Shprehja "3D" është një shkurtim për anglisht "3 dimension", që është, "3 dimensione". Simbolet "3D" (në letërsinë ruse, shpesh përdoret edhe shkurtesa "3d") tregojnë se një objekt ose teknologji ndryshon nga të tjerët në atë që ka më shumë se dy dimensione.
Për çfarë shërbejnë modelet 3D?
Të gjithë objektet në botën reale kanë tre dimensione. Në të njëjtën kohë, në shumicën dërrmuese të rasteve, për të përfaqësuar objekte tre-dimensionale, ne përdorim sipërfaqe dy-dimensionale: një fletë letre, kanavacë, ekran kompjuteri. Skulptori krijon figura tre-dimensionale, por para se të fillojë të gdhendë një skulpturë nga graniti, ai krijon skica në të cilat vepra e ardhshme përshkruhet në disa pamje - nga të gjitha anët. Po kështu, një arkitekt ose projektues punon duke shfaqur pamje të sheshta të produkteve ose ndërtesave të dizajnuara në një letër Whatman ose në një ekran kompjuteri.
Lënda e "vizatimit" në kuadrin e arsimit të detyruar synon të mësojë modelimin tre-dimensional - përshkrimin e saktë të objekteve që kanë vëllim, në një sipërfaqe të sheshtë, dy-dimensionale, të një fletë letre. Përveç kësaj, fëmijëve u mësohet modelimi tre-dimensional në klasat e modelimit të plastelinës në kopshtin e fëmijëve dhe shkollën fillore. Pra, shumë vëmendje për modelimin 3D në procesin arsimor nuk është e rastësishme. Në çdo aktivitet për të krijuar objekte reale, duhet të keni një ide të mirë se si do të duket ky objekt nga të gjitha anët. Një rrobaqepës dhe një krijues i rrobave duhet të dinë se si një kostum ose veshje do t'i përshtatet një personi me një figurë të caktuar. Parukeri krijon një prerje flokësh dhe model flokësh që do të ketë vëllim dhe do të duket ndryshe nga kënde të ndryshme. Argjendari modelon bizhuteritë e tij. Stomatologu jo vetëm që duhet të krijojë një dhëmb artificial të bukur, por gjithashtu të marrë parasysh vendndodhjen e tij në krahasim me pjesën tjetër të dhëmbëve të pacientit. Zdrukthtari duhet të jetë në gjendje të vendosë shumë saktësisht nyjet e pjesëve tre-dimensionale. Ai gjithashtu do të dëshironte të shihte vizualisht se si mobiljet që ai dizenjon do të jenë të përshtatshme për t'u përdorur dhe si do të përshtaten në ambientet e brendshme.
Për një kohë të gjatë, përfaqësuesit e profesioneve të ndryshme kanë përdorur vizatime, të përbërë nga shumë lloje, për modelimin tre-dimensional. Me përhapjen e kompjuterëve personalë, u bë e mundur besimi i një pjese të detyrës së krijimit të modeleve tre-dimensionale te softveri. Sistemet e automatizimit të dizajnit (CAD) ishin të parët që përfshinë funksionalitetin e shfaqjes dinamike të objekteve të krijuara tre-dimensionale në planin e ekranit. Fjala "dinamike", në këtë rast, nënkupton aftësinë për të rrotulluar imazhin e një objekti tre-dimensional në ekran dhe për ta parë atë nga të gjitha anët. Sidoqoftë, dinamika e një modeli 3D mund të nënkuptojë gjithashtu aftësinë e modelit për të ndryshuar formën dhe lëvizur. Krijuesit e karikaturave dhe lojërave kompjuterike kanë nevojë për një funksionalitet të tillë.
Në gjysmën e dytë të shekullit XX, madje edhe në epokën para kompjuterit, u shfaqën teknologjitë tre-dimensionale të trajtimit të sipërfaqes. Menjëherë pas përfundimit të Luftës së Dytë Botërore, Forca Ajrore e SHBA financoi punën e Parsons Inc për të krijuar makina që mund të bluanin pjesë komplekse sipas një algoritmi të dhënë. Këto punime çuan në krijimin e një klase të tërë mjetesh makinerie të kontrollit numerik kompjuterik (CNC). Projektimi i algoritmeve të punës për makinat CNC është një detyrë tjetër nga fusha e modelimit 3D.
