Informatyka

Temat: Modelujemy, czyli jak projektować obiekty 3D

Modelowanie 3D, to cyfrowe przedstawienie dowolnego obiektu lub powierzchni, za pomocą oprogramowania do modelowania 3D. W najbardziej podstawowym przypadku, model trójwymiarowy może być tworzony z prostych kształtów takich jak sześciany, prostokąty i trójkąty. Kształty te są następnie modyfikowane na złożone, wieloboczne projekty.



Modelowanie 3D ułatwia przekazywanie pomysłów, jest wykorzystywane do tworzenia interaktywnych projektów obiektów lub powierzchni, które reprezentują rzeczywisty projekt.
W zależności od zastosowania, możliwe jest również sprawdzenie wykonalności konstrukcyjnej projektu. Na przykład, część obiektu fizycznego może być stworzona szybko, możemy dokonać analizy właściwości fizycznych, a następnie aktualizować model w miarę potrzeb.
Zarówno w trybie offline jak i w przeglądarce, oprogramowanie do modelowania 3D (często wspomagane komputerowo) pozwala projektantom i firmom na modelowanie produktów i prezentowanie ich wewnątrz firmy lub klientom, przed stworzeniem produktu końcowego. Nic dziwnego, że modelowanie 3D może być efektywne zarówno pod względem czasu jak i kosztów. Teraz, gdy znamy już niektóre z ogólnych zastosowań, zajmijmy się podstawami modelowania 3D!

Techniki modelowania

Podstawowe
Obiekty 3D są przeważnie budowane z siatek wielokątów lub definiowane przy pomocy krzywych bądź powierzchni parametrycznych (np. płaty Beziera, NURBS), modelery używają obu reprezentacji.
Siatka wielokątów ma tę przewagę, że łatwo można deformować obiekt (np. skręcać, wyginać, stosować system kości), z kolei krzywe parametryczne w naturalny sposób tworzą gładkie powierzchnie.



Złożone
Wytłaczanie Nadawanie dwuwymiarowym przekrojom głębokości (ang. extrude), poprzez przesuwanie przekrojów wzdłuż ścieżki (tj. odcinka, bądź krzywej); w niektórych programach możliwe są dodatkowe działania na przekrojach, np. obroty, skalowanie, czy nawet zmiana przekroju na poszczególnych odcinkach ścieżki.



Bryły obrotowe Tworzenie brył obrotowych, poprzez obrót dwuwymiarowych przekrojów wokół osi.



Subdivision surfaces – nieskomplikowana bryła tworzy „zarys” obiektu, natomiast algorytm nadaje jej bardziej obły, organiczny kształt (poprzez rekursywny podział powierzchni i interpolację za pomocą krzywych parametrycznych).



Mapy wysokości (ang. height map) – technika modelowania terenów, w której wysokość punktu jest powiązana z kolorem (jasnością) pikseli na bitmapie.



Mapy przemieszczeń (ang. displacement mapping) – technika analogiczna do map wysokości: tekstura jest nakładana na siatkę wielokątów, wartości tekseli określają na jaką odległość mają zostać przemieszczane wierzchołki siatki.



Flora Drzewa i krzewy są modelowane albo za pomocą L-systemów albo w specjalizowanych programach symulujących cykl życia roślin.



Zastosowania modelowania 3D

Rozrywka: Modelowanie 3D jest używane do tworzenia postaci, które są wykorzystywane w filmach i programach telewizyjnych. Oprogramowanie do modelowania cyfrowego, takie jak ZBrush, Sculptris i SelfCAD, to popularne opcje.
Moda: Projektanci używają modelowania 3D, aby zobaczyć komplikacje w ubraniach, zanim zostaną one fizycznie stworzone. Istnieje oprogramowanie do modelowania 3D, do projektowania mody, w tym Fusion 360, Clo i Romans CAD, które wykorzystuje połączenie technik takich jak rzeźbienie, modelowanie pudełek i modelowanie powierzchni.
Architektura: Modelowanie 3D jest wykorzystywane do wizualizacji budynków, które mają dopiero powstać, często z wykorzystaniem modelowania powierzchni. AutoCAD, SketchUp i ArchiCAD to kilka popularnych programów.
Wydawnictwo: Możliwości zaprojektowania okładek książek i obrazów przy użyciu modelowania 3D są nieograniczone.
Branża gier komputerowych: Modelowanie 3D jest wykorzystywane do tworzenia postaci i scen w grach. Połączenie modelowania 3D z animacją sprawia, że gry są bardziej realistyczne. Techniki modelowania powierzchni to te, które są najczęściej stosowane w tej branży.
Produkcja: Modelowanie 3D jest wykorzystywane do (re)produkcji części i poprawy projektów, zarówno w inżynierii i konceptualizacji.
Medycyna: Modelowanie 3D jest wykorzystywane do projektowania protetyki, części do naprawy uszkodzonych organów, nawet dentyści używają modelowania 3D do naprawiania uszkodzonych zębów.


Powinieneś umieć: