Компьютерное 3д моделирование. Объемные модели из фотографий

Все трехмерные (3D) объекты, которые мы хотим создать должны быть вначале нарисованы в фотошопе в градациях серого. Что это значит? Все просто, трехмерные объекты в фотошоп рисуются на основании заданных цветов которые лежат от черного к белому, но обязательно в градациях серого (не путайте с черно-белым изображением). На скриншоте который расположен ниже показан этот спектр цветов:

Чем темнее вы выберете цвет, тем больше будет вмятина в 3D объекте, и наоборот, чем светлее будет выбранный цвет, тем больше это место будет возвышаться на 3D объекте. Таким образом мы можем создавать рельефы, выпуклости и вогнутости на 3D объекте.

Необходимо заметить, что все 3D объекты имеют стандартный геометрический набор в четырех направлениях:

Плоскость;

Двусторонняя плоскость;

Цилиндр;

На основании которых строятся модели, исходя из того, какую модель нам предстоит построить. Это значит, что имея заготовку в виде рисунка в градациях серого, мы можем построить из него четыре различных фигуры. Для того, что бы это все понять, перейдем к практике.

2. Подготовка рабочей среды программы к работе

Если у Вас еще не включена отрисовка OpenGL , включаем ускорение трехмерных объектов:
(Редактирование - Настройки - Производительность), ставим галочку и нажимаем Ok .

Нам понадобится палитра для работы с 3D объектами. Если у Вас ее нет сделайте следующее: (Окно - 3D).

3D-моделирование и визуализация необходимы при производстве продуктов или их упаковки, а также при создании прототипов изделий и создании объемной анимации.

Таким образом, услуги по 3D-моделированию и визуализации предоставляются тогда, когда:

нужна оценка физических и технических особенностей изделия еще до его создания в оригинальном размере, материале и комплектации;
необходимо создать 3D-модель будущего интерьера.

В таких случаях вам точно придется прибегнуть к услугам специалистов в области 3д-моделирования и визуализации.

3D-модели - неотъемлемая составляющая качественных презентаций и технической документации, а также - основа для создания прототипа изделия. Особенность нашей компании - в возможности проведения полного цикла работ по созданию реалистичного 3D-объекта: от моделирования и до прототипирования. Поскольку все работы можно провести в комплексе, это существенно сокращает время и затраты на поиск исполнителей и постановку новых технических заданий.

Если речь идет о продукте, мы поможем вам выпустить его пробную серию и наладить дальнейшее производство, мелкосерийное или же промышленных масштабов.

Определение понятий «3D-моделирование» и «визуализация»

Трехмерная графика или 3D-моделирование - компьютерная графика, сочетающая в себе приемы и инструменты, необходимые для создания объемных объектов в техмерном пространстве.

Под приемами стоит понимать способы формирования трехмерного графического объекта - расчет его параметров, черчение «скелета» или объемной не детализированной формы; выдавливание, наращивание и вырезание деталей и т.д.

А под инструментами - профессиональные программы для 3D-моделирования. В первую очередь - SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, а также некоторые другие программы для объемной визуализации предметов и пространства.

Объемный рендеринг - это создание двухмерного растрового изображения на основе построенной 3d-модели. По своей сути, это максимально реалистичное изображение объемного графического объекта.

Области применения 3D-моделирования :

Реклама и маркетинг

Трехмерная графика незаменима для презентации будущего изделия. Для того, чтобы приступить к производству необходимо нарисовать, а затем создать 3D-модель объекта. А, уже на основе 3D-модели, с помощью технологий быстрого прототипирования (3D-печать, фрезеровка, литье силиконовых форм и т.д.), создается реалистичный прототип (образец) будущего изделия.

После рендеринга (3D-визуализации), полученное изображение можно использовать при разработке дизайна упаковки или при создании наружной рекламы , POS-материалов и дизайна выставочных стендов.

Городское планирование

С помощью трехмерной графики достигается максимально реалистичное моделирование городской архитектуры и ландшафтов - с минимальными затратами. Визуализация архитектуры зданий и ландшафтного оформления дает возможность инвесторам и архитекторам ощутить эффект присутствия в спроектированном пространстве. Что позволяет объективно оценить достоинства проекта и устранить недостатки.

