СЕРЕДНЯ ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА №217 МІСТА КИЄВА
РЕФЕРАТ
на тему
«Застосування 3D моделювання»
Учня 10-Б класу
Качарова Владислава
Київ 2020
Зміст
3D-моделювання
Визначення поняття «3D-моделювання»
Області застосування 3D-моделювання
Етапи розробки 3D-моделі
5. Методи 3D-візуалізації
3D-моделювання
3D-моделювання і візуалізація необхідні у виробництві продуктів чи їх упаковки, а також для створення прототипів виробів і створення об'ємної анімації.
Таким чином, послуги з 3D-моделювання та візуалізації надаються тоді, коли:
- потрібна оцінка фізичних і технічних особливостей виробу ще до його створення в оригінальному розмірі, матеріалів і комплектації;
- необхідно створити 3D-модель майбутнього інтер'єру.
У таких випадках вам точно доведеться вдатися до послуг фахівців в області 3D-моделювання і візуалізації.
3D-моделі − невід'ємна складова якісних презентацій та технічної документації, а також – основа для створення прототипу виробу. Особливість нашої компанії − в можливості проведення повного циклу робіт зі створення реалістичного 3D-об'єкту: від моделювання до прототипування. Оскільки всі роботи можна провести в комплексі, це суттєво скорочує час і витрати на пошук виконавців і постановку нових технічних завдань.
Якщо мова йде про продукт, ми допоможемо вам випустити його пробну серію і налагодити подальше виробництво, дрібносерійне або ж промислових масштабів.
Визначення поняття «3D-моделювання»
Тривимірна графіка або 3D-моделювання – комп'ютерна графіка, що поєднує в собі прийоми і інструменти, необхідні для створення об'ємних об'єктів в тривимірному просторі.
Під прийомами варто розуміти способи формування тривимірного графічного об'єкту – розрахунок його параметрів, креслення «скелету» або об'ємної, не деталізованої, форми; витискання, нарощування і вирізання деталей і под.
А під інструментами – професійні програми для 3D-моделювання. В першу чергу – SolidWork, ProEngineering, 3DMAX, а також деякі інші програми для об'ємної візуалізації предметів у простору.
Об'ємний рендеринг – це створення двовимірного растрового зображення на основі побудованої 3D-моделі. Це максимально реалістичне зображення об'ємного графічного об'єкту
Області застосування 3D-моделювання
Реклама і маркетинг
Тривимірна графіка незамінна у презентації майбутнього виробу. Для того, щоб розпочати виробництво необхідно намалювати, а потім створити 3D-модель об'єкту. А вже на основі 3D-моделі, за допомогою технологій швидкого прототипування (3D-друк, фрезерування, лиття силіконових форм і под.), складається реалістичний прототип (зразок) майбутнього виробу.
Після візуалізації (3D-візуалізації), отримане зображення можна використовувати у розробці дизайну упаковки або для створення зовнішньої реклами, POS-матеріалів і дизайну виставкових стендів.
Міське планування
За допомогою тривимірної графіки досягається максимально реалістичне моделювання міської архітектури і ландшафтів з мінімальними витратами. Візуалізація архітектури будівель і ландшафтного оформлення дає можливість інвесторам і архітекторам відчути ефект присутності в спроектованому просторі. Це дозволяє об'єктивно оцінити переваги проекту та усунути недоліки.
Промисловість
Сучасне виробництво неможливо уявити без промислового моделювання продукції. З появою 3D-технологій виробники отримали можливість значної економії матеріалів і зменшення фінансових витрат на інженерне проектування. З допомогою 3D-моделювання, дизайнери-графіки створюють тривимірні зображення деталей і об'єктів, які в подальшому можна використовувати для створення прес-форм і прототипів об'єкту.
Комп'ютерні ігри
Технологія 3D у створенні комп'ютерних ігор використовується вже понад десять років. В професійних програмах досвідчені фахівці вручну промальовують тривимірні ландшафти, моделі героїв, анімують створені 3D-об'єкти і персонажі, а також створюють концепт-арти (концепт-дизайни).
Кінематограф
Вся сучасна кіноіндустрія орієнтується на кіно у форматі 3D. Для подібних зйомок використовуються спеціальні камери, здатні знімати в 3D-форматі. Крім того, за допомогою тривимірної графіки, для кіноіндустрії створюються окремі об'єкти і повноцінні ландшафти.
