Лучшая программа для полигонального моделирования

Есть два подхода к созданию 3D-модели. Они настолько отличаются по целям и идеологии, что нередки случаи, когда 3D-моделлер, создающий модели персонажей для игр и видео, ни разу не пробовал ни одной САПР-программы, хотя казалось бы, задача у САПРов та же самая — создать 3D-модель. Сегодня мы разберемся, чем отличаются эти подходы и какой стоит использовать именно вам.

Каждому новичку в моделировании первым делом приходит в голову изучать 3Ds max. 3Ds max использует полигональное моделирование, о котором мы и поговорим в первую очередь.

1. Полигональное моделирование

Этим способом создаются все модели для игр, мультфильмов и прочих вещей, которые не выходят в реальный мир , за пределы экрана. Суть этого метода — в создании моделей при помощью полигонов: поверхностей, задающихся несколькими точками.

Любые вершины можно двигать в любом направлении, даже если это создает невероятные перекрещивающиеся поверхности. Обычно привязки к реальным единицам измерения нет — вы просто тащите вершину, ребро или весь полигон сразу на какое-то расстояние, ориентируясь только на интуицию и внешний вид. Из-за этого точное моделирование этим методом крайне сложно, кроме того, часто при экспорте/импорте в таких программах сбивается масштаб и ваша модель получается в N раз больше или меньше, чем вы бы этого хотели.

Как выбрать программу для 3D моделирования в мастерской / столярке / слесарке и для DIY проектов

Так очень удобно делать модели людей, животных, прочих предметов, где точное моделирование просто не нужно. Это в первую очередь творческая работа, где нужно добиться художественной выразительности. Такие модели при правильном расположении сетки (состоящей из ребер) хороши в анимации.

На рисунке ниже — пример модели, созданной при помощи перетаскивания вертексов, эджей и полигонов. Кроме этого, использовалось разрезание полигонов на несколько частей, добавление новых полигонов выдавливанием и прочие простейшие команды полигонального моделирования:

Полигональное моделирование для вас, если:

• Вы моделируете чисто художественную вещь не для серийного производства и вам не нужны точные размеры;
• Вы делаете модель не для производства в принципе: для игр, анимации или рендера картинки;
• Вам нужна качественная художественная проработка модели, стоят сложные творческие задачи. Например, нужно сделать выразительный дизайн игрового персонажа.

Какие программы подойдут:

1. 3D Max
2. Blender – бесплатный редактор с открытым кодом
3. Maya
4. Houidini
5. Cinema 4D

Важное замечание: чаще всего модели персонажей игр и видео сначала создаются с помощью скульптинга — совершенно особого типа моделирования, и только потом обрабатываются в программах для полигонального моделирования, где делается ретопология, анимация, добавление деталей вроде волос. Самые распространенные программы для скульптинга — Z-brush и Mudbox.Перейдем ко второму способу.

2. Точное моделирование в САПРах

Это моделирование основано на операциях, поочередно совершаемых над телом или поверхностью. Модель задается не полигонами, а математическими формулами (не беспокойтесь — вы как пользователь этих формул не видите, если не захотите задать какую-либо формулу сами).

Отличие между полигональным моделированием и моделированием в САПРах аналогично отличию растровой графики от векторной. Чтобы получить гладкую модель полигонами, нужно увеличивать количество полигонов — и все равно на каком-то уровне модель будет иметь неровность, даже если вы добавили столько ребер, что компьютер зависает при попытке просмотреть ее. В САПРах же любая криволинейная поверхность абсолютно гладкая при любом приближении, так как задается математически. В том числе и из-за этого модели под производство не делаются в 3Ds max: было бы не очень хорошо, если бы на компьютерной мыши были бы видны следы низкополигонального моделирования!

Посмотрите на эту картинку. Слева — полигональная модель, заданная координатами точек и гранями между ними. Справа — та же модель, выполненная созданием параболы на плоскости и прокручиванием вокруг своей оси.

