Что такое 3D-моделирование и где оно применяется
Понятие «3D» плотно вошло в нашу жизнь и используется со множеством слов: 3D-графика, 3D-модели, 3D-фильмы, 3D-звук, 3D-принтер и многие другие. Само это обозначение расшифровывается как 3 измерения или размера. Оно используется, когда нужно сказать о чем-то реалистичном и объемном.
В этой статье мы расскажем, что такое 3D-моделирование, какие бывают его виды, где оно используется и как стать 3D-моделлером.
Что такое 3Д-моделирование
Этот процесс представляет собой создание трехмерной модели. То есть такой объект имеет не только высоту и ширину, но и глубину. Например, в игре God of War: Ragnarök используется 3д моделирование для создания персонажей, локаций и отдельных игровых объектов (ассетов).
Здесь ты можешь увидеть форму, объем и размер объектов. Поэтому простыми словами можно сказать, что 3D-моделирование — это создание объемных моделей с помощью специальных компьютерных программ.
Виды 3D-моделирования
Использование трехмерных моделей нашло свое применение во многих сферах жизни. Поэтому неудивительно, что и видов такого моделирования большое количество. Ниже мы их разберем: их отличия, области применения и др.
Полигональное моделирование
Его еще можно назвать классическим, т.к. оно применяется при создании объектов для практически всех направлений. Такое моделирование использует полигоны — это поверхности, которые имеют:- вершины (англ. vertex) — точки, заданные в пространстве;
- ребра (англ. edge), которые соединяют вершины;
- грани (англ. polygon) — это участки в виде многоугольников, которые образуются при соединении точек и ребер. Самый простой полигон — это треугольник.
Все полигональные объекты можно разделить на:
High-poly — это детализированные модели, которые не имеют ограничений по количеству полигонов. Для игр их использовать нельзя, так как производительные мощности компьютеров, а тем более телефонов, просто не выдержат такой нагрузки.
Low-poly — это модели, которые используют минимально возможное количество полигонов, но при этом объект должен оставаться понятным и определяемым для человека.
При этом нет каких-то строгих границ по количеству полигонов. Например, для игр на мобильных телефонах используется в среднем от 2 до 9 тысяч таких многоугольников, а для объектов класса AAA (высокобюджетные проекты) может быть задействовано и 50 000, и 100 000, и даже 200 000 полигонов!
Как сказано выше, такие модели используются в компьютерных и мобильных играх благодаря своей «легкости» по сравнению с high-poly. Здесь ты можешь возразить: погоди, но ведь мы видим множество деталей на объектах в играх. Да, согласны, но все это добавляется с помощью текстурирования, о котором мы рассказывали в этой статье.
Middle-poly — это что-то среднее между high-poly и low-poly. Такие полигональные модели достаточно детализированы, но при этом не требуют таких технических мощностей. Чаще всего используются в фильмах и рекламе.
Отдельно можно выделить один из подвидов полигонального моделирования — скульптинг. Он сравним с процессом лепки из «цифровой глины». Инструменты, которые используются в данном процессе, дают возможность создать модель с высокой детализацией.
Параметрическое моделирование
К сожалению, с помощью полигонального моделирования невозможно создать объекты, которые будут учитывать свойства материалов и максимально соответствовать оригиналу. Здесь на помощь приходят методы промышленного проектирования. Название такого вида — система автоматизированного проектирования, сокращенно САПР (англ. CAD).
Основное отличие — это способ твердотельного моделирования. То есть при разделении на части объект внутри не будет пустым, как в случае полигонального моделирования.
САПР используется в промышленности и строительстве.
Воксельное моделирование
Этот вид моделирования представляет объекты в трехмерном пространстве в виде 3D-кубиков. Чаще всего используется для создания стилизованных игр и иллюстраций.
Еще может применяться в медицине (УЗИ, томография, МРТ) и науке, а также использоваться в создании более реалистичных игр, но в этом случае, на данный момент, является очень требовательным к техническим характеристикам.
Сплайновое моделирование
Объемная модель создается в этом случае с помощью трехмерных кривых, которые называются сплайнами. Данный вид моделирования отличают плавные формы, что позволяет создавать людей, животных, растения, архитектурные объекты, украшения и пр.
Чаще всего такие модели для дальнейшей работы преобразовывают в полигональные.
Примеры трехмерных моделей
Теперь, когда тебе стали знакомы виды моделирования, давай посмотрим на визуализацию таких объектов.
Где применяется 3д-моделирование
Выше мы уже раскрыли некоторые сферы, в которых применяется 3D-моделирование. Но сделали это кратко, поэтому сейчас давай рассмотрим каждое из направлений подробнее.
Индустрия игр
Геймдев (англ. GameDev) дословно переводится как «разработка игр». Направление, которое с каждым годом набирает все больший оборот. В 2021 году количество человек, которые играют в игры, возросло до 3 миллиардов.