Промышленность

Современное производство невозможно представить без допроизводственного моделирования продукции. С появлением 3D-теxнологий производители получили возможность значительной экономии материалов и уменьшения финансовых затрат на инженерное проектирование. С помощью 3D-моделирования дизайнеры-графики создают трехмерные изображения деталей и объектов, которые в дальнейшем можно использовать для создания пресс-форм и прототипов объекта.

Компьютерные игры

Технология 3D при создании компьютерных игр используется уже более десяти лет. В профессиональных программах опытные специалисты вручную прорисовывают трехмерные ландшафты, модели героев, анимируют созданные 3D-объекты и персонажи, а также создают концепт-арты (концепт-дизайны).

Кинематограф

Вся современная киноиндустрия ориентируется на кино в формате 3D. Для подобных съемок используются специальные камеры, способные снимать в 3D-формате. Кроме того, с помощью трехмерной графики для киноиндустрии создаются отдельные объекты и полноценные ландшафты.

Архитектура и дизайн интерьеров

Технология 3д-моделирования в архитектуре давно зарекомендовала себе с наилучшей стороны. Сегодня создание трехмерной модели здания является незаменимым атрибутом проектирования. На основании 3d модели можно создать прототип здания. Причем, как прототип, повторяющий лишь общие очертания здания, так и детализированную сборную модель будущего строения.+

Что же касается дизайна интерьеров, то, с помощью технологии 3d-моделирования, заказчик может увидеть, как будет выглядеть его жилище или офисное помещение после проведения ремонта.

Анимация

С помощью 3D-графики можно создать анимированного персонажа, «заставить» его двигаться, а также, путем проектирования сложных анимационных сцен, создать полноценный анимированный видеоролик.

Этапы разработки 3D-модели

Разработка 3D-модели осущеcтвляется в несколько этапов :

1. Моделирование или создание геометрии модели

Речь идет о создании трехмерной геометрической модели, без учета физических свойств объекта. В качестве приемов используется:

выдавливание;
модификаторы;
полигональное моделирование;
вращение.

2. Текстурирование объекта

Уровень реалистичности будущей модели напрямую зависит от выбора материалов при создании текстур. Профессиональные программы для работы с трехмерной графикой практически не ограничены в возможностях для создания реалистичной картинки.

3. Выставление света и точки наблюдения

Один из самых сложных этапов при создании 3D-модели. Ведь именно от выбора тона света, уровня яркости, резкости и глубины теней напрямую зависит реалистичное восприятие изображения. Кроме того, необходимо выбрать точку наблюдения за объектом. Это может быть вид с высоты птичьего полета или масштабирование пространства с достижением эффекта присутствия в нем - путем выбора вида на объект с высоты человеческого роста.+

4. 3D-визуализация или рендеринг

Завершающий этап 3D-моделирования. Он заключается в детализации настроек отображения 3D-модели. То есть добавление графических спецэффектов, таких, как блики, туман, сияние и т.д. В случае видео-рендеринга, определяются точные параметры 3D-анимации персонажей, деталей, ландшафтов и т.п. (время цветовых перепадов, свечения и др.).

На этом же этапе детализируются настройки визуализации: подбирается нужное количество кадров в секунду и расширение итогового видео (например, DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2, WMV и т.п.). В случае необходимости получить двухмерное растровое изображение, определяется формат и разрешение изображения, в основном - JPEG, TIFF или RAW.

5. Постпродакшн

Обработка отснятых изображений и видео с помощью медиа-редакторов - Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (или Final Cut Pro/ Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effects Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab и др.

Постпродакшн заключается в придании медиа-файлам оригинальных визуальных эффектов, цель которых - взбудоражить сознание потенциального потребителя: впечатлить, вызвать интерес и запомниться на долго!

3D-моделирование в литейном производстве

В литейном производстве 3D-моделирование постепенно становится незаменимой технологической составляющей процесса создания изделия. Если речь идет о литье в металлические пресс формы, то 3D-модели таких пресс-форм создаются с помощью технологий 3D-моделирования, а также 3D-прототипирования.

Но не меньшую популярность сегодня набирает литье в силиконовые формы. В данном случае - 3D-моделирование и визуализация помогут вам создать прототип объекта, на основе которого будет сделана форма из силикона либо другого материала (дерево, полиуретан, алюминий и т.д.).

