1. 3D модельдеу туралы түсінік. Артылықшылықтар мен кемшіліктер
жүктеу/скачать 22,75 Kb.
|
3D МОДЕЛЬДЕУ
|
3D МОДЕЛЬДЕУ ЖОСПАР 1. 3D модельдеу туралы түсінік. Артылықшылықтар мен кемшіліктер. 2. Үш өлшемді модельді құру процесінің негізгі кезеңдері. 3. 3D модельдердің түрлері, құру және пайдалану принциптері 1 3D модельдеу туралы түсінік Үш өлшемді графика (3D (ағылш. 3 Dimensions – «3 өлшем») Graphics, Кескіннің үш өлшемі) — компьютерлік графиканың бөлімі, үш өлшемді бейнелеуге арналған әдістер мен құралдардың (бағдарламалық және аппараттық қамтамасыз ету) жиынтығы. өлшемді объектілер. 3D модельдеу – объектінің үш өлшемді моделін құру процесі. 3D модельдеудің міндеті - қажетті объектінің визуалды үш өлшемді бейнесін жасау. Үш өлшемді графиканың көмегімен белгілі бір объектінің дәл көшірмесін жасауға және бұрын болмаған объектінің жаңа, тіпті шынайы емес бейнесін жасауға болады. Үш өлшемді графика – объектінің үш өлшемді моделі болып табылатын компьютерлік графиканың бір түрі. 3D моделін жасау үшін арнайы бағдарламалық жасақтама мен аппараттық құрал қажет. Бағдарламалық құрал қолданбалары 3D визуализация қолданбаларын қамтиды. Аппараттық құралға үлгіні жасау және көрсету үшін қолданылатындар кіреді (компьютер, 3D мониторлар, 3D принтерлер). 3D модельдеудің міндеті - қажетті объектінің визуалды үш өлшемді бейнесін жасау. Бұл жағдайда кескін дайын (белгілі) объектінің көшірмесі немесе нөлден әзірленген болуы мүмкін. Үш өлшемді графиканы құру үшін координаталар жүйесімен анықталатын объектінің орнын білу керек. Ең бастысы декарттық координаталар жүйесі. Үш өлшемді координаттар жүйесінде 3D-3 өлшемді осьтер X, Y, Z ретінде белгіленеді, Z осі XY жазықтығына перпендикуляр. Әртүрлі бағдарламаларда Z осінің бағыты әртүрлі болуы мүмкін. XYZ координаталар жүйесіне қатысты өрнектелген объектілердің орналасуы әлемдік координаталар жүйесі деп аталады. Жазықтықтағы үш өлшемді кескіннің екі өлшемді кескіннен айырмашылығы, ол мамандандырылған бағдарламаларды (бірақ, компьютер экраны) пайдаланып, көріністің үш өлшемді моделінің жазықтыққа геометриялық проекциясын салуды қамтиды. 3D дисплейлері мен 3D принтерлерін жасау және енгізу, үш өлшемді графика міндетті түрде жазықтықта өзін-өзі проекциялауды қамтымайды). Бұл жағдайда модель нақты дүниедегі объектілерге (автомобильдер, ғимараттар) сәйкес келуі мүмкін немесе толығымен абстрактілі болуы мүмкін (төрт өлшемді фракталды проекциялау). Үш өлшемді кескінді құрудың бірнеше тәсілдері бар: 1. Жазықтықтан көлемге дейін (олар жазық нысанды салғанда және үш өлшемді кескін жасау үшін объектіні әртүрлі жағынан жазықтықта да зерттейді, мысалы - сызбалар). 2. Көлемнен жазықтыққа (онда үш өлшемді кескін бастапқыда жасалады, ал жазық суреттер сериясын алу үшін бұл үш өлшемді объектінің фотосуреттері әртүрлі бұрыштардан, позициялардан және т.б. алынады. Бұл принцип 3D форматында жүзеге асырылады. Макс, Кино). 3D графикасының артықшылықтары: • реализм; • қолдану аясының кеңдігі; • объектілерді түрлендіру еркіндігі. 