1. Де використовують тривимірне моделювання
2. Кінематограф, комп'ютерні ігри та анімація: заслуги 3D моделювання
4. Візуалізація в медицині
5. Методи промислового проектування
6. Перша в історії програма 3д моделювання SketchPad: що це таке
7. Що таке план 3-д моделювання

Неможливо уявити будь-яку значиму сферу виробництва, в якій на етапі конструювання не застосовуються об'ємну графіку. Розробка будь-якого об'єкта стає доступнішим при тривимірному поданні кожного елемента, значимої деталі. На кожному етапі створення продукту, будь це нескладний механізм або ракетний двигун, орієнтуються на багатогранний макет. Він являє собою багатовекторний креслення, що має не тільки номінальну висоту, довжину і ширину, але і візуальне втілення. У цій статті ми розповімо, як з'явилася перша комп'ютерна реалістична фігура, в яких сферах технологія знайшла своє застосування і які програми використовують проектувальники.

Де використовують тривимірне моделювання

Ми часто чуємо це поєднання - 3D. Воно є скороченням англійського 3-dimensional, що дослівно перекладається як «три розміри». До цій фразі додають додаткові слова: звук, зображення, шутер, шоу, принтер і так далі - варіантів маса. Але залишається основний зміст: при вживанні цього методу відбувається перехід з схематичного, однолинейного простору в більш реалістичне. Ця здатність «одухотворяти» неживе ставиться в основу багатьох починань. Але візуалізація знайшла свій початок і отримала найбільшу затребуваність саме в конструюванні об'ємного образу.

Воно широко застосовується в наступних галузях:

• індустрія розваг;
• медицина;
• промисловість.

Розповімо про кожну групу докладніше.

Кінематограф, комп'ютерні ігри та анімація: заслуги 3D моделювання

Всі віртуальні простори і неіснуючі герої створені за допомогою особливої ​​техніки використання полігонів. Так називаються звичайні геометричні фігури з трьома або чотирма гранями, які з'єднуються під різними кутами в один об'єкт. Щоб він почав рухатися, необхідно змінювати параметри у складових - витягати, переміщати, обертати. Так як всі вони пов'язані, то дія схожа на натяг павутини - інші сегменти деформуються відповідно до першого.

Чим менше площа кожного окремого шматка, тим більше їх загальна кількість, а значить, вище точність зображення. У таких випадках прийнято говорити про якість графіки - в деяких іграх можна її робити вище і нижче. Це актуально в тих випадках, коли потужність комп'ютера не дозволяє швидко відображати всі фрагменти. Не можна сказати, що невелика кількість полігонів - моделі low poly, гірше ніж High poly, коли деталей у багато разів більше. Для частини анімації досить загального вигляду героя, якщо він другорядний або один з багатьох. Головного персонажа, як правило, малюють більш докладно. Зверху графічних фігур накладаються текстури, які завершують образ.

Першим САПР для професійного і аматорського користування став AutoCAD. Згодом стали з'являтися його якісні аналоги і другосортні підробки. Зведений список софтів ми наведемо нижче, зараз обмежимося вказівкою на дуже зручну для 3D моделювання програму - ZWCAD Professional.

Вона не поступається «Автокад» в функціоналі, але істотно відрізняється за вартістю, яка у популярного бренду вище. Це розробка компанії ZWSOFT, яка підтримує свої позиції на ринку програмного забезпечення з 1993 року і реалізує свої продукти більш ніж в 80 країнах світу. У 2017 році з'явилася нова вдосконалена версія «ЗВкада». Основний напрямок розробки - це тривимірне конструювання. Яке, до речі, застосовується не тільки в індустрії розваг, а й охороні здоров'я.

3D-моделювання та візуалізація, підтримка зовнішніх додатків, інтерфейсів .Net / VBA / ZRX і всі можливості стандартної версії. Термін дії ліцензії - 1год.

