Это время работы моделирующей программы на компьютере

Введение

3D-моделирование считается развивающимся и набирающим популярность направлением в разработке дизайна помещений, при использовании которого проектировщик (дизайнер) работает не с двумерным эскизом проекта, а с объёмной моделью. Такой подход имеет ряд преимуществ, и прежде всего это наглядное и реалистичное изображение проекта, что позволяет избежать многих ошибок и недоработок. Программы для построения моделей являются главным дизайнерским инструментом, с которым он работает больше всего при реализации требуемого проекта. По этой причине такие программы обязаны быть очень удобными и функциональными. Не менее важно, чтобы сформированные эскизные проекты смотрелись максимально реалистично, так как это почти всегда бывает главным убеждающим фактором для заказчика проекта. По вышеуказанным причинам при осуществлении подбора необходимой программы для построения модели, необходимо особое внимание обратить на следующие особенности:

1. Уровень стабильности функционирования программы, а также её быстродействие.
2. Необходимо проверить какие у программы требования к аппаратному обеспечению и ресурсам. Часто программы моделирования требуют много ресурсов и совсем не каждый компьютер им подходит.
3. Сложность работы с программой, дружественность интерфейса. Эти параметры позволяют сэкономить время исполнения проекта.
4. Реальное и красивое оформление внешнего вида законченного эскиза.
5. Почти все качественные программы, которые обладают широким функциональным набором и удобным интерфейсом, как правило, являются платными, что объясняется их коммерческим предназначением.

Лучшие программы для компьютерного моделирования

При осуществлении выбора наилучшей моделирующей программы, которая при этом ещё и окажется платной, следует учесть уже гораздо большее количество характеристик. Технические характеристики лучших программных приложений для компьютерного моделирования представлены в приведённой ниже таблице:

Правильный выбор программы определяет, какое количество времени и сил потребуется затратить дизайнеру для выполнения проекта, а в результате это влияет и на прибыльность проекта.

Программа Wings 3D обладает значительным инструментальным набором и даёт возможность выполнить очень реалистичные модели. Пример приведён ниже:

Программа является очень продвинутым проектным инструментом. Она поддерживает почти все самые распространённые форматы, позволяет использовать графические файлы и эскизы, которые были выполнены при помощи других программ. К её недостаткам следует отнести невозможность обрабатывать анимацию, не совсем удобная организация интерфейса, а также не поддерживаются новейшие форматы и тяжёлые файлы.

Программа Компас 3D сегодня является, пожалуй, наиболее распространённой программой при объёмном моделировании. Применяется она в основном в целях коммерции. Это объясняется тем, что она имеет самый полный функциональный набор и очень удобный интерфейс. Использование программы платное, стоимость её достаточно большая, но зато большое количество лицензионных версий. А именно, для коммерческих целей, личного, группового применения и так далее.

Программа требует наличия значительных аппаратных ресурсов, но есть и здесь разные версии, которые ориентированы на разные комплекты системных ресурсов. Следует заметить, что для неопытных пользователей могут возникнуть проблемы с её освоением.

Программа «Модуль для nanoCAD Plus», по сути, может и не считаться отдельной программой. Она является дополнением или программным модулем для программы nanoCAD, которая предназначена для черчения на плоскости. Этот модуль даёт возможность формировать несложные объёмные модели путём видоизменения изображения на плоскости.

К достоинствам этого модуля можно отнести стабильность работы, возможность использования при незначительных аппаратных ресурсах, удобный интерфейс и простой функционал.

К его недостаткам следует причислить не очень большой основной функциональный набор. Модуль предназначается для формирования объёмных элементов, но он не подходит для полноформатного проекта. Внешнее оформление эскизных проектов не очень реалистично.

Программа AutoCAD создавалась для черчения на плоскости. Тем не менее, все её варианты, которые появились позднее девятого года двадцать первого века, обладают встроенным модулем для объёмного черчения. Никаких дополнительных скачиваний для этой программы не требуется. Нельзя сказать, что у программы очень широкие возможности, но, тем не менее, её функциональный набор вполне достаточен. Может использоваться для формирования в 3D формате отдельных элементов, но для реализации полноформатных профессиональных проектов её возможностей может и не хватить.

К достоинствам программы следует отнести нетребовательность к аппаратному обеспечению, отсутствие необходимости дополнительных скачиваний.

К ее недостаткам можно причислить не очень обширный функциональный набор и низкое быстродействие на компьютерах старых моделей.

3D-моделирование – это построение модели объекта в трехмерном пространстве. Данный способ представления объектов начал применяться в 1960-х годах, когда этим занимались специалисты компьютерной инженерии. Современные технологии 3D-моделирования позволяют конструировать сложные и объемные модели, проводить тестирование и вносить в них изменения на различных уровнях.