3D графикасының кемшіліктері: • файлдардың айтарлықтай көлемі; • Бағдарламалық жасақтамаға тәуелділік. Үш өлшемді нысандарды жасау үшін ең көп таралған әдіс - көпбұрыштар торынан пішіндерді салу. Көпбұрыш төбелерімен, қырларымен және беттерімен сипатталады. Көптеген көпбұрыштардан тұратын нысан көпбұрышты тор болып табылады, оның дисплейі толық немесе толық емес болуы мүмкін. Көпбұрышты торларды үшбұрыштардан немесе төртбұрыштардан салуға болады. Тор беті қосымша атрибуттар арқылы анықталады. Беттік атрибуттар қарапайым (тұтас түс) немесе күрделі (жылтыр эффектісі бар түс) болуы мүмкін. Сондай-ақ, бетті текстуралық карталар деп аталатын бір немесе бірнеше нүктелік кескіндердің көмегімен көрсетуге болады. Жалпы алғанда, беттік қасиеттер материалдар деп аталады. Бір немесе бірнеше жарық көздерінің болуы объектіні неғұрлым табиғи түрде көрсетуге мүмкіндік береді. Нысан және жарық көздері бар кеңістіктер жарықтандыру сахнасы деп аталады. Көпбұрышты торлар олардың төбелерінің координаталарына сәйкес салынғандықтан, объектілердің өлшемін, олардың айналуын және қозғалысын өзгертуге мүмкіндік беретін матрицаларды пайдаланып, оның әрбір төбесін бөлек салмай-ақ түрлендіріледі. шыңдары. Әрбір сурет сахнасында камералар арқылы көрсетілетін көзқарас бар. Шейдер – кадрды өңдеу кезінде графикалық процессорда жұмыс істейтін бағдарлама. Объектінің немесе кескіннің параметрлерін пайдаланады. Ол абсорбцияның немесе бетінің сипаттамасын және т.б. қамтуы мүмкін. Мысалы, шейдерлерді толығымен тегіс бетке кірпіштің бетін салу үшін пайдалануға болады. 2 Үш өлшемді модельді құру процесінің негізгі кезеңдері. 3D моделін жасау процесі алты кезеңнен тұрады: 1. Модельдеу. 2. Көрнекілік. 3. Үлгіні шығару (басып шығару немесе мониторда). 1. Модельдеу – жоқтан модель жасау, бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы жобалау, сәйкес өлшемдерді, текстураларды, жарықтандыруды көрсету (немесе сахнада болатын объектілерді жасау). Объектілердің шеңбері, былайша айтқанда, математикалық формулалар арқылы жасалады және сипатталады. Модельдеудің келесі түрлері бөлінеді: - Примитивтерге негізделген модельдеу (примитивтер ең қарапайым параметрлік пішіндерді білдіреді: бұрыштар, шарлар, пирамидалар). Көрсету кезінде бұл нысандар көпбұрыштарға түрлендіріледі, бірақ алынған бет арнайы көлеңкелеу алгоритмдерінің арқасында тегіс көрінеді. - Бөлімге негізделген модельдеу. Секцияға негізделген нысандар бетті еркін секцияға созуды қамтитын кеме жасаудың атымен аталады. Бұл әдісте кесінді немесе жалпақ пішіндер белгілі бір жол бойымен орналастырылады. - Буль амалдарын (қиылысу, алу) қолдану негізінде модельдеу. Негізі - беті. Бұл жағдайда келесі беттер ажыратылады: көпбұрышты жақтаулар, патчтар (сплайндық модельдеу), бұл жағдайда объектілер басқару нүктелерінің көмегімен өзгертіледі. Генераторлық сплайндар жасалған беттің жиектерінде орналасқан. Тегіс пішіндер мен модельдерді жасау технологиясы, принципі: басқару шыңдарының көмегімен сіз тек экстремалды (басқару) нүктелерге ғана емес, сонымен қатар беттің кез келген жергілікті аймағына әсер ете аласыз. Жануарлар мен адамдардың бейнесін жасау үшін қолданылады. - Сплайн торының бетінде модельдеу. Бұл жағдайда сплайндар жиынтығы жақтау түрінде жасалады, оның негізінде беті қалыптасады. 