Различные типы 3D-моделирования позволяют нам проектировать различные вещи, некоторые из которых лучше, чем другие. Читайте дальше, чтобы узнать, какой тип 3D-моделирования лучше для вас!
Неважно, хотите ли вы его напечатать, анимировать или отрендерить: Если вы пытаетесь представить что-то в трех измерениях, вам нужен 3D-файл. Эти файлы представляют собой огромные списки точек координат, определяющих форму. Однако человеку было бы очень сложно спроектировать что-то в 3D, объявив только координаты.
Вместо того чтобы теоретически писать эти списки координат вручную, вы можете использовать программы 3D-моделирования, которые позволяют создавать 3D-объекты с помощью визуального интерфейса. Программы автоматизированного проектирования (CAD) берут на себя все расчеты и создают файл со всеми координатами, так что дизайнеру остается только беспокоиться о формах и размерах.
Однако не все программы САПР одинаковы, часто они построены на основе определенных подходов к 3D-моделированию.
В этой статье мы рассмотрим основные четыре типа 3D-моделирования, их плюсы и минусы, а также некоторые программы, в которых они используются.
Типы 3D-моделирования
Современное 3D-моделирование вращается вокруг четырех основных подходов, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Большинство других видов 3D-моделирования, с которыми вы столкнетесь, являются подмножеством этих основных четырех типов или же это узкоспециализированные виды моделирования для очень специфических целей.
- Твердотельное моделирование работает с трехмерными формами, такими как кубы, цилиндры и сферы. Формы могут быть разными, но они действуют вместе, как строительные блоки. Одни из них добавляют материал, другие вычитают, в зависимости от исходных данных. Некоторые программы могут использовать модификаторы, работая с твердыми телами так, как будто вы физически фрезеруете их в мастерской. Твердотельное моделирование довольно простое как для пользователей, так и с точки зрения мощности компьютера.
- Каркасное моделирование может помочь в случаях, когда поверхность сложная и криволинейная. Если базовые блоки твердотельного моделирования кажутся вам слишком тупыми для некоторых задач, проволочное моделирование позволяет получить более сложные формы. Однако с ростом сложности появляются и некоторые недостатки, например, требования к более развитым навыкам проектирования, а также к вычислительным ресурсам.
- Поверхностное моделирование позволяет создавать гладкие поверхности и плавно интегрировать их в водонепроницаемые или многослойные 3D-объекты. С этим могут справиться более продвинутые программы, которые требуют больше работы и вычислительных мощностей. Тем не менее, здесь можно добиться таких форм, которые были бы практически недостижимы при использовании двух предыдущих методов.
- Цифровой скульптинг начинается с создания фигур из «цифровой глины», которой можно манипулировать «вручную» с помощью различных инструментов. Это совершенно иной тип моделирования, который предназначен для более художественных целей.
Теперь, когда мы примерно представляем, о чем идет речь, давайте рассмотрим каждый вид 3D-моделирования немного подробнее.
Твердотельное моделирование
Твердотельное моделирование предполагает использование примитивных объектов для создания из них более сложных форм. Некоторые программы позволяют начать с кубов, цилиндров, сфер и призм, другие — рисовать двумерные эскизы и выдавливать их в трехмерные детали. Затем все можно комбинировать или «вырезать» друг из друга с помощью булевых операций, чтобы приблизиться к окончательному дизайну.
Этот стиль моделирования полезен для автоматизированного проектирования (САПР). Это тип промышленного 3D-моделирования, где точные размеры по ширине, длине или радиусу, а также такие элементы, как экструзии, галтели и фаски, необходимы для создания 3D-объектов, которые могут быть изготовлены с помощью 3D-печати, фрезерования на ЧПУ или других промышленных процессов.
Популярные программы твердотельного моделирования включают Tinkercad и SolveSpace для начального уровня и Autodesk Fusion или Shapr3D для более продвинутых пользователей.
Каркасное моделирование
Когда мы смотрим на реальный мир, мы можем быстро понять, что вещи представляют собой нечто большее, чем стопку идеальных кубов и сфер. Для создания моделей более реалистичных объектов, которые не выглядят как только что сошедшие с конвейера фабрики, необходима другая техника моделирования.
Каркасное моделирование строит фигуры из точек, называемых вершинами. Каждая группа из как минимум трех вершин может быть соединена как грань, а каждая вершина может быть частью одной или нескольких граней. Размер и форма объекта и его компонентов определяются положением каждой вершины.
Многие инструменты для моделирования wireframe используют треугольники в качестве основных элементов, и чем больше треугольников в модели, тем выше контроль над ней и тем более реалистичной она может получиться. Количество полигонов (общее число треугольников и других плоских фигур в модели) часто является хорошим показателем того, насколько сложной является модель.
Существует множество программ, использующих этот подход, и одними из самых популярных программ для моделирования проволочных каркасов являются Blender, Maya и Daz 3D.
Поверхностное моделирование (кривых)
Поверхностное моделирование опирается на направляющие линии и грани для определения формы и кривизны детали. Затем программное обеспечение рассчитывает гладкую поверхность, соединяющую направляющие линии. Подумайте об этом как о том, как создаются самолеты или лодки: созданные поверхности — это их корпуса.
Именно для самолетов и лодок было изобретено поверхностное моделирование. В аэродинамических и термодинамических конструкциях поведение жидкостей вокруг форм определяет, будет ли конструкция успешной или нет. Моделирование поверхности — лучший способ решения этих задач благодаря направляющим линиям, контрольным точкам и контрольным плоскостям.
Проблема в том, что, поскольку этот тип моделирования сосредоточен на поверхностях, он может создавать модели, которые выглядят великолепно, но не могут быть изготовлены из-за ограничений наших процессов или материалов. Если вы хотите создать физическое представление модели, вам нужно проверить, что все поверхности соединены, а детали не сталкиваются друг с другом — одним словом, что она многообразна.
Ни одна программа не посвящена исключительно этой технике, это просто еще один инструмент в их коробке. Тем не менее, принципы, лежащие в ее основе, настолько характерны, что она считается уникальной техникой моделирования. Во многих программах основной инструмент, выполняющий эту работу, называется «Loft». Среди программ, которые могут работать с этим типом моделирования, можно назвать Catia, FreeCAD, Inventor и SolidWorks.
Цифровой скульптинг
Наконец, давайте погрузимся в цифровое скульптурирование. Рассмотренные нами техники моделирования предполагают точное манипулирование 3D-объектами. На другом конце спектра находится цифровое скульптурирование, где 3D-модели начинаются как примитивные формы, которые можно растягивать, дополнять или вырезать, как из цифровой глины. Во многом цифровое скульптурирование призвано перенести опыт физической скульптуры на цифровые инструменты создания.
Формы и приемы, которые сложно или невозможно создать с помощью других методов моделирования, легко создаются с помощью цифрового скульптинга. В частности, органические формы, природные объекты и текстуры, одежда и многое другое зависят только от ваших навыков их создания и интерпретации и, возможно, некоторого дополнительного оборудования. Это тот вид моделирования, где может понадобиться стилус, цифровой планшет (или сенсорный экран) и мощный компьютер. В других техниках экономия полигонов — это главное, а сложность моделей, созданных с помощью цифрового скульптинга, может просто взорваться, если вы не будете осторожны.
Среди популярных программ для этого типа моделирования — Blender, Cinema 4D и относительный новичок Nomad Sculpt.