Хотя программное обеспечение для 3D-моделирования основано на сложных математических расчетах, все вычисления проводятся автоматически с предоставлением удобного пользовательского интерфейса. Создание трехмерной модели довольно затруднительно и представляет собой своего рода искусство. Для достижения реалистичности необходимо разбираться в особенностях моделирования и правильно проводить расчеты в течение всего процесса моделирования.

Обработка самого файла осуществляется специальной программой, которая называется слайсером и разделяет объект на несколько двухмерных слоев, после чего он преобразуется в особый код.

Преимущества 3D-моделирования

Главный минус двухмерной графики в том, что наброски и чертежи не могут дать полного представления о том, как будет выглядеть объект в реальности. Как следствие, чертежи обычно дополняют макетом, показывающим внешний вид будущего проекта. Таким образом, при наличии ошибок в вычислениях приходится вносить изменения в уже готовый объект, что сильно усложняет процесс осуществления замысла.

Системы 3D-моделирования позволяют получить модель объекта еще до изготовления пробных образцов и, следовательно, разглядеть слабые стороны проекта и определить его соответствие первоначальной задумке.

Еще одним, но также довольно существенным плюсом 3D-моделирования является крайняя степень убедительности и наглядности трехмерных картинок и видео. Если следовать утверждению, что лучше один раз увидеть, чем тысячу раз услышать, то презентация в 3D длительностью 30 секунд дает тот же результат, что и двухчасовое выступление.

Чтобы получить представление о внешнем виде будущего здания на основе одних лишь зарисовок, нужно иметь хорошее воображение. Намного большего эффекта можно достичь благодаря технологиям трехмерной графики, которые позволяют увидеть итоговый результат проекта еще на стадии разработки.

Скачать файл

Трехмерная графика используется практически во всех сферах деятельности, начиная с разработки логотипа и заканчивая масштабными проектами на уровне строительства жилого комплекса или района.

Сферы применения 3D-моделирования

Кинематограф, компьютерные игры и анимация

Создание виртуальных миров и вымышленных персонажей стало возможным благодаря особой технике использования полигонов. Они представляют собой простые геометрические фигуры с тремя или четырьмя гранями, образующие путем соединения под разными гулами один объект.

Чтобы заставить его двигаться, следует проводить с ними различные манипуляции – растягивание, перемещение, вращение. Так как они вместе представляют единое целое, это напоминает натяжение паутины – деформация одного элемента приводит к изменениям в остальных.

Чем меньшую площадь занимает каждый отдельный сегмент, тем их больше в совокупности, а значит, больше четкость изображения. Здесь используется такое понятие как качество графики – в различных играх ее можно регулировать. Это имеет смысл тогда, когда компьютер не обладает достаточными ресурсами для быстрого отображения всех фрагментов.

Нельзя утверждать, что использование моделей с большим количеством полигонов всегда является преимуществом. Если анимационный персонаж относится к второстепенным или мало выделяется на фоне других, его бывает достаточно изобразить в общих чертах. Главный герой обычно изображается более детально. Окончательный вариант получается путем наложения текстур на графические фигуры.

Визуализация в медицине

Существует две основные области ее применения:

• точечная или комплексная томография;
• конструирование и создание протезов.

Благодаря 3D-сканированию сейчас удается обнаружить повреждения органов и тканей, которые невидимы для обычного рентгеновского аппарата. Подобные технологии дают возможность установить точный диагноз тогда, когда это не получалось сделать при предыдущих обследованиях. Они находят широкое применение в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. В дополнение к виртуальным макетам при внедрении новых технологий многие учреждения здравоохранения приобретают также специальные 3D-принтеры.

Используя наглядное представление результата томографии, можно создать имплант, такой как зуб, который будет полностью соответствовать размерам пациента. На более продвинутом уровне можно осуществить моделирование протеза, слухового аппарата и т.д., вплоть до сердечного клапана. Новой и постоянно совершенствуемой технологией становится биопечать, когда краска заменяется живыми клетками человека.

В любом случае начальный этап проектирования ведется с применением компьютерных программ. Здесь, как и при создании анимированных персонажей, в процессе моделирования используются полигоны. По степени искривления можно судить о дефектах тканей. Воздействуя на сегменты, можно получить трехмерное изображение подходящего импланта, а приводя их в движение, можно смоделировать поведение протеза конечности.

Методы промышленного проектирования

Основная потребность в этом возникает у специалистов из технических областей – инженеров, электриков, строителей и т.д. Они работают с твердотельными или полыми объектами, характеристики которых имеют строго определенное значение.

Соответственно, для этой группы пользователей важно в первую очередь не изобразить модель, а тщательно все рассчитать с применением формул, разработать чертежи и осуществлять контроль в ходе всего проектирования. Другими словами, их основная цель – не визуальное представление объекта, а получение конкретных сведений о нем.

Чтобы работать в Системах Автоматизированного Проектирования (САПР), необходимо специальное образование. Достижение результата здесь связано не только с представлением образа, но и со знанием множества деталей, таких как материал для изготовления изделия, сфера его применения.

