什么是 3D 建模?3D模型有什么用处?

2022-08-30 17:51
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你有没有看过动画电影,想知道人们如何创造出如此令人印象深刻的 3D 角色?或者,您可能已经考虑过室内设计师如何为尚未建成的建筑物或空间创建栩栩如生的渲染图。这两种情况的答案都是 3D 建模。


但是,究竟什么是 3D 建模?有多少不同的学科使用这种艺术形式?您甚至如何创建 3D 模型?3D 建模艺术对于那些从未做过的人来说似乎很复杂且难以捉摸。无论您是想学习这项技术,还是只是好奇,今天这篇文章都能为您提供所有必要的信息!


什么是 3D 建模?

3D 建模是创建数字 3D 图形。有多种3D 建模软件可用,可帮助用户雕刻、纹理和设计 3D 模型。3D 建模的艺术实际上是基于数学的,并且有多种技术、工作流程和建模软件选项可供选择。因此,3D 模型的创建往往是一个更复杂、更耗时的过程。互联网上的大多数 3D 建模软件都有可用的教程,可以指导用户完成复杂的算法和功能。

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3D 模型有什么用途?

3D 模型可用于各种领域。一些最常见的应用是:


  • 为动画电影和视频游戏设计 3D 角色。
  • 建立产品设计。
  • 在医学和技术等领域开发新产品。
  • 为时尚行业打造数字化 3D 服装。
  • 对房地产行业内的未建空间进行建模和渲染。

如何创建 3D 模型?

有多种创建 3D 模型的技术,由于技术的进步,这些技术随着时间的推移而不断发展。无论您在哪个行业使用 3D 建模,都有四种主要方法可供选择:


  1. 私人造型
  2. 多边形建模
  3. 有理 B 样条建模
  4. 非均匀有理基样条 (NURBS)
  5. CAD软件
  6. 实体建模
  7. 线框建模
  8. 表面建模
  9. 替代解决方案

3D 建模类型

在这篇文章中,我们将向您介绍这四种类型的 3D 建模,如果这个过程对您的创意需求来说过于复杂,我们还会提供一些替代解决方案。


1. 原始建模

这种类型的 3D 建模主要使用球体、立方体和这两种形状的其他变体来组合所需的形状。之所以称为原始,是因为它是一种非常初级的 3D 建模形式,主要是通过组合不同的预先存在的形状来创建的。


这种建模通常利用基本的布尔处理器来获得正确的形状和轮廓。布尔运算符是生成 3 维曲面和形状的一些最常见的方法。设计师可以组合两种不同的形状或从另一种形状中减去一种形状以创建新对象。


2. 多边形建模

这种类型的 3D 建模是通过使用 X、Y 和 Z 坐标来定义不同的形状和表面,然后将不同的表面组合成一个巨大的形状或模型来完成的。


当设计师使用多边形建模技术时,他们通常首先创建所需形状的金属丝网——这需要多边形网格理论的良好工作知识,这意味着这种类型的建模对于初学者来说可能过于复杂。


这种类型的 3D 建模最常见的用途是扫描线渲染,它查看模型的每一行以生成整体形状。


3. 有理 B 样条建模

有理 B 样条建模是最常见的 3D 建模类型,其技术也基于几何形式的组合和调整。用户首先创建每个形状的尺寸,然后可以扭曲和弯曲这些多边形以获得所需的 3D 设计。


这种方法流行的主要原因之一是易于学习和掌握。这意味着它已经在初学者和专业人士中找到了共鸣,它使具有不同背景的人们能够创造出引人注目的独特形式。


4. 非均匀有理基样条 (NURBS)

我们将要探索的最后一种 3D 建模类型是非均匀有理基样条或简称 NURBS。由于其优雅,这是一种非常流行的 3D 建模方法,因为它通过数学模型运行,可应用于各种场景以创建逼真的曲线和曲面。