Видно, что вторая модель идеально гладкая, а гладкость первой ограничена количеством определяющих ее точек.

Из-за того, что модель задается математически, можно моделировать с точностью до долей миллиметра. Это очень важно при проектировании, например, формы под литье на заводе : из-за отклонения в миллиметр в корпус вполне могут не влезть важные детали прибора. Также это важно, если вы хотите распечатать себе на 3D-принтере предмет, стыкующийся с каким-нибудь другим предметом, например, подставку для ножа или держатель карт памяти.

Еще одна особенность САПРов — возможность создавать параметрические модели . Это значит, что модель создается последовательностью действий. В любой момент можно откатить создание модели к самому первому вашему действию и изменить параметры, которые вы задавали в нем (например, высота и диаметр цилиндра):

Это, пожалуй, самое удобное в моделировании в САПРах. При правильно построенной модели можно менять любой параметр и модель автоматически перестроится. По сути, при построении создается алгоритм модели, который можно менять в любом месте. Это очень удобно как просто при проектировании, когда нужно исправить свои ошибки, так и в том случае, когда надо замоделировать много подобных друг другу объектов, например, столов разной высоты или решетки с разным количеством перекладин.

Однако САПРы не предназначены для создания сложных органических моделей, как, например, человеческое тело. Чисто теоретически возможно создать в них простейшего персонажа, но это займет огромное количество времени и усилий, несравнимое с полигональным моделированием и скульптингом.

В САПРе Fusion 360 есть режим скульптинга, в котором можно редактировать модель способом, внешне похожим на полигональное моделирование, и при этом сохранять точные размеры и абсолютную гладкость модели. Но даже в нем создавать персонажа игры крайне нецелесообразно.

Вам стоит выбрать моделирование при помощи САПРов, если:

• Вы проектируете что-то, что позже будет выполнено в реальном мире;
• Вы не делаете реалистичные модели животных, людей и подобных органических объектов;
• Вам нужно создать модель, в которой можно изменить один параметр и получить полностью перестроившуюся под него модель, в остальном такую же.

Какие программы подойдут:

1. Fusion 360
2. Catia
3. Inventor
4. Rhinoceros+Grasshopper
5. OpenSCAD – бесплатный редактор с открытым кодом

Источник: dzen.ru

Моделинг или скульптинг. Что выбрать начинающему 3D художнику?

Создание 3D моделей – довольно занимательный процесс, а первая законченная модель оставляет одни из самых ярких и незабываемых эмоций в жизни будущего 3D художника.

Но какой софт стоит изучать прежде всего начинающму 3D-шнику? Вернее даже поставить вопрос так: с каких методов создания 3D моделей стоит начинать?

Программ для моделирования на рынке много: Maya, 3ds Max, Blender, ZBrush и др. Но выделить можно всего два основных подхода:

• Скульптинг высокополигональных моделей
• Полигональное моделирование

Эти методы могут использоваться как по отдельности, так и дополнять друг друга, всё зависит от задачи. Рассмотрим самые частые методы и этапы создания 3D контента, при этом постараемся не отклоняться в огромное разнообразие их комбинаций.

Отмечу, что статья рассчитана на новичков, которые совсем недавно заинтересовались темой 3D моделирования, в ней мы не будем рассматривать методы инженерного моделирования в CAD или сложные профессиональные методы. Итак, приступим 🙂

3D-моделирование – это процесс создания трёхмерной модели объекта.
Каждая полигональная модель состоит, как ни странно, из полигонов :-), которые в свою очередь образуются ребрами и вершинами. Профессиональные моделлеры обычно называют их, соответственно, фейсами (face), эджами (edge) и вертексами (vertex).

Программы 3D моделирования позволяют очень точно выделять любой набор компонентов (полигонов, ребер или вершин). После их выбора, мы можем производить с ними различные трансформации или добавлять новые компоненты. В итоге, например, из обычного кубика можно получить сложную полигональную модель.