Në 1986, inxhinieri amerikan Charles W. Hall krijoi një printer që shtypi objekte tre-dimensionale duke përdorur stereolitografi. Më vonë, u shfaqën printerë 3D, që shtypnin produkte tre-dimensionale nga një larmi e gjerë materialesh, përfshirë printera për shtypjen e organeve njerëzore, ose, për shembull, printera që shtypin dekorata ëmbëlsirash dhe ushqime të gatshme. Sot, një printer 3D i thjeshtë, por mjaft funksional mund të blihet për çmimin e një smartphone dhe të shtypet në të objekte vëllimore për shtëpinë, ose detaje të modeleve dhe pajisjeve të ndryshme. Të gjithë printerët 3D për printim marrin një model tre-dimensional si hyrje në një format specifik.
Parimet themelore të modelimit 3D
Një parakusht për modelimin 3D është prania e imagjinatës hapësinore. Importantshtë e rëndësishme të jesh në gjendje të imagjinosh rezultatin e ardhshëm të punës, të rrotullohesh mendërisht dhe ta shqyrtosh atë nga të gjitha anët, si dhe të kuptosh se nga cilat elementë konsiston modeli, cilat mundësi ofron dhe cilat kufizime vendos. Nga natyra, imagjinata hapësinore e gjithsecilit është zhvilluar në shkallë të ndryshme, megjithatë, ashtu si shkrim-leximi ose veshi për muzikë, ajo mund të zhvillohet. Shtë e rëndësishme të mos dorëzoheni, duke i thënë vetes se asgjë nuk po funksionon, por të fitoni përvojë duke bërë modele të thjeshta në fillim, duke kaluar gradualisht në ato më komplekse.
Nëse në ndonjë program CAD vizatoni tre drejtkëndësha dhe i rregulloni ato në përputhje me rregullat e vizatimit, atëherë moduli i shfaqjes së modelit tre-dimensional të programit do të jetë në gjendje të krijojë dhe shfaq në ekran paralelepipedin që korrespondon me këto tre projeksione. Po kështu, duke ndjekur rregullat e vizatimit, mund të krijoni një model të pothuajse çdo pjese.
Të gjitha programet për modelimin 3D janë vektoriale. Kjo do të thotë që ato përshkruajnë objektet jo si një koleksion të pikave të ndara, por si një tërësi formulash dhe punojnë vetëm me objekte të tëra. Nëse keni nevojë të ndryshoni ose lëvizni vetëm gjysmën e një objekti, atëherë do të duhet ta prisni atë (nëse ekziston një mjet që ju lejon ta bëni këtë) dhe të rregulloni gjysmat si objekte të reja. Për të punuar me një redaktor vektorial, nuk është aspak e nevojshme të njohësh formula matematikore, ato përfshihen në program. Një pasojë e rëndësishme dhe e dobishme e kësaj qasjeje është që çdo objekt mund të zhvendoset, modifikohet dhe shkallëzohet pa cenuar cilësinë. Nga ana tjetër, programi nuk do t'ju kuptojë nëse përpiqeni të vizatoni një drejtkëndësh, për shembull, duke vendosur shumë pika përgjatë kufijve të tij që vizualisht prekin njëra-tjetrën. Për programin, thjesht do të ketë shumë pikë, jo një drejtkëndësh. Ajo nuk do të jetë në gjendje të kryejë asnjë veprim me këtë, sipas mendimit tuaj, drejtkëndëshin. Për të krijuar një drejtkëndësh, duhet të zgjidhni një mjet të përshtatshëm dhe ta përdorni. Atëherë programi do t'ju lejojë të kryeni çdo veprim me objektin e krijuar: ndryshoni atë, zhvendoseni në një pikë të caktuar, shtrihuni, përkuleni, etj. Gjithashtu, shumica e programeve për modelimin 3D nuk do të jenë në gjendje të punojnë me grafikë në formatin raster (bmp, jpg, png, gif, etj.) Të marra, për shembull, nga Photoshop.
