Наше маленькое "Содружество": 3D моделирование

3D-моделирование – это настоящее искусство, сегодня оно является одним из перспективных направлений в области новых техноло3D-моделирование – это настоящее искусство, сегодня оно является одним из перспективных направлений в области новых технологий.

Больше информации вы найдёте на сайте Таскаевой Алисы

Мой мир 3D

https://sites.google.com/view/alice-project3d/%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0?authuser=0

Краткая история

Авторство термина «компьютерная графика» приписывается проектировщику Уильяму Феттеру, который в 1960 году дал такое определение своей работе в корпорации Boeing (рус. Боинг). Как он отметил в одном из интервью Boeing остро нуждался в компьютерной модели человеческой фигуры, которую можно было применять в различных исследованиях, и в 1964 году Феттер создал первую графическую модель, получившую неофициальное название "Человек Боинга".

Компьютерная графика в начальный период своего возникновения была далеко не столь эффектной, какой она стала в настоящие дни. В те годы компьютеры находились на ранней стадии развития и были способны воспроизводить только самые простые линии. Идея компьютерной графики не сразу была подхвачена, но ее возможности быстро росли, вместе с развитием компьютеров и увеличением их мощности, и постепенно она стала занимать одну из важнейших позиций в информационных технологиях.

Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, посвящённый методам создания изображений или видео путём моделирования объектов в трёх измерениях.

3D-моделирование — процесс создания трёхмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать зрительный объёмный образ желаемого объекта. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания), так и быть полностью абстрактной (не существовавшей ранее).

Виды 3D-моделирования.

Есть три вида 3D-моделирования:

· каркасное моделирование;

· поверхностное моделирование;

· твердотельное моделирование.

Первый из них, наиболее простой вид – это каркасное моделирование. Модели, получаемые при создании этого типа воспроизведения, будут называться каркасными или «проволочными». Состоят они из линий, дуг и сегментов. Изображения такого типа не передают полную информацию об объекте: ни об объеме, ни о структуре поверхности из такой модели узнать невозможно, зато можно изучить его устройство и функциональность. Главным преимуществом каркасного моделирования является то, что на хранение трехмерных моделей, созданных этим способом, не требуется много оперативной памяти компьютера, а сами файлы, в которых можно сохранить эти модели небольшие.

Второй вид 3D-моделирования – это поверхностное моделирование. В отличие от каркасного, здесь имеются не только сегменты, линии и дуги, но и поверхности, образующие контур отображаемого объекта.

Третий, самый точный и достоверный тип 3D-моделирования, называется твердотельное моделирование. Из названия можно понять, что, если мы разрежем тело, внутри оно не будет пустым. В результате его использования можно получить настоящий образец готового объекта, который передает все данные о нем. Модель, созданная благодаря этому способу визуального воспроизведения, содержит линии, грани, текстуру и данные об объеме и массе тела. Хотя изображения и занимают наибольший объем памяти компьютера по сравнению с остальными, но он полностью описывает готовый объект. Твердотельное моделирование используется повсюду: при создании техники, промышленных деталей, мебели, ювелирных изделий, кино и компьютерных игр.

Из-за того, что 3D-модели используются практически во всех сферах нашей жизни, можно выделить четыре уровня сложности объемных изображений:

· Первый — не содержит информации о структуре и мелких деталях объекта, например простые рамки.

· Второй — содержит более детальную информацию о модели. К такому уровню можно отнести тумбы, столы и другие несложные предметы.

· К третьему уровню можно отнести, например, гарнитуры мебели и технику для дома из-за многочисленных мелких деталей и сложной неоднородной структуры.

· Ну а четвертый чаще всего используется инженерами, примерами трехмерных моделей этого уровня могут служить модели станков, автомобилей и другой сложной техники.

Все уровни модели соотносятся и с видами 3D-моделирования. Первые два – это каркасный, третий – поверхностный, а четвертый – твердотельный.

Создание модели .

Для получения трехмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:

· моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней;

· текстурирование — назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов — прозрачность, отражения, шероховатость и пр.);

· освещение — установка и настройка источников света;

· анимация (в некоторых случаях) — придание движения объектам;

· динамическая симуляция (в некоторых случаях) — автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом;

· рендеринг (визуализация) — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью;

· композитинг (компоновка) — доработка изображения;

· вывод полученного изображения на устройство вывода — дисплей или специальный принтер.

