3D моделирование: назначение, применение, функции

3D моделирование помогает увидеть, как будет выглядеть дом, интерьер, изделие еще до момента изготовления. Раньше для этого требовалось напрячь воображение, т.к. единственное, что было в распоряжении человека – это чертежи проекций.

Чем отличается 3D графика от черчения?

Для 3D проектирования требуется использование специальных программ, САПР. В них закладывают трехмерные элементы – полигоны или воксели. Какие виды трехмерного моделирования существуют, мы уже рассказывали.

Суть трехмерного моделирования заключается в создании предмета, механизма, машины  в виртуальном пространстве. Для этого используется специализированное программное обеспечение. Например, для машиностроения подходит Компас, а для художников – 3Ds Max, Maya.

Отрисовка предполагает создание основы, назначение материалов, расстановку света и рендеринг. В зависимости от требуемого результата можно добиться реалистичности, сопоставимой с фотографией. Или же оставить элементы схематичными. Какой вариант подходит – решаете вы, отталкиваясь от сферы применения.

Наука

Ученые часто создают прототипы для проведения испытаний, т.к. математических моделей и 2d изображений недостаточно. Пример – построение 3D графика, в котором три переменных. В плоском виде он не будет наглядным. Часто его используют в биологии для трехфакторного анализа.

Пространственные модели встречаются в физике и астрономии, если нужно описание распределения магнитных линий. В химии с их помощью строят сложные соединения.

В географии гиперболизированная модель Земли покажет разницу высот, сильнее выразит рельеф. Студенты или ученики увидят, что такое геоид, и чем он отличается от шара, которым часто называют Землю.

Образование

Пример применения 3D моделирования в географии применим для школ и других учебных заведений. Он ориентирован больше на учеников, чем на ученых.

Пространственное воображение развивается с возрастом. Показать ученикам строение сердца или особенности работы мозжечка можно на картинках или в виде 3D графики – второй вариант обеспечит усвоение материала на 80% и более, в то время как картинка – только на 20%.

На примитивном видео показано, как работают клапана в сердце. На восприятие уходит 14 секунд – столько длится видео. Описывать словами, как это происходит, можно 15 минут, и ученики не до конца поймут алгоритм и принцип.

Таким образом, применение 3D технологий в учебе повысит его продуктивность в разы. В таком формате ученики сами начнут проявлять интерес к науке, даже если учитель не слишком мотивирован в их просвещении. К тому же, пропадает потребность в применении наглядного материала, который есть не во всех школах.

В условиях пандемии этот вопрос стал еще острее, т.к. невозможно продемонстрировать что-либо, не имея его под рукой. Так, можно дать ученикам ссылки на 3D модель физических явлений, органов человека, солнечных затмений, механизмов и т.д. Для получения информации ученикам потребуется только смартфон или компьютер с доступом в интернет.

Медицина

Часто 3D модели используются для пояснений, учебы, тренировки студентов, интернов. Но уровень распространения еще недостаточен, хотя вузы переходят от плакатов к интерактивным моделям.

Анатомический стол Anatomage показывает скелет человека, кровеносные сосуды, суставы, органы. Выбираются нужные слои, и студенты могут поворачивать виртуального пациента, осматривать его с разных ракурсов. Есть даже демонстрация некоторых полостных операций.

Студенты и преподаватели из Самары (СамГМУ) предложили российский стол. Пока это единичный экземпляр, но конкуренция в этой сфере растет не только за границей.

Помимо 3D моделей также осваивается виртуальная и дополненная реальность. Так, можно подготовиться к переходу на другую, усовершенствованную машину скорой помощи еще до момента ее прибытия на станцию. Также эта технология помогает проводить операции, учиться новым приемам в медицине.

Диагностика – еще одна сфера, в которой распространено 3D. Но здесь речь идет о сборе анамнеза, проведении КТ. На основании полученных срезов строится модель, по которой ищут патологию. Студенты также сравнивают полученный результат с 3D моделью здорового органа, чтобы найти отклонения.