Методы 3D-визуализации (рендеринг)

1. Растеризация.

Один из самых простых методов рендеринга. При его использовании не учитываются дополнительные визуальные эффекты (например, цвет и тень объекта относительно точки наблюдения).

2. Рейкастинг.

3D-модель осматривается с определенной, заранее заданной точки - с высоты человеческого роста, высоты птичьего полета и т.д. Из точки наблюдения направляются лучи, которые определяют светотени объекта, когда происходит его рассмотрения в привычном формате 2D.

3. Трассировка лучей.

Данный метод рендеринга подразумевает то, что, при попадании на поверхность, луч разделяется на три компонента: отраженный, теневой и преломленный. Собственно это и формирует цвет пиксела. Помимо этого, от количества разделений напрямую зависит реалистичность изображения.

4. Трассировка пути.

Один из самых сложных методов 3D-визуализации. При использовании данного метода 3D-рендеринга распространение световых лучей максимально приближено к физическим законам распространения света. Именно это и обеспечивает высокую реалистичность конечного изображения. Стоит отметить, что данный метод отличается ресурсоемкостью.

Наша компания предоставит вам полный спектр услуг в области 3D-моделирования и визуализации. Мы располагаем всеми техническими возможностями для создания 3D-моделей различной сложности. А также имеем большой опыт работы в 3d-визуализации и моделировании, в чем можно лично убедиться, изучив наше портфолио, или другие наши работы, пока не представленные на сайте (по запросу).

Бренд-агентство KOLORO окажет вам услуги по выпуску пробной серии продукции или ее мелкосерийному производству . Для этого наши специалисты создадут максимально реалистичную 3D-модель нужного вам объекта (упаковки, логотипа, персонажа, 3D-образца любого изделия, формы для литья и мн. др.), на основе которого будет создан прототип изделия. Стоимость нашей работы напрямую зависит от сложности объекта 3D-моделирования и обсуждается в индивидуальном порядке.

Создание объемных виртуальных объектов ещё никогда не было настолько удобным и увлекательным процессом. Благодаря современным программам, сегодня, каждый желающий, может построить уникальную трехмерную модель прямо на своем компьютере.

С каждым днем трехмерная графика становится все более востребованной и доступной. 3D-модели широко используются в игровой индустрии, монтаже фантастических фильмов, архитектуре, дизайне и даже археологии. Широкая доступность 3D-принтеров, только повышает тягу к этому чудесному виду творчества.

Подходящее железо

Если вы серьезно решили заниматься трехмерным моделированием, то для быстрой и комфортной работы, вам потребуется мощный компьютер.
Рекомендуемые характеристики железа:

Процессор: Должен быть многоядерным. Если 2 ядра, то минимум по 3гГц. Если ядер 4 и больше, то по 2.3 гГц.
Оперативная память: Для комфортной работы без лагов, будет достаточно 4 Гб свободной оперативки.
Видеокарта: Оптимальным вариантом конечно же будет серия FX от GeForce, но если цена такой игрушки покажется великоватой, то можно обойтись бюджетными моделями, например nVidia GTX 430.
Операционная система: Здесь подойдет любой 64х-разрядный Windows с которым будет совместима программа для моделирования.

Не переживайте если ваш компьютер менее мощный. Работать в программах 3D моделирования можно и с меньшими характеристиками. Единственный минус, что при ограниченных ресурсах, картинка может притормаживать и со временем эти лаги могут серьезно раздражать. Но если ваш энтузиазм и нервы крепки, то смело приступайте к выбору инструмента для работы.

Вибираем инструмент для 3D-моделирования

С развитием 3D печати, разрабатывается все больше программ для работы с трехмерными объектами. Современные инструменты становятся более функциональными и удобными для рядового пользователя. Сегодня каждый разработчик ПО, старается показать свой продукт в лучшем свете, и новички часто путаются в ярком обилии предложений.

Сегодня я хочу рассказать как создать любую, какую Вы только пожелаете 3D фигуру из простого изображения - заготовки (Данный урок актуален для пользователей Adobe Photoshop CS5 Extended.

