Как делать 3d модели: Как сделать свою первую 3D-модель? / Хабр

#DevStory: Как создавать 3D-модели на телефоне с помощью приложения in3D

Всем привет! Меня зовут Илья и я являюсь одним из разработчиков в команде in3D. С 2019 года мы развиваем технологию, которая позволяет создавать трёхмерные модели человека с помощью обычного смартфона. С тех пор мы сильно продвинулись вперед, а наши модели стали более естественными и реалистичными. Давайте вместе посмотрим на прогресс нашей команды и основные этапы усовершенствования применяемой нами методики 3D-моделирования.

Разработчики приложения для 3D-моделирования in3D рассказали, как добились фотореалистичности от своих аватаров

Спойлер для самых нетерпеливых: тут можно посмотреть как выглядит наше приложение и результат, а так же сравнение с некоторыми другими приложениями для сканирования:

Как сделать 3D-аватар

Сначала был взрыв

Самые первые эксперименты от основателя in3d (скачать) были сделаны на основе пары облаков точек, сделанных с помощью Kinect. Затем мы совмещали их и пытались симулировать пару кусков ткани — их движения, складки и т.д.

Сначала 3D-модель ткани выглядела вот так

Вот так выглядел первый зародыш виртуальной примерочной, в будущем сделанной нашей командой в несомненно лучшем качестве:

На следующем этапе 3D-модель стала выглядеть лучше

Было принято стратегическое решение — сделать продукт, который позволит каждому человеку сделать свою фотореалистичную 3D-модель. Так сказать, начало Metaverse.

Одна из основных проблем, с которой мы столкнулись в самом начале, была связана с качеством работы датчика глубины на телефоне. Он давал слишком много шума. Для создания хорошей модели нужно уметь соединять облака точек с разных кадров, убирать шум и оставлять максимально много деталей, что оказалось не так-то просто. Первые аватары не имели чёткой текстуры, и основная работа заключалась в создании правильной формы.

Сделать правильную форму объекта было довольно сложно

Правильная 3D-форма

Потом наши 3D-модели обрели нормальную форму

Нам удалось побороть шум и склеить много кадров во что-то похожее на тело человека. Затем началось большое количество итеративных улучшений, решений технологических проблем и создания расширяемой инфраструктуры для приложения. Так как наша технология действительно сложная, на всем протяжении обработки данных используются видеокарты, и часть команды сфокусировалась на ускорении, другая продолжала улучшать качество моделей.

В какой-то момент это дало свои плоды — мы начали очень хорошо и консистентно понимать все про форму человека из данных. Дело осталось за малым — убедить мир, что мы делаем это лучше всех на таких шумных данных.

Основной майлстоун в 2020 году это запуск приложения, нам удалось довести все до финального продукта, попасть в App Store и начать тестировать технологию на разных юзерах. Выходило все лучше и лучше, но все еще были разные случаи, когда алгоритм не справлялся и модель не собиралась. Мы набирались данных и опыта решения множества граничных случаев. Так же из основного — у нас выделился в отдельный этап процесс сканирования головы и визуальный результат сильно улучшился.

В этом же году начались первые реальные применения нашей технологии — аватары стали насколько точными (ошибка до 1 см), что стартап Unspun начал с помощью наших моделей снимать мерки людей для пошива джинсов, ведь началась пандемия — сложно приехать в офис в Калифорнии, особенно если ты не в Калифорнии.

Наши 3D-модели отлично чувствуют себя в играх

Так же мы старались найти другие интересные применения, экспорт в игры:

• Second Life
• VRChar
• GTA V

Фотореалистичный аватар

Добиться от аватаров фотореалистичности было сложнее всего

У наших аватаров теперь есть отличная форма, сильно улучшенная за предыдущий год — с это формы можно снимать мерки тела, много работы проводилось над визуальным улучшением аватаров и их текстуры.

Основной вехой прогресса в 2021 году на данный момент стало создание виртуальной примерочной — как по мне, так это что-то вроде проекта, о котором сотни стартапов говорило, но ни у кого не получилось распространенного продукта. Сделали мы это вместе с командой digital дизайнеров Replicant.

Скачать in3D

Нам удалось реализовать автоматизированную примерку одежды на персональные аватары и оформить это в весьма приятный опыт для пользователя (тут я предлагаю взять и оценить самому).

