Википедија

3Д-моделирање

3Д-моделирање — процес на создавање математичко претставување на некој тримерен објект. Она што настанува се нарекува 3Д-модел.

Ротирачки 3Д-модел на куќа од видеоигра
Три-димензионална (3Д) компјутерска графика  

Во 3Д компјутерска графика, 3Д моделирањето е процес на развивање математички координатно-базирана претставување на површините на еден објект (нежив или жив) во три димензии преку специјализиран софтвер, при што се манипулира со рабови, врвови и полигони во симулиран 3Д простор.[1][2][3]

Три-димензионалните (3Д) модели ја претставуваат физичката форма користејќи збир на точки во 3Д просторот, поврзани со различни геометриски ентитети, како што се триаголници, линии, извиткани површини и сл. Пошто се збирка податоци (точки и други информации), 3Д моделите можат да бидат креирани рачно, алгоритамски (постапно моделирање) или преку скенирање.[4][5] Нивните површини може понатаму да бидат дефинирани со текстурно мапирање.

Општо

уреди

Поврзано: Уметник за околина

Производот се нарекува 3Д модел, додека лицето кое работи со 3Д модели може да се нарече 3Д уметник или 3Д моделар.

3Д моделот исто така може да се прикаже како дводимензионална слика преку процесот наречен 3Д рендерирање или да се користи во компјутерска симулација на физички феномени.

 
Тридимензионален модел на спектограф[6]

3Д моделите може да се креираат автоматски или рачно. Процесот на рачно моделирање за подготовка на геометриски податоци за 3Д компјутерска графика е сличен на пластичните уметности како што е вајарството. 3Д моделот може физички да се создаде со користење на 3Д печатачи кои формираат 2Д слоеви од моделот со тродимензионален материјал, еден по еден слој. Без 3Д модел, 3Д печатењето не е возможно.

3Д софтвер за моделирање е класa на софтвер за 3Д компјутерска графика кој се користи за производство на 3Д модели. Индивидуалните програми од оваа класа се нарекуваат апликации за моделирање.[7]

Историја

уреди

3Д моделите се широко користени во сите области на 3Д графика и дизајнирање со помош на компјутер (КАД), но нивната историја предходи на широко распространетата употреба на 3Д графика на персоналните компјутери.[8]

Во минатото, многу компјутерски игри користеле претходно рендерирани слики од 3Д модели како спрајтови, пред компјутерите да можат да ги рендерираат во реално време. Дизајнерот потоа може да го види моделот од различни насоки и погледи, што може да му помогне на дизајнерот да види дали објектот е создаден како што било замислено според нивната оригинална визија. Гледањето на дизајнот на овој начин може да му помогне на дизајнерот или на компанијата да откријат промени или подобрувања кои се потребни за производот.[9]

Претставување

 
Модерен приказ на иконскиот модел на чајник од Јута развиен од Мартин Њуел (1975). Чајникот од Јута е еден од најчестите модели што се употребуваат при изучување на 3д графика.

Модерна рендерирана слика од иконичниот модел на чајникот од Јута развиен од Мартин Њуел (1975). Чајникот од Јута е еден од најчесто користените модели во едукацијата за 3Д графика.

Скоро сите 3Д модели можат да се поделат во две категории:

  • Модел на цврсто тело Овие модели ја дефинираат волумената на објектот што го претставуваат (како камен). Солидните модели се користат главно за инженерски и медицински симулации и обично се создаваат со конструктивна солидна геометрија.
  • Школкаст или површински модел – Овие модели ја претставуваат површината, т.е., границата на објектот, а не неговиот волумен (како бесконечно тенка школка од јајце). Скоро сите визуелни модели кои се користат во игри и филмови се модели на школки.
 
Моделите за 3Д селфи се генерираат од 2Д слики направени на штандот за фотографии Fantasitron 3Д во Мадуродам.

Со модел со цврсто тело или школкаст модел може да се добие функционално идентични објекти. Разликите меѓу нив најчесто се варијации во начините на нивното креирање и уредување, како и конвенции на користење во различни полиња, а разликите се и во типови на приближувања меѓу моделот и реалноста.

Моделите на школка мора да бидат манифолд (да немаат дупки или пукнатини во школката) за да имаат смисла како реален објект. Во школка модел на куб, долната и горната површина на кубот мора да имаат униформа дебелина без дупки или пукнатини во првиот и последниот слој кои се печатат.Грешка во наводот: Отворачката ознака <ref> не е добро срочена или има погрешно име. Полигоналните решетки (и во помала мера субдељувачките површини) се најчесто користената репрезентација. Ниво сетовите се корисни за репрезентација на деформирање површини кои подлежат на многу тополошки промени, како течности.