Базовий набір інструментів для тривимірного проектування поверхневих і твердотільних об'єктів, виробів з листового металу, побудови двомірних креслень і перетинів

3D-моделювання та дизайн

Переглядач 3D-моделей різних форматів c функціями редагування і додавання коментарів

Візуалізація в медицині

Вона розвивається в двох основних напрямках:

Сучасні 3D-сканування дозволяють виявити дефекти органів і тканин, які приховані при простому рентгені або УЗД. Поява таких технологій зробило можливим визначення захворювання в тих ситуаціях, коли раніше проводилися діагностичні операції. Широке поширення вони набули в стоматології та щелепно-лицевої хірургії. Для зручності поводження з нововведенням лікарні не обмежуються комп'ютерними макетами, а набувають принтери для об'ємної друку.

Втілений в життя результат томографії може стати основою для створення імпланта, наприклад, зуба, який буде ідеально підходити за розмірами пацієнтові. У більш складному варіанті технологія допомагає змоделювати протез кінцівки, слуховий апарат, вени, нерви і навіть штучний серцевий клапан. Активно розвивається біопечать - в ній замість фарб використовуються живі людські клітини. Але перший етап конструювання залишається за комп'ютерними 3D програмами. Тут, як і при побудові мультиплікаційних героїв, використовується полігональне моделювання. Викривлення пластин показує дефекти тканин. Вплив на фрагменти дозволить створити об'ємну фігуру ідеального імпланта, а обертання і пересування частин покаже, як буде рухатися протезувати рука.

Методи промислового проектування

Головними користувачами є інженери, електрики, будівельники, працівники дорожніх служб - фахівці технічної спрямованості. Їх інструмент - це твердотільні або порожнисті конструкції, що володіють математично точними параметрами, розрахунковими даними і реальної спрямованістю на роботу. Тому, особливо важливим для цієї категорії користувачів є не зовнішній вигляд моделі, а можливість застосування формул, роботи з ними, зрізовий креслення, графіка, а також перевірка всього механізму на будь-якому етапі розробки. Таким чином, мета проектувальника - це не тільки візуалізація об'єкта, але, більшою мірою, вимірювана і робоча інформація про нього.

Робота в CAD (російськомовна абревіатура - САПР) передбачає профільну освіту. Вона буде ефективна, коли фахівець не тільки бачить образ, але знає матеріал, з яким ведеться макет, особливості використання вироби та багато інших нюансів. Тому програми розряду ZWCAD з широким спектром дій і великою кількістю інструментів, компанії замовляють комплектами, щоб забезпечити ПО весь відділ. Їх же встановлюють на комп'ютери студентів технічних і архітектурних ВНЗ, щоб майбутні фахівці відразу конструювали в зручною і багатофункціональною середовищі. Орієнтуючись не тільки на індивідуального покупця, але і на масові поставки, ZWSOFT розробив гнучку політику ліцензування і істотно знизив ціни на серійні закупівлі.

При роботі в тих системах Автоматизованого Проектування інженер отримує електронно-геометричну модель. Що це таке в об'ємному 3D моделюванні допоможе зрозуміти список дій, який з нею можна зробити:

• Виконати креслення будь-якого зрізу, в будь-якому зображенні під обраним кутом. Таким чином необхідний один макет замість маси розрізнених графіків. Тому з одним файлом, використовуючи різні шари, можуть одночасно працювати різні фахівці, і навіть різні відділи.

• Підігнати параметри всього вироби, змінивши введення однієї цієї величини.

• Проводити розрахунки будь-якого показника або коефіцієнта. Як в статичному положенні, так і в прогнозованому русі.

• Написати пакет для комп'ютерного управління верстатом або іншим технічним обладнанням (ЧПУ).

• Використовувати 3D-принтер і відтворити об'ємну модель для презентації або показового конструювання.

• Зробити рендеринг, тобто провести візуалізацію макета - накласти кілька шарів текстури, щоб представити фінальний зовнішній вигляд.

