إنشاء الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد للنماذج باللغة الروسية. أين يتم استخدام الرسومات ثلاثية الأبعاد؟ برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد

رسومات ثلاثية الأبعاد وتطبيقاتها

الرسومات ثلاثية الأبعاد هي عملية إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد باستخدام برامج كمبيوتر خاصة. هذا النوع رسومات الحاسوبتمتص الكثير من المتجهات ، وكذلك رسومات الكمبيوتر النقطية. استنادًا إلى الرسومات أو الرسومات أو الأوصاف التفصيلية أو أي معلومات رسومية أو نصية أخرى ، يقوم المصمم ثلاثي الأبعاد بإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد. في برنامج خاص ، يمكن عرض النموذج من جميع الجوانب (أعلى ، أسفل ، جانب) ، مدمج في أي مستوى وفي أي بيئة. رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد ، مثل الرسومات المتجهة ، موجهة للكائنات ، مما يسمح لك بتغيير كل عناصر المشهد ثلاثي الأبعاد ، وكل كائن على حدة. يتمتع هذا النوع من رسومات الكمبيوتر بإمكانيات كبيرة لدعم الرسم الفني. بمساعدة محرري الرسومات لرسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد ، يمكنك عمل صور مرئية لأجزاء ومنتجات الهندسة الميكانيكية ، وكذلك عمل تخطيطات للمباني والأشياء المعمارية التي تمت دراستها في القسم المقابل من الرسم المعماري والإنشائي. إلى جانب ذلك ، يمكن توفير دعم رسومي لأقسام الهندسة الوصفية مثل المنظور ، والإسقاطات المحورية والمتعامدة ، لأن تم استعارة مبادئ تكوين الصور في رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد جزئيًا منها.

يمكن أن تكون الرسومات ثلاثية الأبعاد ذات أي تعقيد. يمكنك إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد بسيط بتفاصيل منخفضة وشكل مبسط. أو يمكن أن يكون نموذجًا أكثر تعقيدًا ، حيث توجد دراسة لأدق التفاصيل ، والقوام ، والتقنيات الاحترافية المستخدمة (الظلال ، والانعكاسات ، وانكسار الضوء ، وما إلى ذلك). بالطبع ، يؤثر هذا بشكل خطير على تكلفة النموذج ثلاثي الأبعاد النهائي ، لكنه يسمح لك بتوسيع استخدام النموذج ثلاثي الأبعاد.

أين يتم استخدام الرسومات ثلاثية الأبعاد؟

تستخدم النمذجة ثلاثية الأبعاد (رسومات ثلاثية الأبعاد) اليوم في العديد من المجالات. بالطبع ، أولاً وقبل كل شيء ، هذا هو البناء. يمكن أن يكون هذا نموذجًا لمنزل مستقبلي ، سواء كان خاصًا أو متعدد الشقق أو مبنى للمكاتب ، وفي الواقع أي منشأة صناعية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام التصور بنشاط في مشاريع التصميم الداخلي.

النماذج ثلاثية الأبعاد تحظى بشعبية كبيرة في بناء مواقع الويب. لإنشاء تأثير خاص ، لا يضيف بعض منشئي مواقع الويب عناصر رسومية إلى التصميم فحسب ، بل يضيفون نماذج ثلاثية الأبعاد ، وأحيانًا نماذج متحركة. تُستخدم برامج وتقنيات النمذجة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في التصنيع ، على سبيل المثال ، في إنتاج أثاث الخزائن ، وفي البناء ، على سبيل المثال ، لإنشاء مشروع تصميم واقعي للمباني المستقبلية. لقد انتقل العديد من المصممين منذ فترة طويلة من استخدام المسطرة والقلم الرصاص إلى برامج الكمبيوتر الحديثة ثلاثية الأبعاد. تدريجيًا ، تتقن الشركات الأخرى ، في المقام الأول شركات التصنيع والتجارة ، التقنيات الجديدة.

بالطبع ، يتم استخدام النماذج ثلاثية الأبعاد في الغالب لأغراض العرض التوضيحي. لا غنى عنها للعروض التقديمية والمعارض ، وتستخدم أيضًا في العمل مع العملاء عندما يكون من الضروري إظهار النتيجة النهائية بوضوح. بالإضافة إلى الطرق 3D النمذجةهناك حاجة إليها حيث يكون من الضروري إظهار الكائنات المنتهية بالفعل في الحجم أو تلك الكائنات التي كانت موجودة في وقت من الأوقات. النمذجة ثلاثية الأبعاد ليست المستقبل فحسب ، بل هي أيضًا الماضي والحاضر.