Архітектура та дизайн інтер'єрів
Технологія 3D-моделювання в архітектурі давно показали себе з найкращого боку. Сьогодні створення тривимірної моделі будівлі є незамінним атрибутом проектування. На підставі 3D-моделі можна створити прототип будівлі. Прототип може повторювати лише загальні обриси будівлі, або бути деталізованою збірною моделлю майбутньої будови.
Що ж стосується дизайну інтер'єрів, то, за допомогою технології 3D-моделювання, замовник може побачити, як виглядатиме його житло або офісне приміщення після проведення ремонту.
Анімація
За допомогою 3D-графіки можна створити анімованого персонажу, «змусити» його рухатися, а також, шляхом проектування складних анімаційних сцен, створити повноцінний анімований відеоролик.
Етапи розробки 3D-моделі
Розробка 3D-моделі здійснюється в кілька етапів:
1.Моделювання або створення геометрії моделі.
Мова йде про створення тривимірної геометричної моделі, без обліку фізичних властивостей об'єкту. В якості прийомів використовується:
вичавлювання;
модифікатори;
полігональне моделювання;
обертання.
2. Текстурування об'єкту.
Рівень реалістичності майбутньої моделі безпосередньо залежить від вибору матеріалів для створення текстур. Професійні програми для роботи з тривимірною графікою практично не обмежені в можливостях для створення реалістичної картинки.
3. Коригування світла і місця спостереження.
Один з найскладніших етапів у створенні 3D-моделі. Адже саме від вибору тону світла, рівня яскравості, різкості і глибини тіней залежить реалістичність сприйняття зображення. Крім того, необхідно вибрати місце спостереження за об'єктом. Це може бути вид з висоти пташиного польоту або масштабування простору з досягненням ефекту присутності в ньому − завдяки вибору погляду на об'єкт з висоти людського зросту.
4. 3D-візуалізація або рендерінг.
Завершальний етап 3D-моделювання. Він полягає в деталізації налаштувань відображення 3D-моделі: у додаванні графічних спецефектів, таких, як відблиски, туман, сяйво і под. У випадку відео-візуалізації, визначаються точні параметри 3D-анімації персонажів, деталей, ландшафтів тощо (час колірних перепадів, світіння та ін).
На цьому ж етапі деталізуються налаштування візуалізації: підбирається потрібна кількість кадрів в секунду і розширення підсумкового відео (наприклад, DivX, AVI, Cinepak, Indeo, MPEG-1, MPEG-4, MPEG-2, WMV тощо). Якщо необхідно отримати двовимірне растрове зображення, визначається формат і розширення зображення, в основному − JPEG, TIFF або RAW.
5. Постпродакшн
Обробка відзнятих зображень і відео за допомогою медіа-редакторів − Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro (або Final Cut Pro/ Sony Vegas), GarageBand, Imovie, Adobe After Effedts Pro, Adobe Illustrator, Samplitude, SoundForge, Wavelab та ін.
Постпродакшн полягає в доданні медіа-файлів оригінальних візуальних ефектів, мета яких − розбурхати свідомість потенційного споживача: вразити, викликати інтерес і запам'ятатися на довго!
Методи 3D-візуалізації
1. Растеризація.
Один з найпростіших методів візуалізації. У його використанні не враховуються додаткові візуальні ефекти (наприклад, колір і тінь об'єкту відносно точки спостереження).
2. Рейкастинг.
3D-модель оглядається з певної, заздалегідь заданої точки − з висоти людського зросту, висоти пташиного польоту і под. З пункту спостереження спрямовуються промені, які визначають світлотіні об'єкту, коли відбувається його розгляд у звичному форматі 2D.
3. Трасування променів.
Під час попаданні на поверхня, промінь розділяється на три компоненти: відбитий, тіньовий і переломлений. Власне це і формує колір пікселя. Крім цього, від кількості поділів залежить реалістичність зображення.
4. Трасування шляху.
Один з найскладніших методів 3D-візуалізації. Використовуючи даний метод 3D-рендерингу, поширення світлових променів максимально наближене до фізичних законів поширення світла. Саме це і забезпечує високу реалістичність кінцевого зображення. Варто зазначити, що даний метод відрізняється високою ресурсною витратністю.