Ungkapan "3D" adalah singkatan dari bahasa Inggris "3 dimensi", yaitu, "3 dimensi". Simbol "3D" (dalam literatur Rusia, singkatan "3d" juga sering digunakan) menunjukkan bahwa suatu objek atau teknologi berbeda dari yang lain karena memiliki lebih dari dua dimensi.
Untuk apa model 3D?
Semua objek di dunia nyata memiliki tiga dimensi. Pada saat yang sama, dalam sebagian besar kasus, untuk mewakili objek tiga dimensi, kami menggunakan permukaan dua dimensi: selembar kertas, kanvas, layar komputer. Pematung menciptakan sosok tiga dimensi, tetapi sebelum mulai mengukir patung dari granit, ia membuat sketsa di mana karya masa depan digambarkan dalam beberapa tampilan - dari semua sisi. Demikian pula seorang arsitek atau desainer bekerja dengan menampilkan tampilan datar dari produk atau bangunan yang dirancang di atas kertas Whatman atau di layar komputer.
Mata pelajaran "menggambar" dalam rangka wajib belajar bertujuan untuk mengajarkan pemodelan tiga dimensi - deskripsi yang tepat dari benda-benda yang memiliki volume, pada permukaan datar, dua dimensi, dari selembar kertas. Selain itu, anak-anak diajarkan pemodelan tiga dimensi di kelas pemodelan plastisin di taman kanak-kanak dan sekolah dasar. Begitu banyak perhatian pada pemodelan 3D dalam proses pendidikan tidak disengaja. Dalam setiap aktivitas untuk membuat objek nyata, Anda harus memiliki gambaran yang baik tentang bagaimana objek ini akan terlihat dari semua sisi. Seorang penjahit dan perancang pakaian harus tahu bagaimana setelan atau gaun akan cocok pada seseorang dengan sosok tertentu. Penata rambut menciptakan potongan rambut dan gaya rambut yang akan memiliki volume dan terlihat berbeda dari sudut yang berbeda. Tukang perhiasan memodelkan perhiasannya. Dokter gigi tidak hanya harus membuat gigi tiruan yang indah, tetapi juga memperhitungkan lokasinya relatif terhadap sisa gigi pasien. Tukang kayu harus dapat memasang sambungan bagian tiga dimensi dengan sangat tepat. Dia juga ingin melihat secara visual bagaimana furnitur yang dia desain akan nyaman digunakan dan bagaimana furnitur itu cocok dengan interiornya.
Untuk waktu yang lama, perwakilan dari berbagai profesi telah menggunakan gambar, yang terdiri dari banyak jenis, untuk pemodelan tiga dimensi. Dengan menjamurnya komputer pribadi, menjadi mungkin untuk mempercayakan sebagian dari tugas membuat model tiga dimensi ke perangkat lunak. Sistem otomasi desain (CAD) adalah yang pertama memasukkan fungsionalitas tampilan dinamis dari objek tiga dimensi yang dibuat pada bidang layar. Kata "dinamis", dalam hal ini, berarti kemampuan untuk memutar gambar objek tiga dimensi di layar dan melihatnya dari semua sisi. Namun, dinamika model 3D juga dapat berarti kemampuan model untuk mengubah bentuk dan gerakannya. Pembuat kartun dan permainan komputer membutuhkan fungsionalitas seperti itu.
Pada paruh kedua abad kedua puluh, bahkan di era pra-komputer, teknologi perawatan permukaan tiga dimensi muncul. Tak lama setelah berakhirnya Perang Dunia II, Angkatan Udara AS mendanai pekerjaan Parsons Inc untuk membuat mesin yang dapat menggiling bagian-bagian kompleks sesuai dengan algoritma yang diberikan. Karya-karya ini mengarah pada penciptaan seluruh kelas peralatan mesin kontrol numerik komputer (CNC). Merancang algoritma kerja untuk mesin CNC adalah tugas lain dari bidang pemodelan 3D.
Pada tahun 1986, insinyur Amerika Charles W. Hall menciptakan printer yang mencetak objek tiga dimensi menggunakan stereolitografi. Belakangan, printer 3D muncul, mencetak produk tiga dimensi dari berbagai macam bahan, termasuk printer untuk mencetak organ manusia, atau, misalnya, printer yang mencetak dekorasi kembang gula dan makanan siap saji. Saat ini, printer 3D sederhana namun cukup fungsional dapat dibeli dengan harga ponsel cerdas, dan dicetak di atasnya objek volumetrik untuk rumah, atau detail model dan berbagai perangkat. Semua printer 3D untuk pencetakan menerima model tiga dimensi sebagai input dalam format tertentu.
