מהו דגם תלת מימד? היסטוריה, פונקציה ועוד

האם אתם יודעים מהו מודל תלת-ממדי ? במאמר זה תלמדו על ההיסטוריה, התפקוד והמאפיינים החשובים של התקדמות טכנולוגית זו: מודלים תלת-ממדיים. גלו את כל מה שיש לאמנות הדיגיטלית הזו להציע.

מהו דגם תלת מימד?

זהו תהליך של ייצוג טכנולוגי של כל חומר תלת ממדי (דומם או חיה) באמצעות תוכנית טכנית. לזה אנו קוראים מודל תלת מימד, ניתן להתייחס אליו כתמונה דו ממדית על ידי תהליך שנקרא 3D rendering, או להשתמש בו בהדמיות מחשב של תופעות פיזיות, ניתן ליצור את המודל גם פיזית באמצעות ציוד הדפסה תלת מימדית.

ניתן לייצר צורות אלו באופן ידני והתקדמות היצירה דומה מאוד לייצור פסלים (בעולם הדיגיטלי), או שניתן לייצר אותן באופן אוטומטי באמצעות סורק תלת מימד.

מודלים

דמות מסוג זה משתמשת בסדרת נקודות במרחב התלת -ממדי לביצוע עקרון בעל שלושה ממדים, ובתורו מצטרפים אליהם כמה ישויות גיאומטריות (כגון משולשים, קווים, משטחים, בין היתר). כאיסוף נתונים (נקודות ומידע אחר), ניתן לבצע מודלים תלת -ממדיים באופן ידני, באמצעות אלגוריתמים או סריקה.

מודלים תלת-ממדיים נמצאים בשימוש נרחב בגרפיקה תלת-ממדית. ואכן, השימוש הקודם בהם כנתונים התרחב לשימוש בגרפיקה תלת-ממדית במחשבים; לפני שמחשבים יכלו לרנדר בזמן אמת, חלק ממשחקי הווידאו השתמשו בתמונות שעברו רינדור מראש של מטריצות אלו כספרייטים.

נכון לעכשיו, מודלים תלת מימד מיושמים כיום בתחומים שונים. התעשייה הרפואית מעסיקה מודלים מפורטים של איברים; ניתן ליישם חלקים שונים של תמונה דו-ממדית מסורק MRI או CT ליצירת תמונה זו, תעשיית הקולנוע לוקחת אותם כדמויות ואובייקטים בסרטים מונפשים או אמיתיים.

מחלקות המדע משתמשות בהן כמודלי הרכב כימי מפורט מאוד. תעשיית הבנייה לוקחת אותם להפגין הצעות לגבי מבנים ונופים באמצעות מודלים של אדריכלות תוכנה.

קהילת ההנדסה משתמשת בו כדי לתכנן חפצים חדשים, כלי רכב ומבנים, ונושאות מטוסים למטרות אחרות. בעשורים האחרונים, קהילת מדעי כדור הארץ החלה לבסס מודלים גיאולוגיים תלת-ממדיים כנוהג סטנדרטי; מודלים תלת-ממדיים יכולים גם להפוך לבסיס למכשירים פיזיים שנבנו באמצעות מדפסות תלת-ממד או מכונות CNC.

יִצוּג

כאשר אנו מדברים על צורות תלת מימד אלה, אנו מדברים גם על קטגוריות כאן 3 מהן:

ישויות:

מודלים אלה מגדירים את נפח האובייקטים (כגון סלעים) שהם מייצגים, הם מציאותיים יותר, אך קשים יותר לבנייה, המודל הפיזי משמש בעיקר לסימולציה לא ויזואלית, כגון רפואה והנדסה. הוא משמש ליישומי CAD וראייה מיוחדת, כגון; מעקב אחר קרן גרפית, מעקב אחר קרן ובניית גיאומטריה מוצקה.

מעטפת או מתאר:

מודלים אלה מייצגים את פני השטח, כמו קווי המתאר של אובייקט, ולא נפחו (כמו קליפה אינסופית). הם קלים יותר לשימוש מאשר מודלים פיזיים וכמעט כל המודלים החזותיים המשמשים במשחקים ובסרטים הם דגמי הגנה.

מראה הגוף נקבע במידה רבה על פי המראה המבני שלו, המיוצג בדרך כלל על ידי גבולות בגרפיקה ממוחשבת; עבור גופים המשמשים בגרפיקה, משטח דו-ממדי הוא אנלוגיה טובה, אם כי גופים אלה בדרך כלל אינם מרובים.

מכיוון שהמשטחים אינם מוגבלים, יש צורך בגישה דיגיטלית נפרדת: רשתות מצולעות (במידה פחותה של משטחי משנה), הן הייצוג הנפוץ ביותר, אם כי ייצוגים מבוססי נקודה הפכו פופולריים יותר בשנים האחרונות. קבוצות רמות הן ייצוגים שימושיים של משטחים מעוקלים שעוברים סוגים שונים של שינויים (כגון נוזל).