Поэтому необходимое программное обеспечение с широким функционалом и большим набором инструментов компании приобретают с расчетом на весь отдел. Также оно используется для обучения в технических и архитектурных вузах, чтобы выработать у студентов навыки конструирования в комфортной среде.

Работа в САПР ведется с электронно-геометрической моделью. Представление об этом понятии 3D-моделирования можно получить из списка действий, которые с ней можно произвести:

• Нарисовать чертежи любого сечения, в любом изображении под нужным углом. Благодаря этому множество графиков заменяются одним макетом. Поэтому один файл с использованием разных слоев может одновременно редактироваться разными сотрудниками и даже подразделениями.
• Скорректировать параметры всего изделия, изменив значение одной конкретной величины.
• Определить значение любого показателя, как в текущий момент, так и в прогнозируемом варианте.
• Осуществить программное управление станком или другим оборудованием с ЧПУ.
• Создать объемную модель для презентации с использованием 3D-принтера.
• Визуализировать макет путем рендеринга, то есть наложения текстур для представления окончательного внешнего вида.

2 принципа 3D-моделирования

Создание трехмерных моделей основано на двух основных принципах:

• Наглядность.
• Информативность.

Наглядность – это свойство изображения, состоящее в правильном и четком представлении о моделируемом объекте. Наглядность достигается путем внешнего оформления трехмерной модели, которое включает в себя цвета, обозначения, форму и размер элементов, текстуру, то есть наглядность предполагает возможность восприятия зрителем форм, размеров и содержания трехмерной модели.

Чем детальнее модель, тем больше она включает элементов с большими подробностями. При этом наглядность изображения повышается путем оптимизации данных, то есть скрытия объектов, являющихся несущественными.

Информативность – это свойство трехмерных изображений, зависящее, в первую очередь, от количества содержащихся в них различных пространственных характеристик. Наибольшая информативность трехмерного изображения достигается при всестороннем представлении внешнего вида, положения в пространстве, размеров и форм всех значимых элементов модели.

Чтобы оценить выбранный вариант достижения поставленных целей, следует получить сведения не только о плановом положении и высоте объектов, но и о достоверности этих данных. Одним из самых надежных источников для исходного материала является аэросъемка, благодаря которой можно создать высокоточную трехмерную модель с возможностью проведения измерений.

Виды 3D-моделирования

Различают два главных вида 3D-моделирования: полигональное и параметрическое.

Полигональное 3D-моделирование

Полигональное моделирование заключается в построении трехмерной фигуры на основе плоской поверхности, которая размечается сеткой. Сетка состоит из линий, называемых ребрами, которые пересекаются в точках, называемых вершинами. Ребра делят поверхность на отдельные полигоны.

На программном уровне осуществляются действия с ребрами и вершинами до тех пор, пока объект не примет нужную форму, при этом происходит смещение полигонов относительно друг друга под различными углами. Число полигонов может достигать огромных значений. По мере его увеличения сетка все сильнее напоминает контуры создаваемого объекта, и он все более становится таким, как задумывалось.

Это аналогично тому, как правильный многоугольник при увеличении числа ребер принимает форму круга.

Также в качестве полигонов могут выступать отдельные двухмерные фигуры, называемые сплайнами. Они могут выглядеть как простые фигуры, отдельные фигуры и линии, так и составные. Вместе они соединяются в одну трехмерную фигуру. Такой способ моделирования уместен, если автор хочет, чтобы зритель увидел элементы, образующие 3D-фигуру.

Параметрическое 3D-моделирование

В ходе параметрического моделирования вначале создается эскиз, с которым впоследствии происходят изменения. В основе лежит математическая модель с подходящими параметрами, меняя значения которых, можно создать множество фигур. С помощью изменения параметров можно добиться необходимого вида модели.

Параметрическое моделирование появилось раньше полигонального как совершенствование стандартной инженерной графики, способствует лучшему пониманию чертежей и зрительному восприятию разрабатываемых объектов.

Поскольку оба вида моделирования предполагают разные способы создания 3D-моделей, то и применяются они в разных сферах. Полигональное моделирование встречается чаще всего и используется в таких областях как:

• наука;
• архитектура;
• компьютерные игры;
• дополненная и виртуальная реальности;
• 3D-печать;
• графические элементы для веб-интерфейса (смайлы, кнопки);
• спецэффекты в фильмах;
• скульптинг (статуи, скульптуры).

Параметрическое моделирование используется обычно в промышленности.

Этапы 3D-моделирования

Создание 3D-модели состоит из нескольких этапов.

• Создание геометрии модели

На первом этапе создается пространственная геометрическая модель объекта, не учитывающая его физические характеристики. Производятся расчет размеров и построение формы предмета. Используются методы вращения, выдавливания, наращивания, полигонального моделирования.

