Рисование 3д моделей. Объемные модели из фотографий

3D-моделирование - это процесс создания трехмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования - разработать визуальный объемный образ желаемого объекта. При помощи современного программного обеспечения сделать это не составляет трудностей.

В этой статье вы ознакомитесь с тремя самыми лучшими программами для 3D моделирования. Это Blender 3D, SketchUp и AutoCAD. Этот список можно было бы продолжить такими программами, как 3D Max, Wings 3D и многими другими, но по мнению редакторов нашего сайта и после общения со специалистами в сфере трехмерного моделирования мы решили выделить именно эти 3 программы.

Blender 3D

Blender 3D – это бесплатное программное обеспечение для создания и работы с 3D графикой.

Программа имеет большое количество кистей, возможность создания слоёв, простота работы с анимацией и еще множество других премудростей присущи Blender 3D. Если честно, то все достоинства именно этой программы по сравнению с другими не счесть. Здесь главное практика и обучение. Но остановив свой выбор на Blender 3D вы действительно не ошибетесь.

Одной из главных особенностей Blender 3D является продвинутый интерфейс, который позволяет подстроить все элементы и инструменты под желания пользователей. Это дает большой приоритет при выборе программы для программы для 3D моделирования.

Что касаемо технических характеристик вашего компьютера для работы с Blender 3D, то они достаточно велики. Вам потребуется не менее 2 Гб оперативной памяти, видеокарта с 1 Гб видеопамяти (совместимая с Open GL) и желательно 32-битный двухъядерный процессор (но желательно лучше).

SketchUp

Профессиональное программное обеспечение для любых действий с трехмерными объектами. В программе можно выполнять практически любые действия, связанные с моделированием. В SketchUp встроено большое количество стандартных шаблонов моделей и генератор эффектов, что значительно облегчает работу. Также программа поддерживает макросы и плагины.

Основными работами, которые выполняются в SketchUp, является моделирования мебели, интерьера или архитектурных сооружений, но это далеко не весь перечень ведь многое зависит от вашей задачи и фантазии.

Бесплатная версия и удобный интерфейс с поддержкой русского языка сделали SketchUp очень популярной среди русскоязычных пользователей. Также, при желании, на YouTube можно отыскать видеоуроки, демонстрирующие возможности программы и дающие базовые знания об работе в SketchUp.

В сравнении с Blender 3D, для SketchUp технические характеристики вашего компьютера должны быть намного скромнее. Это 1 Гб оперативной памяти, видеокарта с памятью 256 Мб и конечно же не менее 1 гГц процессор. Но учтите, что эти требования – минимальные.

Особого представления эта программу не требует, ведь она и так знакома все, начиная от студентов-инженеров (любой специальности) и заканчивая специалистами, работающими в больших компаниях занимающиеся проектированием.

С умелыми руками и небольшим багажом знаний в AutoCAD можно создавать 3D модели любой сложности. Багаж знаний можно постоянно пополнять, ведь литературы, видеоуроков и статей, обучающих работе в этой программе огромное множество.

В основном AutoCAD используют для создания чертежей, но последние версии программы расширили возможности. Но все же AutoCAD в большей мере предназначен для технического моделирования. Да лицензия дороговата. Поэтому большинство начинающих и уже профессионалов в сфере 3D моделирования отдают предпочтение Blender 3D.

Создание объемных виртуальных объектов ещё никогда не было настолько удобным и увлекательным процессом. Благодаря современным программам, сегодня, каждый желающий, может построить уникальную трехмерную модель прямо на своем компьютере.

С каждым днем трехмерная графика становится все более востребованной и доступной. 3D-модели широко используются в игровой индустрии, монтаже фантастических фильмов, архитектуре, дизайне и даже археологии. Широкая доступность 3D-принтеров, только повышает тягу к этому чудесному виду творчества.

Подходящее железо

Если вы серьезно решили заниматься трехмерным моделированием, то для быстрой и комфортной работы, вам потребуется мощный компьютер.
Рекомендуемые характеристики железа:

• Процессор: Должен быть многоядерным. Если 2 ядра, то минимум по 3гГц. Если ядер 4 и больше, то по 2.3 гГц.
• Оперативная память: Для комфортной работы без лагов, будет достаточно 4 Гб свободной оперативки.
• Видеокарта: Оптимальным вариантом конечно же будет серия FX от GeForce, но если цена такой игрушки покажется великоватой, то можно обойтись бюджетными моделями, например nVidia GTX 430.
• Операционная система: Здесь подойдет любой 64х-разрядный Windows с которым будет совместима программа для моделирования.

Не переживайте если ваш компьютер менее мощный. Работать в программах 3D моделирования можно и с меньшими характеристиками. Единственный минус, что при ограниченных ресурсах, картинка может притормаживать и со временем эти лаги могут серьезно раздражать. Но если ваш энтузиазм и нервы крепки, то смело приступайте к выбору инструмента для работы.

Вибираем инструмент для 3D-моделирования

С развитием 3D печати, разрабатывается все больше программ для работы с трехмерными объектами. Современные инструменты становятся более функциональными и удобными для рядового пользователя. Сегодня каждый разработчик ПО, старается показать свой продукт в лучшем свете, и новички часто путаются в ярком обилии предложений.

3D моделирование под ЧПУ – создание образов будущей детали, которые при помощи программы будут использованы для ее изготовления. Станки с ЧПУ – оборудование, позволяющее осуществлять автономную или полуавтономную трехмерную обработку заготовок. Функции приборов обусловлены наличием системы числового программного управления. Но она не будет работать без 3D моделирования.

Особенности

Создание 3D моделей – сложная задача, известная также под названием прототипирование. Это действие является необходимым перед запуском обработки заготовки. Благодаря 3D моделированию создается пример будущей детали в единичном количестве. На его основе будет выполняться серийное производство. Создание примера выполняется при помощи 3D фрезеровки, относящейся к системам быстрого прототипирования.

Фрезеровка наилучшим образом подходит для изготовления трехмерной модели будущей заготовки. Для выполнения задачи используется фрезерный станок, оснащенный числовым программным управлением. Преимущество агрегата заключается в непрерывной многоэтапной работе. Он позволяет быстро получить качественную и точную деталь, которая будет использована в качестве прототипа.

Для создания 3D моделей необходимо наличие специального образования. Выполнить эту работу самостоятельно сложно. Существуют специальные компании, которые занимаются изготовлением 3D моделей под заказ. Для этого используются профессиональные графические программы, благодаря которым заказчик может заранее увидеть, как будет выглядеть будущая заготовка, и при необходимости внеси изменения.

3D фрезерование

3D фрезеровка – способ, при помощи которого создаются заданные объемные формы. Как уже отмечалось ранее, эта задача выполняется с использованием станка с ЧПУ. Материал выбирается самостоятельно. Станки с ЧПУ используются, поскольку имеют высокую точность обработки, и способны обеспечить изделие любой конфигурацией и формой. При этом сложность форм и используемый материал не имеют значения.

При помощи фрезеровки на ЧПУ станках производятся:

• технологическая оснастка;
• рекламные объекты;
• презентационные макеты;
• фигурная порезка.

Чаще всего заготовки производятся из:

• пластика;
• композитных полимеров;
• металла;
• камня;
• древесины.

Этапы

Фрезеровка выполняется в несколько этапов. На первом этапе создается трехмерная инженерная модель, которая впоследствии будет внесена в программу станка с ЧПУ. Для этого используются специальные графические программы на компьютерах.

На втором этапе изготовленная модель проходит подготовку. Выбираются инструменты, при помощи которых на ее основе будет изготовлена деталь. Создается программа, необходимая для пошагового изготовления заготовки.

На третьем этапе осуществляются практические фрезеровочные работы. Первая деталь является пробной, поэтому она производится из пластика. Этот материал является самым дешевым. Пробная заготовка позволит выявить и исправить недочеты, если они имеются.

