«3D» өрнегі ағылшынның «3 өлшемі», яғни «3 өлшемі» аббревиатурасы. «3D» шартты белгілері (орыс әдебиетінде «3d» аббревиатурасы да жиі қолданылады) объект немесе технология басқалардан екі өлшемнен артық болатындығымен ерекшеленетінін көрсетеді.
3D модельдер не үшін қажет?
Нақты әлемдегі барлық нысандардың үш өлшемі болады. Сонымен бірге, көп жағдайда, үш өлшемді объектілерді бейнелеу үшін біз екі өлшемді беттерді қолданамыз: қағаз парағы, кенеп, компьютер экраны. Мүсінші үш өлшемді фигуралар жасайды, бірақ граниттен мүсін оюды бастамас бұрын болашақ туынды бірнеше жағынан - жан-жақтан бейнеленетін очерктер жасайды. Сол сияқты сәулетші немесе дизайнер ватман қағазында немесе компьютер экранында жобаланған бұйымдардың немесе ғимараттардың тегіс көріністерін көрсету арқылы жұмыс істейді.
Міндетті білім беру шеңберінде «сурет салу» пәні көлемді модельдеуді - жазық, екі өлшемді, парақтың бетінде көлемді объектілерді дәл сипаттауды үйретуді мақсат етеді. Сонымен қатар, балабақша мен бастауыш мектепте пластилинді модельдеу сабақтарында балаларға үш өлшемді модельдеу үйретіледі. Оқу процесінде 3D модельдеуге көп көңіл бөлу кездейсоқ емес. Шынайы объектілерді құру бойынша кез-келген іс-әрекетте сіз бұл объектінің жан-жақтан қалай көрінетіндігі туралы жақсы түсінікке ие болуыңыз керек. Тігінші мен киім дизайнері белгілі фигурасы бар адамға костюмнің немесе көйлектің қалай жарасатынын білуі керек. Шаштараз шаштараз мен шаштараз жасайды, олар көлемді болады және әр түрлі бұрыштардан ерекшеленеді. Зергер өзінің зергерлік бұйымдарын модельдейді. Тіс дәрігері әдемі жасанды тісті жасап қана қоймай, оның пациенттің қалған тістеріне қатысты орналасуын ескеруі керек. Ұста үш өлшемді бөлшектердің түйіспелерін өте дәл орналастыруы керек. Сондай-ақ, ол жобалаған жиһаздың пайдалануға ыңғайлы болатындығын және оның интерьерге қалай сәйкес келетіндігін көзбен көргісі келеді.
Ұзақ уақыт бойы әр түрлі кәсіптің өкілдері үш өлшемді модельдеу үшін көптеген түрлерден тұратын сызбаларды қолданды. Дербес компьютерлердің көбеюімен бағдарламалық қамтамасыз етуге үшөлшемді модельдер жасаудың бір бөлігін сеніп тапсыруға мүмкіндік туды. Автоматтандыруды жобалау жүйелері (АЖЖ) бірінші болып экранның жазықтықта құрылған үш өлшемді объектілерді динамикалық көрсету функционалдығын қосты. «Динамикалық» сөзі бұл жағдайда үш өлшемді объектінің бейнесін экранда айналдырып, оны жан-жақтан көру мүмкіндігін білдіреді. Алайда, 3D модель динамикасы модельдің формасын өзгерту және қозғалу қабілетін де білдіре алады. Мультфильмдер мен компьютерлік ойындарды жасаушылар осындай функционалдылыққа мұқтаж.
ХХ ғасырдың екінші жартысында, тіпті компьютерге дейінгі дәуірде де үш өлшемді беттік өңдеу технологиялары пайда болды. Екінші дүниежүзілік соғыс аяқталғаннан кейін көп ұзамай АҚШ әскери-әуе күштері берілген бөлшектерді берілген алгоритм бойынша фрезерлейтін машиналар жасау жөніндегі Parsons Inc жұмысын қаржыландырды. Бұл жұмыстар компьютерлік сандық басқару (CNC) станоктарының бүкіл класын құруға әкелді. CNC машиналарына арналған жұмыс алгоритмдерін жобалау - 3D модельдеу саласындағы тағы бір міндет.