הפרוטוקול להמרת ייצוג האובייקט (למשל נקודת האמצע של קואורדינטות הכדור בייצוג הכדור והנקודה על היקף המצולע) נקרא טסלציה. השתמש בשלב זה על בסיס מצולעים מעוצבים, כאשר האובייקט מופרד מהייצוג המופשט ("המקורי") (למשל, כדור, קונוס וכו '). הם נקראים "רשתות" ומהווים רשת של משולשים המחוברים זה לזה.

רשתות משולשות (ולא מרובעות) פופולריות מכיוון שהן קלות לשימוש לצורך עיבוד קווי סריקה. לא כל טכניקות הרינדור משתמשות בעיבוד מצולע, ובמקרה זה, שלב ההתגלמות אינו נכלל במעבר מהייצוג המופשט לסצנה המעובדת.

תהליך מעוצב

ישנן 3 דרכים לבצע דוגמנות:

מידול מצולע: מחבר נקודות (הנקראות קודקודים) במרחב תלת-ממדי ליצירת רשת מצולעית. כיום, רוב המודלים התלת-ממדיים בנויים עם מודלים של מרקם מצולע מכיוון שהם גמישים מאוד ומחשבים יכולים לעבד אותם במהירות רבה; עם זאת, מצולעים הם שטוחים, ורק מעט מצולעים יכולים לשמש כדי לקרב משטח מעוקל.

דוגמנות עקומות: פני השטח מוגדרים על ידי הסינוסיות וזה מושפע ממשקל נקודות הבקרה. הסינוסיות עוקבת אחר הנקודות הללו (אך אינה בהכרח אינטרפולציה). הגדלת המשקל של נקודה תקרב את הסינוסיות לנקודה זו. סוגי הרציפות כוללים B-spline רציונלי B (NURBS), נקודות מפתח, טלאים ופרימיטיבים גיאומטריים.

ייצוג מודרני של דגם קנקן התה האייקוני של יוטה שפותח על ידי מרטין ניואל (1975). קנקן התה של יוטה הוא אחד הדגמים הנפוצים ביותר בחינוך גרפי, מידול תלת-ממדי ופיסול דיגיטלי. למרות שפיסול דיגיטלי תלת-ממדי הוא עדיין שיטת מידול חדשה יחסית, הוא הפך פופולרי מאוד בשנותיו הראשונות.

נכון לעכשיו, ישנם 3 סוגים של פסלים דיגיטליים: עקירה, שהיא הנפוצה ביותר ביישומים דיגיטליים. נכון לעכשיו, "נפח ופסיפס דיגיטלי", "רולינג" משתמש במודלים צפופים (לפעמים מצולעים ברשת נוצרים ממשטחים מחולקים), ומאחסנים עמדות כדי לראות את מיקומי הקודקודים באמצעות מפה של 32 סיביות המאחסנת מיקומים מותאמים.

לנפח המבוסס באופן רופף על ווקסל יש פונקציה דומה לקיזוז, אך כאשר אין מספיק מצולעים באזור כדי להשיג את העיוות, הוא לא יושפע מצולעים מאולצים. Tessellation דינמי דומה ל- Voxel, אך משתמש בטריאנגולציה כדי לחלק את המשטח כדי לשמור על משטח חלק ולאפשר פרטים עדינים יותר.

מערכות אלה מקלות על חקר אמנותי יותר, מכיוון שיש צורך לא רק לפסל את הצורה ואת הפרטים האפשריים של הדגם, אלא גם ליצור טופולוגיה חדשה לדגם. אם נעשה שימוש במנוע משחק, הרשת החדשה ממירה בדרך כלל את מידע הרשת המקורי ברזולוציה גבוהה לנתוני קיזוז או נתוני מפה רגילים.

ישנן טכניקות דוגמנות רבות, כולל:

• גיאומטריה מוצקה בונה.
• משטחים מרומזים.
• משטחי חלוקה.

ניתן לייצר דגמים באמצעות תוכניות ספציפיות (למשל Cinema 4D, Form • Z, Maya, 3DS Max, Blender, Lightwave, Modo, solidThinking) או רכיבי יישום (מכונת חריטה 3D Max, Lofter). שפת תיאור הסצנה (כמו POV-Ray); במקרים מסוימים, אין הבחנה קפדנית בין השלבים הללו; במקרה זה, הדוגמנות היא רק חלק מתהליך יצירת הסצנה (לדוגמה, זהו המקרה של Caligari trueSpace ו- Realsoft 3D).