• Создание текстуры объекта

На данной стадии определяется, из каких материалов будет построен объект, разрабатывается его текстура. Именно в этот момент задается степень реалистичности создаваемой модели.

• Выбор освещения

На данном этапе возникают сложности, поскольку от указанных параметров зависит восприятие модели, насколько она будет правдоподобной. Указываются тон освещения, степень яркости, резкости, насыщенность теней.

• 3D-визуализация или рендеринг

На заключительной стадии 3D-моделирования осуществляется уточнение настроек отображения модели, в частности, добавление специальных эффектов вроде бликов, тумана и т.д. При наличии анимации корректируются ее параметры. Также определяются параметры визуализации (число кадров в секунду, формат конечного видео). Если в результате получается двухмерное изображение, следует выбрать его формат и разрешение.

• Постпродакшн

По окончании процесса 3D-моделирования в готовый материал можно включить спецэффекты с использованием программных средств, таких как Adobe Photoshop, Adobe Premier Pro, Adobe Illustrator и т.д. Другими словами, происходит постпродакшн, когда итоговый результат улучшается с применением различных технологий.

Методы визуализации в 3D-моделировании

Scanline

Сканлайн рендер благодаря своей скорости применяется в видеоиграх и интерактивных сценах. При наличии мощного видеоадаптера с его помощью можно получить четкое изображение с частотой больше 30 кадров в секунду.

Действие рендера основано на реализации принципа «ряд за рядом». Вначале необходимые полигоны располагаются по наибольшей вертикальной координате. После этого каждый ряд изображения формируется посредством пересечения с ближайшим к виртуальной камере полигоном. В процессе перехода между рядами происходит удаление полигонов, которые исчезают из поля зрения.

Raytrace (метод трассировки лучей)

Целью данного метода является получение изображения с максимальным разрешением подробной детализацией. При этом рендеринг занимает много времени и не подходит для создания анимированной графики в реальном времени.

При использовании рейтрейс-метода от виртуальной камеры для каждого пикселя на воображаемом экране проводятся лучи до ближайшего трехмерного объекта. Цвет точки определяется исходя из того, с каким объектами сталкивается воображаемый луч.

Raycasting (метод бросания лучей)

При этом способе происходит то же самое, что и в предыдущем случае, но здесь рассчитывается только первая поверхность, на которую упадет луч. В зависимости от характеристик объекта и освещенности определяется цвет пикселя изображения. Дальнейшая обработка отраженных от объекта лучей в таком случае не происходит.

Radiosity

Смысл такого рендеринга состоит в том, что поверхность объекта освещается не только прямыми источниками света, но и остальными поверхностями, отражающими свет. При этом точка обзора не имеет значения, что увеличивает нагрузку, но полученное изображение характеризуется высоким качеством и реалистичностью. Наилучшего результата можно достичь, используя для рендеринга методы Radiosity и Raytrace одновременно.

Программное обеспечение для 3D-моделирования

В настоящее время применяются разнообразные программы для 3D-моделирования. С каждым годом их становится все больше, так как производители программного обеспечения стремятся удовлетворить потребности широкого круга пользователей, поэтому при возникновении новых запросов они выпускают новые продукты. Встречаются как платные, так и бесплатные программы для 3D-моделирования. Изучим более подробно наиболее популярные из них:

• 3D Max – широко распространенная программа, подходит для профессиональной работы и предоставляет внушительный функционал. С ее помощью можно создавать анимацию и трехмерную графику, имеются возможности для рисования сложных моделей. Получаемые в результате объекты детально проработаны и затем могут анимироваться. Кроме платной версии программы есть бесплатная версия для студентов.
• Maya – профессиональная программа, используемая при съемках фильмов и создании игр. Она обладает широкими возможностями для создания реалистичных моделей высокого качества.
• AutoCad – инструмент для эффектного 2D и 3D-моделирования, имеет многоязычный интерфейс, разобраться в котором можно даже без специальных навыков. С его помощью можно вначале нарисовать двухмерную модель, а затем перевести ее в трехмерное изображение. Также можно создавать отдельные объекты и большие конструкции, а также игровые текстуры.
• Cinema 4D – многофункциональная программа для трехмерного моделирования и анимации. Отличается понятным интерфейсом и также переведена на русский язык, благодаря чему получила распространение в русскоязычной среде.
• Компас 3D – программное обеспечение для создания объемных моделей. Оно основано на математических расчетах и является отличным вариантом для осуществления инженерных проектов. Возможности программы включают не только построение модели, но и математические расчеты для последующего ее изготовления.
• Rhinoceros – применяется в архитектуре, кораблестроении, дизайне, а также мультимедийных технологиях. Получила распространение вследствие объемного функционала и возможности импорта и экспорта разнообразных типов файлов.
• Blender – программа, позволяющая проводить рендеринг, анимацию, монтаж и последующую обработку. Представленный функционал можно расширить с использованием плагинов. Годится для обучения основам 3D-моделирования.
• Wings 3D – элементарная программа для трехмерного моделирования, позволяющая работать с простыми моделями. Простой и незамысловатый интерфейс серьезно упрощает задачу начинающим специалистам. Также исходный код программы открыт для модификации.
• Google SketchUp – позволяет создавать и изменять множество видов моделей, дополняя их новыми элементами и текстурами. Имеет обширный функционал для работы над объектами различной сложности.