Modelimi 3d nga "tulla"
Shumica dërrmuese e detajeve teknike janë një ndërthurje e primitiveve vëllimetrikë: paralelepipedë, topa, prizma, etj. Çdo mjet për modelimin 3D ka një bibliotekë të primitiveve vëllimorë dhe është në gjendje t'i riprodhojë ato, duke marrë parasysh parametrat e specifikuar nga përdoruesi. Në mënyrë që, për shembull, të krijoni një model të një cilindri, mjafton të zgjidhni mjetin e duhur në program dhe të vendosni diametrin dhe lartësinë. Gjithashtu, të gjitha programet për dizajnin tre-dimensional janë në gjendje të kryejnë të paktën dy operacione matematikore me figura tre-dimensionale: mbledhja dhe zbritja. Kështu, për shembull, pasi keni krijuar dy cilindra nga primitivët: një me një diametër prej 5 cm dhe një lartësi prej 1 cm, dhe i dyti me një diametër prej 3 cm dhe një lartësi padyshim më të madhe se 1 cm, ju mund t'i kombinoni ato përgjatë boshti qendror dhe zbriti të dytin nga cilindri i parë (më i madh) … Rezultati është një rondele e trashë 1 cm me një diametër të jashtëm 5 cm dhe një diametër të brendshëm prej 3 cm. Nëse keni, për shembull, një grup të veçantë të objekteve të ndara: "kokë pa veshë dhe hundë", "hundë", " veshi i majtë "dhe" veshi i djathtë ", atëherë mund t'i lidhni dhe t'i shtoni për të krijuar një objekt të ri" kokë me veshë dhe hundë ". Nëse keni një bibliotekë me veshë, hundë dhe kokë të formave të ndryshme, atëherë, duke kaluar nëpër to, mund të krijoni një model të kokës së mikut tuaj (ose tuajin). Pastaj, duke zbritur objektin "gojë" nga koka që rezulton, ju mund të merrni një kokë me një gojë. Krijimi i një modeli 3d nga "tulla", objektet e disponueshme në bibliotekën e programit ose të ngarkuara në program nga jashtë, është një mënyrë e thjeshtë dhe një nga mënyrat më të njohura.
Sigurisht, nuk ka "blloqe ndërtimi" për të gjitha rastet në asnjë program. Sidoqoftë, shumë objekte mund të krijohen duke lëvizur objekte të tjera në hapësirë ose duke i modifikuar ato. Për shembull, ju mund të krijoni të njëjtin cilindër vetë duke marrë një rreth si bazë dhe duke e lëvizur atë lart, duke mbajtur secilin hap duke shtuar pozicionet në një objekt. Nëse programi ka një mjet të tillë, atëherë ai do të bëjë gjithçka vetvetiu, duhet vetëm të specifikoni: përgjatë së cilës trajektore dhe sa larg ju nevojitet për të lëvizur bazën. Pra, nga rondele e krijuar në përputhje me teknologjinë e përshkruar më sipër, ju mund të krijoni një objekt të ri - një tub. Përfshirë - një tub me shumë kthesa të çdo lakimi të dhënë. Një pikë e rëndësishme: për këtë, rrethi duhet të jetë fillimisht tre-dimensional. Le - me trashësi të papërfillshme, por jo të barabartë me zero. Për ta bërë këtë, programi duhet të ketë një mjet për shndërrimin e një figure të sheshtë me trashësi zero në një tre-dimensionale me trashësi të papërfillshme, por specifike.