Так что индустрия игр растет и будет расти еще долго. А 3D-моделирование лишь помогает ей с этим. Персонажи, локации, оружие, техника, предметы — все это создается с его помощью.
В крупных проектах 3D-разработчики закреплены на отдельных участках. Например, есть художники по персонажам, по окружению, по механизмам и т.д. Есть также возможность работать на определенных процессах: текстурированию, освещению и проч.
Но если мы говорим о небольших компаниях или инди-разработчиках (один человек или команда независимых разработчиков, создающих игру самостоятельно), то чаще всего здесь необходим 3D-дженералист. Такой человек умеет работать на каждом из процессов: от блокинга до текстурирования.
Подробнее о 3D Generalist мы говорили здесь.
Кинематограф
Сейчас трудно найти фильм, к которому не приложил руку 3D-разработчик. Конечно, в первую очередь, речь идет о спецэффектах. Сейчас дешевле и проще снять сцены на зеленом фоне, а после добавить взрывы, пожар, наводнения и другие природные катаклизмы.
- Motion capture используется при создании необычных существ. Для этого актер надевает специальный костюм, а на лицо ему наносят точки, которые считывает программа. А уже с перенесенной на экран моделью работает специалист.
- Matte painting можно описать, как «дорисовывание» реальности. Красивые виды, звездное небо, просторные равнины и многое другое воссоздает 3D-художник для создания желаемой картинки.
Промышленность
3D-моделирование используется для расчетов, проверки гипотез, проведения испытаний и многого другого. Это позволяет не тратить временные и денежные ресурсы для производства механизмов и деталей оборудования в реальности.Медицина и наука
В этих сферах применяется для исследований, обследований и протезирования. Как уже было сказано выше, с помощью воксельного моделирования возможно проведение УЗИ, МРТ и томографии.Кроме этого моделирование используется для создания протезов (конечностей, зубов, органов), а также индивидуальных слуховых аппаратов.Дизайн
3D-моделирование получило широкое распространение в интерьерном и ландшафтном дизайне. Любую задумку можно визуализировать и рассмотреть с разных сторон и при любом освещении. Помимо этого используется также при проектировании зданий.
Реклама
Здесь трехмерная графика применяется для создания маскотов, анимированных персонажей, 3D-объектов и много другого. Также развитие такого формата, как рекламные 3D-билборды расширили область использования объемных моделей.
Что нужно для 3D-моделирования
Чтобы стать 3D-художником, необходимо иметь определенные технические навыки, а также личные качества.
Если ты хочешь, чтобы профессия приносила тебе удовольствие, то ты должен обладать:- креативным мышлением;
- терпением и усидчивостью;
- быстрым усвоением новой информации;
- хорошим воображением;
- желанием самосовершенствоваться.
- Программа 3ds Max предназначена для создания высококачественных моделей. Софт обладает всеми необходимыми инструментами для моделирования, текстурирования, рендеринга и проч.
- Программа ZBrush предназначена для скульптинга, не имеющая достойных аналогов.
- Программное обеспечение Maya предназначено для создания качественных моделей для игр и кинематографа.
- Программа Blender - софт, который отлично подойдет и для новичков, и для профи. Большой функционал для различных целей 3D-моделирования.
- Substance Painter и Substance Designer - программные обеспечения с большим выбором кистей для работы с текстурами и материалами.
- Программа Marmoset Toolbag предназначена для запекания карт, рендеринга и текстурирования.
- Процессор: не ниже Intel Core i7-4770K с 3,5 GHz.
- Операционная система: Windows 10.
- Оперативная память: 8 Гб.
- Видеокарта: с поддержкой OpenGL 4.3 на 4 Гб памяти.
- Свободное место на диске: 50 Гб.
- Full HD монитор 1920х1080.
Где можно изучить 3Д-моделирование новичку
Освоить профессию 3D-разработчика лучше не в одиночку, а в онлайн-школе:- Во-первых, ты будешь обучаться по отработанной программе с актуальной информацией.
- Во-вторых, при любой возникшей сложности тебе всегда придут на помощь кураторы.
- В-третьих, самостоятельное изучение — это долгий путь с риском потерять мотивацию на середине и забросить совсем.
В Timart School есть годовое обучение 3D Developer, состоящее из 4 уровней:
- 3D-художник игровых локаций и окружения,
- 3D-художник игровых ассетов,
- 3D-художник персонажей,
- начинающий 3D-аниматор.
По итогу обучения ты станешь профессиональным 3D-разработчиком, который сможет работать в крутых компаниях на крупных ААА-проектах.
Также ты можешь начать изучение индустрии с одной программы, которая позволит тебе зарабатывать уже через пару месяцев. Специально для этого был разработан курс по Blender.
3D-моделирование — это направление, которое используется во многих сферах нашей жизни. Разные виды моделирования, огромная вариативность работ и задач, возможности, которые открываются перед 3D-разработчиком, — это все отличает данное направление от других.