Требования к компьютеру для 3D-моделирования

Выбор компьютерных комплектующих обусловлен сложностью проектов, которые вы будете осуществлять. Так, моделирование с большим числом полигонов и работа в САПРах приводят к значительным затратам ресурсов компьютера.

Ниже представлен минимальный набор характеристик, которыми должен обладать компьютер для 3D-моделирования, чтобы обеспечить нормальную работу с большинством программ:

• Full HD монитор 1920х1080.
• Процессор — 4 ядра от 3 GHz.
• Оперативная память — 8 Гб.
• Видеокарта — с поддержкой OpenGL 4.3 на 4 Гб памяти.
• Свободное место на диске — 50 Гб (допускается и меньший объем, но предпочтительнее иметь дополнительное свободное место, которое будут занимать плагины, файлы материалов, текстур и собственно проектов).

Безусловно, этим не следует ограничиваться. Так будет выглядеть оптимальная сборка, обладающая высокой скоростью на любых проектах:

• Процессор — AMD Ryzen 9 5950X.
• Оперативная память — 32 Гб (Patriot Viper Steel — 2х16 Гб).
• Видеокарта — NVidia RTX 3080 Ti на 12 Гб.
• Материнская плата — MSI MPG B550 GAMING CARBON WIFI.
• Накопители — SSD Samsung 980 Pro 1 TB и HDD Seagate Backup Plus Hub
• Блок питания — Deepcool DQ850.
• Система охлаждения — MSI MAG CORELIQUID 360R.
• Корпус — Cooler Master MasterBox MB511 RGB.

Впрочем, и стоит подобная сборка недешево – порядка 3700 долларов.

При желании можно снизить затраты по крайней мере в 2 раза и приобрести удачную сборку, подходящую для работы над большинством проектов. Она может иметь следующий вид:

• Процессор — AMD Ryzen 7 3700X.
• Оперативная память — 32 Гб (Corsair Vengeance LPX — 2х16 Гб).
• Видеокарта — GeForce RTX 2070.
• Материнская плата — GIGABYTE X570 GAMING X.
• Накопитель — SSD Samsung 970 PRO.
• Блок питания — Corsair CX550.
• Система охлаждения — AMD Wraith Prism.
• Корпус — Phanteks Full Tower Case ATX.

Прежде всего, в целях экономии не стоит покупать готовые комплекты. Существует риск переплаты или присутствия в такой сборке старенькой детали. Лучше обратитесь за помощью к знакомому, разбирающемуся в комплектующих, либо в особую контуру за персональной сборкой, а лучше – вникните во все сами.

И еще один момент – ноутбук также пригоден для моделирования, если он удовлетворяет минимальным требованиям программ.

Навыки и задачи специалиста в 3D-моделировании

Хороший специалист пользуется огромным спросом, ведь ему по силам нарисовать что угодно.

Вот основные навыки:

• Работа со специфическим программным обеспечением, постоянное совершенствование своих умений.
• В случае с анимированными персонажами – знание основ анатомии для придания реалистичности движениям.
• Способность на приличном уровне рисовать от руки. Если у вас совсем плохо с рисованием, то и лезть в такую профессию не стоит.

Следует внимательно относиться к деталям – любая мелочь из повседневной жизни, будучи перенесенной в проект, придает объекту реалистичный вид.

В данной профессии важна усидчивость, готовность часами разбираться в особенностях работы тех или иных программ. Специалист по 3D-моделированию должен быть внимательным к деталям, скрупулезным и даже несколько педантичным.

Распространено мнение, что моделирование подходит лишь художникам и дизайнерам. Но, как показывает практика, есть много талантливых моделлеров без художественного образования и, вообще, самоучек – всю информацию сейчас легко найти в интернете. Безусловно, важно понимать основы композиции, компоновки тела и размещения света, но эти аспекты по силам изучить без специальной подготовки.

Эту современную профессию может освоить любой человек, который заинтересован в этой области. Не обязательно вначале учиться на программиста, художника или дизайнера. На курсах 3D-моделирования происходит обучение с нуля – студенты приобретают базовые навыки, остальные же они развивают самостоятельно или приступают к продвинутому изучению 3D-моделирования онлайн в специальной школе.

Обучение 3D-моделированию в GeekBrains

• Факультет 3D-художник в играх

Вы с нуля изучите востребованную профессию 3D-художника в области создания игр. Получите удаленную работу по 3D-моделированию в международных компаниях и сможете рассчитывать на хороший заработок.