2. Текстурлеу – модельдің беттеріне шынайы материалдардың (ағаш, металл, пластмасса) көрінісін беру. Қарапайым примитивтерді құру процесінде олардың әрқайсысына шын мәнінде беттік түс емес, сымдық құрылымның түсін білдіретін түс тағайындалады. Көрсетілгеннен кейін объектіні шынайы ету үшін материал өңдегішін пайдаланыңыз. Редакторда объектінің нақты түсін орнатуға болады және ол негізгі (бүкіл нысанның қамтуын анықтайды), орауыш (фондық жарықтың әсерін анықтайды), спекулярлық (нысан бетінің ең жарқын жылтыр аймақтарын анықтайды) болуы мүмкін. ), т.б. Материалдарды жасау кезінде текстуралық карталар (нақты объектілердің растрлық кескіндері) болуы мүмкін және процедуралық карталар (бағдарламалық түрде жасалған кескіндер) пайдаланылды. Объектіні құру процесінде бір уақытта бірнеше карталарды қабаттастыруға болады. Бұл текстуралық әсерлерді анықтайды. Заттардың бетінде материалдарды дәл орналастыру проекциялық карталар арқылы жүзеге асырылады. Материалдарды жасау кезінде объектілердің шағылысу, сыну, мөлдірлік сияқты қасиеттері анықталады. Бұл жағдайда жарықтың қарқындылығын және бетінің түрін өзгертуге болады. Бұл арнайы алгоритмдерді қолдану арқылы жүзеге асырылады. 3. Жарықтандыру - студиялық фотосуретке ұқсас жарық көздерін қосу және орналастыру. Жарықтандырудың арқасында сіз көрініс объектілерінің көлеңкелерін қалыптастыра аласыз, материалдардың бейнелеу қасиеттерін және көріністің жалпы көңіл-күйін өзгерте аласыз. 4 Анимация – жылдам өзгеретін кадрларды (уақыт бойынша объектілердің кеңістіктегі орны, өлшемі және түсі, мөлдірлігі сияқты материалдары сияқты кез келген қасиеттерінің өзгеруі) көру арқылы қозғалыс жасау процесі. Қозғалыс иллюзиясын жасау үшін олар көбінесе бұл қозғалыстың математикалық сипаттамасына жүгінеді. 5. Көру соңғы бейнені қалыптастыру үшін қажет. Операция рендеринг деп аталады. Іске асыру кезінде мыналар ескеріледі: - кескін сапасы, оның көмегімен кескіннің сапасы бөренелеуге қарсы әсерлерге, дөңгеленген қиғаш сызықтарды (жиектер) құруға және көпбұрышты тордағы қадамдар санына жатады; - жарықтандыру, мысалы: көлемді жарық, прожекторлар және олардың саны және т.б. Күрделі жарықтандыру әсерлері қолданылған сайын, есептеулер үшін соғұрлым маңызды ресурстар қажет. - кескін өлшемі, оның көмегімен өлшемді жалпы кескінді де, оның пиксельдегі ажыратымдылығын да түсінуге болады. Бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы жүзеге асырылады 6. Алынған көрнекі үлгіні басып шығару немесе көрсету соңғы кезең болып табылады. Жетілдірілген технологиялар бір орында тұрмайды, ғалымдар жаңа технологияларды, соның ішінде 3D мониторлары мен 3D принтерлерін ойлап табуда. . 3 3D модельдердің түрлері, құру және пайдалану принциптері 3D модельдердің түрлері: 1) Фреймдік модель: − сызықтардың соңғы жиыны түріндегі бөліктердің пішінін көрсетеді. Әрбір сызық үшін соңғы нүктелердің координаталары және сызықтың қызметі белгілі (арнайы тапсырмаларда сирек қолданылады). 