Перша в історії програма 3д моделювання SketchPad: що це таке

Третій вимір з'явилося завдяки працям Івана Сазерленда і Девіда Еванса, які в 1960-х відкрили кафедру векторної і растрової графіки і створили ПО, в якому можна було вивчати простір у всіх його напрямках. Під егідою цих вчених розвивався студент Ед Катмулла - він створив перший 3D-макет, це був образ його власної кисті руки. Розвиваючись далі, сисадміни, як би ми тепер їх назвали, створили свою компанію, де активно використовували свій продукт - софт SketchPad для рекламних логотипів.

Через деякий час об'ємними кресленнями зацікавилися фізики, що займаються радіацією. Вони з математичною точністю втілили спосіб трасування променів в розрахунок відстаней до тієї чи іншої точки об'єкта.

Але результати моделювання залишали бажати кращого, поки не з'явився більш потужний комп'ютер. У 1981 році вийшла лінійка ЕОМ, оснащених пакетом Geometry Pipelines, який суттєво полегшив і прискорив роботу з 3D моделями. З тих пір системи проектування ставали все краще, але основний упор все ще приділяється автоматизированности стандартних креслень. В цьому досягла успіху компанія Autodesk, що з'явилася в 1982 році. Вона випустила ряд версій САПР, але функція тривимірного конструювання з'явилася лише в AutoCAD Release 11 в 1990 році.

Протягом 20 - 25 років вона займала лідируюче місце на ринку комп'ютерного моделювання, поки не ввела жорстку політику ліцензування і завищені параметри ціноутворення.

З тих пір кожен інженер шукає гідну альтернативу старій програмі і знаходить її.

Серед різноманіття новинок є гідні конкурентоспроможні продукти:

• перевірений ZWCAD , Який має вбудовані модулі для будь-якої сфери діяльності:
  Серед всіх версій «ЗВкада» для об'ємного конструювання найбільше підходить пакет Professional . У ньому разом з базовими функціями інтегровані додаткові: це можливість погляду на 3-д об'єкт в перспективі - DVIEW і рендеринг частини сцени.
  Для більш детального аналізу тривимірної моделі призначений CADbro - це повністю налаштована на спільну роботу всіх відділів компанії утиліта, що має широкі функції правок, коментування і перевірок.
  ZW3D - підготовлений для великих проектів зі складною геометрією. Потужне ядро ​​- Overdrive - дозволяє працювати з важкими файлами в режимі реального часу.
  Вбудований модуль « ІНЖКАД »Працює на базі ZWCAD Pro , Але призначений для інженерів, оснащений вузькоспеціалізованим інструментарієм.

• Не дуже функціональний, але платний Компас-3D.

• Спрощена програма NanoCAD, яка добре підійде для навчання і новачків, але не для профі.

• Софт BricsCAD, який має широку базову 2D комплектацію, але для об'ємної графіки необхідно купувати розширення.

Серед усього розмаїття кожен знаходить підходящий варіант ПО. Тому «Автокад» втрачає свої колишні позиції, поступаючись місцем набирає силу і приносить свіжі ідеї компаніям.

Що таке план 3-д моделювання

Кожна робота не обходиться без алгоритму дій. Часто послідовність умовна, особливо в творчих професіях, проте навіть там конструювання об'єкта відбувається за такими етапами:

1. Створення математичної моделі. Їй передують автоматизовані обчислення по заданих параметрах. Функції шикуються у вигляді прямих і вигнутих ліній - це точний каркас всієї об'ємної схеми.

2. Текстурування - накладення зовнішніх тканин. Тут важливо врахувати властивості використовуваних матеріалів.

3. Освітлення. Воно надає природні тіні і візуальну реалістичність.

   

4. Анімація, якщо вона необхідна. Якщо це статичний об'єкт, то можливо показати, як він приходить у взаємодію зі сторонніми елементами. На цьому етапі додатково можна розрахувати тертя, ККД і інші коефіцієнти.

5. Усунення дрібних недоліків і візуалізація - висновок підсумкового об'єкта.

6. Додатковим етапом може бути роздруківка на 3Д-принтері.

Історія об'ємного моделювання розвивається на наших очах. Це технологія майбутнього. Працювати в форматі 3D зараз зручно, цікаво і затребуване. Головне, вибрати відповідну програму для найбільш ефективного проектування.