فوائد النمذجة ثلاثية الأبعاد

هناك عدد غير قليل من مزايا النمذجة ثلاثية الأبعاد مقارنة بأساليب التصور الأخرى. تعطي النمذجة ثلاثية الأبعاد نموذجًا دقيقًا للغاية ، أقرب ما يمكن إلى الواقع. تساعد البرامج الحديثة على تحقيق تفاصيل عالية. هذا يزيد بشكل كبير من رؤية المشروع. ليس من السهل التعبير عن كائن ثلاثي الأبعاد في مستوى ثنائي الأبعاد ، بينما يتيح لك التصور ثلاثي الأبعاد العمل بعناية ، والأهم من ذلك ، الاطلاع على جميع التفاصيل. هذه طريقة طبيعية للعرض.

من السهل جدًا إجراء أي تغييرات تقريبًا في نموذج ثلاثي الأبعاد. يمكنك تغيير المشروع وإزالة بعض التفاصيل وإضافة تفاصيل جديدة. خيالك غير محدود عمليا ، ويمكنك بسرعة اختيار الخيار الذي يناسبك.

ومع ذلك ، فإن النمذجة ثلاثية الأبعاد ليست ملائمة للعميل فقط. تجلب البرامج المهنية العديد من الفوائد للشركة المصنعة أيضًا. من نموذج ثلاثي الأبعاد ، يمكنك بسهولة تحديد رسم أي مكونات أو الهيكل بأكمله. على الرغم من حقيقة أن إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد عملية كثيفة العمالة إلى حد ما ، فإن العمل معه في المستقبل أسهل بكثير وأكثر ملاءمة من الرسومات التقليدية. نتيجة لذلك ، يتم تقليل وقت التصميم بشكل كبير وتقليل التكاليف.

تسمح البرامج الخاصة بالتكامل مع أي برنامج احترافي آخر مثل الحسابات الهندسية أو برامج الأدوات الآلية أو برامج المحاسبة. يوفر إدخال مثل هذه الحلول في الإنتاج وفورات كبيرة في الموارد ، ويوسع بشكل كبير من قدرات المؤسسة ، ويبسط العمل ويحسن جودته.

برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد

يوجد عدد كبير نسبيًا من البرامج المختلفة للنمذجة ثلاثية الأبعاد. لذلك ، يعد برنامج 3D Studio MAX أحد البرامج الشائعة المصممة خصيصًا لإنشاء رسومات ثلاثية الأبعاد وتصميم داخلي. يسمح لك بتصور كائنات متفاوتة التعقيد بشكل واقعي. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح "3D Studio MAX" تكوينها ، وتحديد مسار الحركات ، وفي النهاية إنشاء فيديو كامل بمشاركة نماذج ثلاثية الأبعاد. على الرغم من أن مثل هذا العمل ، بالطبع ، يتطلب مهارات جادة من متخصص ، وكذلك موارد كمبيوتر كبيرة ، في المقام الأول الذاكرة وسرعة المعالج.

تم تسمية محرر المايا على اسم كلمة سنسكريتية تعني الوهم. تم تطوير Maya بواسطة Alias ​​Systems. تم دمج الاسم المستعار مع Autodesk في أكتوبر 2005. تستخدم Maya بشكل أكثر شيوعًا لإنشاء الرسوم المتحركة والتأثيرات ثلاثية الأبعاد في الأفلام.

• وضع الاسترداد

لقد سمعنا جميعًا عن الرسومات ثلاثية الأبعاد (المشار إليها فيما يلي باسم 3D ، ولا ينبغي الخلط بينها وبين طريقة العرض - الصور المجسمة ، والشاشات ثلاثية الأبعاد ، وما إلى ذلك) ، يعرف الكثير من الناس جيدًا ماهية 3D وما يتم تناوله به. ولكن ، مع ذلك ، هناك من يتخيل بشكل غامض ما يكمن تحت هذا الاختصار القصير. المقالة مخصصة لأولئك الذين ليس لديهم فكرة عن رسومات الكمبيوتر. سيكون هناك أيضًا رحلة قصيرة في تاريخ رسومات الكمبيوتر (في الأجزاء المخطط لها التالية).
لماذا 3D؟ كما قد تتخيل ، نحن نتحدث عن 3 أبعاد ، أو ثلاثة أبعاد. وليس من الضروري في نفس الوقت الذي كانت فيه الشاشة ثلاثية الأبعاد. يتعلق الأمر بكيفية بناء الصورة.

