання - базове для всіх типів.

Види моделювання

Створюючи моделі, з'єднують різні набори точок з геометричними відрізками і фігурами. Площині в форматі 3Д представлені в двох видах: воксельних і полігональних. Перший тип моделювання застосовується не часто, в основному в медичних приладах - сканерах МРТ і томографах. Полігональне моделювання є поширеним в створенні 3Д моделей різного призначення. Це базовий тип, за допомогою якого здійснюють маніпуляції з об'єктом.

Серед популярних розробок моделювання - скульптинг, сплайнове, NURBS, промислове: параметричне, поверхневе, твердотельное (для 3Д друку). Всі види моделювання мають свою історію і популярність.

Полігональне моделювання

Полігональна графіка з'явилася при створенні відеоігор. Суть зображення в тому, що воно складається з ламаної лінії, представленої певним числом прямих відрізків. Каркасна форма полегшувала роботу з об'єктом і знижувала навантаження на комп'ютер. Історично так склалося, що це найперший і тепер основний вид моделювання. 


Підрозділяють на три підвиди:

  • Low-Poly (низькополігональні) - застосовується при створенні об'єктів, в яких не потрібно докладна деталізація, досить незначної кількості полігонів;
  • Mid-Poly (середньополігональні) - орієнтовано на моделювання конкретної геометричної позиції, полігональна сітка не змінюється, маніпуляції з нею мінімальні;
  • High-Poly (високополігональні) - використовується велика кількість полігонів.

  • Робота з нарощування деталей ведеться поступово. Спочатку створюється загальна форма, промальовуються деталі - фаски, після чого прописується деталізація шляхом введення плагінів згладжування.

    Полігональна сітка

    Розглядаючи 3Д модель, ми можемо бачити, як побудована полігональна сітка. Зазвичай завершений об'єкт виглядає об'ємно, реалістично. Але при його створенні працюють в режимі відображення сітки й тоді проект представлений у вигляді каркаса. Це необхідно для того, щоб правильно створити форму і топологію.

    Для роботи з сіткою використовуються спеціальні програми - Blender, Autodesk 3Ds-max та інші. Кожна з них дозволяє скульпторам, художникам, дизайнерам працювати як з окремо взятими полігонами, так і з групою або тисячами. Особливо актуально в скульптурі.

    Полігональна графіка

    Полігональне моделювання - досить простий процес. Важливо вміти застосовувати різні підвиди. Все залежить від того яке число полігонів ви будете застосовувати. Результат буде досить абстрактним при невеликій кількості, однак якщо використовувати різні текстури, реалістичне переломлення в середовищі, то каркас стане досить багатим, а полігональна графіка матиме виражений ефект. Вона зараз популярна серед дизайнерів, архітекторів, працює як оригамі, дозволяючи створювати цифрові шедеври. Cinema 4D, 3D max, Maya - дозволяють працювати навіть початківцям. Полігональне моделювання дає можливість об'єднувати віртуальний і реальний світ за допомогою фото, колажів, типографіки.

    Сплайнове, NURBS і інші графічні зображення

    Види моделювання допомагають в різних сферах діяльності людини. Сплайнова, на відміну від полігонів, являє собою проектування об'єктів через криві лінії. Сплайнами можуть бути дугоподібні відрізки, окружності, півкола, частини прямокутника та інше. Результат - плавна форма моделі. Це знайшло застосування в зображеннях людей, тварин. Спочатку розробляються сплайни, які потім конвертуються в полігональну сітку.

    NURBS моделювання - різновид сплайнової техніки або окремий вид. Спільним є те, що моделі створюються за допомогою спеціальних кривих під певним градусом.

    Схема роботи така:

  • В-криві розташовуються по вертикалі й горизонталі, формуючи каркас об'єкта;
  • Загальне з'єднання за допомогою полігонів;
  • Point (Р-криві) змінюються за допомогою вершин, побудованих на одній лінії;
  • Control Vertex або CV-криві змінюються вершинами за межами відрізка.

  • Використовують у багатьох популярних програмах. Цікавим різновидом цифрової графіки є 3Д-скульптинг. Процес створення моделей нагадує ліплення скульптур з глини, пластиліну. Але в графічному варіанті застосовуються спеціальні інструменти - кисті, які працюють з полігональної сіткою.

    Застосування: де актуально 3Д-моделювання

    Щоб зрозуміти, як створити 3Д модель треба мати уявлення про сфери впровадження цифрових технологій графіки. Три розміри дозволяють створити об'ємний реалістичний образ. Широке застосування методика знайшла в індустрії розваг, промисловості, медицині, ювелірній галузі, дизайні та архітектурі. У кінематографі, комп'ютерній сфері, анімації за допомогою техніки полігонів надають руху будь-які фігури.

    В деяких моментах досить загального вигляду, тут не потрібно багатошаровості, для промальовування головного героя потрібні багатовекторні зображення, доповнені текстурою. У медицині тривимірне проектування застосовується для томографічних досліджень, а також в конструюванні протезів. Завдяки новим розробкам можна визначати захворювання окремих органів, створювати імпланти зубів, протези кінцівок, штучних клапанів серця і багато іншого. У промисловості важливі не самі об'єкти, а модифікація роботи з ними.

    Для ефективного проектування слід виконати одну дію - вибирати потрібну програму.