2) Беттік модель: − оны шектейтін беттерді (беттер, шыңдар, жиектер, бет функциялары туралы деректер) пайдалана отырып, бөлшектердің пішінін білдіреді (көлікті, аэрофильді денелерді, қалақтарды, фюзеляж қабығын модельдеуде ерекше орын бар... ) 3) Көлемді қатты модельдер: − бөлікке қатысты элементтердің ішкі немесе сыртқы кеңістікке тиесілігі туралы нақты ақпаратты қосымша қамтиды. 3D модельдерін жасаудың екі негізгі принципі бар: • Көріну. • Ақпараттық мазмұн. Көріну - кескіннің бұл қасиеті модельдеу объектісінің дұрыс және анық идеясы болып табылады. Көріну үш өлшемді модельдің сыртқы дизайнымен, түс схемасымен, белгілеу жүйесімен, кескін мазмұны элементтерінің пішіндері мен өлшемдерімен, оның текстурасы мен құрылымымен жасалады, т.б. үшөлшемді модельдің айқындылығы – бейнеленген заттардың кеңістіктік пішіндерін, өлшемдерін және орналасуын көзбен көру қабілеті. Үлгі неғұрлым егжей-тегжейлі болса, үлгіде соғұрлым егжей-тегжейлі көбірек нысандар көрсетіледі. Сонымен бірге кескіннің анықтығын арттыру үшін деректер оңтайландырылған, яғни модельде екінші дәрежелі объектілер көрсетілмейді. Ақпараттық үш өлшемді бейнелердің қасиеті, ең алдымен оларда әртүрлі кеңістіктік сипаттамалардың болуымен анықталады. Үш өлшемді кескіндердің максималды ақпараттық мазмұны кеңістіктің барлық маңызды элементтерінің сыртқы түрін, кеңістіктік орнын, өлшемдері мен пішіндерін егжей-тегжейлі, егжей-тегжейлі көрсетуді білдіреді. Қазіргі уақытта жер бедерінің 3D модельдерін жасау және пайдалану қызметтің әртүрлі салаларында қолданылады: білім және ғылым; мұнай және газ өнеркәсібі; құрылыс; қала кадастры; картография; табиғи ресурстарды басқару; қоршаған ортаны бақылау; туризмде. Үш өлшемді модельдеу кадастрлық (жерге орналастыру, қала құрылысы) жүйелерінің деректерін жасауда кеңінен қолданылады. Интерактивті цифрлық қала модельдері өте танымал, олардың көмегімен қала құрылысы, көлікті басқару, шуды қорғау және т.б. мәселелері шешіледі. Мәселені шешудің таңдалған нұсқасын дұрыс бағалау үшін объектілердің жоспарланған орны мен биіктігі туралы ғана емес, сонымен қатар ғарыштық және аэрофототүсірілім сияқты бастапқы материалдарға байланысты осы деректердің дәлдігі туралы ақпарат болуы керек. Аэрофототүсірілім, жерді қашықтықтан зондтау әдістерінің қарқынды дамуына қарамастан, 3D модельдерді жасаудың негізгі әдістерінің бірі болып қала береді, өйткені метриканы құруға мүмкіндік береді, яғни. өлшенетін, жоғары дәлдіктегі модель. Бағдарламалық қамтамасыз ету Үш өлшемді графиканы жасауға, яғни виртуалды шындық объектілерін имитациялауға және осы модельдер негізінде кескіндерді жасауға мүмкіндік беретін бағдарламалық пакеттер өте алуан түрлі. Соңғы жылдары коммерциялық өнімдер, мысалы: Autodesk 3D Studio Max Autodesk Maya Autodesk Softimage Maxon Computer Cinema 4D Blender Foundation Blender Жанама әсерлер бағдарламалық қамтамасыз ету Houdini Maxon Cinema 4D 3D дисплейлері Үш өлшемді немесе стереоскопиялық дисплейлер (3D дисплейлері, 3D экрандары) стереоскопиялық немесе басқа әсерлер арқылы көрсетілген кескіндерде нақты көлемнің елесін жасайтын дисплейлер болып табылады. Қазіргі уақытта үш өлшемді кескіндердің басым көпшілігі стереоскопиялық эффект арқылы көрсетіледі, өйткені оны жүзеге асыру ең оңай, дегенмен тек стереоскопияны пайдалану үш өлшемді қабылдау үшін жеткілікті деп атауға болмайды. Адамның көзі жұппен де, жалғыз да үш өлшемді заттарды жалпақ бейнелерден айыра білуде бірдей жақсы. 