Четвертый этап – завершающий. Производится чистовая заготовка после внесения необходимых исправлений. На ее основе будут изготовляться остальные детали. От качественного 3D моделирования зависит, насколько точной будет изготовленная деталь.

Числовое программное управление позволяет изготовить деталь без особых усилий, просто задав нужные параметры. При этом качество изделия будет выше, чем при самостоятельной работе. Эта особенность особо полезна для неопытных пользователей.

3D моделирование

Чтобы создать 3D модель используется специальное ПО, предназначенное для профессиональной работы с трехмерной графикой. Самыми популярными программами, устанавливаемыми на компьютер, являются:

• CADDS5;
• PowerShape;
• SolidEdge;
• T-Flex CAD;
• AutoCAD.

Перечисленные программы позволяют осуществить твердотельное моделирование. Этот тип моделирования необходим для создания трехмерного объекта, который будет отличаться физическими качествами реальной детали. При помощи твердотельного моделирования можно спроектировать модели с высоким показателем детализации. Преимущество таких моделей заключается в отображении малейших составляющих.

Этот тип моделирования имеет и другие преимущества:

• создание трехмерной модели с максимальным показателем реалистичности;
• возможность простой корректировки трехмерного проекта;
• чертежи форматируются в автоматическом режиме;
• возможность создавать модели на основе готовых шаблонов;
• экономия затрат по времени, необходимых для проектировки.

Система автоматизированного проектирования, известная под аббревиатурой САПР – комплекс инструментов, необходимых для выполнения задачи в автоматизированном режиме. САПР разработан с целью упросить выполнение работы. Производством таких систем занимается фирма Autodesk. Компания занимается созданием программ для проектирования трехмерных и двухмерных моделей. Полученные модели можно использовать для различных станков.

САПР помогают людям, не имеющим опыта в данной сфере. Они упрощают процесс и создают условия для интуитивного использования. С их помощью можно провести измерения на высокой точности. Программы эффективны, даже если выполняется проектирование заготовки со сложными формами. В этом случае гарантировано изготовляются герметичные и целостные модели. Полученные модели используются в качестве составляющей машинного кода.

Практическое применение 3D моделирования

3D моделирование имеет широкий охват сфер деятельности, начиная индивидуальным, и заканчивая общественным использованием. Среди наиболее популярных областей применения находятся:

• производство элементов мебельного декора;
• изготовление сувенирных и игрушечных изделий;
• производство художественной продукции;
• изготовление элементов объемной рекламы;
• резьба по дереву и металлу.

Несмотря на то, что 3D моделирование чаще всего используется совместно с , оно может не менее успешно сочетаться с другими приборами, оснащенными системами числового программного управления.

Основное преимущество трехмерного моделирования заключается в экономии финансовых средств.

Если ранее перед изготовлением чистовой модели производилось большое количество пробных изделий, на основе которых устранялись ошибки, то теперь эту задачу можно выполнить на компьютере до того, как начнется производство деталей. Таким образом, экономятся не только материалы, но и затраченное время.

Опытные люди предпочитают не экономить на трехмерном моделировании, привлекая к работе специалистов. Экономия повлечет затраты, которые намного превысят стоимость услуг специальных фирм.

Где взять 3D модели

Найти трехмерные модели необходимых деталей можно в свободном доступе в интернете. Многие файлы могут быть заражены вирусами, поэтому следует выполнить проверку сайта перед их скачиванием. Кроме того, в интернете имеются только самые ходовые схемы. Они не всегда выполнены в высоком качестве, и могут не подойти для нужных целей.

Поэтому привлечение профессионалов является более верным решением этого вопроса.

Чтобы создать нужную трехмерную модель, специалистам может потребоваться:

• чертеж, эскиз или фотография примера заготовки, которую хочет получить заказчик;
• точные габариты изделия;
• разрезы детали (если она имеет сложную форму).

Если предоставляются изображения, необходимо сделать как можно больше фотографий с разных ракурсов. Так профессионалам будет проще разобраться, что именно необходимо изготовить.