الجزء 1. في الواقع ، النمذجة
تقليديًا ، يرسمون ثنائي الأبعاد (على طول المحورين X و Y) - على الورق ، والقماش ، والخشب ، إلخ. في نفس الوقت ، يتم عرض أحد جوانب الكائن. الصورة نفسها مسطحة. ولكن إذا أردنا الحصول على فكرة عن جميع جوانب الموضوع ، فنحن بحاجة إلى رسم عدة رسومات. هذه هي الطريقة التي تعمل بها الرسوم المتحركة التقليدية المرسومة باليد. ولكن ، في الوقت نفسه ، هناك (بالمناسبة ، تم تطويره جيدًا في الاتحاد السوفيتي) ما يسمى بـ. الرسوم المتحركة الدمية. بمجرد صنع الدمية ، يتم تصويرها في الأوضاع والزوايا المطلوبة ، والحصول على سلسلة من "الصور المسطحة". 3D (يتم إضافة إحداثيات عمق Z إلى X و Y) التصور هو نفس "الدمى" ، الموجودة فقط في الشكل الرقمي. بمعنى آخر ، في البرامج الخاصة (Blender ، 3ds Max ، Maya ، Cinema 4D ، إلخ) يتم إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد ، على سبيل المثال ، سيارة.

تتمثل ميزة هذه الطريقة ، على سبيل المثال ، في أن الرسام لديه نموذج ثلاثي الأبعاد تحت تصرفه ، فهو يحتاج فقط إلى وضعه بشكل صحيح في الإطار ، وتحريكه (ضبط مسار الحركة أو الحساب باستخدام المحاكي) إذا لزم الأمر ، و عرض السيارة في الصورة النهائية يقع على برنامج خاص يسمى العارض. ميزة أخرى هي أنه يكفي رسم النموذج مرة واحدة ، ثم استخدامه في مشاريع أخرى (عن طريق النسخ) ، والتعديل ، والتشويه ، وما إلى ذلك. حسب تقديرك. بالنسبة للرسم العادي ثنائي الأبعاد ، بشكل عام ، هذا مستحيل. الميزة الثالثة هي أنه يمكنك إنشاء نماذج مفصلة بشكل لا نهائي تقريبًا ، على سبيل المثال ، يمكنك حتى تصميم مسامير على مدار الساعة ، إلخ. بشكل عام ، قد لا يمكن تمييز هذا المسمار ، ولكن بمجرد تكبير الكاميرا ، سيقوم برنامج المتخيل تلقائيًا بحساب ما هو مرئي في الإطار وما هو غير مرئي.

هناك عدة طرق للنمذجة ، ولكن أكثرها شيوعًا هي النمذجة متعددة الأضلاع. غالبًا ما يمكنك أن ترى في الإعلانات التجارية حول أفلام ثلاثية الأبعاد أو أفلام الخيال العلمي كيف يتم تقديم هذا الشيء أو ذاك في شكل ما يسمى. شبكات. (انظر الصورة أعلاه) هذا مثال على النمذجة متعددة الأضلاع. جوهرها هو أن يتم تمثيل الأسطح على أنها بدائية هندسية بسيطة ثنائية الأبعاد. في ألعاب الكمبيوترهذه مثلثات ، لأغراض أخرى ، عادة ما تستخدم المربعات والأشكال ذات عدد كبير من الزوايا. تسمى هذه الأوليات التي تشكل النموذج المضلعات. ولكن عند إنشاء كائن ثلاثي الأبعاد ، فإنهم يحاولون ، كقاعدة عامة ، تجاوز الأشكال الرباعية. إذا لزم الأمر ، يمكن تحويل المربعات (المضلعات) بسهولة إلى مثلثات عند تصديرها إلى محرك اللعبة ، وإذا كان التنعيم أو التغطية بالفسيفساء ضروريًا ، يتم الحصول على نموذج من الأشكال الرباعية ، كقاعدة عامة ، بدون مصنوعات.
ما هو التغطية بالفسيفساء؟ إذا تم تمثيل كائن ما في شكل مضلعات (خاصة الكائنات العضوية ، مثل الشخص) ، فمن الواضح أنه كلما كان حجم المضلعات أصغر ، كلما كان هناك المزيد ، كلما اقترب النموذج من الأصل. تعتمد طريقة التغطية بالفسيفساء على هذا: أولاً ، يتكون الفراغ الخام من عدد صغير من المضلعات ، ثم يتم تطبيق عملية التغطية بالفسيفساء ، مع تقسيم كل مضلع إلى 4 أجزاء. لذلك ، إذا كان المضلع رباعي الزوايا (والأفضل ، بالقرب من مربع) ، فإن خوارزميات التغطية بالفسيفساء تعطي نتيجة أفضل وأكثر قابلية للتنبؤ. أيضًا ، عملية التنعيم ، وهي نفس التغطية بالفسيفساء ، فقط مع تغيير الزوايا إلى أخرى منفرجة ، مع وجود مضلعات قريبة من المربع ، تتيح لك الحصول على نتيجة جيدة.

