Технологии создания трёхмерных моделей

В настоящее время ведущими трёхмерными редакторами на рынке являются:

• Autodesk 3Ds Max;

• Blender;

• Autodesk Maya;

• Cinema 4D;

• Zbrush.

Большинство программ трёхмерного моделирования обладают крайне широким спектром функций, начиная от создания моделей и заканчивая анимацией и визуализацией.

Autodesk 3Ds Max

Autodesk 3ds Max представляет собой трёхмерное приложение, которое позволяет создавать модели, визуализировать и анимировать их.

Программа обладает инструментами для работы с различными методами моделирования объектов, такими как полигональное моделирование, NURBS-моделирование, моделирование на основе кривых Безье, сплайновое моделирование, а также включает в себя библиотеку стандартных примитивов, параметры которых можно настраивать.

Создание каждой модели начинается с выбора одного из подходящих примитивов по форме и характеристикам, соответствующих методу моделирования. Каждый объект разбивается на отдельные составные части, которые могут быть изменены по необходимости. При моделировании твёрдых поверхностей широко используется техника полигонального моделирования. Полигональные объекты состоят из нескольких основных компонентов: вершин, рёбер, граней.

В программе 3ds Max для работы с объектами предусмотрен подход, позволяющий не только управлять отдельными компонентами объекта, но и применять параметрические модификаторы, воздействующие на весь объект или его выбранные элементы. На один объект можно накладывать несколько модификаторов, отображаемых в стеке, каждый модификатор может быть отредактирован в любой момент, однако результат работы некоторых модификаторов зависит от текущего состояния элементов объекта. Кроме того, ряд модификаторов можно применять к нескольким объектам одновременно, изменяя их параметры единым образом.

Для внутренних нужд, также разработки скриптов и макросов, включающих в себя список команд для быстрого выполнения последовательности действий, программа 3ds Max использует свой собственный язык программирования MAXScript. Кроме того, в программе существует огромное количество плагинов, созданные не только пользователями, но и крупными фирмами.

Программа 3ds Max обладает двумя типами лицензии:

• Коммерческая полная версия;

• Студенческая версия.

Обе версии обладают одинаковыми возможностями, но их отличие заключается в том, что в студенческой версии можно работать только в не коммерческих целях.

Blender

Blender – многофункциональное программное обеспечение для создание трёхмерной графики. Blender позволяет использовать инструменты для моделирования, редактирование объектов, создание анимации, визуализации, видеомонтаж. Данный софт доступен для Windows, macOS и Linux, осуществляется под лицензией GNU и предоставляется бесплатно.

Одним из широко используемых функций Blender является выполнение рендеринга. С помощью инструмента Cycles можно искусно визуализировать сетки, световые эффекты, рельефы, эффекты камеры и многое другое, что делает возможным создание привлекательных цифровых изображений. Этот инструмент известен своей способностью реалистично визуализировать физику волос, с которой обычно сложно работать.

Другой важной характеристикой Blender является возможность моделирования. С его помощью можно создавать сложные фигуры, используя различные кисти и методы изменения сеток. Это позволяет создавать персонажей и интерактивные декорации. Моделирование может быть выполнено двумя способами: базовыми и геометрически, который позволяет работать с формами и плоскостями, а также более естественным методом лепки, который позволяет создавать высоко детализированные сетки.

Создание и редактирование объектов на сцене возможны с использованием разных способов: полигональные сетки, кривые Безье, примитивы, скульптурное моделирование и NURBS-поверхности.

В процессе своего усовершенствования Blender получил хорошую репутацию среди сообщества разработчиков трёхмерной графики и является самым популярным и известным софтом среди других бесплатных редакторов трёхмерной графики. Свою большую часть популярности Blender получил у инди-разработчиков, программа является бесплатной.

Blender даёт возможность использовать различные способы для моделирования, от простого полигонального моделирования до сложного моделирования кривых и скульптинга. В программе также можно реализовать анимацию любой сложности, накладывать текстуры.

Autodesk Maya

Autodesk Maya – является универсальным программным обеспечением для создания 3D-графики и визуальных эффектов в видеоиграх с огромным спектром возможностей. Содержит разносторонний список инструментов для моделирования, рендеринга, симуляций.

Autodesk Maya обладает удобным интерфейсом, большим списком инструментов для работы с моделью, различными функциями. Главные преимущества Maya:

• Стандарт различных отраслей;

• Универсальная функциональность;

• Рендеринг высокого качества;

• Обширный выбор плагинов и поддержка пользовательских дополнений.