1986 жылы американдық инженер Чарльз В. Холл стереолитография көмегімен үш өлшемді заттарды басып шығаратын принтер жасады. Кейінірек 3D-принтерлер пайда болды, олар әртүрлі материалдардан үш өлшемді өнімдерді басып шығарды, соның ішінде адам ағзаларын басып шығаруға арналған принтерлер, немесе, мысалы, кондитерлік декорациялар мен дайын тағамдарды басып шығаратын принтерлер. Бүгінгі күні қарапайым, бірақ жеткілікті дәрежеде жұмыс істейтін 3D принтерді смартфонның бағасына сатып алуға болады және оған үйге арналған көлемді заттарды немесе модельдер мен әртүрлі құрылғылардың бөлшектерін басып шығаруға болады. Басып шығаруға арналған барлық 3D принтерлер үш өлшемді модельді белгілі бір форматта енгізу ретінде алады.
3D модельдеудің негізгі принциптері
3D модельдеудің алғышарты - кеңістіктегі қиялдың болуы. Еңбектің болашақ нәтижесін елестету, оны ойша айналдыру және оны жан-жақты қарастыру, сонымен қатар модель қандай элементтерден тұратынын, қандай мүмкіндіктер беретінін және қандай шектеулер қоятынын түсіну маңызды. Табиғат бойынша әр адамның кеңістіктегі қиялы әртүрлі деңгейде дамыған, дегенмен, сауаттылық немесе музыка құлағы сияқты, оны дамытуға болады. Өзіңізге ештеңе шықпайтынын айта отырып, бас тартпау керек, бірақ алдымен қарапайым модельдерді жасау арқылы тәжірибе жинап, бірте-бірте күрделене түсетін маңызды.
Егер кез-келген АЖЖ бағдарламасында сіз үш тіктөртбұрыш салсаңыз және оларды сызу ережелеріне сәйкес орналастырсаңыз, онда бағдарламаның үш өлшемді моделінің дисплей модулі осы үш проекцияға сәйкес параллелепипед құрып, экранда көрсете алады. Сол сияқты, сурет салу ережелерін сақтай отырып, сіз кез-келген бөлшектің моделін жасай аласыз.
3D модельдеуге арналған барлық бағдарламалар векторлық болып табылады. Бұл дегеніміз, олар объектілерді бөлек нүктелер жиынтығы ретінде емес, формулалар жиынтығы ретінде сипаттайды және тек тұтас нысандармен жұмыс істейді. Егер сізге объектінің жартысын ғана өзгерту немесе жылжыту қажет болса, онда сіз оны кесіп тастауыңыз керек (егер мұны істеуге мүмкіндік беретін құрал болса) және жартысын жаңа нысандар ретінде бекітуіңіз керек. Векторлық редактормен жұмыс істеу үшін математикалық формулаларды білу мүлдем қажет емес, олар бағдарламаға енгізілген. Бұл тәсілдің маңызды және пайдалы нәтижесі - кез-келген объектіні сапаға зиян келтірмей жылжытуға, өзгертуге және масштабтауға болады. Екінші жағынан, егер сіз тіктөртбұрыш салуға тырыссаңыз, бағдарлама сізді түсінбейді, мысалы, оның шекаралары бойынша бір-біріне визуалды түрде тиетін көптеген нүктелерді орналастыру. Бағдарлама үшін бұл тек төртбұрыш емес, көптеген нүктелер болады. Ол сіздің ойыңызша, тіктөртбұрышпен ешқандай әрекеттерді орындай алмайды. Тіктөртбұрыш құру үшін қолайлы құралды таңдап, оны қолдану керек. Сонда бағдарлама құрылған объектімен кез-келген әрекеттерді орындауға мүмкіндік береді: оны өзгерту, берілген нүктеге жылжыту, созу, бүгу және т.б. Сондай-ақ, 3d модельдеуге арналған бағдарламалық жасақтаманың көпшілігі, мысалы, Photoshop-тан алынған растрлық форматтағы (bmp, jpg, png,
3d-кірпіштен модельдеу