Процесот на трансформација на претставување на објекти, како што е координатата на средниот точка на сфера и точка на нејзината убодна линија во полигонална репрезентација на сфера, се нарекува тесељација. Овој чекор се користи во рендерирањето базирано на полигони, каде што објектите се разлагаат од апстрактно претставување („примитиви“) како што се сфери, конуси итн., на т.н. решетки, кои се мрежи на поврзани триаголници. Решетките од триаголници (наместо, на пример, квадрати) се популарни бидејќи се покажало дека се полесни за растеризирање (површината опишана од секој триаголник е рамна, така што проекцијата е секогаш конвексна).[10] Полигоналните репрезентации не се користат во сите техники за рендерирање, и во тие случаи чекорот на тесељација не е вклучен во преминот од апстрактна репрезентација во рендерираната сцена.

Постојат три популарни начини за претставување на модел:

уреди
  1. Полигонално моделирање – Точки во 3Д простор, наречени врвови (vertices), се поврзуваат со линии за да формираат полигонална мрежа. Голем дел од 3Д моделите денес се создаваат како текстурирани полигонални модели бидејќи се флексибилни и компјутерите можат многу брзо да ги рендерираат. Сепак, полигонот е планарен и може само да ги апроксимира заоблените површини со користење на многу полигони.
  2. Криволиниско моделирање – Површините се дефинираат со криви кои се под влијание на контролни точки со одредена тежина. Кривата ја следи (но не мора да ја интерполира) позицијата на овие точки. Зголемувањето на тежината на одредена точка ја повлекува кривата поблиску до таа точка. Видови криви вклучуваат неуниформни рационални B-сплини (NURBS), сплини, патчи и геометриски примитиви.
  3. Дигитално вајање – Постојат три типа на дигитално вајање:
    • Дислокација – Најчесто користена метода кај повеќето апликации во моментов. Се користи густа мрежа (често генерирана преку површинска поделба од полигонална контролна мрежа) и ги чува новите локации на врвовите преку слика што ги складира изменетите позиции.
    • Волуметриско вајање – Лабаво базирано на воксели. Има слични можности како дислокацијата, но не страда од растегнување на полигони кога нема доволно полигони во некој регион за да се постигне деформација.
    • Динамична тесељација – Слична на вокселите, ја дели површината со триагулација за да одржи мазна површина и да овозможи додавање на фини детали. Овие методи овозможуваат уметничка експлорација бидејќи моделот добива нова топологија откако ќе се обликува и додадат детали. Новата мрежа обично ја пренесува оригиналната висока резолуција како податоци за дислокација или нормални мапи за употреба во гејм-енџин.

Моделирање

уреди

Фазата на моделирање се состои од обликување на индивидуални објекти кои подоцна се користат во сцената. Постојат различни техники за моделирање, како што се:

  • Конструктивна цврста геометрија
  • Имплицитни површини
  • Површини со поделба

Моделирањето може да се извршува преку специјализирани програми (на пример, софтвер за 3Д моделирање како Adobe Substance, Blender, Cinema 4D, Maya, 3ds Max) или преку компоненти од апликации (Shaper, Lofter во 3ds Max). Во некои случаи, моделирањето е само дел од процесот на создавање сцена, како што е случајот со Caligari trueSpace и Realsoft 3D.

Фотограметрија

уреди

3Д модели може да се создадат и со техниката на Фотограметрија преку програми како RealityCapture, Metashape и 3DF Zephyr. Дополнителна обработка и чистење на моделите може да се изврши со апликации како MeshLab, GigaMesh Software Framework, netfabb или MeshMixer. Фотограметријата создава модели преку алгоритми кои го интерпретираат обликот и текстурата на реални објекти врз основа на фотографии направени од многу агли.

Комплексни материјали

уреди

Сложени материјали, како песок на ветер, облаци и течности, се моделираат со системи на честички. Тие се составени од маса 3Д координати на кои им се доделуваат точки, полигони, текстури или спрајтови.

Софтвер за 3Д моделирање

уреди

Главна статија: Листа на софтвери за 3Д моделирање

Постојат различни програми за 3Д моделирање кои можат да се користат во индустрии како инженерство, дизајн на ентериери, филм и други. Секој софтвер за 3Д моделирање има специфични способности и може да се користи за задоволување на барањата на индустријата.

