3D-моделирование: какое бывает, плюсы-минусы, подходящие программы

Все, кто когда-либо имел дело с цифровой техникой, наверняка знакомы с миром трехмерной графики. С каждым годом этот мир становится более детализированным и инновационным. Благодаря развитию программ для моделирования появляются новые возможности создания красивых и реалистичных моделей, отвечающих требованиям художественной, конструкторской и инженерной сфер.

Растущий интерес ведет к повышенному спросу на специалистов в области трехмерной визуализации. Однако возникает вопрос: какой тип моделирования выбрать? В данной статье рассмотрим различные типы программ для создания трёхмерных моделей и визуализации, чтобы помочь определиться с выбором.

Полигональное моделирование

Одним из основных методов создания трехмерных моделей в компьютерной графике является полигональное моделирование. Этот способ основан на использовании полигонов, которые представляют собой различные плоские многоугольники, обычно треугольники или четырехугольники.
Путем последовательного соединения полигонов формируются объемные тела. «Вытягивание» отдельных рёбер или массивов полигонов позволяет придать телу желаемую форму. Таким образом создаётся сетка из простых фигур, отражающую задумку.
Однако для достижения высокой точности потребуется большое количество полигонов, что может сильно нагружать устройство. Поэтому этот метод моделирования редко применяется в инженерии или конструировании, где требуется высокая точность. Вместе с тем, он успешно используется в художественной сфере, где более важна общая форма, а не абсолютные размеры параметров.

Преимущества

Простота освоения. Практически все программы для полигонального моделирования имеют интуитивно понятный интерфейс. Для известных программ доступно множество различных видеоуроков. Всё это делает процесс обучения более доступным для начинающих.

Универсальность и широкие возможности. Сейчас полигональные 3D-модели применяются в различных сферах цифровой индустрии. Большинство программ для полигонального моделирования предлагает набор инструментов для создания красивой и реалистичной визуализации моделей. Эстетическое воплощение мира необходимо как в сфере видеоигр, так и кино, и рекламе. Поэтому спрос на создание привлекательных (хоть и не всегда точных) моделей на текущий момент достаточно высок.

Быстрота создания модели. В отличие от других типов моделирования, в полигональных программах обычно не требуется высокая точность модели. Это означает, что при создании конкретной формы художник может опираться на визуальные ощущения. С необходимой подготовкой и чувством прекрасного, нужная модель создаётся относительно быстро.

Недостатки

Ограниченная детализация. Полигональное моделирование, как уже упоминалось, не гарантирует высокую точность моделей. Поэтому если в конкретной области требуется детальная проработка модели, более подходящим вариантом будет другой метод моделирования.

ПО для полигонального моделирования

По большей части программы для создания полигональных моделей очень похожи. Но всё же будет полезно отметить самые популярные из них.
Autodesk Maya. Профессиональное программное обеспечение для создания 3D-графики. Используется для создания анимационных фильмов, визуальных эффектов, видеоигр и других проектов. Предлагает большой набор инструментов для моделирования, анимации, симуляции и отрисовки.
Blender. Бесплатное ПО с открытым исходным кодом. Включает инструменты для моделирования, анимации, отрисовки, композитинга (объединения нескольких проектов) и отслеживания движения. Широко используется художниками, аниматорами и разработчиками игр.
Cinema 4D. Мощный инструмент для создания 3D-моделей, анимации и отрисовки. Часто используется для создания моушн-графики (анимаций, проще говоря), визуальных эффектов и архитектурных визуализаций.
3ds Max. Профессиональное программное обеспечение для создания 3D-графики. Широко используется для разработки игр, визуальных эффектов и архитектурных визуализаций. Предлагает широкий набор инструментов моделирования, анимации и отрисовки.