Prinsip dasar pemodelan 3D
Prasyarat untuk pemodelan 3D adalah adanya imajinasi spasial. Penting untuk dapat membayangkan hasil kerja di masa depan, memutar mental dan memeriksanya dari semua sisi, serta memahami elemen apa yang terdiri dari model, peluang apa yang diberikannya, dan batasan apa yang dikenakannya. Secara alami, imajinasi spasial setiap orang dikembangkan ke tingkat yang berbeda-beda, namun, seperti halnya literasi atau telinga untuk musik, itu dapat dikembangkan. Penting untuk tidak menyerah, mengatakan pada diri sendiri bahwa tidak ada yang berhasil, tetapi untuk mendapatkan pengalaman dengan membuat model sederhana pada awalnya, secara bertahap beralih ke yang lebih kompleks.
Jika dalam program CAD apa pun Anda menggambar tiga persegi panjang dan mengaturnya sesuai dengan aturan menggambar, maka modul tampilan model tiga dimensi program akan dapat membuat dan menampilkan paralelepiped di layar sesuai dengan tiga proyeksi ini. Demikian juga, dengan mengikuti aturan menggambar, Anda dapat membuat model dari hampir semua bagian.
Semua program untuk pemodelan 3d adalah vektor. Ini berarti bahwa mereka menggambarkan objek bukan sebagai kumpulan titik yang terpisah, tetapi sebagai satu set rumus dan bekerja hanya dengan objek utuh. Jika Anda perlu mengubah atau memindahkan hanya setengah dari suatu objek, maka Anda harus memotongnya (jika ada alat yang memungkinkan Anda melakukan ini) dan memperbaiki separuhnya sebagai objek baru. Untuk bekerja dengan editor vektor, sama sekali tidak perlu mengetahui rumus matematika, mereka termasuk dalam program. Konsekuensi penting dan berguna dari pendekatan ini adalah bahwa objek apa pun dapat dipindahkan, dimodifikasi, dan diskalakan tanpa mengurangi kualitas. Di sisi lain, program tidak akan memahami Anda jika Anda mencoba menggambar persegi panjang, misalnya, dengan menempatkan banyak titik di sepanjang perbatasannya yang saling bersentuhan secara visual. Untuk program, itu hanya akan menjadi banyak titik, bukan persegi panjang. Dia tidak akan dapat melakukan tindakan apa pun dengan ini, menurut pendapat Anda, persegi panjang. Untuk membuat persegi panjang, Anda harus memilih alat yang sesuai dan menggunakannya. Kemudian program akan memungkinkan Anda untuk melakukan tindakan apa pun dengan objek yang dibuat: mengubahnya, memindahkannya ke titik tertentu, meregangkan, menekuk, dan sebagainya. Selain itu, sebagian besar perangkat lunak untuk pemodelan 3d tidak akan dapat bekerja dengan grafik dalam format raster (bmp, jpg, png, gif, dll.) yang diperoleh, misalnya, dari Photoshop.
pemodelan 3d dari "batu bata"
Sebagian besar detail teknis adalah kombinasi dari primitif volumetrik: paralelepiped, bola, prisma, dan sebagainya. Alat apa pun untuk pemodelan 3d memiliki perpustakaan primitif volumetrik dan dapat mereproduksinya, dengan mempertimbangkan parameter yang ditentukan oleh pengguna. Misalnya, untuk membuat model silinder, cukup memilih alat yang sesuai dalam program dan mengatur diameter dan tinggi. Juga, semua program untuk desain tiga dimensi mampu melakukan setidaknya dua operasi matematika dengan angka tiga dimensi: penambahan dan pengurangan. Jadi, misalnya, setelah membuat dua silinder dari primitif: satu dengan diameter 5 cm dan tinggi 1 cm, dan yang kedua dengan diameter 3 cm dan tinggi jelas lebih besar dari 1 cm, Anda dapat menggabungkannya di sepanjang sumbu tengah dan kurangi yang kedua dari silinder pertama (lebih besar) … Hasilnya adalah mesin cuci setebal 1 cm dengan diameter luar 5 cm dan diameter dalam 3 cm. Jika Anda memiliki, misalnya, satu set objek terpisah: "kepala tanpa telinga dan hidung", "hidung", " telinga kiri" dan "telinga kanan", kemudian Anda dapat menghubungkannya dan menambahkannya untuk membuat objek baru" kepala dengan telinga dan hidung". Jika Anda memiliki perpustakaan telinga, hidung, dan kepala dengan berbagai bentuk, maka Anda dapat, dengan menelusurinya, membuat model kepala teman Anda (atau Anda sendiri). Kemudian, dengan mengurangi objek "mulut" dari kepala yang dihasilkan, Anda bisa mendapatkan kepala dengan mulut. Membuat model 3d dari "batu bata", objek yang tersedia di perpustakaan program atau dimuat ke dalam program dari luar, adalah salah satu cara yang sederhana dan paling populer.
