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什么是3D模型,它的实现方式和用途有哪些?

妩媚怎抽屉作者:妩媚怎抽屉 发布时间: 2024-07-10 18:59:26 浏览量:460次

现在,三维模型已用于各种领域。在医疗行业中我们用它们制作器官的精确模型;电影行业将它们用于活动的人物、物体;视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源;在科学领域将它们作为化合物的精确模型;建筑业将它们用来展示方案中的建筑物或风景表现;工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构、样件……那这些模型是怎么制成的呢?

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在计算机图形学(简称CG)中,3D模型是在专用软件中为某个表面或物体所创建的数字形象。三维空间中的一系列点,由各种几何体连接(如三角形、线、弧面等),以此来代表一个物理实体。有些情况下,3D模型可以体现物体的大小、形状和纹理,而构建这种形象的过程,一般被称为3D建模。

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3D模型是许多创意型职业的一部分。3D模型是工程师或设计师设计流程中的一部分,用于新品研发或产品改造。建筑师将3D模型用于建筑物、景观和室内的视觉展示,可以代替传统建筑模型,也能作为有益补充。

游戏设计师广泛采用3D建模法,为游戏机游戏、电脑游戏和移动游戏制作3D资产和角色。

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电影制作者将3D模型用于角色特效,也能为动画和真人动画制作各类物体。

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医疗行业也借助3D模型完成身体解剖结构数字化,定制医疗解决方案,如假体、矫形器、种植牙,展示整形手术效果等等。

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科教部门的应用方式同样多种多样,包括遗迹与文物保护、化合物可视模型、地质模型等等。

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实现3D建模的方法有很多,主要有两种:在3D建模软件中构建模型;

将现实世界中的某个物体通过三维扫描仪制作成数字模型。

创建3D模型的第一种方法是使用专门的3D建模软件,从零开始。各行各业的专业人士都在广泛使用这种方式,包括工程师、工业设计师、建筑师、CGI艺术家等等。现在有很多种不同的3D建模技术和建模软件,支持从零开始设计模型。这取决于你想要创建何种对象,以及预期应用是什么。

尤其当你设计全新的内容,比如汽车新部件或者视频游戏中的奇幻生物;又或者是无法被扫描的内容时,比如需要一座位于地球另一侧的历史建筑模型。这时,3D建模软件可以帮助你将其制作出来,且成本效益比更高。

以下是一些常见的软件建模方式。

参数化建模:使用CAD等工具进行参数化建模,是工程师和设计师设计全新零件和组件的首选方法,几乎所有现代产品,都会用三维CAD建模法设计。

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多边形建模:多边形模型是构建3D网格的基础技术,用于视频游戏和科幻电影。艺术家通过改变多边形来塑造物体,与CAD建模不同,它更侧重于概念而非测量。动画和游戏工作室广泛运用多边形建模来完成各种设计,如人物、武器、盔甲、车辆和整个虚拟世界。

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数字雕塑:数字雕塑常用于游戏和动画电影,创建自然圆润的超现实物体。也用于设计、草图和3D打印原型。过程类似真实材料雕刻,使用雕刻工具处理多边形网格,改变几何形状,增加额外的几何模仿自然结构。数字雕塑需要更高的艺术技巧和细心,耗时更长,因此常与多边形建模结合使用。物体先建模,再发送给3D雕塑家进行细节处理完成造型。

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在火星我们会根据模型的使用场景,在不同专业班级中教授不同的建模方式。

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对初学者来说,下面这些模型软件你得知道:

首先是免费开源的建模软件Blender,可以用来完成包括视觉特效、3D模型打印、交互式应用、视频游戏等等在内的模型制作。

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Maya和3ds Max都是专业级别的建模软件,支持用户界面自定义设置,能为每一步后期处理提供相应操作工具,可用于角色建模、动画和物品超现实渲染等等,被广泛应用于视频游戏开发、3D建模、3D动画行业等。也是火星3D模型专业的授课重点之一。

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ZBrush也是模型师的心头好。它能处理大量多边形构成的高聚合模型,做出的模型精度更高。

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另外,如果你需要完成一些工业标准级别的零件或装配建模,可以下载AutoCAD、Fusion 360或Rhinoceros等。

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创建3D模型的第二种方法是扫描。你可以为现实中的物体、人、环境等制作精确的数字副本。

这种方法可以独立使用,也可以作为已有建模工艺的补充。比如将扫描结果导出至数字模型软件,再进行改造设计,对其进行进一步的润色修改。

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三维扫描技术因采用的技术不同而有所差异,但最终目的是生成真实物体的三维模型,可用于多种场景,如从CAD到逆向工程、质量检测到遗产保护、CGI等。现在一些智能手机和平板电脑也具备作为扫描仪使用的条件。

这里也有一些三维扫描与传统3D建模结合使用的案例:

三维扫描+CAD:三维扫描用于采集物体几何信息,可用于分析、逆向工程或检查缺陷与CAD模型的偏差。当找不到CAD文件时,此方法非常有用,无需从头建模,只需扫描即可。与传统建模和接触式测量相比,它更快更精准。

除了三维复制能力,三维扫描仪还支持定制化解决方案,比如医疗专业人员可以通过三维扫描,为病人设计贴合身材的解决方案,如根据病人的脊柱扫描定制轮椅、定制鞋底或定制假肢。

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三维扫描与多边形建模:三维扫描仪常被用于追求高逼真度的场合,如体育游戏工作室扫描运动员脸部,电影公司设计超现实3D资产。使用三维扫描仪可以节省从头开始设计的时间,上传模型后在3D设计软件中进一步编辑。

要知道,ZBrush能够雕刻10亿以上多边形的模型,所以说限制只取决于的艺术家自身的想象力。

摄影测量法:在某些情况下,专业人员会使用摄影测量法创建3D模型,该方法与三维扫描类似,通过拍摄多张现实物体的照片,然后拼接成3D模型。与三维扫描相比,其主要优点是物体纹理质量高,超过大多数三维扫描仪;不过该过程因为需要从不同角度拍摄数百张照片,一方面更耗时,另一方面不能实时构建模型,无法及时发现问题和及时修复。

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一句话,艺术家和设计师现在有多种方法来创建3D模型。比如使用3D建模软件为不存在或全新的物体建模,或使用三维扫描为现有物体建模。选择多种建模方式可以节省时间和精力,并获得更精准的效果,这是单一工具无法实现的。

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