חומרים מורכבים (כגון סופות חול, עננים ואירוסולים נוזליים) מעוצבים באמצעות מערכות חלקיקים והם קואורדינטות מסה תלת -ממדיות, שם הוקצו להם נקודות, מצולעים, תרשימי פיזור מרקם או שפריצים.

השוואה עם שיטות דו -ממדיות

אפקטים תלת -ממדיים ריאליסטיים מתקבלים בדרך כלל ללא דוגמנות תיל ולפעמים לא ניתן להבחין בהם בצורה הסופית. חלק מתוכניות הגרפיקה כוללות מסננים הניתנים ליישום על גרפיקה וקטורית דו -ממדית או גרפיקת רסטר דו -ממדית על שכבה שקופה.

בהשוואה לשימוש בשיטות דו -ממדיות בלבד, היתרונות של דוגמנות תלת -ממד תלת -ממדיות כוללות:

• גמישות, אתה יכול להציג זוויות שונה או תמונות אנימציה מהר יותר.
• קל לעיבוד, חישוב אוטומטי ועיבוד עם אפקטים מציאותיים, אין צורך בהדמיה או הערכה נפשית.
• פוטוריאליזם מדויק, צמצום האפשרות של יישור שגוי עקב טעות אנוש, הגזמה או שכחה לכלול אפקטים חזותיים.

משפרים אחד את השני ביחד, מבחינת זמן, ישנם אמנים שיש להם שילוב של טופס זה בתלת -ממד ולאחר מכן סוקרים תמונות של מחשבים שניתנו ב -3 D על סמך מודל התלת -ממד.

שוק דגמי תלת מימד

בין אם נעשה שימוש בדגם בודד או באוסף גדול, לדגימות תלת מימד ותוכן קשור כגון מרקמים, סקריפטים, עדיין יש נישה ענקית. חנויות מקוונות לתוכן תלת מימד מאפשרות לאמנים בודדים למכור את התוכן שהם יוצרים, בדרך כלל מטרת האמן היא להרוויח ערך רב יותר עבור הנכסים שיצרו בעבר לפרויקט.

בדרך זו, אמנים יכולים להרוויח יותר כסף מהתוכן הישן שלהם וחברות יכולות לחסוך כסף על ידי רכישת דגמים מוכנים מראש במקום לשלם כדי ליצור דגמים מאפס. שווקים אלה מחלקים לרוב את רווחיהם בינם לבין האמנים שיוצרים סחורות, כאשר אמנים מצליחים לרכוש בין 40% ל -95% מהמכירות, בהתאם לשוק.

ברוב המקרים, האמנים שומרים על הבעלות על המודל התלת-ממדי ; הלקוח רוכש רק את הזכויות להשתמש ולהציג את המודל. חלק מהאמנים מוכרים את מוצריהם ישירות במחירים נמוכים יותר בחנויות המקוונות שלהם ללא שימוש במתווכים.

בשנים האחרונות צצו שווקים מיוחדים רבים לדגמי הדפסה תלת-ממדית, חלק משווקי ההדפסה התלת-ממדית הם שילובים של דגמי אתרי חילופי, עם או בלי יכולות מסחר אלקטרוני מובנות.

ישנן תוכניות אחרות המספקות באותו אופן שירותי הדפסה של תלת מימד מסוגים אלה, ואלו תוכניות מפורסמות מאוד לשיתוף קבצים.

Impresión 3D

סוג זה של הטבעה תלת מימדית היא שיטת ייצור תוספי טכני בה נוצרים אובייקטים תלת מימדיים משכבות חומר רציפות.

בשנים האחרונות גדל מספר החברות המספקות דגמים מותאמים אישית של אובייקטים מודפסים בתלת -ממד, אובייקטים אלה נסרקו, הוצגו בתלת ממד בתוכנת מחשב ולאחר מכן הודפסו בהתאם לדרישות הלקוח.

כפי שצוין לעיל, ניתן לרכוש דגם תלת מימד משוק מקוון ולאחר מכן להדפיס אותו על ידי אדם או עסק באמצעות מדפסת תלת מימד זמינה באופן מסחרי, כך שניתן לייצר חלקים ואפילו ציוד בבית.

מודלים אנושיים

היישום המסחרי הראשון הזמין ביותר של מודלים וירטואליים אנושיים הופיע באתר Lands'End בשנת 1998. הבובה הווירטואלית נוצרה על ידי My Virtual Mode Inc, המאפשרת למשתמשים ליצור מודלים משלהם ולנסות לבוש תלת מימד, ישנן מספר תוכנות מודרניות מכשירים שניתן להשתמש בהם ליצירת מודלים אנושיים וירטואליים.