Tentu saja, tidak ada "blok pembangun" untuk semua kasus dalam program apa pun. Namun, banyak objek dapat dibuat dengan memindahkan objek lain di ruang angkasa atau dengan memodifikasinya. Misalnya, Anda dapat membuat sendiri silinder yang sama dengan mengambil lingkaran sebagai alas dan memindahkannya ke atas, menjaga setiap langkah dengan menambahkan posisi dalam satu objek. Jika program memiliki alat seperti itu, maka ia akan melakukan semuanya dengan sendirinya, Anda hanya perlu menentukan: di sepanjang lintasan mana dan seberapa jauh Anda perlu memindahkan pangkalan. Jadi dari mesin cuci yang dibuat sesuai dengan teknologi yang dijelaskan di atas, Anda dapat membuat objek baru - pipa. Termasuk - pipa dengan banyak tikungan dari kelengkungan tertentu. Poin penting: untuk ini, lingkaran awalnya harus tiga dimensi. Biarkan - dengan ketebalan yang dapat diabaikan, tetapi tidak sama dengan nol. Untuk melakukan ini, program harus memiliki alat untuk mengubah gambar datar dengan ketebalan nol menjadi tiga dimensi dengan ketebalan yang dapat diabaikan tetapi spesifik.
pemodelan 3d dari poligon
Banyak program pemodelan 3D bekerja dengan jenis objek khusus yang disebut "jerat". Mesh adalah mesh poligonal, atau kumpulan simpul, tepi, dan wajah dari objek 3D. Untuk memahami objek yang terdiri dari jerat, Anda dapat melihat, misalnya, pada robot yang dibuat dari bagian Lego. Setiap bagian adalah jaring terpisah. Jika ukuran rata-rata bagian Lego adalah 1 cm, dan Anda merakit robot setinggi 50 cm, maka dimungkinkan untuk mengenali gambar (misalnya, seseorang) yang telah Anda letakkan di dalamnya. Namun, realisme dari patung seperti itu akan sangat biasa-biasa saja. Percakapan lain, jika Anda membuat robot setinggi 50 kilometer dari bagian dengan ukuran rata-rata 1 cm. Jika Anda menempuh jarak yang layak untuk melihat seluruh patung raksasa, Anda tidak akan melihat sudut permukaannya dan robot dapat terlihat seperti orang hidup dengan kulit halus.
Jaring bisa sekecil yang Anda inginkan, yang berarti Anda dapat mencapai kehalusan visual dari permukaan model. Pada dasarnya, membuat objek dari mesh sama dengan pixel art dalam gambar 2D. Namun, kita ingat bahwa himpunan titik-titik dalam bentuk persegi panjang bukanlah objek "persegi panjang". Artinya, agar gambar yang dibuat dari mata jaring menjadi objek tiga dimensi, konturnya harus diisi dengan volume. Ada alat untuk ini, tetapi sering dilupakan oleh pendatang baru dalam pemodelan 3D. Sama seperti fakta bahwa agar permukaan (bola, misalnya) berubah menjadi sosok volumetrik, itu harus benar-benar tertutup. Perlu menghapus satu titik (satu mesh) dari permukaan tertutup yang sudah jadi, dan program tidak akan dapat mengubahnya menjadi objek 3D.
Pergerakan dan tampilan model 3D
Bayangkan membuat objek mobil dari jerat, atau dengan cara lain. Jika dalam program untuk pemodelan tiga dimensi Anda mengatur lintasan dan kecepatan pergerakan titik mana pun di dalam objek dengan rumus, mengatur kondisi bahwa semua titik lainnya bergerak secara serempak, maka mobil akan melaju. Jika, pada saat yang sama, roda mobil dipilih sebagai objek yang terpisah dan lintasan gerakan dan rotasi yang terpisah ditetapkan ke pusatnya, maka roda mobil akan berputar di sepanjang jalan. Dengan memilih korespondensi yang benar antara pergerakan bodi mobil dan rodanya, Anda dapat mencapai realisme kartun terakhir. Demikian juga, Anda dapat membuat objek "manusia" bergerak, tetapi ini membutuhkan pemahaman tentang anatomi manusia dan dinamika berjalan atau berlari. Dan kemudian - semuanya sederhana: kerangka dibuat di dalam objek, dan masing-masing bagiannya diberi hukum gerakannya sendiri.
