Эволюция 3D-моделирования: от концепции до реальности
Трехмерная графика – одна из популярных технологий создания объектов с помощью специального программного обеспечения. Данная технология активно используется в сфере дизайна, разработки мобильных приложений, программ для виртуальной и дополненной реальности, в современной промышленности, медицине, сфере архитектуры и искусства.
Как развивалась сфера 3D-моделирования
Трехмерные объекты – это не только сложные высокотехнологичные предметы, но и вполне полезные и практичные вещи из повседневной жизни. Сейчас благодаря высокому уровню развития технологий трехмерного моделирования можно создавать любые объемные объекты, с разной архитектурой и размерами.
3D-моделирование впервые стало известно этому миру в 60-х годах прошлого века. Первые векторные изображения выстраивались из множества точек и кривых линий, заданных в рамках конкретной математической формулы. В одном из американских университетов в то время появилась кафедра компьютерной графики, а также стала известна первая программа для трехмерного моделирования.
Первое оборудование для 3D-моделирования было достаточно крупным и массивным, но обладало ограниченной производительностью. Даже в таких технологических условиях проводились достаточно серьезные эксперименты, которые позволяли создавать трехмерные модели. На первых вычислительных машинах создавались только векторные изображения, затем стала развиваться растровая графика, которая передавала изображения в виде пиксельной сетки.
Ученые, которые активно интересовались трехмерным моделированием, начали использовать тени и текстуры, появились перспективы преобразования программного кода в объемное изображение. Уже к концу прошлого века на экраны научных сообществ мира вышел короткометражный мультиплицированный фильм в технике трехмерного моделирования. Через несколько лет на большие экраны вышли первые полнометражные фильмы в технике 3D-моделирования.
Основа современного трехмерного моделирования – четкие математические концепции. Без учета геометрических данных и владения основными функциями невозможно задавать параметры объектов в пространстве. Но сейчас, чтобы создавать трехмерные изображения дизайнерам и модельерам не нужно просчитывать сложные функции и формулы, все эти задачи сейчас выполняют программы.
Как происходит 3D-моделирование
Этапы разработки объемного объекта могут отличаться, в зависимости от сферы и характеристик объекта. В большинстве случаев специалисты используют паттерны разработки статичного трехмерного изображения с декоративной функцией. Подготовка картинки начинается с разработки идеи, прорисовки эскизов, согласования основных характеристик объекта, расчета ресурсов и подбора технологии. Разработкой идеи занимается креативный отдел, а эскизы делает дизайнер или иллюстратор.
Далее происходит разработка сцены изображения в конкретной программе. Трехмерный объект создается по заранее подготовленному эскизу, а текстуры и освещение разрабатываются в визуализаторе. Если потребуется усовершенствовать трехмерную модель, можно использовать программное обеспечение для работы с растровой графикой. Когда трехмерная модель уже готова, необходимо подготовить файл в правильном формате для работы в остальных приложениях или печати на трехмерном принтере. Давайте рассмотрим основные этапы разработки трехмерной модели:
Непосредственно разработка модели. 3D-моделирование создается с помощью специальных поверхностей, заданных конкретными точками. Чтобы разработать трехмерную модель, дизайнеру необходимо передвигать некоторые точки. В результате появится объект, который будет больше напоминать каркас из металлической проволоки.
Создание макета. Далее разработанный трехмерный объект необходимо оформить и декорировать, чтобы он приобрел уже более привлекательный вид. Чтобы правильно соотнести, в какой плоскости относительно друг друга расположены различные элементы модели, их характеристики и местоположение, необходимо размещать трехмерные объекты в общей композиции. Именно с этой целью разрабатывается макет.
Рендеринг. На данном этапе разрабатываются модели, добавляются текстуры и элементы освещения. Эти задачи выполняются в программе для редактирования трехмерной графики.
Чтобы понять, каким образом работает технология трехмерного моделирования, необходимо разобраться в принципе функционирования растровой и векторной графики. Начальный этап развития 3D-моделирования – векторная графика. Она заключается в прорисовке изображения по точкам двух осей. Для каждого изображения программируются геометрические координаты, цвет и размер. У таких моделей еще нет необходимости в пиксельной сетке, описывающей свойств объектов. Когда компьютеры стали более мощными, к двум осям добавилась третья, что позволило добавить дополнительные параметры в характеристики трехмерных объектов.
Превращение трехмерной модели в изображение в формате 2D называется рендерингом. На данном этапе можно добавить тени, блики, оптические эффекты. Технически данный этап достаточно простой: виртуальный световой луч постепенно охватывает фрагменты, рассчитывая тип фигуры, наличие световых эффектов и текстур. В специальной программе создаются объемные фигуры и определяется свет. Не всегда задачей трехмерного моделирования является создание реалистичного изображения. Все зависит от задумки дизайнера и промышленных требований к объекту.
Постепенно появилось все больше возможностей и перспектив для применения технологий трехмерного моделирования. Без данного метода невозможно обойтись в промышленном дизайне, проектировании зданий и конструкций. В сфере промышленного дизайна разрабатываются объекты для повседневного использования и детали для сложного производственного оборудования.
[html_block id=»14771″]
[html_block id=»14767″]
