3D-Modeling

In 3D-Computergrafik, 3D-Modellierung ist der Prozess der Entwicklung einer mathematischen Darstellung eines dreidimensionalen Oberfläche eines Objekts über spezielle Software (entweder unbelebten oder Wohnzimmer). Das Produkt wird als 3D-Modell. Es kann als ein zweidimensionales Bild durch einen Prozess namens 3D dargestellt oder in einer Computer-Simulation physikalischer Erscheinungen verwendet werden. Das Modell kann auch physisch mit den 3D-Druck-Geräte erstellt werden.

Modelle können automatisch oder manuell erstellt werden. Das Handbuch Modellierung Prozess der Vorbereitung Geometriedaten 3D-Computergrafik ist ähnlich wie bildende Kunst, wie Bildhauerei.

3D-Modellierungssoftware ist eine Klasse von 3D-Computergrafik-Software, um 3D-Modelle zu produzieren. Individuelle Programme dieser Klasse sind Modellierungsanwendungen oder Modellbauer genannt.

Models
3D-Modelle sind ein 3D-Objekt mit einer Ansammlung von Punkten im 3D-Raum durch verschiedene geometrische Elemente wie Dreiecke, Linien, geschwungene Oberflächen usw. Als eine Sammlung von Daten (Punkte und andere Informationen) angeschlossen ist, können 3D-Modelle von Hand erstellt werden , algorithmisch (Verfahrensmodellierung) oder gescannt.

3D-Modelle sind weit verbreitet überall in 3D-Grafiken verwendet. Eigentlich ihre Verwendung älter als die weit verbreitete Nutzung von 3D-Grafiken auf Personal Computern. Viele Computerspiele verwendet vorgerenderten Bilder von 3D-Modellen als Sprites vor dem Computer konnte sie in Echtzeit zu rendern.

Heute 3D-Modelle werden in einer breiten Vielfalt von Bereichen verwendet. Die medizinische Industrie verwendet detaillierte Modelle von Organen; diese können mit mehreren 2-D-Bildschichten aus einem MRT oder CT-Scan erzeugt werden. Die Filmindustrie nutzt sie als Figuren und Objekte für animierte und Real-Life-Kinofilmen. Die Videospiel-Industrie nutzt sie als Vermögen für Computer- und Videospiele. Der Science-Bereich verwendet sie als sehr detaillierte Modelle von chemischen Verbindungen. Die Architektur Industrie nutzt sie, um vorgeschlagene Gebäude und Landschaften durch Software Architekturmodelle veranschaulichen. Das Engineering-Community nutzt sie als Entwürfe neuer Geräte, Fahrzeuge und Strukturen sowie vielen anderen Anwendungen. In den letzten Jahrzehnten die Geowissenschaftler hat damit begonnen, geologische 3D-Modelle als Standard-Praxis zu bauen. 3D-Modelle können auch die Grundlage für die physikalischen Geräte, die mit 3D-Drucker oder CNC-Maschinen gebaut werden können.

Darstellung
Eine moderne übertragen von der ikonischen Utah Teekanne Modell von Martin Newell (1975) entwickelt. Die Utah Teekanne ist eine der gängigsten Modelle in 3D-Grafik-Ausbildung.
Fast alle 3D-Modelle können in zwei Kategorien unterteilt werden.

Feste – Diese Modelle definieren die Volumen des Objekts, die sie vertreten (wie ein Fels). Dies sind realistische, aber schwieriger zu bauen. Volumenmodelle sind vor allem für nicht-visuelle Simulationen wie medizinischen und technischen Simulationen, CAD und spezialisierte visuelle Anwendungen wie Raytracing und Constructive Solid Geometry verwendet
Shell / Grenze – diese Modelle stellen die Oberfläche, zB die Grenze des Objekts und nicht dessen Volumen (wie ein unendlich dünnen Eierschale). Diese sind leichter zu handhaben als Volumenmodelle. Fast alle visuellen Modellen in Spielen und Film verwendet werden, sind Schalenmodellen.
Weil das Aussehen eines Objekts hängt weitgehend von der Außenseite des Objektes, sind Begrenzungsdarstellungen für Computergrafik. Zweidimensionale Oberflächen sind eine gute Analogie für die in Grafiken verwendet Objekte, wenn auch oft diese Objekte nicht vielfältig. Seit Oberflächen nicht endlich ist, wird eine diskrete digitale Annäherung erforderlich: Polygonnetze (und in geringerem Maße auch Unterteilungsflächen) sind mit Abstand die häufigste Darstellung, obwohl punktbasierte Darstellung wurden einige Popularität gewinnt in den letzten Jahren. Level-Sets sind eine nützliche Darstellung zum Verformen Oberflächen, die viele topologische Veränderungen wie Flüssigkeiten zu unterziehen.