1. Немного теории без которой никак…
Все трехмерные (3D) объекты, которые мы хотим создать должны быть вначале нарисованы в фотошопе в градациях серого. Что это значит? Все просто, трехмерные объекты в фотошоп рисуются на основании заданных цветов которые лежат от черного к белому, но обязательно в градациях серого (не путайте с черно-белым изображением). На скриншоте который расположен ниже показан этот спектр цветов:

Именно этот спектр цветов является рабочим для создания 3D объектов.
Чем темнее вы выберете цвет, тем больше будет вмятина в 3D объекте, и наоборот, чем светлее будет выбранный цвет, тем больше это место будет возвышаться на 3D объекте. Таким образом мы можем создавать рельефы, выпуклости и вогнутости на 3D объекте.
Необходимо заметить, что все 3D объекты имеют стандартный геометрический набор в четырех направлениях:
- плоскость
- двусторонняя плоскость
- цилиндр
- сфера
на основании которых строятся модели, исходя из того, какую модель нам предстоит построить. Это значит, что имея заготовку в виде рисунка в градациях серого, мы можем построить из него четыре различных фигуры. Для того, что бы это все понять, перейдем к практике.

2. Подготовка рабочей среды программы к работе.
Если у Вас еще не включена отрисовка OpenGL, включаем ускорение трехмерных объектов: Edit (Редактировать)>Preferences (Установки)>Performance (Производительность) , ставим галочку и нажимаем Ok.

Нам понадобится палитра для работы с 3D объектами. Если у Вас ее нет сделайте следующее: Window (Окно)>3D .

3. Создание заготовки.
Создаем новый рисунок: File (Файл)>New (Новый (Cntr+N) ), выставляем такие параметры:

Вы можете задать другие параметры, но помните, чем больше наше изображение, и его разрешение тем тяжелей и дольше компьютер будет обрабатывать нашу фигуру.

Нарисуйте на холсте кистью с твердыми краями и большого диаметра, нажав клавишу Shift, следующий рисунок (выбирайте для каждой полосы цвет, который указан у меня на скриншоте):

Это и есть наш рисунок - заготовка.

4. Создание 3D объектов.
В палитре 3D объектов, установите такие настройки, и нажмите кнопку создать:

Теперь повращайте ее инструментами:

Теперь верните состояние когда у нас была простая заготовка. В палитре 3D объектов, выставите теперь такие настройки, и нажмите кнопку создать:

Посмотрите на фигуру которая получилась:

Как Вы видите более темные цвета посажены глубже, а более светлые наоборот более выдвинуты вперед. Попробуйте проанализировать фигуру, глядя на нашу заготовку и сравнивая ее с фигурой.

Теперь вновь верните состояние когда у нас была простая заготовка. В палитре 3D объектов, выставите теперь такие настройки, и нажмите кнопку создать:

Посмотрите на фигуру которая получилась:

Теперь снова верните состояние когда у нас была простая заготовка. В палитре 3D объектов, выставите теперь такие настройки, и нажмите кнопку создать:

Посмотрите на фигуру которая получилась:

Как Вы видите более темные цвета посажены глубже, а более светлые наоборот более выдвинуты в перед. Попробуйте проанализировать фигуру, глядя на нашу заготовку и сравнивая ее с фигурой.

5. Теперь я думаю Вы поняли принцип по которому фотошоп строит трехмерные объекты. Для закрепления материала, покажу такой пример:

Для того, чтобы нам воссоздать такую же мы должны проанализировать следующим образом: Сверху и снизу у фигуры места среднего диаметра относительно всей фигуры, а значит на заготовке он должен быть средним цветом (не сильно темным, не сильно светлым). Далее барабан с впадинами, значит барабан самый выпуклый и значит цвет на заготовке у него самый светлый (но не слишком светлый поскольку диаметр барабана будет чрезмерно большим). Очень глубокие впадины до основания говорят о том, что цвет впадин должен быть на заготовке черный или около того. Ну и разумеется из четырех вариантов построения фигур (плоскость, двусторонняя плоскость, цилиндр, сфера), мы выберем - цилиндр. На основе этих анализов создаю такую заготовку:

Используя логическое мышление мы можем создавать абсолютно любые 3D фигуры. Хочется посоветовать Вам попрактиковаться. Представьте в уме любую вымышленную фигуру и рассуждая как делал это я, воспроизведите заготовку и постройте на её основе фигуру, посмотрите совпадает ли она с задуманной Вами фигурой, если нет попробуйте еще раз и таким образом Вы приобретете навык работы с 3D объектами и без труда сможете создавать фигуры по Вашей задумке.