Техникалық бөлшектердің басым көпшілігі көлемдік примитивтердің тіркесімі болып табылады: параллелепипедтер, шарлар, призмалар және т.б. 3d модельдеуге арналған кез-келген құрал көлемді примитивтер кітапханасына ие және пайдаланушы көрсеткен параметрлерді ескере отырып, оларды көбейтуге қабілетті. Ретінде, мысалы, цилиндр моделін құру үшін бағдарламада сәйкес құралды таңдап, диаметрі мен биіктігін орнату жеткілікті. Сондай-ақ, үш өлшемді жобалауға арналған барлық бағдарламалар үш өлшемді фигуралармен кем дегенде екі математикалық операцияны орындай алады: қосу және азайту. Мәселен, мысалы, қарабайырлардан екі цилиндр жасадыңыз: біреуі диаметрі 5 см және биіктігі 1 см, ал екіншісі диаметрі 3 см және биіктігі 1 см-ден жоғары, сіз оларды біріктіре аласыз орталық ось және бірінші (үлкен) цилиндрден екіншісін алып тастаңыз … Нәтижесінде сыртқы диаметрі 5 см және ішкі диаметрі 3 см қалыңдығы 1 см жуғыш пайда болады, егер сізде, мысалы, жеке заттардың жеке жиынтығы болса: «құлақ пен мұрынсыз бас», «мұрын», « сол жақ құлақ »және« оң құлақ », содан кейін оларды қосып, жаңа« құлағы мен мұрны бар бас »нысанын жасау үшін қосуға болады. Егер сізде әр түрлі пішіндегі құлақ, мұрын және бас кітапханасы болса, онда сіз оларды аралай отырып, досыңыздың (немесе өзіңіздің) басыңыздың үлгісін жасай аласыз. Содан кейін, пайда болған бастан «ауыз» нысанын алып тастау арқылы ауызбен бас алуға болады. Бағдарлама кітапханасында бар немесе бағдарламаға сырттан жүктелген объектілерден «кірпіштен» 3-модель құру - қарапайым және ең танымал тәсілдердің бірі.
Әрине, кез-келген бағдарламада барлық жағдайларға арналған «құрылыс материалдары» жоқ. Алайда көптеген объектілерді кеңістіктегі басқа заттарды жылжыту арқылы немесе оларды өзгерту арқылы жасауға болады. Мысалы, бір цилиндрді негіз ретінде шеңбер алып, оны жоғары жылжыту арқылы өзіңіз жасай аласыз, әр қадамды бір объектіге қосу арқылы жасай аласыз. Егер бағдарламада осындай құрал болса, онда ол бәрін өздігінен жасайды, сізге тек мынаны көрсету керек: қай траектория бойынша және базаны қаншалықты жылжыту керек. Сонымен, жоғарыда сипатталған технология бойынша жасалған шайбадан сіз жаңа нысан - құбыр жасай аласыз. Соның ішінде - кез келген қисықтықтың көптеген иілімдері бар құбыр. Маңызды мәселе: ол үшін шеңбер бастапқыда үш өлшемді болуы керек. Болсын - қалыңдығы шамалы, бірақ нөлге тең емес. Ол үшін бағдарламада қалыңдығы нөлге тең жазық фигураны шамалы, бірақ меншікті қалыңдығымен үш өлшемді фигураға айналдыруға арналған құрал болуы керек.
Көпбұрыштардан 3d модельдеу
Көптеген 3D модельдеу бағдарламалары «торлар» деп аталатын объектілердің ерекше түрлерімен жұмыс істейді. Тор - бұл көпбұрышты тор немесе 3D заттың шыңдары, шеттері мен беттерінің жиынтығы. Торлардан тұратын затты түсіну үшін, мысалы, Lego бөлшектерінен жасалған роботқа қарауға болады. Әр бөлік бөлек тор болып табылады. Егер Lego бөлігінің орташа өлшемі 1 см болса және сіз 50 см биіктікте робот құрастырсаңыз, онда сіз онда салынған суретті (мысалы, адамның) тануға болады. Алайда, мұндай мүсіннің реализмі өте қарапайым болады. Тағы бір әңгіме, егер сіз орташа өлшемі 1 см болатын бөліктерден 50 шақырым биіктікте робот жасасаңыз. Егер сіз алып мүсінді толығымен көру үшін лайықты қашықтыққа барсаңыз, онда сіз бетінің бұрыштылығын байқамайсыз және робот терісі тегіс тірі адамға ұқсай алады.
