Компьютерное 3D-моделирование

Содержание

1. Компьютерная 3D графика
2. Моделирование
3. Применение 3D-моделирования
4. Примеры из личного опыта
Список источников

Компьютерная 3D графика

Трёхмерная графика – раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. Больше всего применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в архитектурной визуализации, машиностроении, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и промышленности.

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:

моделирование – создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней.
рендеринг (визуализация) – построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.
вывод полученного изображения на устройство вывода – дисплей или принтер.

Моделирование

Сцена (виртуальное пространство моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:

геометрия (построенная с помощью различных техник модель, например здание)
материалы (информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон)
источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения)
виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции)
силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации)
дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.)

Задача трёхмерного моделирования – описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению.

Применение

Трехмерное моделирование (3d графика) сегодня применяется в очень многих сферах. Конечно, в первую очередь, это строительство и машиностроительство. Это может быть модель будущего дома, как частного, так и многоквартирного или же офисного здания, да и вообще любого промышленного объекта, либо же сложная деталь какого-то оборудования или же сборка. Кроме того, визуализация активно применяется в дизайн-проектах интерьеров. 3D модели очень популярны в сайтостроительстве. Для создания особенного эффекта некоторые создатели сайтов добавляют в дизайн не просто графические элементы, а трехмерные модели, иногда даже и анимированные. Программы и технологии трехмерного моделирования широко применяются и в производстве, например, в производстве корпусной мебели, и в строительстве, например, для создания фотореалистичного дизайн-проекта будущего помещения. Многие конструкторы уже давно перешли от использования линейки и карандаша к современным трехмерным компьютерным программам. Постепенно новые технологии осваивают и другие компании, прежде всего, производственные и торговые. Конечно, в основном трехмерные модели используются в демонстрационных целях. Они незаменимы для презентаций, выставок, а также используются в работе с клиентами, когда необходимо наглядно показать, каким будет итоговый результат. Кроме того, методы трехмерного моделирования нужны там, где нужно показать в объеме уже готовые объекты или те объекты, которые существовали когда-то давно. Трехмерное моделирование это не только будущее, но и прошлое и настоящее.

Примеры из личного опыта

SmartBird

SmartBird является автономным орнитоптером, создан компанией Festo в Bionic Learning Network с акцентом на лучшую аэродинамику и маневренность. Это орнитоптер по образцу серебристой чайки. Он имеет массу 450 граммов и размах крыльев 1,96 м. Програмное обеспечение(ПО) – КОМПАС-3D.

SmartBird – Общий вид

SmartBird – Разрезаный вид

SmartBird – Разборка

Анимация

WALL-E

Модель робота ВАЛЛ-И (Вселенский Аннигилятор Ландшафтный Легкий – Интеллектуальный; англ. WALL-E), главного героя одноименного мультфильма студии PIXAR. ПО – КОМПАС-3D.

WALL-E – Вид спереди

WALL-E – Вид сзади

A ferris wheel clock

Конструкция часов с «чертовым» колесом имеет двадцать шесть шаров из нержавеющей стали диаметром 15 мм. Шары расположены на роликах и пресмыкаются к винту Архимеда. Двигатель приводит в действие архимедов винт, который за один оборот поднимает шар на 15 мм то есть диаметр шарика. ПО – КОМПАС-3D.