Культура

Моделирование может стать заменой традиционным экспонатам в музее. Цифровые двойники, дополненная реальность демонстрируют отдельные предметы искусства, вымерших животных и т.д. Это связано с недостатками экспонатов:

• Подверженность временным изменениям – материалы меняют свойства со временем из-за биологических и физических процессов. Чучела могут терять шерсть, шкура портится, а перья осыпаются. А воздействие кислорода на кости, старые картины оказывают негативное влияние. Как и чрезмерное инфракрасное излучение – в музеях внимательно расставляют источники света.
• Для них опасны вредители. Обработка древесины не способна на 100% защитить от бактерий, плесени, насекомых. Угрожают они чучелам, гербариям, зданиям из деревянных конструкций. А бетонные и кирпичные конструкции получат повреждения при попадании азотных бактерий.
• Склонность к потере насыщенности цвета и выветриванию. Выцветание характерно для картин, фресок, гербариев, коллекций зоологов. Выветривание касается скульптур и прочих элементов, находящихся на открытом воздухе.

Человеческий фактор – опасный риск для экспонатов. Сотрудники музея не всегда соблюдают требования к хранению и размещению предметов, что приводит к преждевременной порче. Нельзя исключать вандализм и намеренные повреждения.

Чтобы не допустить этого, выставки переходят в режим виртуальной или дополненной реальности. А в ней присутствуют предметы в 3Д виде, идентичные подлиннику, но не подверженные порче.

Мультипликация и кино

Создавать сказочных персонажей, анимацию стало намного проще после появления 3D моделирования. Так создается образ героя, придаются параметры и свойства, его «учат двигаться». В результате графика и детализация становятся четкими.

Используется прием для отрисовки героев, персонажей фильмов, мультфильмов, анимаций, игр. Можно выбрать любую степень детализации, рендеринга. Так создаются спецэффекты.

Дизайн и интерьер

3D моделирование позволяет заранее посмотреть, как будет выглядеть ваш интерьер, какая мебель подойдет под ваши обои или плитку, какого оттенка лучше выбрать отделочные материалы.

Подробнее об этом вы можете прочесть здесь, в материале «Нужна ли вам 3D-визуализация интерьера».

Реклама и продажи

Хотите предложить что-то необычное покупателю? Сделайте 3D презентацию, и все внимание потенциального клиента будет вашим. Вероятность продажи возрастет на 70%. Причем количество шагов от знакомства с брендом или магазином до покупки сократится на 3-4.

Ваши преимущества:

• наглядность – модель можно рассмотреть с разных сторон, приблизить, отдалить;
• можно ответить на вопросы покупателя в обзоре;
• запоминающийся формат;
• увеличение аудитории;
• рост продаж;
• сокращение расходов на презентацию и рекламу.

Сделать 3D модель можно для виртуальной или дополненной реальности, работающую при наведении на метку, горизонтальную поверхность или переходе в браузер. Возможности практически не ограничены.

Производство мебели

Сложность в изготовлении мебели заключается в необходимости учета толщин всех используемых материалов, фурнитуры, отделки кромок. С объемной моделью можно не только учесть все эти параметры, и узнать точные размеры, но и рассчитать расход материала, сделать чертежи для обработки на станках.

Промышленность

Трехмерное моделирование касается как деталей и изделий, так и сборок, целых механизмов, машин. Так можно получить любое изделие, соответствующее параметрам остальных элементов.

Строительство

Создавая объемную модель, можно устранить множество ошибок еще на этапе проектирования. Архитектор сможет подобрать отделочные материалы под окружающую застройку, привязать здание к местности.

Автоматизированные системы могут сразу создавать чертежи и карты местности, на которой ведется топографическая съемка. Для маленьких предметов применяется способ 3D сканирования, результат которого также передается на компьютер и обрабатывается специальной программой. Такой способ визуализации отличается высокой скоростью и повышенной точностью по сравнению с ручным.

Схема расположения инженерных коммуникаций в 3D также удобна при последующем ремонте.

И это далеко не все отрасли, где применяется трехмерное моделирование. Узнать подробнее о нем можно у менеджера. Позвоните, мы расскажем об услуге, рассчитаем стоимость и сроки после просмотра ТЗ.