3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ: НАУКА И ИСКУССТВО
3D-графика – достаточно сложная сфера, которая связана со множеством отраслей, от производства игр и фильмов до архитектуры и инженерных проектов.
3D-художники и дизайнеры пользуются специальными методами и технологиями, такими как 3D-дизайн, рендеринг, визуализация и анимация. Эти инструменты позволяют им превращать идеи в цифровую графику на экране. Когда необходимо преобразовать 3D-изображения в физические объекты – особенно, с помощью 3D-печати – в дело вступают технологии 3D-моделирования. 3D-моделирование гораздо больше связано с логистикой, чем другие аспекты 3D-дизайна, поскольку результат этого процесса – не конечный продукт, такой как изображение трехмерного объекта, а его математическая модель, которая описывает конструкцию предмета.
Что такое 3D-моделирование?
3D-моделирование и 3D-дизайн отличаются, в основном, конечным результатом. В случае с 3D-графикой результатом становится двухмерное изображение, рендеринг трехмерного объекта, или анимация – например, фотография предмета. С другой стороны, при 3D-моделировании результат – это технический файл, который можно использовать в качестве инструкции для создания реального предмета. Проще говоря, для описания процесса создания объекта применяется 3D-моделирование, тогда как для получения изображения готового предмета используется 3D-рендеринг.
Чем 3D-моделирование отличается от 3D-графики и рендеринга?
3D-моделирование – это сочетание математики, геометрии и дизайна. С помощью специальных программ можно создать файлы, которые представляют собой инструкции для 3D-принтеров. Работа этих программ сравнима с тем, что делает скульптор, архитектор или строитель – они демонстрируют, как будет создан объект. Если чертеж – это двухмерное изображение здания, то модель – это его трехмерный макет, который предоставляет математическое описание поверхностей объекта. В специальных программах 3D-дизайнеры создают файлы, которые описывают положение точек в пространстве – в таких моделях задействовано множество геометрических фигур. В конечном итоге, многоугольники и кривые составляют трехмерный объект. Существует два основных типа 3D-моделей: CAD-модели для системы автоматического проектирования и полигональные сетки, которые определяют форму и поверхность предмета. CAD-модель можно представить как набор действий для создания объекта – при этом, отдельные действия можно менять, не переписывая файл целиком. Полигональная сетка (или меш) – это изображение поверхности объекта, действительно напоминающее обернутую вокруг него сеть.
Как применяется 3D-моделирование?
3D-моделирование предоставляет целый ряд новых возможностей, позволяя быстро и недорого производить прототипы трехмерных объектов. Результатом работы с 3D-моделированием могут стать: 3D-модели, напечатанные на 3D-принтере. Двухмерные изображения, созданные с помощью 3D-рендеринга. 3D-симуляции объекта или здания. 3D-модели применяются в различных отраслях, от игр, фильмов и анимации до промышленного производства, медицины, архитектуры и даже геологии.
Еще о 3D-файлах
STL – наиболее распространенный формат файлов, которые можно создать с помощью программ CAD. Такие файлы превращают дизайн в полигональную геометрическую модель в трех измерениях – готовый 3D-объект состоит из треугольников, ребер и кривых. Важно учитывать настройки разрешения, которые влияют на качество модели, текстуру поверхностей и степень детальности. Чем ниже разрешение, тем больше будут треугольники, так что предмет будет выглядеть зернистым и нечетким. Повышая разрешение в программах для 3D-моделирования, можно получить более качественные файлы. Файлы с более высоким разрешением, как правило, больше по размеру, включают в себя больше деталей – иногда слишком много, так что принтер не способен их обработать. Рекомендуется проверять руководство по использованию принтера, чтобы создать подходящие файлы.
Изготовление 3D-моделей с помощью 3D-печати
Сегодня 3D-печать становится все доступнее – будь то сервисы по 3D-печати, аренда 3D-принтера или покупка собственного устройства. Благодаря 3D-печати пользователи могут быстро и недорого изготовить прототипы в единственном экземпляре. Промышленные дизайнеры используют 3D-принтеры для создания и испытания прототипов моделей. С помощью 3D-печати они могут быстро воплотить свои идеи в жизнь, создавая реальные предметы. Такой подход позволяет испытать прототипы и сразу внести изменения, что значительно ускоряет и удешевляет процесс внедрения инноваций по сравнению с традиционными методами производства. Поскольку принтеры в точности воспроизводят 3D-модель, разделяя ее на слои, дизайн должен соответствовать определенным требованиям. У 3D-объектов есть три оси, высота, ширина и глубина. Таким образом, у 3D-модели должны быть координаты x, y и z. Учитывая разнообразие программ, принтеров и материалов, сложно выбрать универсальное решение для 3D-печати моделей. Необходимо принимать во внимание множество факторов, например, требования к механическим свойствам материала, весу, конструктивные особенности. Выбор материала и метода 3D-печати может повлиять на дизайн – так, некоторые детали потребуют поддержки, другие необходимо будет закруглить.