Тор сіз қалағандай кішкентай болуы мүмкін, яғни модель бетінің кез-келген визуалды тегістігіне қол жеткізе аласыз. Негізінен, торды объектіні салу 2D кескініндегі пиксельдік артпен бірдей. Алайда, біз тіктөртбұрыш формасындағы нүктелер жиыны «тіктөртбұрыш» объектісі емес екенін есте сақтаймыз. Бұл дегеніміз, торлардан жасалған кескін үш өлшемді объектке айналуы үшін оның контурлары көлеммен толтырылуы керек. Бұл үшін құралдар бар, бірақ оларды 3D модельдеуге жаңадан келгендер жиі ұмытады. Беттің (мысалы, сфераның) көлемдік фигураға айналуы үшін оны толығымен жабу керек сияқты. Аяқталған жабық бетінен бір нүктені (бір торды) алып тастаған жөн, ал бағдарлама оны 3D нысанға айналдыра алмайды.
3D моделінің қозғалысы мен сыртқы түрі
Автокөлік объектісін сеткалардан немесе кез-келген басқа жолмен жасағаныңызды елестетіп көріңіз. Егер сіз үш өлшемді модельдеу бағдарламасында траектория мен объектінің ішіндегі кез-келген нүктенің қозғалыс жылдамдығын формула бойынша орнатсаңыз, барлық басқа нүктелердің синхронды қозғалу шартын орнатсаңыз, онда автомобиль жүреді. Егер сонымен бірге машинаның дөңгелектері жеке объектілер ретінде таңдалса және олардың қозғалысының және айналуының жеке траекториялары олардың орталықтарына бекітілсе, онда автомобиль дөңгелектері жол бойымен айналады. Автокөлік корпусы мен оның дөңгелектерінің қозғалысы арасындағы дұрыс сәйкестікті таңдау арқылы сіз соңғы мультфильмнің шынайылығына қол жеткізе аласыз. Сол сияқты сіз «адам» нысанын қозғалысқа келтіре аласыз, бірақ бұл үшін адамның анатомиясы мен жүру немесе жүгіру динамикасы туралы түсінік қажет. Содан кейін - бәрі қарапайым: обьект ішінде қаңқа құрылады, ал оның бөліктерінің әрқайсысына өзіндік қозғалыс заңдары тағайындалады.
Үш өлшемді модельдеу бағдарламасында құрылған объект өз формаларында жасаушының өмірінен немесе қиялынан алынған нақты үлгіні толығымен қайталай алады, ол шынайы қозғала алады, бірақ соған қарамастан оған толық сәйкестендіру үшін тағы бір сипаттама жетіспейді. Бұл сипаттама құрылым болып табылады. Беттің түсі мен кедір-бұдырлығы біздің қабылдауымызды анықтайды, сондықтан 3d-редакторлардың көпшілігінде текстураны жасауға арналған құралдар бар, оның ішінде дайын беттердің кітапханалары бар: ағаштан және металдан бастап ай сәулесіндегі ызғарлы теңіз динамикалық құрылымына дейін. Алайда, 3D модельдеудің барлық міндеттері мұндай функционалдылықты қажет етпейді. Егер сіз 3D принтерде басып шығарудың үлгісін жасасаңыз, онда оның бетінің құрылымы басып шығарылатын материалмен анықталады. Егер сіз жиһаз жасаушыларға арналған CAD шкафын жасайтын болсаңыз, әрине, сіз үшін өнімді таңдалған ағаш түрлерінің текстурасында «киіндіру» қызықты болады, бірақ беріктігін есептеу өте маңызды болады сол бағдарлама.