NURBS 的美妙之处在于它可以作为一个高效的程序独立运行——这意味着设计师可以依靠技术本身来创建逼真的模型——但它也欢迎人工干预和定制,为 3D 模型添加画龙点睛。


5. CAD软件

在谈论 3D 建模及其类型时,不能不讨论 CAD 软件(计算机辅助设计)的作用。CAD 软件是 3D 建模方面的一项重要发明。它有助于在虚拟现实中可视化所需的对象、设计和模型。使用 CAD 软件可以完成的一些重要任务是 3D 打印、3D 雕刻、3D 渲染,当然还有 3D 建模。制作 3D 对象所涉及的计算由 CAD 软件进行。设计师的工作是定义他/她希望创建的 3D 对象的形状和大小。


CAD 软件的 3D 建模主要分为三种类型:实体建模、线框建模和曲面建模。这三种类型根据特定的特征进一步分为子类型。


让我们了解一下 CAD 软件中的这些主要建模类型,以更好地了解虚拟现实的可视化和功能。


6. 实体建模

实体建模包括处理原始形状,例如球体、立方体和 n 边棱柱。然而,各种项目可能会使用方法。一些从二维描绘草图开始,然后被驱逐以提供三维图形。其他人在实体上添加实体以创建更复杂的图形。但是得到的实体模型是一样的。


当包含具有一致半径的平面或基本弯曲时,这种 3D 建模软件特别有用。此外,它还非常适合精确测量和角度。一些利用强大演示的引人注目的编程部分在入门级结合了 Tinkercad 和 FreeCAD,对于进一步的高级工作,SketchUp、solid words 和 Autodesk Fusion 360。


优势:


  • 无需大量培训,非常人性化。由于 PC 不处理大量三角形,因此计算先决条件较低。最后的部分在每种情况下在数字上都是正确的,因为模型在现实中是可以想象的。

劣势:


  • 自然形状表示中的高度真实感实际上很难实现。

7. 线框建模

线框建模将形状表示为顶点网络。每个几何面都是由 min 组成的。三个顶点和每个顶点对至少一个外观很重要。通过改变每个顶点的位置来改变事物的大小和状态。


许多线框演示设备使用三角形作为其基本组件,使用的三角形越多,它看起来就越真实。这通过“多边形检查”显示,即模型线框内包含的三角形(或其他平面形状)的绝对数量。


通常,这种方法是第一个用于建模 3D 图形的方法,当时多边形数量适中,使图形在某种程度上呈块状。有许多程序使用这种方法,但是允许手动控制线框顶点的主要程序的一部分是Blender、Autodesk Maya3DS Max 和 Cinema 4D。


优势:


  • 与实体建模相比,可以想象完成更复杂的曲面和弯曲。

缺点:


  • 用户需要正规培训。
  • 高分辨率将需要大量的多边形,计算需求会更高。

8. 表面建模

曲面建模是计算机辅助设计 (CAD) 下的另一种建模类型。在处理形状的复杂性时,它需要更高的步骤。它是最升级的建模类型,它根据引导线定义形状和曲率。


软件计算出光滑的表面,然后完成连接引导线的任务。它最常用于插图和建筑渲染,因为它能够无缝集成所有必要的元素。作为引导线的变体,一些程序甚至在切线平面的情况下使用控制点和控制面板。


表面建模甚至能够生成现实世界中不可能的那些视觉表示。然而,正是出于这个原因,有必要确定是否可以物理制造这种设计。不同程序提供的所有建模工具中的主要工具,'Loft' 专门用于表面建模。一些支持曲面建模的程序有 CatiaFreeCAD、Inventor、ZBrush 和 Slideworks。


优势:


  • 它处理复杂表面的能力使其成为飞机和热力学中的首选建模类型,其中非常关注表面外观。

劣势:


  • 它是一种复杂的 3D 建模形式,需要高级程序以及设计人员更高水平的培训和专业知识。

总结

创建 3D 模型有多种方法和技术。每种类型都有自己的优势,它们可以根据设计师的技能和项目要求互换使用。




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