Существует ещё один метод полигонального моделирования – ретопология. Это процесс отрисовки полигонов поверх другой модели.

Например, у нас есть модель, у которой сетка получена при 3D сканировании. В таких случаях, как правило, сетка не пригодна для манипуляций в 3D-пространстве, так как для риггинга и последующей анимации нужна сетка с прямоугольными полигонами, которая будет позволять оптимально деформировать модель.

При ретопологии исходную модель загружают в программу, и поверх нее рисуют новую сетку с правильной топологией, где полигоны четырёхугольные, и их расположение позволяет красиво деформировать модель. Далее исходную модель удаляют. Это позволяет создать геометрию точно повторяющую форму исходника, но уже с оптимизированной сеткой для игр или анимации.

Когда стоит использовать полигональное моделирование?

С творческой точки зрения, моделирование идеально подходит для создания объектов с твердой поверхностью – механических, то есть искусственных. Параллельные линии, точные углы и жесткие края – та область, где моделирование максимально эффективно себя проявляет. Это могут быть здания или техника.

Моделирование также чрезвычайно точно. Мы можем контролировать абсолютно все аспекты нашей модели на уровне вершин. Создание хорошо топологизированных сеток является обязательным условием для таких задач, как настройка персонажа. Поэтому если наша модель в дальнейшем будет использоваться в анимационной сцене или игре, моделирование почти наверняка необходимо.

Основной софт для полигонального моделирования – Autodesk Maya, Autodesk 3ds Max, Blender

Но все эти плюсы моделирования могут показаться довольно скучными для творцов, которые любят творить на глаз, не прибегая к точным замерам и вводам цифровых значений.

Далее мы рассмотрим метод создания моделей, который может подойти более творческим натурам, особенно если у них есть художественное образование.

Скульптинг идеально подходит для создания органических фигур – персонажей, монстров, одежды.

Он позволяет легко создавать фантастически детализированные объекты, даже если ваш компьютер не справляется с такими сложными сетками в программах для моделирования! В отличие от них, программы для скульптинга оптимизированы для работы с огромным количеством полигонов. Но при этом мы не выделяем их по одному, а работаем с так называемыми кистями. Они позволяют эффективно трансформировать большое количество полигонов одновременно. При этом работа напоминает работу скульптора, только в 3D.

Скульптинг отлично подходит для создания высокодетализированных моделей. В дальнейшем эта деталезация может быть перенесена и на низкополнигональные модели, с помощью технологии запекания карт глубины с высокополигональной модели. Далее эти карты назначаются к низкополигональной модели, и она выглядит практически также как исходная.

Скульптинг часто применяется для создания концептов или моделей для 3d печати. Также если цель получить просто изображение без анимации, то выскополигональная модель тоже подойдет даже без оптимизации или ретопологии.

Основной софт для скульптинга – ZBrush. Можно сказать, что сейчас это стандарт индустрии.

Примеры рабочих процессов в ZBrush, Maya

Как говорится, лучше один раз увидеть. Для этого будет довольно наглядным посмотреть несколько timelapse (ускоренных видео) работы в каждой из этих программ.

Для начала пример скульптинга персонажа в ZBrush:

Как можно заметить по видео, автор практически не работает с полигонами. Сначала набираются общие формы, потом они уточняются, и постепенно происходит переход к все более детальной проработке. Основная работа производится 3D кистями программы ZBrush.

А теперь посмотрим, как может выглядеть процесс моделирования. Ниже представлен timelapse создания 3D модели средневекового замка в программе для моделирования Maya:

При моделировании в Maya автор сначала создает элементы с минимальным набором полигонов, то есть создается так называемый блокинг. Далее на модели с помощью операций моделирования добавляют полигоны, и она приобретает более сложную форму, необходимую для отображения объекта.

На практике же чаще всего моделинг используют совместно со скульптингом. Например, сначала создается базовый блокинг в Maya, с минимальным количеством полигонов. Далее модель отправляют в ZBrush, где она детализируется. Затем детализированная модель опять возвращается в Maya, где оптимизируется для использования в анимационных сценах. А уже когда модель полностью готова, для нее создаются карты текстур.