Maya обладает обширным списком функционала и доступностью, чаще всего программу используют для создания компьютерных игр, создавая персонажей и делая для них анимацию, в кино, создавая различные визуальные эффекты. Программа достаточно известна и завоевала популярность в мире кино и анимации, находя применение среди ведущих студий и фирм.

Cinema 4D

Cinema 4D – популярный универсальный инструмент для создания 3D-моделей, анимации и рендеринга. Программа имеет стандартный набор инструментов с трёхмерной графикой. Программное обеспечение используется для реализации фотореалистичных и стилизованных различных объектов, персонажей, окружающего мира.

Инструментарий Cinema 4D быстрый, мощный, гибкий и стабильный, делает рабочие процессы в 3D более доступными и эффективными для специалистов в области дизайна, анимационной графики VFX, AR/MR/VR, разработчиков игр и всех видов визуальных специалистов.

При помощи Cinema 4D можно легко интегрировать цифровые 3D-проекты в реальные сцены благодаря разнообразным инструментам. Одним из инструментов является - отслеживания движения, который облегчает добавление 3D-эффектов к уже существующим кадрам. Функция реконструкции сцены позволяет воссоздать окружение и заменить реальные объекты на созданные в 3D-модели.

Одна из главных особенностей этого графического редактора – это поддержка русского языка. Также программа обладает достаточно простым интерфейсом, благодаря чему Cinema 4D легкий для обучения.

Также программа предоставляет несколько версий для работы:

• Lite – упрощённый пакет, поставляется с Adobe After Effects;

• Prime – доступен с основным набором инструментов для работы с трёхмерной графикой;

• Broadcast – обладает всеми возможностями Prime, также содержит дополнительные наборы инструментов для анимационного дизайна для телевидения;

• Visualize - обладает всеми возможностями Prime, содержит инструменты для работы с визуализацией;

• Studio – обладает полным набором инструментов Cinema 4D, содержит в себе всё, что есть в Prime, Broadcast и Visualize. Также содержит в себе новые дополнительные функции;

• BodyPaint 3D – содержит возможности Prime, а также дополнительные инструменты для работы со скульптингом и трёхмерной графикой.

Zbrush

Zbush – один из профильных представителей программного обеспечения для высокополигонального моделирования. Zbush является стандартным программным обеспечением в области цифровой скульптуры. В последней версии была внедрена обновленная система Anchors Brush, которая предлагает интуитивный метод деформации сетки через размещение якорей на ней и позволяет выполнять разнообразные действия. Процесс напоминает лепку скульптуры в реальной жизни.

Zbrush – это ключевой инструмент, позволяющий разработчикам создавать трёхмерные модели с достаточно высоким уровнем детализацией, предназначенные для применения в киноиндустрии, видеоиграх и мультипликации. Такие компании как ILM, Epic Games и Electronic Arts, используют Zbrush для создания ультра-детализированных моделей.

Особенностью Zbrush является поддержка динамических уровней детализации, которая даёт скульпторам возможность внести изменения как на глобальном, так и на локальном уровне в свои работы. Программа отличается способностью генерировать средние и высокой частоты, которые обычно представлены на рельефных картах, и позволяет экспортировать эти детали в виде нормалей для использования в более простых моделях.

После завершения работы, 3D-модель может быть спроецирована на карте, на которую можно добавить различные эффекты. Этот процесс позволяет создавать сложные сцены с минимальным потреблением процессорных ресурсов, давая возможность переключаться на работу с другими 3D-моделями, которые можно использовать в той же сцене.

Zbrush оперирует с много полигональной сеткой моделей, применяя уникальные методы визуализации для повышения эффективности в процессе создания. Модели, экспортированные из Zbrush, не готовы к использованию в других программах в неизменном виде и нуждаются в дополнительной обработке, в том числе в переработке топологии – полного перестроения меша объекта, для минимизации числа полигонов. Приложения, поддерживающие визуализацию в реальном времени, чрезвычайно чувствительны к сложности полигональной сетки, что делает этот аспект критически важным для удешевления при использовании программ для трёхмерного скульптурного моделирования.

Итог

Все представленные трёхмерные программы демонстрируют похожие функциональные характеристики. Однако некоторые из них различаются подходом к созданию моделей разного типа, в частности низко полигональных твердотельных объектов. Также ниже представлена таблица сравнительного анализа между рассмотренными инструментами

Я думаю, что после прочтения данной статьи вы сможете облегчить выбор 3D редактора для создания своих собственных моделей. Удачи!