Objek yang dibuat dalam program pemodelan tiga dimensi dapat dalam bentuknya benar-benar mengulangi sampel nyata dari kehidupan atau fantasi pencipta, dapat bergerak secara realistis, tetapi masih akan kekurangan satu karakteristik lagi untuk sepenuhnya mencocokkannya. Karakteristik ini adalah tekstur. Warna dan kekasaran permukaan menentukan persepsi kita, jadi sebagian besar editor 3d juga memiliki alat untuk membuat tekstur, termasuk perpustakaan permukaan yang sudah jadi: dari kayu dan logam hingga tekstur dinamis laut yang mengamuk di bawah sinar bulan. Namun, tidak semua tugas pemodelan 3D memerlukan fungsionalitas seperti itu. Jika Anda membuat model untuk dicetak pada printer 3D, maka tekstur permukaannya akan ditentukan oleh bahan yang akan dicetak. Jika Anda mendesain kabinet dalam CAD untuk pembuat furnitur, maka, tentu saja, akan menarik bagi Anda untuk "mendandani" produk dengan tekstur spesies kayu yang dipilih, tetapi akan jauh lebih penting untuk membuat perhitungan kekuatan di dalamnya. program yang sama.
Format file dalam pemodelan 3d
Perangkat lunak untuk membuat, mengedit, dan membuat objek 3d disajikan di pasar oleh lusinan aplikasi dan paket. Banyak pengembang perangkat lunak tersebut menggunakan format file mereka sendiri untuk menyimpan hasil simulasi. Ini memungkinkan mereka untuk memanfaatkan produk mereka dengan lebih baik dan melindungi desain mereka dari penyalahgunaan. Ada lebih dari seratus format file 3D. Beberapa di antaranya ditutup, yaitu pembuatnya tidak mengizinkan program lain menggunakan format file mereka. Situasi ini sangat memperumit interaksi orang-orang yang terlibat dalam pemodelan 3d. Tata letak atau model yang dibuat dalam satu program seringkali sangat sulit atau tidak mungkin untuk diimpor dan dikonversi dalam program lain.
Namun, ada format file grafik 3D terbuka yang dipahami oleh hampir semua program untuk bekerja dengan 3d:
. COLLADA adalah format berbasis XML universal yang dirancang khusus untuk pertukaran file antar program dari pengembang yang berbeda. Format ini didukung (dalam beberapa kasus, plug-in khusus diperlukan) oleh produk populer seperti Autodesk 3ds Max, SketchUp, Blender. Juga, format ini dapat memahami versi terbaru dari Adobe Photoshop.
. OBJ - Dikembangkan oleh Wavefront Technologies. Format ini open source dan diadopsi oleh banyak pengembang editor grafis 3D. Sebagian besar perangkat lunak pemodelan 3d memiliki kemampuan untuk mengimpor dan mengekspor file.obj.
. STL adalah format yang dirancang untuk menyimpan file yang dimaksudkan untuk dicetak menggunakan stereolitografi. Banyak printer 3d saat ini dapat mencetak langsung dari.stl. Ini juga didukung oleh banyak pemotong - program untuk menyiapkan pencetakan pada printer 3D.
Editor 3d online tinkercad.com
Situs tinkercad.com milik Autodesk adalah solusi terbaik bagi mereka yang mulai melakukan pemodelan 3D dari awal. Benar-benar gratis. Mudah dipelajari, situs ini memiliki beberapa pelajaran yang memungkinkan Anda memahami fungsi utama dalam waktu satu jam dan memulai. Antarmuka situs telah diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia, tetapi pelajaran hanya tersedia dalam bahasa Inggris. Namun, pengetahuan dasar bahasa Inggris sudah cukup untuk memahami pelajaran. Selain itu, tidak sulit untuk menemukan panduan bahasa Rusia dan terjemahan pelajaran tinkercad di Internet.
Sejumlah besar primitif volumetrik tersedia di ruang kerja situs, termasuk yang dibuat oleh pengguna lain. Ada alat untuk penskalaan, menjentikkan ke kisi koordinat dan ke titik-titik utama objek. Benda apa pun dapat diubah menjadi lubang. Objek yang dipilih dapat digabungkan. Ini adalah bagaimana penambahan dan pengurangan objek diimplementasikan. Riwayat transformasi tersedia, termasuk untuk objek yang baru disimpan, yang sangat nyaman saat Anda perlu mundur beberapa langkah.