Der Prozess der Umwandlung von Darstellungen von Objekten, wie beispielsweise die Mittelpunktkoordinaten von einer Kugel und einem Punkt auf ihrem Umfang in eine Polygonrepräsentation einer Kugel heißt Tessellation. Dieser Schritt ist in Polygon-basierte Rendering, wo Objekte unten von abstrakten Darstellungen („Primitive“), wie Kugeln, Kegel etc., um sogenannte Maschen, die Netze von miteinander verbundenen Dreiecke sind gebrochen verwendet. Maschen der Dreiecke (anstelle von beispielsweise Quadrate) sind beliebt, da sie haben sich einfach sein, um, durch Verwendung Abtastzeile Rendering. Polygon Darstellungen sind nicht in allen Wiedergabetechniken verwendet werden, und in diesen Fällen die Tessellation Schritt ist nicht in der Übergangs enthalten von abstrakte Darstellung gerendert Szene.

Modellierung
Es gibt drei beliebtesten Möglichkeiten, um ein Modell dar:

Polygonmodellierung – Punkte im 3D-Raum, genannt Eckpunkte werden durch Liniensegmente verbunden, um ein Polygonnetz zu bilden. Die große Mehrheit der 3D-Modelle sind heute als texturierte Polygonmodelle gebaut, weil sie flexibel sind und weil Computer können sie so schnell zu machen. Jedoch sind Polygone planar und kann nur annähernd gekrümmten Oberflächen mit vielen Polygonen.
Curve Modellierung – Oberflächen sind durch die Kurven, die durch gewichtete Kontrollpunkten beeinflusst werden definiert. Die Kurve folgt (aber nicht unbedingt zu interpolieren) die Punkte. Erhöhung des Gewichts für einen Punkt die Kurve näher an diesem Punkt ziehen. Kurventypen sind ungleichmäßig rationale B-Spline (NURBS), Splines, Patches und geometrischen Grundelementen
Digitale Bildhauerei – Noch eine ziemlich neue Methode zur Modellierung, hat 3D-Sculpting sehr populär geworden in den wenigen Jahren gibt es schon

Es liegen noch drei Arten von digitalen Bildhauerei: Verdrängung, die die am meisten unter den Anwendungen verwendet wird. dieser Moment, volumetrisches und dynamisches Tessellation. Displacement verwendet eine dichte Modell und speichert neue Standorte für die Vertex-Positionen durch die Verwendung eines 32-Bit-Image-Map, die die angepassten Standorten speichert (oft von Unterteilungsflächen eines Polygons Steuernetz generiert). Volumetrische die lose auf Voxel beruht hat ähnliche Funktionen wie Verschiebung, aber nicht vom Polygon betroffen Dehnung, wenn es nicht genug Polygone in einem Bereich um eine Verformung zu erreichen. Dynamische tesselation Ist ähnlich Voxel aber teilt die Oberfläche unter Verwendung von Triangulation, um eine glatte Oberfläche zu erhalten und erlauben feinere Details. Diese Verfahren erlauben eine sehr künstlerische Auseinandersetzung als Modell wird eine neue Topologie über sie erstellt haben, sobald die Modelle bilden und möglicherweise Details wurden gemeißelt. Die neue Masche wird in der Regel die ursprüngliche hohe Auflösung Mesh Informationen in Verschiebungsdaten oder normale Kartendaten, wenn für eine Spiel-Engine übergeben.
Die Modellierungsstufe besteht aus der Gestaltung einzelner Objekte, die später in der Szene verwendet werden. Es gibt eine Anzahl von Modellierungstechniken , einschließlich:

Constructive Solid Geometry
impliziten Oberflächen
Subdivision Surfaces
Modeling können mit Hilfe eines speziellen Programms durchgeführt werden (zB Cinema 4D, form • Z, Maya, 3ds Max, Blender, Lightwave, Modo, solidthinking) oder einer Anwendungskomponente (Former, Lofter in 3DS Max) oder eine Szenenbeschreibung Sprache (wie in POV-Ray). In einigen Fällen gibt es keine strenge Unterscheidung zwischen diesen Phasen; in solchen Fällen Modellierung ist nur ein Teil der Szene Erstellung (dies ist der Fall, zum Beispiel, mit Caligari true und Realsoft 3D).

Komplexen Materialien wie Treibsand, Wolken und Flüssigsprays mit Partikelsysteme modelliert und sind eine Masse von 3D-Koordinaten, die entweder Punkte, Polygone, Textur splats oder Sprites zugewiesen sind.

Im Vergleich zu 2D-Verfahren
Fotorealistische 3D-Effekte werden oft ohne Drahtgittermodellierung erzielt und sind manchmal nicht zu unterscheiden in der endgültigen Form. Einige Grafik-Software enthält Filter, die auf 2D-Vektor-Grafik-oder 2D-Rastergrafiken auf transparente Schichten aufgebracht werden kann.