Г- Код

уреди

Многу програми вклучуваат опции за извоз за да формираат г-код, применлив за машини за производство со додатоци или одземање. Г-кодот (компјутерска нумеричка контрола) работи со автоматизирана технологија за да формира реална претстава на 3Д модели. Овој код е специфичен сет на инструкции за извршување на чекорите од производството на производот.[11]

Човечки модели

уреди

Главна статија: „Виртуелен актер“.

Првата широко достапна комерцијална апликација на човечки виртуелни модели се појави во 1998 година на веб-страницата Lands' End. Човечките виртуелни модели беа создадени од компанијата My Virtual Mode Inc. и им овозможија на корисниците да создадат модел од себе и да пробаат 3Д облека. Постојат неколку модерни програми кои овозможуваат создавање на виртуелни човечки модели (посер е еден пример).

3Д облека

уреди
 
3Д модел на облека направен во софтверот Marevouls designer

Развојот на софтвер за симулација на ткаенина како што се Marvelous Designer, CLO3D и Optitex, им овозможи на уметниците и модните дизајнери да моделираат динамична 3Д облека на компјутер.[12] Динамичната 3Д облека се користи за виртуелни модни каталози, како и за облекување 3Д ликови за видео игри, 3Д анимациски филмови, за дигитални идентични каскадери во филмови, како алатка за создавање на дигитални модни брендови, како и за правење облека за аватари во виртуелните светови како што е SecondLifе.[13]

Маркет за 3Д модели

Постои голем пазар за 3Д модели (како и 3Д-поврзана содржина, како текстури, скрипти итн.) – како за индивидуални модели, така и за големи колекции. Неколку онлајн платформи за 3Д содржина им овозможуваат на индивидуалните уметници да продаваат содржина која самите ја создале, вклучувајќи ги TurboSquid, MyMiniFactory, Sketchfab, CGTrader и Cults. Често, целта на уметниците е да извлечат дополнителна вредност од ресурсите кои претходно ги создале за проекти. Со тоа, уметниците можат да заработат повеќе пари од нивната стара содржина, а компаниите можат да заштедат пари купувајќи однапред направени модели наместо да плаќаат вработен за да создаде модел од почеток.

Овие платформи обично ја делат продажбата меѓу себе и уметникот кој го создал моделот. Уметниците добиваат од 40% до 95% од продажбите, во зависност од платформата. Во повеќето случаи, уметникот го задржува сопствеништвото на 3Д моделот, додека купувачот добива само право да го користи и прикажува моделот. Некои уметници ги продаваат своите производи директно преку сопствени продавници, нудејќи ги производите по пониска цена бидејќи не користат посредници.

Архитектурата, инженерството и градежништвото (АИГ) претставуваат најголемиот пазар за 3Д моделирање, со проценета вредност од 12,13 милијарди долари до 2028 година.[14] Ова се должи на сè поголемото усвојување на 3Д моделирање во индустријата, кое помага во подобрување на точноста на дизајнот, намалување на грешките и пропустите и олеснување на соработката меѓу учесниците во проектот.[15][16]

Во последните неколку години, се појавија бројни платформи специјализирани за 3Д рендерирање и модели за печатење. Некои од овие платформи се комбинација од веб-страници за споделување модели, со или без вградена можност за е-трговија. Некои од тие платформи исто така нудат услуги за 3Д печатење на барање, софтвер за рендерирање на модели и динамично прегледување на предмети.

3Д печатење

уреди

Главни статии: 3Д печатење и Брзо прототипирање

Терминот 3Д печатење или тридимензионално печатење е облик на технологија за адитивно производство каде што тридимензионален објект се создава од последователни слоеви на материјал. Објектите може да се создадат без потреба од сложени и скапи калапи или составување од повеќе делови. 3Д печатењето овозможува прототипирање и тестирање на идеи без да се мине низ производствен процес.[17][18]

3Д модели можат да се купат од онлајн пазари и да се испечатат од страна на индивидуалци или компании со користење на комерцијално достапни 3Д печатачи, овозможувајќи домашно производство на предмети како резервни делови или дури и медицинска опрема.[19][20]

Употреба

уреди
 
Чекори за форензичка реконструкција на лице на мумија направени во Blender од бразилскиот 3Д дизајнер Цицеро Мораес

Денес, 3Д моделирањето се користи во различни индустрии, како филм, анимација и игри, ентериерно уредување и архитектура итн.[21] Исто така, наоѓа примена во медицинската индустрија за креирање интерактивни претстави на анатомија.[22]