3D бар кинотеатрлар Стереоскопиялық фильмдерге қатысты «үшөлшемді» немесе «3D» терминдерін қолдану мұндай фильмдерді көргенде көрерменнің кескіннің үш өлшемділігі елесін, қатысу сезімін тудыратындығына байланысты. үшінші өлшем - тереңдік пен 4D-де кеңістіктің жаңа өлшемі. Бүгінгі таңда фильмдерді 3D форматында көру өте танымал құбылысқа айналды. Қазіргі уақытта стереофильмдерді көрсету үшін қолданылатын негізгі технологиялар: • Dolby 3D • IMAX 3D 3D принтер Виртуалды 3D моделі негізінде физикалық нысанды жасау әдісін қолданатын құрылғы. 3D басып шығару әртүрлі тәсілдермен және әртүрлі материалдарды қолдану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін, бірақ олардың кез келгені қатты затты қабат-қабат жасау (өсіру) принципіне негізделген. 3D технологиялары қазіргі ақпараттық технологиялардың іргетастарының бірі болып табылады. Бүгінгі таңда кез келген өнімді немесе өнімді компьютерлік модельдеуді және осы технологияларға негізделген дизайнды қолданбай әзірлеу мүмкін емес. Бұл өнімнің барлық бөлшектерін өңдеуге, оның басқа элементтермен бірге нақты жағдайда қалай көрінетінін көруге мүмкіндік береді және 3D басып шығару технологияларын пайдаланып өнімді немесе оның физикалық үлгісін жылдам басып шығаруға мүмкіндік береді. Ертең 3D басып шығару технологиясын пайдалана отырып, біз үйлер тұрғызып, адамның жасанды мүшелерін аламыз және негізінен, өз молекулалық құрылымы бар кез келген өнімдер мен материалдарды жергілікті түрде жасап, басып шығара аламыз. Мысалы, жөндеу қызметіне әртүрлі қосалқы бөлшектерге тапсырыс беру және күту (немесе қоймада сақтау) қажет емес. Сізге тек каталогтан өнімді тауып, оны 3D принтерде басып шығару керек. Мұндай болашақ атақты «5-ші элемент» фильмінде жақсы көрсетілген, онда апаттан кейін сақталған бөтен адамның денесінің кішкене фрагментінен оның бүкіл денесі басылған. Осылайша, 3D технологияларын қолдану құзыреттілігі кез келген инженерлер, сәулетшілер, кез келген дизайнерлер (соның ішінде интерьер, киім, зергерлік бұйымдар), құрылысшылар, дәрігерлер және басқа да көптеген мамандықтар үшін маңызды. Ал жалпы алғанда, 3D технологияларын қолдану адамның кеңістікті бағдарлауына, қиялына, интуициясына және шығармашылық қабілеттеріне жауап беретін мидың сол жақ жарты шарын жақсы белсендіреді. Сондықтан, бұл іс-шаралар мектеп жасына дейінгі балаларда сурет салу, модельдеу және құрылыс ойыншықтарымен ойнау сияқты мектеп оқушыларына өте ұсынылады. Көбірек мектептер 3D принтерлерді сатып алып, алуда, сондықтан балалар өз жұмысының нәтижесін бірден көріп, қолмен ұстай алады. 3D технологиялары объектілерді салу үшін бірнеше негізгі принциптерді пайдаланады. Ең көп қолданылатын әдістер - тұтас модельдеу және көпбұрышты модельдеу. Қатты модельдеу – қатты дене примитивтеріне негізделген модельдеу, олардың әрқайсысы пішінімен, өлшемімен, бекіту нүктесімен және бағдарымен және математикалық сипаттамасымен сипатталады. Бұл объект элементтерімен әртүрлі логикалық операцияларды орындауға мүмкіндік береді: біріктіру, қиылысу, алу және т.б. Көпбұрышты модельдеу - бұл көптеген көпбұрышты беттерден - үшбұрыштардан, төртбұрыштардан және т.б. тұратын көпбұрышты тордың көмегімен объектілерді құру. Autodesk 3D модельдеу және дизайн бағдарламалық қамтамасыз ету нарығында сөзсіз көшбасшы болып табылады. AutoCAD, 3Ds Max, Fusion 360, Invertor, Revit және басқалары сияқты танымал кәсіби өнімдерді осы компания жасаған. Компанияның өнімдері туралы жақсы шолуды веб-сайттан (https://www.autodesk.ru/solutions/3d-modeling-software) көре аласыз. Қатты модельдеу әдістерін түсіну және меңгеру ең оңай. Мен бастауыш мектептен 3D технологияларын меңгеруді ұсынар едім. Мұнда бала бастапқы деңгейдегі екі 3D ортасының бірінде пайдалануды және жұмыс істеуді үйрене алады. Autodesk-тен TinkerCAD және Trimble Navigation-дан SketchUp. Екі орта да тегін. Орта мектепте құрылыс және техникалық жобалау режимінде күрделірек жұмыс істеу үшін Compass 3D бағдарламалық құралын және AutoDesk Fusion 360 жаңа әмбебап қосымшасын пайдалану ұсынылады. Мұндай жұмысты 8-9 сыныптан бастауға әбден болады. Бұл, әрине, бүгінгі таңда 3D дизайнға арналған ең танымал кәсіби бағдарлама.3DS Max – үш өлшемді графика мен анимацияны жасауға және өңдеуге арналған толық функционалдық кәсіби бағдарламалық қамтамасыз ету жүйесі. Fusion сияқты, бұл бағдарламада студенттер мен мұғалімдер үшін тегін білім беру лицензиясы бар. 3DS Max кез келген жерде зерттелуі мүмкін. Интернетте көптеген ресурстар бар және көптеген кітаптар шығарылады. (Бұл ортаны зерттеу үшін мен Никита Ивановскийдің заманауи және өзін-өзі алға жылжытатын мектебін ұсынар едім. https://visschool.ru. Ақылы және тегін курстарды қамтитын «3D шеберлігінің 6 деңгейі» курстары бар. Атап айтқанда, Сіз бағдарламаның бірінші кезеңін көре аласыз (https://visschool.ru/courses/1step/) Тағы бір танымал 3D модельдеу ортасы - Blender. Ол тегін бағдарлама болғандықтан танымал - үш өлшемді компьютерлік графиканы жасауға, оның ішінде дыбыспен бейнені модельдеу, анимациялау, көрсету, кейінгі өңдеу және өңдеу, сондай-ақ интерактивті ойындарды жасауға арналған құралдарды қамтитын еркін және ашық орта. Яғни, бұл ортаның коммерциялық кәсіби бағдарламаларға ұқсас функционалдығы бар. Кең функционалдығы арқасында бағдарлама күрделі көп терезелі интерфейске ие және оны үйрену қиын деп аталды. Әрбір дерлік функцияның сәйкес таңбашасы бар және Blender ұсынатын опциялар санын ескере отырып, әрбір перне бірнеше таңбашаға кіреді. Бұл бағдарламаның бір қиындығы. Кең функционалдығы арқасында бағдарлама күрделі көп терезелі интерфейске ие және оны үйрену қиын деп аталды. Әрбір дерлік функцияның сәйкес таңбашасы бар және Blender ұсынатын опциялар санын ескере отырып, әрбір перне бірнеше таңбашаға кіреді. Бұл бағдарламаның бір қиындығы. Бақылау сұрақтары: 1. Үш өлшемді графика мен екі өлшемді кескіндердің айырмашылығы неде? 2. Шамамен дерексіз үш өлшемді модельді атаңыз. 3. Анимация дегеніміз не? 4. Үш өлшемді бейнелерді өмірдің қай жерінен кездестіруге болады? 5. 3D басып шығару негізінде физикалық нысанды басып шығарудың қандай принципі жатыр? жүктеу/скачать 22,75 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|