Создание 3d модели: любая форма с точностью до микрона

Сегодня услуги 3d моделирования востребованы совершенно во всех сферах — от медицины до мультипликации. Вычислительные возможности компьютеров и умелые руки специалистов способны создать форму любой сложности, с таким количеством мелких деталей, с каким это нужно заказчику. Например, корпусы для гаджетов, мелкие детали для их «начинки», или более крупные объекты — модель автомобиля или здания.

Почему этот новый метод разработки прототипов стал настолько популярен и где можно его применить — разберем в статье.

Что такое 3d моделирование

Разработка 3d модели — это процесс создания трехмерного объекта на плоскости (экране монитора) при помощи специальных программ. Задача моделировщика — в точности передать форму предмета или существа, учитывая геометрию, текстуру, освещение, положение виртуальной камеры и варианты ее смещения.

Мерило сложности поставленной задачи по созданию 3d модели на заказ — цена. Мало просто представлять форму объекта. Нужно уметь ее рассчитать, создать с учетом всех нюансов, а это — довольно трудоемкий и кропотливый процесс. Тем более, если речь о промышленном или, допустим, медицинском моделировании. В таких случаях — совершенно оправданно не ломать голову над туториалами. Намного проще и эффективнее 3d моделирование заказать.

Создание 3d модели по заказу в итоге должно дать не просто достоверную картинку, но и гарантировать, что такой предмет может существовать в реальности и выполнять заложенные в него функции.

Например, если речь идет о корпусе для какого-нибудь устройства, важно знать характеристики материала, из которого он будет изготовлен впоследствии.

Допустим, перед специалистом стоит задача: создание 3d модели зданий. Заказчик хочет презентовать максимально достоверную «картинку» будущим покупателям, провести виртуальный тур, показать свое творение изнутри и снаружи. Или, например, предоставить проект инвесторам, чтобы получить финансирование. Значит, необходимо при помощи программ создать здания не только визуально привлекательные, но и функциональные. Учесть в масштабе толщину стен, нагрузки на опорные элементы.

Зачем такие сложности? Когда речь идет о промышленном дизайне и изготовлении 3д модели на заказ, зачастую следующим этапом становится производство — печать или изготовление пресс-формы аналогичного объекта. Вот тут и становится виден уровень мастерства моделировщика: красивый, но совершенно «нежизнеспособный» предмет — показатель хорошего вкуса, но не понимания требований в промышленной отрасли. Умельцы студии дизайна KLONA прекрасно знают, как совместить эстетику и функциональность в одном предмете.

Уровень профессионализма определяет стоимость 3d моделирования, но результат определенно заслуживает названной цены.

Как создается 3d модель на заказ

Способов создания трехмерных изображений при помощи компьютерных программ довольно много. И чем быстрее развиваются технологии, тем больше новых методов изобретается.

Любопытный факт: первые 3d изображения, которые удалось получить на плоскости — не были по-настоящему объемными. Ощущение формы создавалось при наложении нескольких одинаковых картинок разных цветов друг на друга. Чтобы разглядеть объем, необходимо было использовать специальное приспособление — поляризационные очки с цветными линзами.

Способы создания 3d модели, которые используются сегодня  — это полигональное, сплайновое, CAD прототипирование, 3d-скульптинг. В каждом из вариантов применяется также 3d моделирование по фотографии.

Разработка 3d моделей на заказ при помощи полигонального моделирования — это создание трехмерного объекта любой сложности с использованием полигонов (элементов 3d сетки). По сути, полигон — это квадрат или ромб, вершины и ребра которого можно перемещать. При смещении и искажении этих элементов создается форма будущей модели.

В промышленности и развлекательной индустрии, как правило, используется высокополигональное моделирование. То есть, количество элементов сетки, которое можно деформировать — максимальное. Такое создание объекта происходит в несколько этапов:

• создание формы при помощи низких полигонов (крупная сетка позволяет создать грубую форму, болванку);
• уточнение с помощью средних полигонов (квадраты сетки теперь меньше, и можно создать какие-то детали на базовой заготовке);
• проработка деталей с помощью высоких полигонов (самые мелкие полигоны позволяют добиться необходимой формы со всеми нужными элементами).

После того, как объект смоделирован, его все-таки нужно немного «доработать напильником» — текстурировать, отправить на рендер, чтобы добиться сглаживания углов и необходимой плавности линий. Учитывая, насколько трудоемкая такая разработка 3d моделей — цена, как правило, соответствующая. Не стоит искать, где большую работу согласятся делать за копейки. Низкая стоимость обычно отвечает такому же уровню качества.