Курс 3D-моделирования для начинающих: вы изучите азы моделирования, создания текстур и рендера, познакомитесь с программами для рисования в 3D, создания компьютерной графики и анимации. Научитесь созданию моделей игровых персонажей и окружающих предметов.

• Факультет 3D-моделирования и визуализации

Изучите 3D Max, AutoCAD, Photoshop и другие программы. Научитесь создавать и визуализировать трехмерные объекты любой сложности. Соберете портфолио и подготовитесь к трудоустройству.

• 3D-моделирование для детей

Ребенок сможет почувствовать себя 3D-моделлером в играх, анимации, дизайне и архитектуре, получит необходимые навыки работы и изучит специализированное ПО для моделирования.

Курс для ребят, которые:

• Проявляют интерес к творчеству и технологиям.
• Любят воображать места, героев, помещения.
• Хотят изучить профессиональные инструменты моделирования.

Освоение трехмерной графики приводит в движение целые направления в промышленности, а также приносит динамику в нашу жизнь. Мы не сомневаемся, что будущее 3D-моделирования ничем не ограничено, что эти передовые технологии скоро увеличат свою доступность, востребованность и незаменимость!

Современные технологии позволяют создавать удивительные вещи. Необязательно иметь за плечами огромный опыт, чтобы начать заниматься анимированием мультфильмов, монтажом роликов, 3D-моделированием и многим другим. Для всего этого достаточно немного упорства и нужного ПО.

Какие программы для создания 3D-моделей считаются лучшими – поговорим в сегодняшней статье.

Что такое 3D-моделирование?

3D-моделирование позволяет наглядно представить объект, существующий только в чертежах, например копию будущего здания или инопланетного пейзажа. Использование такой технологии можно встретить где угодно:

• в кинематографе;
• видеоиграх;
• анимации;
• VR;
• рекламе;
• медицине (имеется в виду создание модулей внутренних органов и искусственных конечностей);
• архитектуре;
• машиностроении и т.д.

При создании моделей задействуется художник, который разрабатывает концепт – то, как будет выглядеть будущая деталь или объект в формате 3D. На основе этого 3D-модельер преобразует объект в нужный вид, используя специальное ПО. Что это за ПО и чем пользуются профессиональные и начинающие 3D-модельеры – поговорим далее.

Топ-10 программ для 3D-моделирования

Найти программы для 3D-моделирования несложно, однако сегодня их так много, что можно наткнуться на не самый удачный вариант. Если вы только начинаете путь в этой сфере, то следует знать как о профессиональном ПО, так и о том, которое адаптировано для новичков. 

Где же работать профессионалу, а где новичку – поговорим далее.

Maya

Первая в нашем списке программа – Maya. Она считается отраслевым стандартом компьютерной графики и может похвастаться широким набором инструментов и функций. Maya отлично справляется с моделированием, текстурированием, освещением и рендерингом – ее обширный набор функций включает в себя частицы, волосы, физику твердого тела, ткань, моделирование жидкости, анимацию персонажей и многое другое.

Также в программе можно моделировать мощные взрывы, реалистичное движение одежды или волос, поверхность воды с мелкими волнами или полет пули – для этого есть специальные инструменты и модули.

Такой обширный функционал требует много времени на изучение, поэтому если вы новичок, то лучше обойти стороной это ПО, но на заметку взять его определенно стоит.

Особенности:

• создание высококачественных героев, персонажей;
• огромный выбор визуальных спецэффектов;
• правдоподобные изменения форм различных предметов;
• возможность создавать воздушную и водную имитацию поверхностей;
• способность передавать динамику гибких и твердых тел;
• поддержка плагинов, которые расширяют функционал программы.

Стоимость: $215 в месяц, есть 30-дневная пробная версия

Официальная страница: Maya

ZBrush

ZBrush – программа для лепки и моделирования, которая лучше всего подходит для создания органических форм, хотя недавние обновления постепенно улучшили ее возможности работы с твердой поверхностью. ZBrush также отлично подойдет и для других целей, например, программу можно использовать для создания UV-карт и рисования текстур. Всеми этими возможностями чаще всего пользуются художники, которые хотят печатать различные фигуры на 3D-принтере.

В целом, программа идеальна для работы с людьми и животными – подойдет для тех, кто уже знаком с 3D-моделированием хотя бы немного.

Особенности:

• быстрая интеграция с профессиональным пакетом 2D-графики;
• оживление готовых скульптур с помощью мимики, волос, одежды и аксессуаров;
• можно добавлять атмосферное окружение для персонажа;
• огромный набор различных кистей для редактирования моделей;
• лепка 3D-объекта, от шарика до готового персонажа, похожа на процесс лепки из глины;
• возможность легко разрезать модели на две и более части благодаря кисти фрагментов;
• экспорт в формат JPEG с функциями обрезки, предварительного просмотра и регулировки параметров.