كما ذكرنا أعلاه ، كلما زاد عدد المضلعات ، زاد حجم النموذج (ربما لأن النموذج يجب أن يظل مشابهًا للنموذج الأصلي ، وهذه مسألة تتعلق بمهارة المصمم ، وليس المضلعات) لتشبه الأصلي. لكن عددًا كبيرًا من المضلعات له جانب سلبي: تدهور الأداء. كلما زاد عدد المضلعات ، زاد عدد النقاط التي بنيت عليها ، زادت البيانات التي يتعين على المعالج معالجتها. لذلك ، تعد الرسومات ثلاثية الأبعاد دائمًا بمثابة حل وسط بين تفاصيل النموذج والأداء. في هذا الصدد ، نشأت حتى المصطلحات: هايت بولي و بولي منخفض ، على التوالي ، نموذج متعدد الأضلاع عالي ونموذج متعدد الأضلاع منخفض. تستخدم الألعاب نماذج ذات أشكال مضلعة منخفضة لأنها تُعرض في الوقت الفعلي. بالمناسبة ، يتم تمثيل النماذج في الألعاب بواسطة مثلثات لتحسين الأداء: يمكن لوحدات معالجة الرسومات معالجة مئات الملايين من المثلثات في الثانية بسرعة على مستوى الأجهزة.

بشكل عام ، تشير النمذجة متعددة الأضلاع إلى النمذجة المجوفة ، حيث يكون للكائن حجم فقط ولكن بداخله فارغ. هذا يعني أننا إذا نمذجة مكعبًا ثم أزلنا أحد الجدران ، فسنرى فراغًا بداخله. هناك أيضًا برامج للنمذجة الصلبة ، حيث يتم تمثيل نفس المكعب ككائن مترابط. في مثل هذه البرامج (على سبيل المثال ، Autodesk Inventor) ، تُستخدم النماذج الرياضية التي تختلف عن تلك الموجودة في النمذجة متعددة الأضلاع. تعد خوارزميات النمذجة الصلبة أكثر ملاءمة لآليات النمذجة في التطوير الهندسي. تحتوي برامج مثل Autodesk Inventor على أدوات لنمذجة العمليات ، مثل الشطب ، وثقوب الحفر ، والأبعاد ، والتفاوتات ، وما إلى ذلك. يمكن إرسال النماذج الناتجة على الفور إلى آلة مناسبة للحصول على منتج من المعدن أو مادة أخرى.
هناك أيضًا ما يسمى ببرامج النمذجة ثلاثية الأبعاد (ZBrush ، Autodesk Mudbox) والتي يتم فيها تقليل النمذجة (تقريبًا) لإنشاء المنخفضات أو الانتفاخات. تشبه هذه التقنية الطريقة التي يقوم بها النحاتون بالنحت من الطين - إزالة غير الضروري وإضافة المطلوب. باستخدام هذه البرامج ، يمكنك تحقيق راحة واقعية للسطح ، مثل تجاعيد الجلد أو طيات القماش. في الوقت الحالي ، يتم تنفيذ النماذج الواقعية للناس وعالم الحيوان بشكل عام (ونحت نموذج ما يجب أن يحتوي على عدد ثابت من المضلعات) ، في معظم الأحيان ، باستخدام برنامج نحت. من الممارسات الشائعة عندما يتم إنشاء نموذج فارغ باستخدام النمذجة متعددة الأضلاع ، ثم تتم إضافة تفاصيل صغيرة موزعة بالفسيفساء في برنامج النحت.