3d-скульптинг по сути очень похож на полигональное моделирование. В каком-то смысле это его «прямой потомок». Суть метода в том, что сетка полигонов деформируется при помощи специальных кистей, отчего процесс напоминает лепку из пластилина или глины. Только на экране. И без ощущения материала под пальцами.

Визуализация 3d моделей по методу сплайнов — создание модели с использованием гибких линий. Это отличный метод для создания органических форм — людей, растений и прочих сравнительно гладких объектов. Однако, после получения необходимой формы, объект нередко конвертируется в полигональную сетку для доработки мелких деталей.

Промышленное моделирование, оно же СAD (Computer-Aided Design) наиболее применимо в промышленности. Если вы планируете заказать 3d модель не только эстетичную, но и функциональную — это наиболее подходящая технология. Программа учитывает и форму, и структуру. То есть материал, из которого изготавливается конечный образец.

Особенности этого метода в следующем:

1. Во-первых, CAD позволяет создать объект автоматически при введении параметров. Моделировщику не обязательно создавать каждую зазубрину шестерни вручную. Можно просто задать диаметр, количество и длину зубцов, толщину изделия, и программа воссоздаст макет по введенным данным.
2. Во-вторых, модели получаются не полыми. Если использовать любую из приведенных выше методик, специалист создает пустой каркас. CAD создает монолитную фигуру, состоящую из определенного материала. В процессе можно регулировать его толщину с учетом характеристик этого вещества.

Например, в медицине при моделировании ортопедических конструкций программа сама подсказывает оптимальную толщину материала в каждом участке коронки. Это помогает создать максимально прочное изделие.

3. В-третьих, можно создавать сложные конструкции (например, разборные корпуса для гаджетов), работая с поверхностным моделированием. Каждая поверхность и ее форма создается в отдельности, а потом объединяется при помощи плавных или жестких переходов.  

При этом изделие не нуждается в дополнительном рендеринге. Программа позволяет создать необходимые плавные формы, нависания и поднутрения таким образом, каким это должно выглядеть уже на фрезерованном или отпечатанном изделии.

И хотя метод выглядит простым, на самом деле он требует кропотливой работы и понимания множества факторов. Потому за такое 3d моделирование цена назначается достаточно высокая. Но в то же время — разумная, поскольку конечный трехмерный прототип может использоваться для потокового изготовления (ковшей, чехлов, сувенирных фигурок, короче — чего угодно).

Почему 3d прототипирование — лучший вариант

Если все так сложно — зачем вообще рассматривать изготовление 3d моделей на заказ? Замечательный вопрос, который дает повод рассказать обо всех преимуществах этого метода разработки прототипа.

1. Проектирование 3d моделей в результате дает не просто картинку, но и готовый шаблон для изготовления при помощи 3d печати или фрезерования.
2. Разработка 3d моделей подразумевает высокую точность. Если речь идет о мелких деталях, которые впоследствии должны взаимодействовать между собой, создание трехмерных прототипов с использованием специальных программ позволят просчитать размеры вплоть до микронов.  
3. Изготовление 3d моделей даже без последующего воплощения найдут применение. Например, возможность «повертеть» какой-нибудь стол в каталоге интернет-магазина даст клиенту больше информации об объекте и вполне может повлиять на решение о покупке.  

Создание чертежа изделия по-прежнему используется в промышленности. Однако большинство индустрий переходит к тому, что выбирает создание 3d объектов как точный и надежный вариант. Студия промышленного дизайна КЛОНА как раз специализируется на проектировании 3д модели на заказ.

Хочешь сделать хорошо — сделай это у профи

Создание трехмерных объектов — задача не из легких. Не достаточно иметь под рукой инструмент, нужно уметь им пользоваться. Не менее важно обладать особым пространственным мышлением и способностью воссоздать картинку из головы на экране монитора. И если технологию можно освоить, то без навыков и восприятия процесс создания прототипа займет много сил и времени.

Для себя, конечно, можно пробовать и учиться. Моделирование 3d — увлекательная тема, которая может стать настолько же медитативной, как лепка из пластилина. Но если модель нужна для бизнеса, лучше доверить это дело профессионалам. Сколько стоит сделать 3d модель, узнайте у нас, студии дизайна KLONA. Напишите, и мы проконсультируем и предложим варианты решения задачи.