  • Медицинската индустрија користи детални модели на органи, кои може да се создадат од повеќе дво-димензионални слики од Магнетна резонанца или Компјутерска томографија.
  • Филмската индустрија ги користи како ликови и објекти за анимирани и играни филмови.
  • Индустријата за видеоигри ги користи како ресурси за компјутерски и видео игри.
  • Научниот сектор ги користи како високо детални модели на хемиски соединенија.[23]

Архитектонската индустрија користи 3Д модели за да прикаже предложени згради и пејзажи наместо традиционалните, физички архитектонски модели. Дополнително, употребата на левел на детал (ЛД) во 3Д моделите станува сè поважна во АИГ индустријата. Левел на детали е мерка за нивото на детали и точност вклучени во 3Д моделот, со ЛД 100 како концептуален модел што ги покажува основните облици и локации на објекти, до ЛД 500 што претставува екстремно детален модел кој вклучува информации за секој аспект од зградата, како системи за механика, електрика и водовод (MEВ) и внатрешни завршници. Со користење на ЛД архитектите, инженерите и главните изведувачи можат поефективно да комуницираат за дизајнерските намери и да донесуваат информирани одлуки во текот на процесот на изградба.[24][25]

Археолошката заедница сега создава 3Д модели на културно наследство за истражување и визуелизација.[26][27]

Инженерската заедница ги користи како дизајни на нови уреди, возила и структури, како и за многу други примени.

Во последните децении, заедницата за науките за Земјата започна да конструира 3Д геолошки модели како стандардна практика.

3D моделите можат да бидат основа за физички уреди кои се создаваат со 3Д печатачи или ЦНЦ машини.

Во развојот на видеоигри, 3Д моделирањето е една фаза во подолг процес на развој. Изворот на геометријата за обликот на објектот може да биде:

  • Дизајнер, индустриски инженер или уметник кој користи 3Д-КАД систем.
  • Постоечки објект, обратно инженерство или копиран со користење на дигитализатор или скенер за 3Д облик.
  • Математички податоци складирани во меморијата базирани на нумерички опис или пресметка на објектот.

Многу видови 3Д софтвер исто така се користат за конструкција на дигитални претстави на механички модели или делови пред тие да бидат произведени. Со КАД и КАМ софтвер, операторот може да ја тестира функционалноста на склоповите на деловите.

3Д моделирањето се користи во полето на индустрискиот дизајн, каде производите се моделираат во 3Д пред да им се претстават на клиентите. Во медиумската и индустријата за настани, 3Д моделирањето се користи за дизајн на сцени и сценографии.[28][29]

OWL 2 преводот на вокабуларот на X3Д може да се користи за обезбедување семантички описи за 3Д модели, што е погодно за индексирање и пребарување на 3Д модели според карактеристики како геометрија, димензии, материјал, текстура, дифузна рефлексија, транспарентност, рефлективност, опалесценција, глазури, лакови и емајли (за разлика од неструктурирани текстуални описи или 2.5Д виртуелни музеи и изложби како оние на Google Street View преку Google Arts & Culture).[30] РДФ претставата на 3Д модели може да се користи за логичко заклучување, овозможувајќи интелигентни 3Д апликации кои, на пример, можат автоматски да споредат два 3Д модела според волуменот.[31]