3D модельдеудегі файл форматтары
3D нысандарын жасауға, өңдеуге және дайындауға арналған бағдарламалық жасақтама нарықта ондаған қосымшалар мен пакеттермен ұсынылған. Мұндай бағдарламалық жасақтаманың көптеген жасаушылары модельдеу нәтижелерін сақтау үшін өздерінің файл пішімдерін пайдаланады. Бұл олардың өнімдерінің артықшылығын жақсырақ пайдалануға мүмкіндік береді және олардың дизайнын дұрыс қолданбауынан сақтайды. Жүзден астам 3D форматтары бар. Олардың кейбіреулері жабық, яғни жасаушылар басқа бағдарламаларға өздерінің файл пішімдерін пайдалануға рұқсат бермейді. Бұл жағдай 3d модельдеумен айналысатын адамдардың өзара әрекеттестігін едәуір қиындатады. Бір бағдарламада жасалған макетті немесе модельді басқа бағдарламаға импорттау және түрлендіру өте қиын немесе мүмкін емес.
Дегенмен, 3D-мен жұмыс істеуге арналған барлық дерлік бағдарламаларға түсінікті 3D графикалық файл форматтары бар:
. COLLADA - бұл әртүрлі әзірлеушілердің бағдарламалары арасында файл алмасуға арналған XML негізіндегі әмбебап формат. Бұл форматты Autodesk 3ds Max, SketchUp, Blender сияқты танымал өнімдер қолдайды (кейбір жағдайларда арнайы қосылатын модуль қажет). Сондай-ақ, бұл формат Adobe Photoshop бағдарламасының соңғы нұсқаларын түсіне алады.
. OBJ - Wavefront Technologies жасаған. Бұл формат ашық көзі болып табылады және көптеген графикалық редакторлардың көптеген әзірлеушілері қабылдаған. 3D модельдеу бағдарламаларының көпшілігі.obj файлдарын импорттау және экспорттау мүмкіндігіне ие.
. STL - стереолитографияны қолдану арқылы басып шығаруға арналған файлдарды сақтауға арналған формат. Қазіргі кезде көптеген 3d принтерлер.stl-ден тікелей басып шығара алады. Оны көптеген кескіштер - 3D принтерде басып шығаруды дайындауға арналған бағдарламалар қолдайды.
Онлайн 3d редакторы tinkercad.com
Autodesk-ке тиесілі tinkercad.com сайты - 3D модельдеуді нөлден бастайтындар үшін ең жақсы шешім. Толығымен ақысыз. Үйрену оңай, сайтта негізгі функционалдылықты бір сағат ішінде түсінуге және бастауға мүмкіндік беретін бірнеше сабақтар бар. Сайт интерфейсі орыс тіліне аударылған, бірақ сабақтар тек ағылшын тілінде болады. Алайда, сабақты түсіну үшін ағылшын тілін қарапайым білу жеткілікті. Сонымен қатар, интернеттен орыс тіліндегі нұсқаулықтар мен тинкеркад сабақтарының аудармаларын табу қиын емес.
Көлемді примитивтердің үлкен саны сайттың жұмыс кеңістігінде, оның ішінде басқа қолданушылар жасаған материалдарда бар. Масштабтауға, координаталық торға және объектілердің негізгі нүктелеріне түсіруге арналған құралдар бар. Кез-келген нысанды тесікке айналдыруға болады. Таңдалған нысандарды біріктіруге болады. Нысандарды қосу және азайту осылай жүзеге асырылады. Трансформация тарихы, соның ішінде жаңадан сақталған объектілер үшін қол жетімді, бұл сізге көптеген сатыларға оралу қажет болғанда өте ыңғайлы.
Жоғарыда сипатталған элементар функциялары жеткіліксіз болған адамдар үшін сценарийлерді жазуға және сәйкесінше объектілерді түрлендіруге арналған күрделі сценарийлер жасауға арналған функционалдылық бар.
Заттарды кесуге арналған құралдар жоқ. Таза түрінде көпбұрыштар жоқ (көпбұрышты модель, белгілі бір дәрежеде, қисық сызықты объект примитивтерінде жүзеге асырылады). Текстуралар жоқ. Алайда, tinkercad сізге жеткілікті күрделі және көркем нысандар жасауға мүмкіндік береді.