Желаю Вам успехов, надеюсь урок Вам понравился. Другие мои уроки, посвящённые 3D моделированию, вы можете посмотреть .

По сути моделирование — это представление объекта на бумаге в трехмерном изображении. То есть глядя на чертеж, человек может ясно увидеть высоту длину и ширину объекта, и его визуальное воплощение. С графикой 3D работают многие программы по проектированию и моделированию.

Слово 3D происходит от английского 3 dimentional, что означает три размера. Такое моделирование применяется в медицине, в промышленности, в игровой индустрии. Приложения, с помощью которых 3D модели обретают объем, будут разобраны ниже.

Лучшие программы для 3D моделирования

3Д Макс подходит для проектирования и моделирования. С помощью этой утилиты можно создавать анимацию , рендеринг, композиции. Она имеет большое количество инструментов для работы: модули VideoPost, плагины FumeFX, DreamScape и многие другие. А также с помощью создаются профессиональные 3д модели.

Достоинства:

Полигональное моделирование.
Ускоренный рендеринг.
Поддержка С++ и NET.
Передовые средства анимации персонажей.
Встроенный язык макропрограммирования MaxScript.

Недостатки:

Требуется регистрация на сайте.
Бесплатная лицензия запрещает коммерческое использование.
Повышенная сложность в работе.

Интерфейс приложения русифицирован, но можно установить и английский.

У этой утилиты имеется два типа лицензии . Одна из них бесплатная. Другая коммерческая и стоит порядка 2000 долларов.

Это распространенная программа для 3D моделирования на русском. С помощью данной утилиты можно работать со сложными 3Д элементами. В тоже время в отличие от 3Д Макс у этого приложения очень простой интерфейс для понимания даже новичком. Начинающие студенты очень любят эту утилиту.

Интерфейс на английском языке с возможностью русификации. Положительными особенностями являются:

Встроенная поддержка русского языка.
Информация легко экспортируется в Adobe After Effect и обратно.
В ней находятся инструменты для моделирования, рендеринга.
Можно подобрать модули для новичка, а потом постепенно докупать остальные по мере усовершенствования знаний.

Недостатки:

Редактор платный. Стоимость лицензии 3 000 долларов, а обновления — 1 700.

Sculptris

Скульптрис создана для моделирования в игровой индустрии . С помощью ее игровые модели легко переносятся прямиком в игру. У нее очень удобный интерфейс. А также Sculptris подойдет для тех, кто любит создавать автомобили. Она не является самостоятельным приложением, а включена в утилиту Z Brush.

Достоинства:

Простая в использовании.
Находится в свободном доступе.
Рисование UV текстур.

Недостатки:

Sculptris распространяется бесплатно.

Iclone

Иклон заточена для создания анимации 3D. К тому же в ней вместо прорисовки лиц персонажей 3Д моделей можно использовать фотографии реальных людей. Эта утилита поддерживает и 2D текстуры. Кроме этого Iclone поддерживает интеграцию с 3D Max и Maya.

Достоинства:

Готовые 3Д персонажи.
Готовый ландшафт, реквизиты.
Реалистичность взаимодействия с окружением.

Недостатки:

Использование условно бесплатное. Лицензия стоит 150 долларов.

AutoCAD

Автокад создан для проектирования и работы с двумерными и трехмерными элементами. Он появился еще в 1982 году. Данное приложение распространено по всему миру и является самым популярным среди конкурентов. В файлах AutoCAD можно хранить и двухмерные и трехмерные чертежи. Интерфейс не сложный, но к нему следует привыкнуть.

Достоинства:

Создание сложных расчетных пакетов.
Привязка других приложений.
Русифицированный интерфейс.
Легкость внесения исправлений.
Скорость.

Недостатки:

Стоимость лицензии составляет 2000 долларов. Интерфейс русифицирован.