Референци

  1. ↑ „Concept Art Empire“. 2018-04-27.
  2. ↑ „What is 3D modeling?“. 2021-07-14. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  3. ↑ Тops. (2021-07-14). „The Ultimate Guide to 3D Modeling in Construction“.
  4. ↑ „3D Design“.
  5. ↑ „3D scan with a phone: Our best tips“. 2021-07-14.
  6. ↑ „New high-resolution camera and spectrograph for ESO's Very Large Telescope“.
  7. ↑ Tredinnick, Ross; Anderson, Lee; Ries, Brian; Interrante, Victoria (2006). "A Tablet Based Immersive Architectural Design Tool" (PDF). Synthetic Landscapes: Proceedings of the 25th Annual Conference of the Association for Computer-Aided Design in Architecture. ACADIA. стр. 328–341. ISBN doi:10.52842/conf.acadia.2006.328. Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help).CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  8. ↑ Rollings, Danny. „The Future of 3D Modeling“.
  9. ↑ Brighthub Engineering. (17-12- 2008). „What is Solid Modeling? 3D CAD Software. Applications of Solid Modeling“. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  10. ↑ „Anatomy of an MMORPG“. Архивирано од изворникот на 2009-12-13. Посетено на 2024-11-29.
  11. ↑ Latif Kamran, Adam, Anbia, Yusof Yusri, Kadir Aini, Zuhra Abdul. (2021). "A review of G code, STEP, STEP-NC, and open architecture control technologies based embedded CNC systems". The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. ISBN https://doi.org/10.1007/s00170-021-06741-z Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help).CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  12. ↑ „All About Virtual Fashion and How are Digital 3D Clothes Made“. Архивирано од изворникот на 2016-01-05. Посетено на 2024-11-29.CS1-одржување: бот: непознат статус на изворната URL (link)
  13. ↑ Marvelous Designer (10-5-2013). „James Moore, senior modeller at Weta Digital, describes how Marvelous Designer 2 was used on The Hobbit“. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  14. ↑ „3D Mapping and Modelling Market Worth $12.13Bn, Globally, by 2028 at 15.5% CAGR - Exclusive Report by The Insight Partners“.
  15. ↑ Moreno, Cristina; Olbina, Svetlana; Issa, Raja R. (2019). "BIM Use by Architecture, Engineering, and Construction (AEC) Industry in Educational Facility Projects". Advances in Civil Engineering. ISBN 2019: 1–19. doi:10.1155/2019/1392684. hdl:10217/195794. Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help).CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  16. ↑ „Building Information Modeling“. https://web.archive.org/web/20221207190329/http://www.sciencedirect.com/topics/engineering/building-information-modeling. Надворешна врска во |work= (help)
  17. ↑ Marshall Burns. Automated fabrication : improving productivity in manufacturing. PTR Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J., ©1993. стр. https://search.worldcat.org/title/27810960. ISBN ISBN 0-13-119462-3. OCLC 27810960 Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help).
  18. ↑ „What is 3D printing?“.
  19. ↑ Borison, Rebecca (02-09 2014). „All The Ways Your Kids Can Now Customize Their Toys“. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  20. ↑ „End-Use Parts at production scale“. 25-01-2015. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  21. ↑ „What is 3D Modeling and Design? A Beginners Guide to 3D“. MarketScale. 17-09- 2019. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  22. ↑ „3D virtual reality models help yield better surgical outcomes Innovative technology improves visualization of patient anatomy, study finds“. ScienceDaily. 18-09-2019. line feed character во |title= во положба 62 (help); Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  23. ↑ The History of Visual Magic in Computers. London: Springer-Verlag. 2013. стр. 396–400. ISBN ISBN 978-1-4471-4931-6. Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help). На |first= му недостасува |last= (help)
  24. ↑ „Level of Detail“. Архивирано од изворникот на 2022-12-30. Посетено на 2024-11-29.
  25. ↑ „Level of Detail (LOD): Understand and Utilization“.
  26. ↑ Magnani, Matthew; Douglass, Matthew; Schroder, Whittaker; Reeves, Jonathan; Braun, David R. (October 2020). "The Digital Revolution to Come: Photogrammetry in Archaeological Practice". American Antiquity. стр. 85 (4): 737–760. ISBN doi:10.1017/aaq.2020.59. ISSN 0002-7316. S2CID 225390638 Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help).CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  27. ↑ Wyatt-Spratt, Simon (04-11-2022). "After the Revolution: A Review of 3D Modelling as a Tool for Stone Artefact Analysis". Journal of Computer Applications in Archaeology. стр. 5 (1): 215–237. ISBN doi:10.5334/jcaa.103. hdl:2123/30230. ISSN 2514-8362. S2CID 253353315. Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help). Проверете ги датумските вредности во: |year= (help)
  28. ↑ „7CGI“.
  29. ↑ Megan Wright. „3D Modeling for Businesses“.
  30. ↑ Sikos, L. F. (2016). "Rich Semantics for Interactive 3D Models of Cultural Artifacts". Metadata and Semantics Research. Communications in Computer and Information Science. Vol. 672. Springer International Publishing. стр. 169–180. ISBN doi:10.1007/978-3-319-49157-8_14. ISBN 978-3-319-49156-1. Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help).
  31. ↑ Yu, D.; Hunter, J. (2014). "X3D Fragment Identifiers—Extending the Open Annotation Model to Support Semantic Annotation of 3D Cultural Heritage Objects over the Web". International Journal of Heritage in the Digital Era. стр. 3 (3): 579–596. ISBN doi:10.1260/2047-4970.3.3.579 Проверете ја вредноста |isbn=: invalid character (help).CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=3Д-моделирање&oldid=5305800“