Ниже как раз пример таймлапса, где в связке используются Autodesk Maya и Zbrush, а также софт для текстурирования Substance Painter:

Итак, подведем итоги. С чего же начать: со скульптинга или моделинга?

На самом деле тут все довольно просто – с того, что больше нравится. Если вам нравится более строгий интерфейс программы и удобнее создавать модели посредством трансформаций полигонов, попробуйте моделирование.

А если вы в душе скульптор и хотите творить мазками, ну или хотя бы 3D кистями, то скульптинг в ZBrush – ваш выбор.

Также важно понять, что в дальнейшем, с ростом вашего мастерства, вам все же придётся изучить оба метода. Так как зачастую обойтись чем-то одним довольно сложно.

Если вы выберете профессию моделлера, то довольно часто вам будет необходимо детализировать ваши модели в ZBrush. А если вы хорошо освоите скульптинг и захотите дальнейшего прогресса, то использование некоторых возможностей пакетов 3D моделирования вам тоже пригодится.

Повторюсь, начинать изучение можно с любого направления. Главное выбрать, что больше по душе и не пытаться охватить сразу все технологии, иначе это может надолго затянуть процесс освоения программы.

Перед принятием окончательного решения обязательно посмотрите на работы уже состоявшихся 3D художников. На сайте https://www.artstation.com/ можно увидеть различные работы, а в подписях к ним зачастую указан софт, в котором они создавались.

Если грамотно спланировать обучение, то уже в скором времени ваши работы будут тоже кого-то вдохновлять 🙂

Спасибо за внимание, надеемся эта статья кому-то помогла с выбором, и удачных 3D работ в будущем!

Приглашаем на курсы «Основы 3D моделирования» и «Скульптинг и моделирование в ZBrush. Базовый курс», где вы пройдёте весь путь создания 3D моделей под руководством Андрея Паденкова, лид моделлера студии CGF.

Андрей принимал участие в различных проектах, среди которых «Маша и Медведь», клип гр. Ленинград – Цой и других, где создавал 3D-модели.

Записывайтесь сейчас, чтобы первым узнать о старте !

Источник: animation-school.ru

Полигональное моделирование

На сегодняшний момент разработано множество компьютерных программ, позволяющих работать с 3D графикой. Люди разных профессий: дизайнеры, конструкторы, визуализаторы, применяют их в проектировании. Самый первый метод, используемый в конструировании 3D объектов – полигональное моделирование, оно же самое распространённое при проектировании интерьеров, зданий, среды обитания человека.

Программы полигонального моделирования часто используется в архитектуре, проектировании предметов интерьера, в дизайне среды и конструировании малых объёмных форм.

Что собой представляет эта технология?

Специфика метода заключается в построении 3D объектов, с помощью специальных плоскостей (полигонов). С его помощью в 3D Max, можно создавать ряд объектов, без которых любой интерьер был бы пустым. В 3D Max полигональное моделирование, выполняет основную функцию, без этого способа построение объектов становится не возможным. Любые полигональные фигуры, состоят из граней плоскостей (полигонов), объединённых в один элемент с помощью вершин:

• Ребро – представляет собой линию, выступающую за границу грани;
• Грань (полигон) – плоскость, состоящая из треугольных или четырёхугольных ячеек, образующих сетку. Количество ячеек неограниченное;
• Вершина – точка, соединяющая рёбра.

Все объёмные тела имеют свой каркас, который составляет основу модели: с его помощью можно редактировать изделие, менять форму, вытягивать, передвигать и т. п. В проектировании архитектурных сооружений, дизайне малых форм и т. п, там, где требуется передать точное сходство с прототипом, часто применяется метод полигонального моделирования.

В зависимости от поставленных задач, 3D объекты могут иметь различное количество полигонов.