Vorteile von Wireframe 3D-Modellierung über ausschließlich 2D-Methoden gehören:

Flexibilität, die Fähigkeit, Blickwinkel zu wechseln oder Bilder mit schneller Rendering der Änderungen animieren,
Einfache Darstellung, automatische Berechnung und Darstellung fotorealistischer Effekte nicht geistig zu visualisieren oder Schätzen;
Genaue Fotorealismus, weniger Chancen, menschliche Fehler in verlegen, zu übertreiben oder zu vergessen, um einen visuellen Effekt enthalten.
Nachteile im Vergleich zu fotorealistisches Rendering 2D kann ein Software-Lernkurve und der Schwierigkeit der Erreichung bestimmter fotorealistische Effekte umfassen. Einige fotorealistische Effekte können mit speziellen in der 3D-Modellierungssoftware enthalten Rendering-Filter erreicht werden. Für das Beste aus beiden Welten, verwenden einige Künstler eine Kombination aus 3D-Modellierung, gefolgt von der Bearbeitung der 2D-Computer-Renderings aus dem 3D-Modell.

3D-Modell Markt
Ein großer Markt für 3D-Modelle (wie auch 3D-bezogene Inhalte, wie Texturen, Skripte, etc.) noch vorhanden ist – entweder für einzelne Modelle oder große Sammlungen. Online-Marktplätze für 3D-Inhalte wie TurboSquid, The3DStudio, CreativeCrash, CGTrader, FlatPyramid, NoneCG, CGPeopleNetwork und DAZ 3D, ermöglichen einzelne Künstler, Inhalte, die sie geschaffen haben zu verkaufen. Oft ist der Künstler Ziel, Mehrwert aus dem Vermögen sie zuvor für Projekte erstellt zu bekommen. Auf diese Weise können Künstler mehr Geld aus ihren alten Inhalt zu verdienen, und die Unternehmen können Geld durch den Kauf vorgefertigte Modelle statt der Zahlung eines Mitarbeiters zu einem von Grund auf erstellen zu speichern. Diese Marktplätze aufgeteilt typischerweise den Verkauf zwischen sich und der Künstler, die das Asset erstellt, bekommen Künstler 40% bis 95% des Umsatzes nach den Markt. In den meisten Fällen bleibt der Künstler das Eigentum an der 3D-Modell; Der Kunde kauft nur das Recht zur Nutzung und präsentieren das Modell. Einige Künstler verkaufen ihre Produkte direkt im eigenen Geschäften, die ihre Produkte zu einem niedrigeren Preis, indem wir keine Zwischenhändler.

In den letzten Jahren wurden zahlreiche Marktplätze spezialisiert auf 3D-Druckmodelle entstanden. Einige der 3D-Druck-Marktplätze sind Kombination von Modellen Sharing-Sites, mit oder ohne ein in e-com-Fähigkeit gebaut. Einige dieser Plattformen bieten auch 3D-Druckdienste auf Abruf, Software für Modellwiedergabe und dynamische Betrachtung von Gegenständen usw. Zu den beliebtesten 3D-Druck-Datei-Sharing-Plattformen sind Shapeways, Thingiverse, CGTrader, Threeding und MyMiniFactory.

3D-Druck
3D-Druck ist eine Form der additiven Fertigungstechnik, wo ein dreidimensionales Objekt wird durch die Festlegung von aufeinanderfolgenden Schichten von Material erstellt.

Menschlichen Modellen
Die erste weit verbreitet kommerzielle Anwendung von menschlichen virtuellen Modellen erschien im Jahr 1998 auf der Lands ‚End-Website. Die menschlichen virtuelle Modelle wurden von der Firma My Virtual Mode Inc. erstellt und aktiviert Benutzer, ein Modell von sich selbst erstellen und versuchen auf 3D-Kleidung. Es gibt mehrere moderne Programme, die für die Erstellung von virtuellen Menschmodellen (Poser als eines ermöglichen Beispiel).

Anwendungen
3D-Modellierung wird in verschiedenen Branchen wie Filme, Animationen und Spiele, Innenarchitektur und Architektur. Sie sind auch in der medizinischen Industrie für die interaktive Darstellungen der Anatomie verwendet. Eine große Anzahl von 3D-Software werden auch bei der Konstruktion digitaler Darstellung mechanische Modelle oder Teile, bevor sie tatsächlich hergestellt werden, verwendet. CAD / CAM-Software bezogen werden in Bereichen eingesetzt, und mit dieser Software, können Sie nicht nur die Teile zu konstruieren, sondern auch montieren sie, und ihre Funktionalität zu beobachten.

3D-Modellierung wird auch im Bereich der Industrial Design, bei dem Produkte 3D vor, die sie für die Kunden modelliert verwendet. In Medien- und Event-Industrie, ist die 3D-Modellierung in Bühne / Bühnenbild verwendet.