Usos

דוגמנות תלת מימד משמשת בתעשיות שונות, כגון סרטים, אנימציה ומשחקים, עיצוב פנים ואדריכלות. הם משמשים גם בתעשייה הרפואית לייצוג מבנים אנטומיים באופן אינטראקטיבי, מגוון רחב של תוכנות תלת מימד משמש גם לפני ייצור הייצוג הדיגיטלי של המודל או החלק המכני; CAD / CAM היא תוכנה המשמשת בתחום מסוג זה, בעזרת תוכנה זו אתה יכול לא רק לבנות חלקים, אלא גם להרכיב חלקים ולצפות בפונקציות שלהם.

טכניקות דוגמנות תלת מימד

ישנן מספר טכניקות לביצוע עבודות דוגמנות מסוג זה, זה יכול להיות קצת קשה, אולם שימוש במספר טכניקות יהפוך את התרגול הזה לקל יותר ויעיל יותר, לכן אנו מסבירים את אלה שהכי משמשים בעולם הפנטסטי הזה של תלת מימד. דוּגמָנוּת:

דוגמנות קצה

דוגמנות קצה היא שיטה מצולעת נוספת ליצירת נכסי תלת מימד. הוא מבוסס על יצירת מתאר ראשוני הטעון בלולאות נפרדות כדי למלא או לצמצם את הפערים בין התכונות השונות של המודל, שיטה זו שימושית מאוד בעת דוגמנות פנים אנושיות מכיוון שהיא נוחה יותר מאשר יצירת קווי המתאר של ארובת העין. מתוך אובייקט מצולע ומילוי האלמנט מבפנים, מאפשר לך גם ליצור ספרייה עצומה של חלקים, כגון עיניים, אוזניים ושפתיים.

פיסול דיגיטלי

זוהי טכנולוגיה חדשה יחסית, אך היא הראשונה לשקול נכסים אמיתיים. שיטה זו בעצם מדמה את תהליך יצירת הפסל הפיזי, אך יש לה סדרה של כלים דיגיטליים, מספר מוצרי תוכנה (בלנדר, זברוש) מסייעים לפגוע באובייקטים בצורה ריאליסטית ביותר, ומאפשרים יצירת נכסים עם גיאומטריות. מבוסס על רשתות. המכיל מיליוני מצולעים.

נורבנים

בסיס רציונלי לא אחיד NURBS הוא מודל מתמטי ישן יחסית, המשמש לעתים קרובות כאשר דוגמניות צריכות ליצור משטחים בצורה פשוטה, רשת NURBS אינה מתאימה לפונקציות דוגמנות כלליות כגון קצוות: במקום זאת היא מסתמכת על קצוות תלת-ממד כדי לחלץ עקומות עם נקודות בקרה מיוחדות ליצירת משטחים. השטח נקבע על פי המרווח בין נקודות הבקרה לבין מידת העקומה שנבחרה, מערכת זו היא דרך יעילה ומהירה ביותר ליצור שרטוטים ואובייקטים רדיאליים בתלת מימד.

תוכניות לביצוע דוגמנות תלת מימד

ישנן מספר רב של תוכניות לביצוע דוגמנות, נציין כמה מהן חשובות:

קַרנַף

סוג זה של תוכנית אפקטים תלת-ממדית מבוסס על תוכנית אחרת, והוא עיצוב מוכוון מחשבים, הוא נוצר על ידי רוברט מקנל וחברה, הוא מבוסס על תוסף Autodesk עבור AutoCAD. יישומים אלה משמשים בעיקרון בעיצוב תעשייתי, אדריכלות, חברות עיצוב ימי, יישומים דיגיטליים רבים של העידן החדש, המהירים מאוד.

פיוז'ן 360

יישום זה משמש בעצם לעיצוב מכני או טכני, יש לו יכולת להקליט צורות אמנותיות בתלת מימד, אם כי מוגבל מאוד. זוהי תוכנית מסחרית מאוד, כך שניתן להשתמש בה בענן כמו גם בפלאפון, באופן כזה, אם אין לך חיבור לאינטרנט, תוכל להשתמש בה בלעדיו בפרויקט שלך.

מַמחֶה

זהו יישום מחשב מרובה שיושם על סקיצה, תאורה, עיבוד, אנימציה ויצירת גרפיקה תלת מימדית מסוג זה. הכלי הטוב ביותר שיש ליישום זה הוא הדרך להכין את הסקיצה, מכיוון שיש לה זרימת עבודה קלה להפליא להבנה. אם אתה רוצה יישום תלת מימד למהדרין ליצירת נכסים, זוהי אפשרות טובה.

אז ליישום זה יש את כל התכונות הדרושות שתוכלו למצוא בכל תוכנית עיצוב אחרת.

תוכנית זו הופצה בתחילה ללא תשלום, אך באותה עת לא היה קוד מקור והמדריכים כבר היו זמינים למכירה. אחר כך היא הפכה לתוכנה.

אתם יכולים גם לקרוא את המאמר המעניין: משקפי ה-VR הטובים ביותר.