Стоимость: $39.95 в месяц, есть бесплатная 30‑дневная пробная версия

Официальная страница: ZBrush

Houdini

Houdini – широко используемая в индустрии визуальных эффектов программа для создания 3D-изображений. Благодаря мощным возможностям для создания спецэффектов ее часто используют в проработке сцен для фильмов. 

Кроме того, Houdini удобна для эффективной работы над сложными и нестандартными задачами, например, она отлично подойдет для работы в сфере VFX.

Программа не самая простая – справиться с ее функционалом будет довольно сложно, если вы только начинаете погружаться в 3D-моделирование. Однако разработчики предлагают Houdini Apprentice – бесплатную версию, которую могут использовать студенты, художники и любители для личных некоммерческих проектов. Поэтому, если вы только начинаете, то можете «урвать» этот инструмент бесплатно и посмотреть, из чего он состоит.

Особенности:

• создание шейдеров на основе узловых точек, освещение и повторное освещение в специализированном средстве просмотра;
• есть все стандартные объекты трехмерной и двумерной геометрии, включая многоугольники, кривые Безье, неоднородные рациональные B-сплайны, плоскости, метасферы;
• с помощью собственных наборов инструментов CloudFx и PyroFx утилита может моделировать облака, дым, огонь;
• есть встроенная библиотека разработки, позволяющая расширять функционал.

Стоимость: есть бесплатная версия для студентов, платная начинается от $1 995 в год

Официальная страница: Houdini

Cinema 4D

Cinema 4D – это отличный инструмент для тех, кто только начинает заниматься 3D-моделированием. В то же время оно пользуется высоким спросом у профессионалов благодаря такому обширному набору инструментов, как моделирование, скульптинг, рисование, создание композиций, трекинг и анимация, качественный рендеринг, а также возможность реализовывать необычные трехмерные эффекты.

У Cinema 4D огромное сообщество с онлайн-библиотекой учебных пособий и инструкций. Есть и учебный сайт Cineversity, где можно получить бесплатное членство при покупке приложения или оплате годового соглашения об обслуживании Maxon (MSA).

Из минусов можно отметить только стоимость программы и отсутствие студенческой версии.

Особенности:

• можно ставить сторонние визуализаторы на основную версию программы;
• большой выбор сложных шейдеров и файлов изображений, анимаций;
• клонирование объектов позволит создавать сложные анимации на несколько объектов в пару кликов;
• с помощью modynamics можно создать фотореалистичные имитации различных физических эффектов, например трение или столкновение;
• глубокое освещение помогает создавать правдоподобный свет, реалистичные блики и многое другое.

Стоимость: 8 935 рублей в месяц

Официальная страница: Cinema 4D

Autodesk 3ds Max

3ds Max – программа компьютерной 3D-графики Autodesk, предназначенная для ПК и используемая для производства телевизионных и художественных фильмов, а также визуализации архитектуры и товаров. Как и ее сородич Maya, 3ds Max может похвастаться очень широким набором инструментов для 3D-моделирования, не говоря уже о симуляции жидкости, волос и меха.

3ds Max использует методы прямого манипулирования и процедурного моделирования, а огромная библиотека различных модификаторов упрощает процесс моделирования для начинающих и опытных 3D-художников.

Выбор начинающих обусловлен по большей части тем, что у 3ds Max большое количество различных видеоуроков и курсов. Также разработчики программы предоставляют для учащихся бесплатную версию на 3 года. Для того чтобы ее оформить, достаточно зарегистрироваться в качестве студента.

Особенности:

• моделирование шерсти, волос, травы и прочих подобных элементов с помощью модуля HairandFur;
• есть текстурирование и UV-маппинг;
• поддержка библиотек OpenSubdiv с открытым исходным кодом от компании Pixar позволяет создавать дополнительные эффекты;
• с помощью различных модификаторов можно добавить реалистичность персонажам и смоделировать жидкостные эффекты;
• присутствуют инструменты анимации и оснастки персонажей.

Стоимость: $215 в месяц

Официальная страница: Autodesk 3ds Max

Modo

Modo – отличный инструмент для трехмерного моделирования, подготовки анимированных сцен, рендера цифрового контента, а также разработки дизайнерских элементов. Поддерживает импорт из сторонних редакторов: Autodesk, Photoshop, Wavefront, Lightwave. Также Modo 3D позволяет применять лепку для подготовки новых объектов, предлагает динамическое освещение, реалистичные поверхности и сильно экономит время при рендере.

В целом, это одно из лучших ПО для создания многоугольных форм, а добавление булевой системы MeshFusion заметно расширяет функционал моделирования.