Для самостоятельной работы потребуется специальная программа. Рекомендуется первоначально поработать с двухмерной графикой, если опыт в этой сфере отсутствует. Ранее перечисленные программы доступны в бесплатном доступе в интернете.

Трехмерным моделированием производятся файлы, которые могут сохраняться в разных форматах. Для ее преобразования в программу используется САМ-система. Она превратит файл в программу, с которой сможет взаимодействовать станочный прибор с ЧПУ. При загрузке программы прописываются размеры, которые должна иметь заготовка, и другая дополнительная информация, необходимая для системы.

Свободное программное обеспечение для создания фотореалистичных 3D моделей человека для использования в компьютерной графике . Оно разрабатывается сообществом программистов, художников и ученых, которые заинтересованы в 3D моделирования персонажей. MakeHuman на русском языке .

Технологии MakeHuman

MakeHuman разработан с использованием технологии 3D морфинга. Запускается со стандартным (уникальным) андрогинный человеком, который может быть преобразован в самых разнообразных персонажей (мужского и женского пола), смешивая их с линейной интерполяцией.

Например, используя четыре основные цели морфинга (ребенок, подросток, молодой, старый) можно получить все промежуточные формы.

Используя эту технологию, с большой базой данных морфинг целей, фактически возможно воспроизвести любой персонаж. Он использует очень простой графический интерфейс для доступа и легкой обработки сотни морфинг целей. Подход MakeHuman заключается в применении ползунков с общими параметрами, как рост, вес, пол, этническая принадлежность и мускулатуры. Для того, чтобы сделать его доступным на всех основных операционных систем, начиная с 1,0 альфа 8 он разработан в Python с использованием OpenGL и Qt, с архитектурой полностью реализованной с помощью плагинов.

Инструмент разработан специально для моделирования виртуальных людей, с простой и полной системой поз, которая включает симуляцию мышечной движения. Итерфейс прост в использовании с быстрым и интуитивным доступом к многочисленным параметрам, требуемым при моделировании человеческой формы.

Разработка MakeHuman происходит от подробного технического и художественного исследования морфологических характеристик человеческого тела. Работа с морфингом происходит при помощи линейной интерполяции, перемещения, и вращения. С помощью этих двух методов вместе с простым расчетом форм-фактора, можно достичь результатов, таких как моделирование мышечного движения, которое сопровождает вращение конечностей.

В версии 1.1.0 предлагается экспорт в:

• Collada (dae);
• Filmbox (fbx);
• Wavefront obj;
• Ogre3D;
• Stereolithography;
• Biovision Hierarchy BVH;
• Lightmap;
• UV map.

Лицензия

MakeHuman имеет полностью открытый исходный код, то есть является свободной программой. Вывод персонажей MakeHuman выпущен под CC0, для того, чтобы они свободно использовались в коммерческих и некоммерческих проектах. База данных и код доступны под лицензией GNU Affero GPL.

Премии

В 2004 MakeHuman получил премию от Suzanne Award как Best Python Script.

История версий

Предком MakeHuman был MakeHead, Python скрипт для Blender, написанный Мануэлем Бастьони, художником и кодером, в 1999 году. Через год, он создал команду увлеченных людей и выпустил первую версию MakeHuman для Blender. В 2003 году он был официально признан Фондом Blender и размещен на сайте Blender в разделе проектов. В 2004 разработка остановилась, потому что было трудно написать скрипт Python, таким образом, используя только Blender API.

В 2005 году MH был перенесен с Blender на SourceForge и переписан с нуля на C.

Эволюция на пути к универсальной модели топологии

Цель проекта заключается в разработке приложения, способного моделировать разнообразные человеческие формы в полном диапазоне природных поз с единой, универсальной сеткой.

Команда MakeHuman разработала модель, которая сочетает в себе различные анатомические параметры с плавным переходом от ребенка до пожилого человека, от мужчины к женщине, и от полного к худому.

Первоначальная сетка занимает золотую середину, будучи не мужчиной, ни женщиной, ни молодой, ни старой, и имеющей среднее мышечной состояние. Андрогинный вид, гомункула.