Твердотельно-параметрическое моделирование

Данный тип создания 3D-моделей работает несколько иначе. Системы твердотельного моделирования предназначены для работы с объектами, состоящими из замкнутого объёма. Геометрия тел определяется с помощью математических функций, что позволяет точно задать размеры модели. Обычно эти функции задаются программой при указании пользовательских параметров.
В целом, процесс создания твердотельной модели выглядит следующим образом. Сперва создаётся базовая форма либо с помощью примитива (например, сферы, куба и т.п.), либо путем «вытягивания» фигуры из эскиза (небольшого 2D-чертежа будущей формы). Далее выполняются операции над полученными телами, такие как объединение, вычитание, пересечение и т.д. В итоге получаются сложные и точные геометрические формы.

Преимущества

Гибкость. С параметрическим моделированием легко изменить размеры и форму объектов без необходимости перерисовывать всё снова. Это очень удобно при работе над крупными проектами. Если ошибка возникла на начальном этапе создания модели, а замечена на поздних этапах, её можно легко исправить.

Точность. Возможность создавать детальные и точные трёхмерные модели помогает повысить качество проектирования и избежать ошибок. Поэтому параметрическое моделирование пользуется популярностью в сферах конструирования и инжиниринга.

Автоматизация. Параметрические связи автоматически корректируют объекты и поддерживают единообразие в изменениях. Это особенно полезно при создании серийных производств с похожими деталями.

Минусы

Сложность. Изначально этот метод может показаться сложным для новичков из-за необходимости изучения основных принципов параметризации и работы с твердотельными моделями. Массивные программы данного типа имеют очень большой арсенал инструментов, что может отпугнуть новичка.

Высокие требования. Для работы с параметрическим моделированием требуются мощные компьютеры и специализированное программное обеспечение.

Спорная универсальность. Подходит не для всех типов моделирования. В некоторых случаях требуется более свободный подход к созданию моделей, который может быть ограничен параметрами.

ПО для твердотельного моделирования

Софт для создания 3D-моделей по твердотельному принципу моделирования можно разбить на условные три группы сложности.
Самые простые в использовании включают AutoCAD, BricsCAD и NanoCAD. Они имеют достаточное число инструментов для создания качественных моделей, которые точно передадут геометрические данные задумки.
«Средние», такие как Fusion360, Компас3D, ADEM и SolidWorks, уже основаны на принципах параметрического моделирования, где задаются значения для каждого параметра модели. Они обладают богатым функционалом и позволяют не только определить геометрические характеристики, но также учитывать и физические свойства модели. Как итог более сложные и реалистичные модели.
Сложные программы, вроде ANSYS, CATIA, Siemens NX, используются для создания сложных инженерных систем, включающих в себя не только геометрические и физические характеристики, но и анализ прочности, динамики, теплопроводности и других физических процессов. Они обладают большим количеством инструментов для проведения различных инженерных расчетов и симуляций.

Заключение

Если заинтересовала 3D-визуализация, важно понимать, что каждый человек уникален. Некоторые видят себя как художники, хотят выражаться творчески, не заботясь о технических деталях модели. В таком случае лучше подойдёт полигональное моделирование. Этот тип программ позволяет создавать красивые модели, участвовать в разработке видеоигр, фильмов, делать потрясающие рекламные рендеры (фотореалистичные изображения моделей).

Полигональной моделирование даёт больший простор. Можно работать как в крупной компании, так и самостоятельно на фрилансе.

Для тех, кто видит себя в роли конструктора или архитектора, подойдут программы твердотельного-параметрического моделирования. В таком софте можно точно передать каждую деталь и даже проводить расчёты физических параметров объекта.

Однако важно учитывать если планируете работать на фрилансе, что многие заказчики предпочитают иметь постоянных, зачастую штатных исполнителей. Фриланс в этой сфере в виде исключения.

В завершение уместно напомнить, что метод полигонального моделирования относительно щадящий к мощности компьютера, а вот твердотельно-параметрический весьма требовательный. Специалисты DigitalRazor подберут правильную рабочую станцию для любой задачи. В продвинутом конфигураторе даже можно выбрать конкретное приложение (или несколько), в которых компьютер будет использоваться.