لكن لدينا هنا نموذجًا نهائيًا ، على سبيل المثال ، لخزان. لكنها لا تشبه الخزان على الإطلاق. ما الأمر هنا؟ في هذه المرحلة ، لدينا فقط نموذج رياضي يحتوي على بيانات حول الشكل الهندسي فقط. لكن الجسم الحقيقي ، بالإضافة إلى الشكل ، له أيضًا لون وكثافة وانعكاس وربما رائحة. لم يتم استخدام هذا الأخير بعد في الرسومات ثلاثية الأبعاد ، ولكن يمكن تصميم كل شيء آخر. إعطاء نموذج اللون المطلوبواللمعان يسمى التركيب ، من كلمة نسيج.



بشكل عام ، النسيج هو نمط ثنائي الأبعاد يتم فرضه على نموذج ثلاثي الأبعاد. يمكن أن يكون النسيج إما إجرائيًا - يتم إنشاؤه باستخدام خوارزمية ، أو مرسومًا في محرر رسومات ، أو صورة فوتوغرافية لكائن حقيقي. باستخدام النسيج ، يتم تعيين نمط ولون النموذج ، ولكن السطح الحقيقي له أيضًا معلمات أخرى: الانعكاس ، والانكسار ، والتخفيف ، والشفافية ، وما إلى ذلك. يتم تعيين كل هذه المعلمات في خصائص المادة. هؤلاء. المواد من وجهة نظر الرسومات ثلاثية الأبعاد هي نوع من النماذج الرياضية التي تصف معلمات السطح. على سبيل المثال ، بالنسبة للمياه ، من الضروري تحديد الشفافية وقدرات الانكسار والانعكاس.
قبل "تطبيق" مادة على نموذج ثلاثي الأبعاد ، من الضروري إنشاء عملية كشفها ، أي تمثل جميع (عدة ، واحد) الأسطح كإسقاط على مستوى. يعد هذا ضروريًا حتى "يكمن" النسيج ثنائي الأبعاد بشكل صحيح في النموذج.
وبالتالي ، فإن تصنيع النموذج ثلاثي الأبعاد يتكون بشكل عام من المراحل التالية:
1. الحصول على صور للمرجع (أي ما يصاغ منه) أو المرجع نفسه. أو رسم مخطط.
2. النمذجة الهندسية على أساس المرجع.
3. إنشاء عملية مسح.
4. رسم الزخارف أو الحصول عليها بطريقة أخرى كملفات.
5. تحديد معاملات المواد (الملمس ، الانكسار ، الانعكاس ، الشفافية).
الآن أصبح النموذج ثلاثي الأبعاد جاهزًا للعرض - الحصول على صورة.
يمكن حذف النقطتين الأولى والرابعة إذا كان النموذج بسيطًا ، ولكن ، كقاعدة عامة ، لا يمكن تحقيق نتائج جيدة بدون جميع الخطوات الخمس.
دعونا نلخص.
هناك اختلافات كبيرة في العملية بين الرسم التقليدي ، على سبيل المثال ، على الورق ، وبناء صورة ثلاثية الأبعاد. عادة ما يتم إنشاء رسم ثنائي الأبعاد على مرحلتين: الرسم والتلوين. في الرسومات ثلاثية الأبعاد ، بعد صنع النموذج ، يجب وضعه في المشهد مع كائنات أخرى (أو في ما يسمى بالاستوديو) ، والإضاءة ، ويجب إضافة كاميرا ، وعندها فقط يمكن للمرء أن يأمل في الحصول على الصورة النهائية . يتم حساب الصورة في الرسومات ثلاثية الأبعاد على أساس نموذج مادي ، كقاعدة عامة ، هذا نموذج لانتشار شعاع ضوئي ، مع مراعاة الانعكاس والانكسار والتشتت وما إلى ذلك. عند الرسم بالطلاء ، نرسم بأنفسنا الظلال والإبرازات وما إلى ذلك ، وفي الرسومات ثلاثية الأبعاد نقوم بإعداد المشهد مع مراعاة الإضاءة والمواد والهندسة وخصائص الكاميرا ، ويحسب البرنامج الصورة النهائية نفسها.

هنا ، هذا كل شيء لليوم. نرحب بالتعليقات ، وخاصة الأسئلة والملاحظات الموضوعية.

ملاحظة. في الأجزاء التالية (إذا كان Habrabshchestvo مهتمًا) ، سنتحدث بمزيد من التفاصيل حول النمذجة ثلاثية الأبعاد للألعاب ، والتصور ، ونمذجة البيئات الديناميكية مثل الماء ، وسيتم التطرق إلى تدمير الكائنات وسنتطرق إلى التفاعل الديناميكي بين الكائنات ثلاثية الأبعاد ، تاريخ الرسومات ثلاثية الأبعاد.