С первого выпуска MakeHuman (2000) и первого выпуска makeHead (1999), задача в том, чтобы построить универсальную топологию, которая сохранит все эти возможности, но добавить возможность интерактивно настроить сетку для размещения анатомического разнообразия, которое можно найти среди населения людей.

Первый прототип универсальной сетки (только головы) был сделан в 1999 году в makeHead скрипте, а затем адаптирован для раннего MakeHuman (2000). HM01, первая профессиональная модель, была реализована Энрикой Валенца в 2002 году. Вторая замечательная сетка (K-Mesh или HM02) моделировалась Кошик Пал в 2005 году. Третья сетка была смоделирована Мануэлем Бастьони как z-mesh или HM03. Благодаря опыту предыдущих версий, четвертая сетки была смоделирована Джанлукой Мирагол (ака Yashugan) в 2007 году (Y-Mesh или HM04). Пятая сетка была построена на предыдущей Джанлукой Мираголи и Мануэлем Бастьони (HM05). Шестая сетка также сделана Джанлукой Мираголи. В 2010 году был выпущен еще один вариант сетки (Волдемэром Пересом младшим, Андре Ришаром, Мануэлем Бастьони). Последняя сетка, выпущенная в 2013 году, была смоделирована Мануэлем Бастьони.

Научно-исследовательское использование MakeHuman

Из-за свободной лицензии, программное обеспечение MakeHuman широко используется исследователями в научных целях.

Сетка MakeHuman используется в промышленном дизайне, где необходима для проверки антропометрии проекта, в исследовании виртуальной реальности, быстром создании аватар.

Персонажи MakeHuman часто используются в биомеханике и биомедицинском машиностроении, для имитации поведения человеческого тела при определенных условиях или лечении.

Программное обеспечение использовалось для хирургического зрительно-тактильного развития системы обучения. Зрительно-тактильное моделирование сочетает тактильные ощущения с визуальной информацией и обеспечивает реалистичные сценарии обучения, чтобы получить, улучшить и оценить резидентов и экспертные знания, и навыки хирургов.

MakeHuman предусматривает создание виртуальных человекоподобных персонажей для разработки аватар для ирландского языка жестов.

Виртуальные 3D модели человека, созданные с помощью программного обеспечения были приспособлены для выполнения движений языка жестов, в основном с целью визуализации южноафриканского языка жестов.

Перевод MakeHuman на русский язык

Переходим в меню MakeHuman «Settings», и там выбираем вкладку «General». В открывшейся в правой части окна блоке «Language» выбираем «Russian». Далее необходимо перезапустить программу, и она будет полностью на русском языке.

Язык: Русский
Лицензия: AGPL

Протестировано на ОС: Windows 7 x64, Windows 10 x64

Внимание, резервная копия обновляется очень редко, так как нужна на случай удаления дистрибутива с официального сайта.

Сегодня я хочу рассказать как создать любую, какую Вы только пожелаете 3D фигуру из простого изображения - заготовки (Данный урок актуален для пользователей Adobe Photoshop CS5 Extended.

1. Немного теории без которой никак…
Все трехмерные (3D) объекты, которые мы хотим создать должны быть вначале нарисованы в фотошопе в градациях серого. Что это значит? Все просто, трехмерные объекты в фотошоп рисуются на основании заданных цветов которые лежат от черного к белому, но обязательно в градациях серого (не путайте с черно-белым изображением). На скриншоте который расположен ниже показан этот спектр цветов:

Именно этот спектр цветов является рабочим для создания 3D объектов.
Чем темнее вы выберете цвет, тем больше будет вмятина в 3D объекте, и наоборот, чем светлее будет выбранный цвет, тем больше это место будет возвышаться на 3D объекте. Таким образом мы можем создавать рельефы, выпуклости и вогнутости на 3D объекте.
Необходимо заметить, что все 3D объекты имеют стандартный геометрический набор в четырех направлениях:
- плоскость
- двусторонняя плоскость
- цилиндр
- сфера
на основании которых строятся модели, исходя из того, какую модель нам предстоит построить. Это значит, что имея заготовку в виде рисунка в градациях серого, мы можем построить из него четыре различных фигуры. Для того, что бы это все понять, перейдем к практике.

