2 of 37

СОДЕРЖАНИЕ:

Что такое 3D-технология?
Что такое 3D-моделирование?
Технические и программные средства для работы с 3D.
Сферы применения 3D-технологий.
Опыт применения 3D-технологий в образовании.

3 of 37

ЧТО ТАКОЕ 3D - ТЕХНОЛОГИЯ?

Традиционное изображение на экране телевизора или компьютера является двухмерным, плоским. Человеческое восприятие, конечно, в какой-то мере само дополняет такую искусственную реальность, но в целом плоское изображение не позволяет полностью насладиться картинкой. Выход из этой ситуации был найден, когда появились 3D-технологии.

4 of 37

3D-технологии – общее название для разных видов объемного изображения. В переводе с английского сочетание ”3 dimensional” означает буквально «трехмерный».

5 of 37

*- К 3D относят трехмерное изображение, трехмерную графику, а также совокупность аппаратных и программных инструментов и методов, дающих возможность создавать объемные объекты.

ТРЁХМЕРНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

ТРЁХМЕРНАЯ ГРАФИКА

АППАРАТНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

ПРОГРАММНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

6 of 37

Основное применение такие технологии нашли в создании изображений на экране или плоском листе. 3D-технологии используются в телевидении, кинематографе, архитектуре, в компьютерных играх. Последним достижением в сфере трехмерных технологий стало изобретение объемной печати.

7 of 37

3D-графика предполагает взаимодействие с воображаемым пространством, имеющим три измерения. Но отображается этот объемный мир на плоской поверхности, имеющей всего два измерения.

8 of 37

Нередко для восприятия трехмерной реальности применяют виртуальные шлемы или специальные очки со стереоскопическим эффектом.

9 of 37

ЧТО ТАКОЕ 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ?

3D моделирование – это метод представления объемных фигур при помощи специальных компьютерных программ – графических 3D редакторов. Это лишь первая стадия создания 3D-изображения на двухмерной основе. Затем выполняется текстурирование, освещение, анимирование, динамическая симуляция и рендеринг.

10 of 37

Назначение 3D моделирования – создание визуального объема конкретного предмета. На данной стадии выполняется лишь подготовка математической 3D модели основы (виртуальной платформы) и элементов в ней. Различают 3 основных варианта трехмерного моделирования: каркасное, поверхностное, твердотельное.

11 of 37

Применение 3D моделей упрощает архитекторскую, инженерную, дизайнерскую работу.

12 of 37

Технические и программные средства для работы с 3D

Высокие темпы развития техники и технологии производства выдвигают новые требования к уровню подготовки специалиста, что немедленно находит свое отражение в содержании образования и средств обучения, в том числе, начиная со школьной скамьи.

13 of 37

Быстрое прототипирование – это послойное построение физической 3D - модели в соответствии с компьютерной моделью. Изделие создается послойным наращиванием материала, составляющего модель, включая входящие в нее внутренние и даже подвижные части.

14 of 37

С внедрением и применением устройств быстрого прототипирования стало возможным промоделировать полный цикл создания изделия. Увидеть будущую модель, а в некоторых случаях и реальную не только на экране монитора, но и в твердой копии – это бесценное подспорье для преподавателя как в области развития наглядности учебного процесса, так и в области мотивации и в процессе овеществления продуктов труда.

15 of 37

3D-технологии в сфере образования позволяют получить наглядные пособия и средства обучения, развить творческие способности учащихся, а также помогают привлечь внимание учеников, сделать процесс обучения интересным и наглядным

16 of 37

Сегодня в сфере образования достаточное широко используется 3D-принтер. Создание модели от ее компьютерной версии до печати реального объекта позволяют учащимся на реальных примерах освоить идеи моделирования, познакомиться с технологией печати.

17 of 37

Широко используются сами модели в учебном процессе, как средства обучения. Это возможность получить наглядное представление об идеях, написанных в тетради. Трехмерная печать дает вариативность методик преподавания. Преподаватель может найти к каждому подход и скорректировать знания о предмете у каждого учащегося.

18 of 37

3D-принтеры могут стать хорошими помощниками в учебном процессе, обладая следующими достоинствами:

1) печать довольно крупных моделей любых форм;

2) печать прототипов изделий;

3) печать геометрических объектов, тестирование математических формул на конкретных моделях;

4) некоторые технологии позволяют использовать простое и интуитивно понятное программное обеспечение.

19 of 37

3Doodler ручки. 3D-ручка – это инструмент, способный рисовать не на бумаге, а в пространстве. Это настоящий технологический прорыв в области 3D-моделирования. Уникальная трехмерная ручка весит меньше 200 грамм, что позволяет создавать 3D-изображения с необычайной легкостью. Для работы не требуется никакого специального программного обеспечения и дополнительного оборудования, только источник питания.

20 of 37

Сфера применения 3Doodler безгранична. Ручка может помочь в сфере образования, чтобы создать прототип для научной деятельности, показать наглядный пример на уроках геометрии, черчения и др., а также способствует расширению детского кругозора, развитию пространственного мышления и моторики рук.

21 of 37

Визуальные эффекты, приемы совмещения компьютерной графики с реальным видео поражают воображение и вызывают у многих интерес к трехмерному моделированию и анимации.