Modelimi 3d nga shumëkëndëshat
Shumë programe të modelimit 3D punojnë me lloje të veçanta të objekteve të quajtura "mesazhe". Një rrjetë është një rrjetë poligonale, ose një koleksion i kulmeve, skajeve dhe faqeve të një objekti 3D. Për të kuptuar një objekt të përbërë nga mesazhe, mund të shikoni, për shembull, një robot të krijuar nga pjesët e Lego. Çdo pjesë është një rrjetë e veçantë. Nëse madhësia mesatare e një pjese Lego është 1 cm, dhe ju mblidhni një robot të lartë 50 cm, atëherë do të jetë e mundur të njihni imazhin (e një personi, për shembull) që keni vendosur në të. Sidoqoftë, realizmi i një skulpture të tillë do të jetë shumë mediokër. Një bisedë tjetër, nëse krijoni një robot të lartë 50 kilometra nga pjesët me një madhësi mesatare prej 1 cm. Nëse shkoni në një distancë të duhur për të parë të gjithë skulpturën gjigande, nuk do të vëreni këndësinë e sipërfaqes dhe roboti mund të duket si një person i gjallë me lëkurë të lëmuar.
Rrjeta mund të jetë aq e vogël sa të doni, që do të thotë se mund të arrini çdo butësi vizuale të sipërfaqes së modelit. Në thelb, ndërtimi i një objekti nga mesjet është i njëjtë me artin piksel në një imazh 2D. Sidoqoftë, ne kujtojmë se grupi i pikave në formën e një drejtkëndëshi nuk është një objekt "drejtkëndësh". Kjo do të thotë që imazhi i krijuar nga rrjetat të bëhet një objekt tre-dimensional, konturet e tij duhet të mbushen me vëllim. Ka mjete për këtë, por ato shpesh harrohen nga të sapoardhurit në modelimin 3D. Ashtu si fakti që në mënyrë që një sipërfaqe (një sferë, për shembull) të kthehet në një figurë vëllimore, ajo duhet të mbyllet plotësisht. Vlen të hiqni një pikë (një rrjetë) nga sipërfaqja e mbyllur e përfunduar, dhe programi nuk do të jetë në gjendje ta kthejë atë në një objekt 3D.
Lëvizja dhe pamja e modelit 3D
Imagjinoni të krijoni një objekt makine nga mesjet, ose në ndonjë mënyrë tjetër. Nëse në programin për modelimin tre-dimensional vendosni trajektoren dhe shpejtësinë e lëvizjes së çdo pike brenda objektit nga formula, duke vendosur kushtin që të gjitha pikat e tjera të lëvizin në mënyrë sinkronike, atëherë makina do të drejtojë. Nëse, në të njëjtën kohë, rrotat e makinës zgjidhen si objekte të ndara dhe trajektoret e veçanta të lëvizjes dhe rrotullimit caktohen në qendrat e tyre, atëherë rrotat e makinës do të rrotullohen gjatë rrugës. Duke zgjedhur korrespondencën e saktë midis lëvizjes së trupit të makinës dhe rrotave të saj, ju mund të arrini realizmin e karikaturës përfundimtare. Po kështu, ju mund të bëni një lëvizje të objektit "njerëzor", por kjo kërkon një kuptim të anatomisë njerëzore dhe dinamikës së ecjes ose vrapimit. Dhe pastaj - gjithçka është e thjeshtë: një skelet krijohet brenda objektit dhe secilës pjesë të tij i caktohen ligjet e veta të lëvizjes.
Një objekt i krijuar në një program modelimi tre-dimensional mund të përsërisë në format e tij plotësisht një shembull të vërtetë nga jeta ose fantazia e krijuesit, ai mund të lëvizë realisht, por gjithsesi do t'i mungojë një karakteristikë tjetër për ta përputhur plotësisht atë. Kjo karakteristikë është cilësi. Ngjyra dhe vrazhdësia e sipërfaqes përcaktojnë perceptimin tonë, kështu që shumica e redaktorëve 3d kanë gjithashtu mjete për krijimin e teksteve, përfshirë bibliotekat e sipërfaqeve të gatshme: nga druri dhe metali te struktura dinamike e një deti të tërbuar në dritën e hënës. Sidoqoftë, jo të gjitha detyrat e modelimit 3D kërkojnë një funksionalitet të tillë. Nëse jeni duke krijuar një model për shtypje në një printer 3D, atëherë struktura e sipërfaqes së saj do të përcaktohet nga materiali që do të shtypet. Nëse jeni duke hartuar një kabinet në CAD për prodhuesit e mobiljeve, atëherë, natyrisht, do të jetë interesante për ju që të "vishni" produktin në strukturën e specieve të zgjedhura të drurit, por do të jetë shumë më e rëndësishme të bëni llogaritjet e forcës në i njëjti program.