2. Подготовка рабочей среды программы к работе.
Если у Вас еще не включена отрисовка OpenGL, включаем ускорение трехмерных объектов: Edit (Редактировать)>Preferences (Установки)>Performance (Производительность) , ставим галочку и нажимаем Ok.

Нам понадобится палитра для работы с 3D объектами. Если у Вас ее нет сделайте следующее: Window (Окно)>3D .

3. Создание заготовки.
Создаем новый рисунок: File (Файл)>New (Новый (Cntr+N) ), выставляем такие параметры:

Вы можете задать другие параметры, но помните, чем больше наше изображение, и его разрешение тем тяжелей и дольше компьютер будет обрабатывать нашу фигуру.

Нарисуйте на холсте кистью с твердыми краями и большого диаметра, нажав клавишу Shift, следующий рисунок (выбирайте для каждой полосы цвет, который указан у меня на скриншоте):

Это и есть наш рисунок - заготовка.

4. Создание 3D объектов.
В палитре 3D объектов, установите такие настройки, и нажмите кнопку создать:

Теперь повращайте ее инструментами:

Теперь верните состояние когда у нас была простая заготовка. В палитре 3D объектов, выставите теперь такие настройки, и нажмите кнопку создать:

Посмотрите на фигуру которая получилась:

Как Вы видите более темные цвета посажены глубже, а более светлые наоборот более выдвинуты вперед. Попробуйте проанализировать фигуру, глядя на нашу заготовку и сравнивая ее с фигурой.

Теперь вновь верните состояние когда у нас была простая заготовка. В палитре 3D объектов, выставите теперь такие настройки, и нажмите кнопку создать:

Посмотрите на фигуру которая получилась:

Как Вы видите более темные цвета посажены глубже, а более светлые наоборот более выдвинуты вперед. Попробуйте проанализировать фигуру, глядя на нашу заготовку и сравнивая ее с фигурой.

Теперь снова верните состояние когда у нас была простая заготовка. В палитре 3D объектов, выставите теперь такие настройки, и нажмите кнопку создать:

Посмотрите на фигуру которая получилась:

Как Вы видите более темные цвета посажены глубже, а более светлые наоборот более выдвинуты в перед. Попробуйте проанализировать фигуру, глядя на нашу заготовку и сравнивая ее с фигурой.

5. Теперь я думаю Вы поняли принцип по которому фотошоп строит трехмерные объекты. Для закрепления материала, покажу такой пример:

Для того, чтобы нам воссоздать такую же мы должны проанализировать следующим образом: Сверху и снизу у фигуры места среднего диаметра относительно всей фигуры, а значит на заготовке он должен быть средним цветом (не сильно темным, не сильно светлым). Далее барабан с впадинами, значит барабан самый выпуклый и значит цвет на заготовке у него самый светлый (но не слишком светлый поскольку диаметр барабана будет чрезмерно большим). Очень глубокие впадины до основания говорят о том, что цвет впадин должен быть на заготовке черный или около того. Ну и разумеется из четырех вариантов построения фигур (плоскость, двусторонняя плоскость, цилиндр, сфера), мы выберем - цилиндр. На основе этих анализов создаю такую заготовку:

Используя логическое мышление мы можем создавать абсолютно любые 3D фигуры. Хочется посоветовать Вам попрактиковаться. Представьте в уме любую вымышленную фигуру и рассуждая как делал это я, воспроизведите заготовку и постройте на её основе фигуру, посмотрите совпадает ли она с задуманной Вами фигурой, если нет попробуйте еще раз и таким образом Вы приобретете навык работы с 3D объектами и без труда сможете создавать фигуры по Вашей задумке.

Желаю Вам успехов, надеюсь урок Вам понравился. Другие мои уроки, посвящённые 3D моделированию, вы можете посмотреть .