На начальном этапе конструирования, создаются низкополигональные модели, что даёт возможность сократить время на обработку данных. При этом уровень детализации будет невысоким. Что бы создать модель с более проработанной детализацией, необходимо увеличить число полигонов, такое изделие будет называться высокополигональным. Метод применяется, когда необходимо создать точную копию объекта.

Конструирование происходит в несколько уровней, по стандартной схеме, путём постепенного увеличения полигонов.

• Сначала, создаётся базовая форма изделия.
• После этого, добавляются фаски для уточнения формы.
• И в завершении, прорабатываются все детали, поверхность сглаживают.

Несмотря на то, что полигональное моделирование считается самым распространённым способом построения 3D объектов, но это не единственный метод, используемый в создании трёхмерных изображений. Так, например: при проектировании объектов животного мира или растений, лучше всего использовать сплайновое моделирование.

Сплайновое и полигональное моделирование, основные отличия

Сплайновое моделирование – создание объёмных фигур, с применением специального лекала (сплайнов). Сплайнами могут быть кривые, имеющие любую геометрическую форму: дуги, окружности, прямоугольники и т.п. Каркас, служит основой для создания огибающей поверхности. Метод позволяет создавать модели, с высокой степенью детализации, при этом, поверхность становится боле гладкой.

В отличие от полигонов, сплайновое моделирование не требует больших затрат энергии, необходимой для обработки информации. Поэтому, этот способ, часто используют при создании, сложных объектов. Всегда есть возможность вернуться к исходному состоянию.

Нередко, эти виды сравнивают с векторной и растровой графикой. В первом случае, фигуры создаются из точек и направляющих, такое изображение получается плоским, но зато при изменении масштаба, качество картинки не изменяется. Графика на основе растров кажется объёмной, но при увеличении масштаба, качество картинки ухудшается, детали становятся размытыми.

То же самое можно сказать и о моделировании с помощью лекал. Точно так же, как и векторная графика, сплайны способны передавать точность объекта, так как форма создаётся с помощью кривых, неоднократно описывающих экватор. Для точной проработки деталей, поверхность увеличивают в масштабе.

Объекты, созданные на основе полигонов, имеют разную степень детализации.

Чтобы добиться максимального сходства с прототипом, изделие должно иметь как можно больше полигонов, к примеру: объект, состоящий из 250 полигонов, будет иметь степень детализации в 35 градусов, кода аналогичный образец, но уже с 1500 полигонами, 10 градусов.

Хоть расстояние между гранями будет небольшим, и поверхность объекта будет казаться сглаженной, при увеличении масштаба на плоскости появятся шероховатости.

Методики построения полигональных моделей

В 3D Max полигональное моделирование – применяется при проектировании трёхмерных изображений. Способ позволяет создавать реалистичные модели с высокой степенью детализации, что даёт преимущество перед другими редакторами. Создать полигональную модель можно разными способами:

• Путём соединения примитивов, когда за основу берётся простое геометрическое тело: шар, куб тор, т.п. При необходимости, можно изменить количество граней, таким образом можно задавать любые размеры примитива.
• Когда другие методы не подходят, объекты создаются путём прорисовывания, ручным способом.
• Объекты можно создавать путём вытягивания новых граней из исходного полигона.

Полигональное моделирование так же предусматривает и другие способы построения объектов.

• Производя манипуляции с вершинами, перемещая, удаляя, вращая в разные стороны, можно менять геометрию поверхности.
• Что бы придать изделию нужную форму, можно работать с рёбрами, изменяя или перемещая их.
• Иногда, необходимо изменить геометрию модели, сгладить поверхность или наоборот, сделать шероховатой, в этом случае, моделирование осуществляется с помощью полигонов.