Formatet e skedarëve në modelimin 3d
Softueri për krijimin, redaktimin dhe prodhimin e objekteve 3d paraqitet në treg nga dhjetra aplikacione dhe paketa. Shumë zhvillues të një softueri të tillë përdorin formatet e tyre të skedarëve për të ruajtur rezultatet e simulimit. Kjo i lejon ata të përfitojnë më mirë nga produktet e tyre dhe mbron modelet e tyre nga keqpërdorimi. Ka mbi njëqind formate 3D skedarësh. Disa prej tyre janë të mbyllura, domethënë krijuesit nuk lejojnë që programe të tjerë të përdorin formatet e tyre të skedarëve. Kjo situatë e komplikon shumë ndërveprimin e njerëzve të përfshirë në modelimin 3D. Një plan urbanistik ose model i krijuar në një program është shpesh shumë i vështirë ose i pamundur të importohet dhe konvertohet në një program tjetër.
Megjithatë, ekzistojnë formate të hapura të skedarëve grafikë 3D që kuptohen nga pothuajse të gjitha programet për të punuar me 3d:
. COLLADA është një format universal i bazuar në XML i krijuar posaçërisht për shkëmbimin e skedarëve midis programeve nga zhvillues të ndryshëm. Ky format mbështetet (në disa raste, kërkohet një shtojcë e veçantë) nga produkte të tilla të njohura si Autodesk 3ds Max, SketchUp, Blender. Gjithashtu, ky format mund të kuptojë versionet e fundit të Adobe Photoshop.
. OBJ - Zhvilluar nga Wavefront Technologies. Ky format është me burim të hapur dhe është miratuar nga shumë zhvillues të redaktorëve grafikë 3D. Shumica e programeve 3D të modelimit kanë aftësinë për të importuar dhe eksportuar skedarë.obj.
. STL është një format i krijuar për ruajtjen e skedarëve të destinuar për shtypje duke përdorur stereolitografi. Shumë printerë 3D sot mund të shtypin direkt nga.stl. Ajo mbështetet gjithashtu nga shumë prerës - programe për përgatitjen e printimit në një printer 3D.
Redaktor online 3d tinkercad.com
Faqja tinkercad.com, në pronësi të Autodesk, është zgjidhja më e mirë për ata që fillojnë të bëjnë modelimin 3D nga e para. Plotësisht falas. Lehtë për t’u mësuar, faqja ka disa mësime që ju lejojnë të kuptoni funksionalitetin kryesor brenda një ore dhe të filloni. Ndërfaqja e faqes është përkthyer në rusisht, por mësimet janë në dispozicion vetëm në anglisht. Sidoqoftë, njohuritë themelore të anglishtes janë të mjaftueshme për të kuptuar mësimet. Përveç kësaj, nuk është e vështirë të gjesh udhëzues në gjuhën ruse dhe përkthime të mësimeve të tinkercad në internet.
Një numër i madh i primitivëve vëllimorë janë në dispozicion në hapësirën e punës të faqes, duke përfshirë ato të krijuara nga përdorues të tjerë. Ka mjete për shkallëzimin, këputjen në një rrjet koordinues dhe në pikat kyçe të objekteve. Çdo objekt mund të shndërrohet në një vrimë. Objektet e zgjedhura mund të kombinohen. Kështu implementohet mbledhja dhe zbritja e objekteve. Historia e transformimeve është në dispozicion, përfshirë objektet e ruajtura rishtas, gjë që është shumë e përshtatshme kur duhet të shkoni prapa shumë hapa.
Për ata për të cilët funksionet elementare të përshkruara më sipër nuk janë të mjaftueshme, ekziston një funksionalitet për të shkruar skenare dhe, në përputhje me rrethanat, duke krijuar skripta komplekse për transformimin e objekteve.
Asnjë mjet për prerjen e objekteve. Nuk ka poligone në formën e tyre të pastër (modeli poligonal është zbatuar, në një farë mase, në primitivët e objekteve lakore). Asnjë teksturë. Sidoqoftë, tinkercad ju lejon të krijoni objekte mjaft komplekse dhe artistike.