Скеч Ап имеет легкий и удобный интерфейс. В отличии от Автокада в нем легко разберется даже новичок. создан для моделирования архитектурных объектов и конструирования интерьера комнаты. Распространяется на бесплатной основе.

Достоинства:

Линии и простые фигуры являются основой в использовании этой утилиты.
Абсолютная точность и расчет чертежей.
Группировка похожих объектов.
Самоучитель.
Наличие структуризатора для уборки различного мусора.

Недостатки:

Sweet Home 3D

Это приложение для 3D проектирования создано для домашнего пользования. С помощью Sweet Home 3D можно легко переделать дизайн интерьера комнаты или квартиры полностью. К достоинствам относятся:

Простой и легкий интерфейс.
Быстрая скорость реагирования утилиты.
Подходит для расстановки мебели.
3Д обзор.

Недостатки:

Редактор распространятся бесплатно.

Blender

Блендер – это программа для создания 3D моделей. Также Blender позволяет создавать и анимацию. Программа работает стабильно в Виндоус и в Линукс. Имеет открытый исходный код , поэтому любой желающий может изменять его по своему.

Достоинства:

Кроссплатформенность.
Моделирования поведения мягких тел.
Настройка оснастки персонажей.

Недостатки:

Программа распространяется бесплатно.

NanoCAD

Это приложение является модифицированной, но урезанной копией Автокад. Более подходит для двумерного черчения . Также NanoCAD не имеет собственных инструментов для 3д моделирования.

Достоинства:

Проверка орфографии.
Возможность удаления слоев.
Удобная работа с таблицами.

Недостатки:

Русифицирована. Необходимо покупать лицензию.

Это приложение, скорее конструктор для детей на экране компьютера. помогает развитию моторики пальцев у детей и пространственного воображения. Интуитивно понятный интерфейс и богатый набор инструментов делают приложение незаменимым в развитии детей.

Достоинства:

Бесплатна.
Моделями можно обмениваться и открывать модели других пользователей.
Можно сделать скриншот.
Любую модель можно рассмотреть и разобрать по деталям.

Недостатки:

Распространяется бесплатно. Русского интерфейса нет.

Visicon

Эта простая программа заточена под проектирование интерьера офисов или квартир . Visicon создана не для профессионалов, а для тех у кого нет навыков инженера. Легко поможет создать уют дома или в квартире.

Достоинства:

Легкий и понятный интерфейс.
Создана для тех, кто не умеет работать с проектами или моделированием в 3Д.
Программа для компьютерного моделирования содержит необходимые функции для работы.
Быстрая расстановка деталей интерьера.

Недостатки:

Распространяется бесплатно. Русифицирована.

Paint 3D

Этот 3D редактор представлен фирмой Майкрософт. Она позволяет работать с 3Д моделями неопытным пользователям. Paint 3D появилась встроенной в Виндоус 10.

Достоинства:

Манипуляции с формой и цветом.
Реализм в текстурах.
Возможность обернуть свои фото вокруг построек.

Недостатки:

Программа для 3Д моделирования на русском языке и ее можно скачать бесплатно.

Lightwave 3D

Lightwave 3D заточена под создание моделей персонажей для игр в 3D. Обладает более сильными возможностями нежели другие. Но она мало распространена в странах СНГ. Простой интерфейс сочетается с высокой продуктивностью.

Достоинства:

Двойной интерфейс (modeler и layout)
Полигональное моделирование.
Большой функционал.

Недостатки:

Не русифицирована. Лицензия стоит 1230 долларов.

Modo

Модо создана для моделирования и изготовления моделей для игр, фильмов и сериалов в 3D, но интерфейс у нее неудобный. Однако, скорость моделирования позволяет не обращать внимания на неудобства вызванные интерфейсом. Обладает быстрой визуализацией объектов. Позволяет создавать реалистично мех, волосы, траву.

Достоинства:

Высокая производительность.
Динамика твердых тел.
Полигональное моделирование.
Есть инструменты лепки.

Недостатки:

Не русифицирована. Лицензия платная.

Предназначено для работы с 3Д графикой. Сложная динамика, симуляция частиц жидкости, дыма – все это входит в ее функции. Голливуд и другие гиганты киноиндустрии используют данную программу для создания визуальных эффектов.

Достоинства: