Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Новосибирской области «Новосибирский профессионально-педагогический колледж» Исследовательская работа по теме: 3D моделирование Работу выполнил: Бирюков Андрей Студент группы 100 Новосибирск 2022-2023 Содержание Ведение. 1. 3D моделирование общие понятия 1.1 Применение 3D моделирование 1.2 Программы для 3D моделирования 2. 3D моделирование в современном мире 2.1 3Д моделирование 2.2 Применение 3D моделирования в наши дни 2.3 Польза от знаний 3D моделирования 2.4 Потребители 3D моделирования 3. Навыки и задачи специалиста в 3D-моделирования 2 Введение Актуальность данной темы заключается в широком использование трехмерного моделирования. Трехмерное моделирование применяется во многих сферах: маркетинг, архитектурный-дизайн, кинематография, не говоря уже о промышленности. На сегодняшний день компьютеры и компьютерные технологии прочно вошли в жизнь современного человека. Каждый день мы контактируем с различными гаджетами, используем в речи специальные компьютерные термины. Словосочетание 3D - программирование (моделирование) и 3D-печать неотъемлемые части нашей жизни. Сегодня для производства любого изделия инженеры и технологи всего мира изначально разрабатывают 3D модель изделия, затем печатают образец на 3D принтере, а уж после пускают его в массовое производство. Целью работы является изучение 3D моделирование и выяснить в каких сферах деятельности используется трехмерное моделирование. В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи: 1. Изучить основные понятия компьютерной графики и 3д моделирования 2. Изучить основные профессиональные программы 3. Создание 3д модели в профессиональной программе Изучить программу “blender” и применить её на практике, для создания 3D модели. 1. 3D моделирование общие понятия Визуализация объектов с помощью компьютерных программ позволяет лучше представить будущий проект в реальности. Такие модели производят глубокое впечатление, и дают возможность добиться потрясающих результатов. Моделирование с помощью 3D технологий отличное решение для многих промышленных, строительных, ювелирных предприятий, а в особенности дизайнерских студий и развлекательной индустрии. 3D моделирование, визуализация и анимация объектов занимают главное место в реализации многих бизнес-проектов. Существует три вида 3D-моделирования: каркасное моделирование; поверхностное моделирование; твердотельное моделирование. Первый из них, наиболее простой – это каркасное моделирование. Модели, получаемые при создании этого типа, будут называться каркасными. Состоят 3 они из линий, дуг, сегментов и полигонов. Изображения такого типа не передают полную информацию об объекте, зато с их помощью можно изучить его устройство и функциональность. Рис.1 пример каркасного моделирования Главным преимуществом каркасного моделирования является то, что на хранение трехмерных моделей, созданных этим способом, не требуется много оперативной памяти компьютера. Чаще всего каркасная визуализация применяется в специализированных программах для построения предполагаемой траектории движения устройства или инструмента Второй вид 3D-моделирования – это поверхностное моделирование. Рис.2 пример поверхностного моделирования В отличие от каркасного, здесь имеются не только сегменты, линии, дуги и полигоны, но и поверхности, образующие контур отображаемого объекта. Последний, самый точный тип 3D-моделирования, называется «твердотельное моделирование». В результате его использования можно получить настоящий образец готового объекта, который передает все данные о нем. 4 Рис.3 пример твердотельного моделирования Модель, созданная благодаря этому способу визуального воспроизведения, содержат текстуру. Хотя такие модели занимают наибольший объем памяти компьютера по сравнению с остальными, но они полностью описывает готовый объект. Большинство специалистов в области инновационных технологий также отмечают, слабое развитие АМ-технологии в России. Отдельные ведущие отечественные предприятия авиационной, автомобильной промышленности, энергетики и предприятия Росатома и многие другие уже имеют опыт практического использования 3D печати в различных отраслях промышленности, однако широкого распространения эти технологии не пока получили. Но при всем этом, можно заметить большой интерес со стороны различных организаций и предприятий. Например, активное развитие можно увидеть у Минпромторгом России, Минобрнауки России, Роскосмосом, Государственной корпорацей «Ростех», Госкорпорацией «Росатом», ОАО «Объединенная авиастроительная корпорация», ОАО «Объединенная двигателестроительная корпорация», научными организациями ФАНО России [2; c 124]. Научно-технические проблемы развития аддитивных технологий в России неоднократно рассматривались научно-техническим советом Военнопромышленной комиссии Российской Федерации, мероприятия по развертыванию аддитивного производства и развитию системы непрерывного образования в этой области закреплены решением Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России. При выборе технологической составляющей 3D моделирования стоит ориентироваться на имеющееся программное обеспечение. Многообразие и 5 характерные особенности компьютерных программ заслуживают отдельного внимания. Правильно выбранный функционал ПО поможет безошибочно выполнить любой проект. Например в 3D max моделировании трудно выполнить развертку и корректно наложить текстуру на объект, но вы с легкостью сможете найти инструменты для их выполнения в другой программе. Проекты с большим уровнем сложности имеют разделение на визуализацию и моделирование, поэтому для данной работы необходимо иметь определенный объем навыков и знаний. 1.1 Программы для 3D моделирования На сегодняшний момент разработаны различные программы для 3D моделирования. Их список постоянно пополняется, ведь компании создающие данное ПО хотят охватить как можно большую аудиторию потребителей, поэтому с появлением новых потребностей к специфике программы, они создают новые приложения. Среди них существуют как платные, так и бесплатные программы для 3D моделирования. К лидерам первой категории относятся 3D max, Maya, AutoCad, Cinema 4D, Компас 3D, Rhinoceros, а ко второй стоит отнести Blender 3D моделирование, Wings3D и Google SketchUp. Рассмотрим более детально каждый из этих продуктов: 3D max – популярнейшая программ, является профессиональной и имеет полноценный функционал. Используется для создания мультипликационного монтажа, анимации и трехмерной графики. Имеет ряд инструментов для создания моделей различной сложности. С её помощью можно получить любой виртуальный объект с точностью до мелочей и в последствии применить к нему анимацию. Есть платная и бесплатная студенческая версии программы. Maya – профессиональное ПО используемое кинематографом и разработчиками игр. Она имеет разнообразные ресурсы для получения качественных и реалистичных 3D- моделей. AutoCad – создана для впечатляющего 2D и 3D моделирования и выпускается на 18 языках. Здесь проработанный и понятный даже новичку интерфейс. В ней можно воссоздать модель при помощи 2D инструментов, а в последствии дополнить её в трехмерном функционале. Также можно моделировать отдельные объекты и целые комплексы, а также создавать текстуры для игр. Cinema 4D – универсальная программа, разработанная для трехмерного моделирования и анимации. Имеет различный функционал и обладает простым интерфейсом, к тому же он имеет русский язык, что несомненно делает ее очень популярной среди русскоязычных потребителей. Компас 3D – ПО для объемного моделирования. Она имеет математическое ядро и замечательно подходит для реализации инженерных проектов. Программа может не только построить модель, но и выполнит расчеты и анализ для дальнейшего её изготовления. Имеет поддержку русского языка. 6 Rhinoceros – используется для 3D моделирования в архитектуре, проектировании кораблей, в разработке дизайна для ювелирных организаций и автопрома, а также мультимедиа. Свою популярность она получила благодаря богатому функционалу и возможности импорта и экспорта файлов различного формата. Blender – программа для 3D моделирования, рендеринга, анимации, монтажа и постобработки. Кроме имеющего функционала, она сможет поддерживать другие плагины, которые помогают увеличить её возможности. Имеет файл для начинающих обучение 3D моделированию. Wings3D – самая простое ПО для трехмерного моделирования, в которой можно работать с несложными моделями. Минимальный и доступный интерфейс значительно облегчает работу начинающим специалистам. Кроме этого при помощи открытого кода программу можно модифицировать. Google SketchUp – позволяет создавать и редактировать различные варианты моделей. При мощи данной программы к ним можно добавлять новые элементы и текстуры. Обладает широким набором инструментов для создания объектов различной сложности. Представленный список программ является далеко не полным и при желании профессионально заниматься и получить необходимые уроки 3D моделирования вы можете самостоятельно подобрав подходящее ПО. Трехмерное моделирование – это поистине уникальная технология, за которой лежит будущее многих бизнес-проектов. Оно предоставляет всему человечеству потрясающие возможности воплощения в полной мере будущего объекта. Внедрение таких технологий ведет к экономии ресурсов, упрощению работ и расширению возможностей. 2. 3D моделирование в современном мире На самом деле 3D моделирование играет важную роль в жизни современного общества. Сегодня оно широко используется в сфере маркетинга, архитектурного дизайна и кинематографии, не говоря уже о промышленности. 3Д-моделирование позволяет создать прототип будущего сооружения, коммерческого продукта в объемном формате. Важную роль 3D моделирование играет при проведении презентации и демонстрации какого-либо продукта или услуги. Благодаря появлению и популяризации 3D-печати 3D-моделирование перешло на новый уровень и стало востребовано как никогда. Каждый человек уже может напечать нарисованный им самим или загруженный из интернета 3D-объект, будь то дизайнерская модель или персонаж любимого мультфильма. Естественно, не все разбираются в 3D-программах и умеют моделировать объемные объекты. Отсюда и востребованность профессии в области 3D моделирования выросла в разы за последнее десятилетие. 7 2.1 3Д моделирование 3D моделирование — это проектирование трехмерной модели по заранее разработанному чертежу или же эскизу. Для построения объемной модели предмета используются специальные программные продукты визуализации и аппаратные устройства в виде компьютеров, планшетов и оргтехники. При моделировании важным этапом является рендеринг — преобразование черновой вариации модели в приятный для глаз формат. Современная трехмерная компьютерная графика позволяет создавать максимально реалистичные модели объекта, которые бывает трудно отличить от обычной картинки. Профессионально смоделированная презентация позволяет на высоком уровне продемонстрировать продукт или услугу потенциальным клиентам, партнерам, инвесторам. 2.2 Применение 3D моделирования в наши дни Создание различных моделей персонажей. Обычно это используется при создании мультфильмов и при проектировании современных компьютерных видеоигр; Реклама и маркетинг. Часто требуются нестандартные объекты для рекламирования. Важную составляющую трехмерная графика играет при демонстрации какой-либо услуги. Это позволяет произвести более эффектное впечатление на заинтересованных лиц; Изготовление эксклюзивных украшений. Профессиональные художники и ювелиры используют специальные программы, которые позволяют создать оригинальный и неповторимый эскиз; Медицинская сфера. Например, при проведении пластической операции или же хирургическом вмешательстве, все чаще используют трехмерную графику для того, чтобы наглядно продемонстрировать пациенту, как будет проходить процедура, и каким будет результат. Архитектура и дизайн 3D архитектурное моделирование это процесс создания 3-мерного математического представления здания, экстерьера или дизайна интерьера в 3 этапа: визуализация, конструирование и рендеринг. Архитектурное моделирование в 3D позволяет дизайнерам создать проект любого типа, масштаба, сложности или материала. Самое большое преимущество трехмерного архитектурного моделирования заключается в том, что он позволяет покрывать как внутреннюю, так и внешнюю часть проекта. Это также позволяет легко обновить или заменить некоторые элементы дизайна до того, как процесс будет запущен в действие Кино 8 Самая популярная технология описания объектов в трехмерной графике — создание полигональной сетки. То есть объект описывается точками (вершинами), соединяющими их ребрами и гранями. Грани, образованные любым количеством точек от трех, называются полигонами. Это значит, что любой компьютерный герой в кино, на самом деле, многогранник, просто этих граней очень много. Сколько раз в кино была сцена со взрывающимся вертолетом? Не знаю, но не уверен, что в мире найдется столько вертолетов. Как же снять такую сцену? Нужно смоделировать трехмерный вертолет, нарисовать ему текстуру, подобрать настройки материалов, чтобы поверхность поблескивала на солнце как настоящий металл, выставить освещение как в отснятом кадре, анимировать его полет и синхронизировать виртуальную камеру, снимающую вертолет, с настоящей, которой уже отсняли остальное. И даже тут реальная съемка не обязательна. Есть такая профессия — фоны рисовать. Мэт-пэйнтинг — создание всей той красоты, что находится вдалеке и особо не демонстрирует выпуклости объектов. Звездное небо, лазурные берега, равнины Дикого Запада. 3Д моделирование, анимация и визуализация объектов играет важную роль в современном мире при реализации различных бизнес-процессов и успешном взаимодействии с заказчиком. 2.3 Польза от знаний 3D моделирования Возможность создавать объемные чертежи и 3Д модели; Умение работать со всеми необходимыми инструментами моделирования; Выполнение дорогостоящих проектов стоимостью от 30 тысяч рублей; Приобретение навыков, которые позволят стать профессиональным дизайнером или архитектором; Достижение поставленных целей, продвижение в профессиональном или карьерном плане. Изучение принципов трехмерной графики идеально подойдет не только для инженеров, дизайнеров, модельеров и архитекторов, но и для всех тех, кто любит создавать объемные объекты по заданным чертежам в архитектуре и получать от этого высокую прибыль. 2.4 Потребители 3D моделирования Руководители строительных организаций. Трехмерная графика позволяет более эффектно продемонстрировать объект потенциальным покупателям; 9 Администрация торговых и выставочных залов. С целью привлечения арендаторов они заказывают соответствующие объемные изображения супермаркета, торгового комплекса; Представители рекламного агентства. Демонстрация какой-либо продукции или услуги в трехмерном изображении позволяет более эффектно представить товар. Помимо этого, к заказам подключились и обычные люди, которым необходимо напечатать какие-либо объекты на 3D-принтере. По всей России уже стали активно развиваться 3D-типографии 3.Навыки и задачи специалиста в 3D-моделирования Хороший специалист пользуется огромным спросом, ведь ему по силам нарисовать что угодно. Вот основные навыки: Работа со специфическим программным совершенствование своих умений. обеспечением, постоянное В случае с анимированными персонажами – знание основ анатомии для придания реалистичности движениям. Способность на приличном уровне рисовать от руки. Если у вас совсем плохо с рисованием, то и лезть в такую профессию не стоит. В данной профессии важна усидчивость, готовность часами разбираться в особенностях работы тех или иных программ. Специалист по 3Dмоделированию должен быть внимательным к деталям, скрупулезным и даже несколько педантичным. Распространено мнение, что моделирование подходит лишь художникам и дизайнерам. Но, как показывает практика, есть много талантливых моделлеров без художественного образования и, вообще, самоучек – всю информацию сейчас легко найти в интернете. Безусловно, важно понимать основы композиции, компоновки тела и размещения света, но эти аспекты по силам изучить без специальной подготовки. 10 Эту современную профессию может освоить любой человек, который заинтересован в этой области. Не обязательно вначале учиться на программиста, художника или дизайнера. На курсах 3D-моделирования происходит обучение с нуля – студенты приобретают базовые навыки, остальные же они развивают самостоятельно или приступают к продвинутому изучению 3D-моделирования онлайн в специальной школе. 3 Заключение Данная работа была выполнена в полном соответствии поставленной цели. Для моделирования существует много различных направлений. Мы выбрали 3D моделирование. Программа blender являлась основным инструментом для создания модели «Работа с данным продуктам ранее была не знакома. В ходе выполнения исследовательской работы были изучены основы работы по созданию различных трехмерных объектов. Моделирование становится все более востребованным методом, для решения наиболее актуальных проблем человечества. «Теоретически для построения наилучшей модели требуется, чтобы все необходимые компоненты поступили на рассмотрение одновременно». Эдвард де Боно Эти слова принадлежат Британскому психологу и автору 12 книг. Я согласен с его мнением, так как полный взгляд на ситуацию позволяет работать, отталкиваясь сразу от всех частей информации. 11 Моделирование в информатике – это составление образа какого-либо реально существующего объекта, который отражает все существенные признаки и свойства. 3D-технологии создания объектов можно использовать практически повсеместно. Вы можете создать расческу, ложку, подставку и т.д. Значительно ускорить строительство и сделать его более доступным и безопасным. С развитием трёхмерных технологий, стало возможно создание большинства частей человеческого тела. Но чаще они используются в стоматологии. 12 13 Список литературы 1. Цитаты: о моделировании. О моделировании цитаты [Электронный ресурс]. – URL: https://citaty.space/цитаты_о%20моделировании_15236 2. [Электронный ресурс]. – URL: http://fb.ru/article/326260/modelirovanie-vinformatike---eto-chto-takoe-vidyi-i-etapyi-modelirovaniya 3. [Электронный ресурс]. – URL: https://habr.com/ru/post/196182/ 4. [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/3D_ручка#«Холодные»_3D_ручки 5. [Электронный ресурс]. – URL: http://all-flesh.ru/story/3d-modelirovanie-v21-vek 6. [Электронный ресурс]. – URL: https://koloro.ua/blog/3d-tekhnologii/3dmodel-vidy-urovni-slozhnosti-sostavnye-chasti.html 7. [Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/3d-tehnologiii-ih-primenenie-v-dizayne 14