Особенности:

• точность моделирования, построения геометрии: каждый объект в Modo привязывается к несущим точкам, выравнивается с точки зрения плоскости, подстраивается под окружение;
• есть встроенный инструмент для комбинирования функций, а также назначения горячих клавиш на каждую связку действий;
• динамическое освещение с возможностью затенения деталей, размытия фона, накладывания фильтрации;
• инструменты для лепки объектов с применением кистей и настраиваемых методов скульптинга;
• импорт и экспорт материалов в выбранном формате (поддерживается десяток различных расширений) в исходном качестве с сохранением всех деталей и структуры.

Стоимость: есть студенческая версия, платная начинается от $462 в год

Официальная страница: Modo

Lightwave 3D

LightWave работает в двух форматах. Первый – это Modeler, предназначенный для создания ресурсов. Второй – Layout, используемый для текстурирования, освещения, анимации и рендеринга. 

По большей части инструмент предназначен для подготовки, редактирования, последующего анимирования объектов или сцен в формате 3D. Предусматривает встроенную технологию полигонального моделирования, заметно облегчает рутинные действия, с которыми периодически приходится сталкиваться в других программах.

Особенности:

• поддержка объемного освещения, реалистичных теней, шейдеров;
• переработанная и обновленная система захвата движений, объектов: light wave автоматически подсказывает, как взаимодействовать с объектами в сцене, мгновенно собирая информацию о подвижных точках;
• возможность собирать объекты или полигоны вместе, задавать параметры всему комплекту сразу;
• гибкая настройка цвета, деталей на экране: каждому элементу инструмент разрешает задавать тысячи оттенков;
• встроенный раздел с дополнительными расширениями или плагинами, меняющими оформление интерфейса, список поддерживаемых форматов, а также количество стартовых шаблонов;
• возможность выводить промежуточные сцены на экраны смартфонов или планшетов.

Стоимость: от $195

Официальная страница: LightWave

Blender

Blender – бесплатное ПО для 3D-моделирования, текстурирования, анимации и рендеринга. Программа с открытым исходным кодом существует уже давно, а сейчас над ее модификациями и улучшениями трудятся профессиональные художники.

Программа может похвастаться впечатляющим набором инструментов для 3D-моделирования и скульптинга. Считается вполне жизнеспособной альтернативой платным программам моделирования.

Особенности:

• доступно проектирование объектов на основе примитивов, полигонов, NURBS-кривых, кривых Безье, метасфер, булевых операций, Subdivision Surface и базовых инструментов для скульптинга;
• позволяет накладывать несколько текстур на один объект, оснащена рядом инструментов для текстурирования, включая UV-маппинг и частичное настраивание текстур;
• встроенный игровой движок для создания интерактивных 3D-приложений;
• пакет оснащен несколькими встроенными инструментами визуализации, также поддерживает интеграцию с различными внешними рендерами.

Стоимость: бесплатно

Официальная страница: Blender

Daz Studio

Daz Studio – это бесплатный инструмент для настройки, позирования и анимации трехмерных фигур, который позволяет художникам любого уровня создавать различные 3D-объекты: виртуальных людей, животных, транспортные средства, аксессуары и окружающую среду.

Одно из ключевых преимуществ Daz Studio – большая база актуальных дополнений в виде разных текстур, определенных 3D-объектов, рабочих плагинов и расширений. Приложение функционирует на движке Nvidia Iray и отлично подходит для быстрого создания профессиональных анимационных моделей в высоком качестве.

Особенности:

• мощные функции процесса моделирования;
• рендеринг и применение разных эффектов;
• фотореалистичный рендеринг;
• поддержка процесса создания реалистичных сцен;
• возможность анимации созданных моделей;
• поддержка специальной технологии GPU-ускорения при выполняемом рендеринге.

Стоимость: бесплатно

Официальная страница: Daz Studio

SketchUp

Последняя программа, о которой мы поговорим – SketchUp. Его основной модуль 3D-моделирования работает в браузере и предлагает 10 ГБ памяти, а также кастомные 3D-модели, которые можно бесплатно импортировать в проекты.

SketchUp часто используют в строительстве и архитектуре, ландшафтном дизайне и создании мебели, обработке дерева на станках и 3D‑печати.

Особенности:

• для реалистичности модели предусмотрен инструмент добавления теней;
• есть функция самоучителя, с помощью которой можно получить все необходимые сведения по работе с программой;
• в основе всех моделей лежат линии и простые фигуры;
• высокая точность просчетов и измерений;
• возможность создавать компоненты – изменяя один элемент, программа автоматически проделывает то же самое с остальными копиями.

Стоимость: бесплатно, есть платная версия для профессионального использования

Официальная страница: SketchUp

Заключение

Если вы хотели попробовать 3D-моделирование, то самое время начать прямо сейчас. Я рассмотрел профессиональные средства как со сложным функционалом, так и простым, однако все они требуют приложить усилия. Смотрите, изучайте и пробуйте постигать новое. Удачи!

Научитесь: Профессия 3D-визуализатор
Узнать больше