Трехмерное моделирование в современном мире

Можно выделить 3 крупные отрасли, которые сегодня невозможно представить без применения трехмерных моделей. Это:

· Индустрия развлечений

· Медицина (хирургия)

· Промышленность

С первой мы сталкиваемся почти каждый день. Это фильмы, анимация и большинство компьютерных игр. Все виртуальные миры и персонажи созданы с помощью одного и того же принципа — полигонального моделирования.

Полигонами обычно бывают треугольники и четырехугольники из которых строится модель.

Чем больше полигонов на площадь модели, тем точнее модель.

Что же мы получаем на выходе сделав такую модель? Мы получаем визуальный ОБРАЗ. Геймеры иногда говорят: «я проваливался под текстуры» в игре. На самом деле вы проваливаетесь сквозь полигоны, на которые наложены эти текстуры. И падение в бесконечность происходит как раз потому, что за образом ничего нет. В основном, полученные образы используются для РЕНДЕРА (финальная визуализация изображения), в игре / в фильме / для картинки на рабочем столе.

Еще одной крупной сферой применения 3D моделей является медицина, а именно — хирургия. Например, можно изготовить зубной протез точно, который будет выглядеть и ощущаться во рту точно, как настоящий зуб.

Методы промышленного проектирования- САПР (Система Автоматизированного Проектирования). Это принципиально другой тип моделирования. Чем этот метод отличается от полигонального? Тем, что тут нет никаких полигонов. Все формы являются цельными и строятся по принципу профиль + направление.

Базовым типом является твердотельное моделирование. Оно отлично подходит для проектирования зданий, самолётов, автомобилей, всего, что получается путем промышленного производства.

3D печать — это технология будущего. С каждым днем данная технология печати находит себя в новых областях. Интересной в области развлечений является такая услуга: любой желающий может сделать скан своего тела и получить свою миниатюрную копию. В области медицины постепенно входят в использование изготовление обуви, стелек, наушников, идеально повторяющих форму некоторых частей тела или же детальных частей для функционирования организма, например участок черепа человека. Постепенно увеличивается размер деталей, а также расширяется выбор материалов для печати.

Инструменты 3D моделирования

- инструмент для рисования пластиком, позволяющий создавать трёхмерные объекты — 3D-ручка

3D-ручка – это самый простой инструмент, способный «рисовать» разные объекты, а не просто линии на бумаге. Волшебство? Нет, это лишь очередной технологический прорыв в области 3D-моделирования. Гаджет, которому суждено навсегда изменить представление о том, что такое «рисование», ведь теперь можно рисовать не только на бумаге, но и в пространстве!

Принцип работы горячей 3D-ручки предельно прост. В отличие от обычных приспособлений для письма и рисования, вместо чернил заправляется пластиковая нить. Большинство ручек, продающихся в магазинах, используют обычный полимерный прут, который покупается для принтеров, работающих по технологии послойного наплавления (FDM-печать). В задней части корпуса предусмотрено специальное отверстие, в которое вставляется этот прут (ещё он называется «филамент»). Встроенный механизм автоматически подводит пластик к экструдеру, где он расплавляется и выдавливается в расплавленном виде наружу. Металлический «носик» ручки может нагреваться до температуры 240°С, поэтому при работе с устройством следует быть очень осторожным. Несмотря на то, что некоторые ручки даже оборудованы встроенным вентилятором для ускорения застывания пластика, неаккуратное использование может привести к ожогу.

Современные ручки весят от 40 грамм. Их легко удержит в руке даже ребенок.

- 3D-принтер – это устройство, которое способно создавать настоящие трехмерные объекты, которые можно потрогать, взять в руки или, например, использовать как детали конструктора, собирая более сложные вещи. Другими словами, такой принтер способен создавать объемные фигуры. Каждый знаком с обычным принтером, который способен распечатывать текст или картинки. Принцип действия трехмерного принтера схож с обычным, однако 3D-принтеры создают указанные в программе трехмерные объекты.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания («выращивания») твёрдого объекта.

Наше маленькое "Содружество"

Страницы