Редактирование полигональных моделей осуществляется в окне одного меню Polygons Edit, с помощью этих окон, можно осуществлять другие команды. Они составляют основу любого 3D редактора. Кроме базовых окон, существуют дополнительные панели, без которых получить качественную модель невозможно, к ним относятся:

• Инструмент Edit Polygons – предназначен перемещать рёбра, грани или вершины, таким образом, меняется форма изделия.
• Extrude Face – обеспечивает выдавливание граней или вершин;
• Split Polygon Tool – разбивает грани, путём создания дополнительных рёбер;

Для достижения удачного процесса моделирования следует помнить основное правило построения:

• Лишние подобъекты не нужные для создания формы, желательно удалить, так как это замедляет процесс обработки. К примеру, некоторые вершины могут оказаться лишними от них избавляются, переключив режим редактирования, что бы удалить не нужные;
• Симметричные модели желательно создавать из одной половины, после генерируется зеркальная копия. Далее объекты сливаются в одно целое, получившееся изделие сглаживается.
• Чтобы добиться гладкой поверхности, используют инструмент (Smooth), однако метод заключается в увеличении числа полигонов, по этому, злоупотреблять этим не желательно. В противном случае на обработку детали уйдёт много времени, что затруднит процесс проектирования.

Приемы моделирования объектов

Конструирование с помощью вершин

Основу сетки составляют прямоугольные ячейки, каждая имеет свои вершины, с их помощью происходит редактирование. Что бы создать другой объект, необходимо произвести манипуляции с точками вершин.

В качестве наглядного примера, используется куб, затем, активировав F9, не снимая выделения, переходят в режим редактирования вершин. Задействовав инструмент Move Tool, верхние точки перемещаются, так, что бы примитив принял другую форму. При необходимости сохранить симметрию, удобней всего воспользоваться инструментом Scale Tool. Воспользовавшись различными инструментами можно добиться совершенно уникальных результатов, например, при вращении, вершинах приобретут спиралевидную форму.

Кроме всего прочего, для вершин существует уникальный метод стёсывания, позволяющий создавать множество граней из одной.

Использование рёбер в проектировании

Этот метод схож с предыдущим, редактирование рёбер осуществляется по тому же принципу, что и с вершинами. На практике это работает следующим образом: в качестве базового элемента создаётся куб, при нажатии клавиш F10 активизируется редактор рёбер. Далее, в качестве примера вытягивается одна и противоположных граней ребра. После чего, появится дополнительная плоскость, такую же операцию можно повторить и с соседними рёбрами.

Проектирование моделей с помощью полигонов

Сразу стоит отметить, это наиболее распространённый метод создания сложных объёмных конструкций. В этом случае работа проводится с полигонами, производя различные манипуляции можно менять форму, размер, создавать более сложные объекты. Как и в предыдущих примерах, редактирование происходит по аналогичному сценарию. Активизировав клавишу F11, запускается редактирование полигонов, предварительно выделив один из примитивов, можно работать с гранями, меняя их положение.

Дополнительно доступно множество приёмов по преобразованию граней.

При разбивании грани на две части, создаётся ещё одно ребро. После активации команды правка, курсор мыши изменится, после этого стоит выделить вершины нового ребра и выйти из режима правки, кликнув на пустом поле. После этого можно совершать любые действия относительно новых рёбер.

Применение полигонального моделирования

Область применения полигонального моделирования весьма обширная, от проектирования фигур человека, растений, животных, до создания сложных архитектурных форм, хотя могут применяться и сплайны, в зависимости от конкретных целей.

Недостатки метода

Несмотря на массу положительных качеств метода, недостатки всё же присутствуют.

• Сложность построения объектов требует определённой квалификации от специалиста, наличие знаний по компьютерному моделированию;
• Объекты с большим количеством полигонов требуют дополнительного времени на обработку;
• В отличие от сплайнов, полигональные модели нельзя масштабировать без потери качества.

Применяемые программы

На сегодняшний день, существует множество зd редакторов, трудно найти более популярный, чем Autodesk 3D Max. Программа подходит для создания трёхмерной графики, с её помощью были созданы спецэффекты ко многим фильмам. Сюда же можно добавить не менее известную программу Autodesk Maya, Autodesk Softimage и множество похожих редакторов.

Источник: sterbrust.tech