Mbështet importin dhe eksportin e skedarëve në formatet STL, OBJ, SVG.
SketchUp
Redaktues grafikë gjysmë profesionalë nga Trimble Inc, i blerë disa vjet më parë nga Google Corporation. Versioni Pro kushton 695 dollarë. Ekziston një version falas në internet me funksionalitet të kufizuar.
Disa vjet më parë kishte një version falas të redaktuesit në desktop, por sot vetëm versioni në internet është i disponueshëm pa para. Versioni në internet ka mjete të thjeshta vizatimi, duke krijuar kthesa dhe mjet Extrude, i cili ju lejon të krijoni një material solid nga një fotografi e sheshtë. Gjithashtu në versionin në internet ka shtresa dhe cilësi. Një bibliotekë e objekteve dhe teksteve të krijuara nga përdoruesit është në dispozicion.
Importi është i mundur për skedarët e formatit të vet (projekti SketchUp). Ju gjithashtu mund të futni një skedar.stl në skenë si objekt.
Lidhjet me Google lejojnë që SketchUp të integrohet me shërbimet e gjigandit të internetit. Kjo nuk është vetëm qasja në hapësirën e ruajtjes së reve, ku mund të gjeni shumë skena dhe objekte të gatshme për t'u përdorur në punën tuaj, por gjithashtu aftësia për të importuar imazhe satelitore dhe ajrore nga Google Earth për të krijuar skena realiste.
Në përgjithësi, aftësitë e versionit falas të SketchUp janë dukshëm më të larta se funksionaliteti i disponueshëm në tinkercad, por faqja e internetit e SketchUp shpesh ngadalësohet kur përpiqesh të kryesh disa operacione serioze, sikur të lë të kuptohet se është më mirë të kalosh në versionin e paguar të produktit. Versioni falas i SketchUp vjen me një ofertë për të paguar para për të zgjeruar aftësitë e tij pothuajse në çdo hap të rrugës.
Duke marrë parasysh që SketchUp Pro ka funksionalitet të mirë dhe përdoret gjerësisht, për shembull, në hartimin e mobiljeve ose zhvillimin e dizajnit të brendshëm, ne mund të rekomandojmë zotërimin e versionit falas të produktit në internet për ata që duan të bëjnë një hap drejt modelimit serioz, por nuk janë ende të sigurt për pikat e forta dhe përshtatshmërinë e tyre.tranzicioni në versione me pagesë.
Blender
Blender është një projekt legjendar që tregon, së bashku me Linux ose PostgreSQL, se një komunitet programues i bashkuar nga ideja e shpërndarjes së softuerit falas mund të bëjë pothuajse gjithçka.
Blender është një redaktues profesional grafik 3D me mundësi gati të pakufizuara. Ai fitoi popullaritetin më të madh midis krijuesve të animacionit dhe real-skenave 3d. Si një shembull i aftësive të këtij produkti, ne mund të përmendim faktin se e gjithë animacioni për filmin "Spider-Man 2" u krijua në të. Dhe - jo vetëm për këtë film.
Zotërimi i plotë i aftësive të redaktorit Blender kërkon një investim të konsiderueshëm të kohës dhe të kuptuarit të të gjitha aspekteve të grafikës 3D, përfshirë ndriçimin, vendosjen e skenës dhe lëvizjen. Ka të gjitha mjetet e mirënjohura dhe të njohura për modelimin volumetrik, dhe për mjetet e pamundura ose jo të shpikura ekziston gjuha e programimit Python, në të cilën është shkruar vetë redaktori dhe në të cilin mund të zgjeroni aftësitë e tij aq sa guxoni.
Komuniteti i përdoruesve të Blender numëron më shumë se gjysmë milioni njerëz dhe për këtë arsye nuk do të jetë e vështirë të gjesh njerëz që do të ndihmojnë në zotërimin e tij.
Për projekte të thjeshta, Blender është tepër funksional dhe kompleks, por për ata që do të bëjnë seriozisht modelimin 3D, është një zgjedhje e shkëlqyeshme.