Bagi mereka yang fungsi dasar yang dijelaskan di atas tidak cukup, ada fungsi untuk menulis skrip dan, karenanya, membuat skrip kompleks untuk mengubah objek.
Tidak ada alat untuk memotong benda. Tidak ada poligon dalam bentuk murninya (model poligonal diterapkan, sampai batas tertentu, dalam objek primitif lengkung). Tidak ada tekstur. Namun, tinkercad memungkinkan Anda membuat objek yang cukup rumit dan artistik.
Mendukung impor dan ekspor file dalam format STL, OBJ, SVG.
SketchUp
Editor grafis 3d semi-profesional dari Trimble Inc, diakuisisi beberapa tahun lalu oleh Google Corporation. Versi Pro berharga $695. Ada versi online gratis dengan fungsionalitas terbatas.
Beberapa tahun yang lalu ada editor versi desktop gratis, tetapi hari ini hanya versi online yang tersedia tanpa uang. Versi web memiliki alat menggambar sederhana, membuat kurva dan alat Extrude, yang memungkinkan Anda membuat gambar solid dari gambar datar. Juga di versi web ada lapisan dan tekstur. Pustaka objek dan tekstur yang dibuat pengguna tersedia.
Impor dimungkinkan untuk file dengan formatnya sendiri (proyek SketchUp). Anda juga dapat menyisipkan file.stl ke dalam adegan sebagai objek.
Tautan dengan Google memungkinkan SketchUp berintegrasi dengan layanan raksasa internet. Ini bukan hanya akses ke penyimpanan awan, di mana Anda dapat menemukan banyak pemandangan dan objek siap pakai untuk digunakan dalam pekerjaan Anda, tetapi juga kemampuan untuk mengimpor citra satelit dan udara dari Google Earth untuk membuat pemandangan yang realistis.
Secara umum, kemampuan SketchUp versi gratis terasa lebih tinggi daripada fungsionalitas yang tersedia di tinkercad, tetapi situs web SketchUp sering melambat ketika mencoba melakukan beberapa operasi serius, seolah mengisyaratkan bahwa lebih baik beralih ke versi berbayar. dari produk. Versi gratis SketchUp hadir dengan tawaran membayar uang untuk memperluas kemampuannya hampir di setiap langkah.
Mengingat SketchUp Pro memiliki fungsionalitas yang baik dan digunakan secara luas, misalnya, dalam desain furnitur atau pengembangan desain interior, kami dapat merekomendasikan untuk menguasai versi web gratis dari produk bagi mereka yang ingin mengambil langkah menuju pemodelan yang serius, tetapi belum yakin akan kekuatan dan kemanfaatannya, transisi ke versi berbayar.
blender
Blender adalah proyek legendaris yang menunjukkan, bersama dengan Linux atau PostgreSQL, bahwa komunitas pemrogram yang disatukan oleh gagasan distribusi perangkat lunak bebas dapat melakukan hampir semua hal.
Blender adalah editor grafis 3d profesional dengan kemungkinan yang hampir tak terbatas. Dia mendapatkan popularitas terbesar di antara pencipta animasi dan adegan 3d yang realistis. Sebagai contoh kemampuan produk ini, kita dapat menyebutkan fakta bahwa semua animasi untuk film "Spider-Man 2" dibuat di dalamnya. Dan - tidak hanya untuk film ini.
Menguasai sepenuhnya kemampuan editor Blender membutuhkan investasi waktu yang signifikan dan pemahaman tentang semua aspek grafik 3D, termasuk pencahayaan, pengaturan panggung, dan gerakan. Ini memiliki semua alat yang terkenal dan populer untuk pemodelan volumetrik, dan untuk alat yang tidak mungkin atau belum ditemukan ada bahasa pemrograman Python, di mana editor itu sendiri ditulis dan di mana Anda dapat memperluas kemampuannya sebanyak yang Anda berani.
Komunitas pengguna Blender berjumlah lebih dari setengah juta orang dan oleh karena itu tidak akan sulit untuk menemukan orang yang akan membantu dalam menguasainya.
Untuk proyek sederhana, Blender terlalu fungsional dan kompleks, tetapi bagi mereka yang akan melakukan pemodelan 3d dengan serius, ini adalah pilihan yang bagus.