22 of 37

Можно оперировать системами частиц, контролировать веса отдельных частиц при текстурировании, применять направляющие при анимации и использовать внешние силы, например ветер.
К работе над Blender может присоединиться любой желающий. Многие из инструментов, которые появились в этой программе, были добавлены совершенно разными людьми, создавшими те или иные функции для решения своих задач.
Кроссплатформенность. Стабильно работает в Linux и Windows. Минимальные требования к системе более чем скромные: процессор с одним ядром, работающий на частоте 1 ГГц, оперативная память 512 Мбайт и видеокарта с поддержкой Open GL и объемом памяти не ниже 64 Мбайт.
Самым большим минусом является, самый маленький размер дистрибутива программы. Отсутствие помощи в том, как разобраться с этой программой на своем родном языке.

23 of 37

Autodesk ориентирован на архитектурную визуализацию. Еще до начала строительных работ в 3ds Max можно создать трехмерную фотореалистичную модель помещения или экстерьера, продемонстрировав заказчику конечный результат.

24 of 37

В 3ds Max есть:

большое количество инструментов, необходимых при моделировании самых разных архитектурных проектов — от заготовок дверей и окон разных форм до растительности, лестниц и оград.
присутствуют средства для анализа и настройки освещенности трехмерного проекта.
интегрирован фотореалистичный визуализатор, который дает возможность добиться высокой правдоподобности изображения.
дает возможность моделирования анимированных массивов объектов до имитации всевозможных природных явлений.
нехватка специфических инструментов, расширяющих стандартные возможности приложения.

25 of 37

С недавнего времени и Sculptris, и ZBrush стали частями единого целого инструмента для трехмерного скульптинга.

используют только одну технику 3D-моделирования — так называемую трехмерную лепку.
инструмент Sculptris бесполезен для обладателей мощного пакета ZBrush, его функции дублируют ряд инструментов ZBrush, который чаще всего используется в работе.
из-за скудного инструментария программа не самодостаточна.
недостает средств для текстурирования и визуализации, не говоря уже о возможности работы с анимацией
Sculptris поддерживает импорт и экспорт моделей в популярном формате OBJ.
можно перенести в эту программу объект из 3ds Max или Maya и завершить его моделирование, быстро подкорректировав форму и увеличив детализацию.

26 of 37

Этот редактор имеет очень длинную историю: его первая версия была написана для платформы Amiga в далеком 1991 году. Программистам немецкой компании MAXON Computer удалось очень точно угадать нишу, которая долгое время оставалась свободной. Большинство профессиональных программ, ориентированных на производство игр и фильмов, всегда стоили тысячи, а то и десятки тысяч долларов. А вот концепция Cinema 4D была построена таким образом, что цена программы оказалась демократичной, но при этом приложение оставалось интересным для профессионалов в области 3D и постоянно развивалось. Его архитектура очень логична, и новичку здесь довольно просто разобраться.

27 of 37

есть средства для создания персонажной анимации, удобную среду для работы с частицами, мощную систему фотореалистичной визуализации и, конечно же, удобные инструменты моделирования.
переработан алгоритм визуализации и расширены возможности обработки трехмерных сцен.
позволяет просчитывать эффекты глобальной освещенности, каустику и учитывает подповерхностное рассеивание света, которое можно наблюдать, например, при просвечивании воска свечи.

(выход полнометражного анимационного фильма «Сезон Охоты», при создании которого использовалась именно Cinema 4D, причем она была одним из основных инструментов 3D-аниматоров).

28 of 37

позволяет пройти все этапы создания 3D — от моделирования и анимации до текстурирования, композитинга и послойного рендеринга.
может моделировать физику твердых и мягких тел, просчитывать поведение ткани, эмулировать текучие эффекты,
модуль PaintEffects, который дает возможность рисовать виртуальной кистью такие трехмерные объекты, как цветы, трава, объемные узоры и прочее.
программа довольно сложна в освоении, что компенсируется большим количеством уроков по данному редактору.

29 of 37

очень мало инструментов для непосредственного моделирования трехмерных объектов, но, с другой стороны, их на порядок больше, чем, скажем, в другом популярном ландшафтном генераторе — DAZ 3D Bryce.
программа имеет очень большую библиотеку разных элементов, необходимых при построении 3D: предварительные заготовки материалов (десятки видов камней с фрактальными текстурами, стекла, воды и прочего)
возможность имитации экосистемы, - программа сама наполняет области, указанные пользователем, набором растений, располагая деревья, цветы и кустарники так, чтобы они выглядели реалистично.
очень «продвинутый» движок визуализации, который позволяет получить фотореалистичное изображение.
требует больших аппаратных мощностей, а сам процесс визуализации отнимает очень много времени, причем сложные сцены не спасает даже упрощенный вариант предварительного просмотра.

30 of 37

ВЫВОД:

Cinema 4D и VuexStream — это лучшие варианты для того, чтобы начать свое знакомство с трехмерной графикой. Конструирование своих Вселенных в Vue, несомненно, понравится любому.

Blender — идеальное решение для тех, кто привык экономить бюджет. Тем, кто умеет считать деньги, должен быть интересен и Sculptris. К сожалению, его можно использовать только как вспомогательный инструмент трехмерной лепки.

Ну а самым большим поклонникам виртуальной скульптуры не найти лучшего средства, чем ZBrush.

1 of 37