STL, OBJ, SVG форматтарындағы файлдардың импорты мен экспортын қолдайды.
SketchUp
Google корпорациясы бірнеше жыл бұрын сатып алған Trimble Inc компаниясының жартылай кәсіби 3d графикалық редакторы. Pro нұсқасының құны $ 695 құрайды. Функционалдылығы шектеулі ақысыз онлайн нұсқасы бар.
Бір-екі жыл бұрын редактордың жұмыс үстелінің ақысыз нұсқасы болған, бірақ бүгінде тек онлайн нұсқасы ақшасыз қол жетімді. Веб-нұсқада қарапайым сызу құралдары бар, қисық сызықтар және Extrude құралы жазық суреттен қатты зат жасауға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, веб-нұсқасында қабаттар мен текстуралар бар. Пайдаланушы жасаған нысандар мен текстуралардың кітапханасы қол жетімді.
Өз форматындағы файлдар үшін импорттауға болады (SketchUp жобасы). Стинаға объект ретінде.stl файлын енгізуге болады.
Google-ге сілтемелер SketchUp-ге интернет-алпауыттың қызметтерімен интеграциялануға мүмкіндік береді. Бұл өз жұмысыңызда қолдануға болатын көптеген дайын көріністер мен нысандарды табуға болатын бұлтты қоймаға қол жеткізу ғана емес, сонымен қатар шынайы көріністер жасау үшін Google Earth-тен спутниктік және аэрофотосуреттерді импорттау мүмкіндігі.
Жалпы, SketchUp-тің еркін нұсқасының мүмкіндіктері tinkercad-тағы функционалдылыққа қарағанда айтарлықтай жоғары, бірақ SketchUp веб-сайты кейбір күрделі операцияларды орындауға тырысқанда көбінесе баяулайды, өйткені ақылы нұсқаға ауысқан дұрыс деген сияқты өнімнің. SketchUp-дің ақысыз нұсқасы оның мүмкіндіктерін барлық қадамдарда кеңейту үшін ақша төлеуге ұсыныс жасайды.
SketchUp Pro-дің жақсы функционалдығы бар екенін және мысалы, жиһаз дизайнында немесе интерьер дизайнын дамытуда кең қолданылатындығын ескере отырып, байыпты модельдеуге қадам жасағысы келетіндерге өнімнің ақысыз веб-нұсқасын игеруге кеңес бере аламыз, бірақ олардың күші мен мақсаттылығына әлі сенімді емеспіз, ақылы нұсқаларға көшу.
Блендер
Блендер - бұл Linux немесе PostgreSQL-мен бірге бағдарламалық жасақтаманы ақысыз тарату идеясымен біріктірілген бағдарламашылар қауымдастығы кез-келген нәрсені жасай алатындығын көрсететін аңыз жоба.
Блендер - бұл шектеусіз мүмкіндіктері бар кәсіби 3D графикалық редакторы. Ол анимация мен шынайы 3d көріністерді жасаушылар арасында үлкен танымалдылыққа ие болды. Осы өнімнің мүмкіндіктеріне мысал ретінде біз «Өрмекші адам 2» фильмінің барлық анимациясының онда құрылғандығын келтіре аламыз. Және - бұл фильм үшін ғана емес.
Blender редакторының мүмкіндіктерін толық меңгеру үшін уақытты едәуір жұмсауды және 3D графикасының барлық аспектілерін түсінуді, соның ішінде жарықтандыруды, сахналық көріністі және қозғалысты қажет етеді. Онда көлемді модельдеуге арналған барлық танымал және танымал құралдар бар, мүмкін емес немесе әлі ойлап таппаған құралдар үшін Python бағдарламалау тілі бар, онда редактордың өзі жазылған және оның мүмкіндіктерін сіз өзіңіз қалағандай кеңейте аласыз.
Блендер қолданушылар қауымдастығы жарты миллионнан астам адамды құрайды, сондықтан оны игеруге көмектесетін адамдарды табу қиын болмайды.
Қарапайым жобалар үшін Blender шамадан тыс функционалды және күрделі, бірақ 3d модельдеуді байыпты түрде жасайтындар үшін бұл өте жақсы таңдау.