App StoreРазработка приложений для iOSСмартфоны Apple

Правила 3D-моделирования для 3D-печати

Известно, что обязательным условием для 3D-печати является наличие 3D-модели, по которой принтер будет выращивать трехмерный объект. Но, даже смоделировав предмет, не стоит со стопроцентной уверенностью полагать, что дело сделано, и скоро принтер выдаст вам готовое изделие. Дело в том, что не все модели пригодны для 3D-печати. Есть определенные требования к размерам, толщинам и дизайну моделей – причем эти требования варьируются в зависимости от используемого материала и принтера. Кроме этих индивидуальных характеристик, есть и общие требования, которые отличают модели для печати от других 3D-моделей. И сейчас мы подробнее расскажем о том, как подготовить модель для 3D-печати.

Прежде всего, нужно помнить, что для 3D-печати подходят файлы формата STL (для одноцветных моделей) и WRL (для цветной 3D-печати из гипса). Практически все программы для 3D-моделирования позволяют экспортировать модели в STL, поэтому с этим не должно возникнуть проблем. Также следует учитывать, что для онлайн-загрузки на нашем сайте принимаются файлы размером не более 50 МБ каждый, а также расширенный список форматов, которые автоматически экспортируются в STL: STP, STEP, OFF, OBJ, PLY и непосредственно STL. Если размер файла составляет больше 50 МБ, то нужно отправлять модель на наш электронный адрес: [email protected]. Кстати, один из наиболее простых способов уменьшения объема модели и размера файла — создание полых 3D-моделей, о том, как это работает, мы уже писали в нашем блоге.

Перед тем как начать создавать модель для 3D-печати, важно понять, из какого материала вы хотите печатать изделие.

У каждого материала есть свои индивидуальные особенности для 3D-моделирования — максимальный и минимальный размеры модели, толщины стенок, расстояние между подвижными частями и т.д. Подробнее узнать о требованиях для того или иного материла можно в соответствующем разделе на нашем сайте.

Если вы воспользуетесь онлайн-загрузкой модели на нашем сайте, то произойдёт автоматическая проверка на стандартные ошибки 3D-моделирования. Проверка моделей проходит мгновенно, и если ошибки, препятствующие 3D-печати, не были обнаружены, то сразу после загрузки модель появится в вашем личном кабинете в разделе «Мои модели». Если же модель не прошла проверку, то вы увидите уведомление о невозможности загрузить файл, тогда вам нужно будет ещё раз проверить и доработать модель.

Какие самые распространенные ошибки встречаются при моделировании для 3D-печати?

1. Инвертированные нормали — неправильно ориентированные нормали.Нормали всегда должны быть направлены наружу, они определяют границы объекта и позволяют программному обеспечению 3D-принтера понять, где внутренняя, а где внешняя поверхность модели. Если хоть одна из нормалей направлена в обратную сторону и противоречит другой нормали, то это вызывает сбой при 3D-печати, поскольку принтер не может различить лицевую и изнаночную сторону объекта.
2. Неманифолдная геометрия — неманифолдность 3D-модели является обязательным условием для 3D-печати. Суть этого понятия заключается в том, что у каждого ребра 3D-модели должно быть ровно две грани.

В данное понятие обычно включаются следующие ошибки:

o Меш с дырками — проблема “незакрытой” полигональной сетки. Помните основное правило 3D моделирования: ваша модель должна быть «водонепроницаемой» или «герметичной».Если образуется дырка, это значит, что у какого-то ребра не хватает одной грани, следовательно модель неманифолдна, а значит не подходит для 3D-печати.

o Наличие внутренних полигонов. Внутри модели, например внутри стенок, не должно быть граней.

o Общие ребра. Ошибка возникает, когда к одному ребру прикреплено более двух полигонов. Каждое ребро в вашей 3Д модели должно объединять только две смежные грани.

o Совпадающие ребра. Возникают, когда два отдельных ребра созданы в одном и том же месте и при этом не соединены, такие ребра должны объединяться в одно общее ребро.

o

Нахлест полигонов. Образуется, когда создается полигон поверх уже существующего. Пересекающиеся грани могут сбить с толку слайсер — программу, которая по слоям переводит 3Dмодель в управляющий код для 3Д принтера.

o Нулевая толщина полигона. Во избежание такой ошибки убедитесь в том, что каждый полигон имеет заданную толщину.

Как можно исправить стандартные ошибки 3D моделирования?

Для этого достаточно воспользоваться программой Netfabb, которая с более чем 95%-ой вероятностью исправит все ошибки. Скачать Netfabb можно здесь либо воспользоваться онлайн-версией программы.

А об основных принципах работы с Netfabb читайте в разделе “Уроки” нашего блога.

Как делать 3D модели для игр

 

 

Обучение созданию 3D-моделей для игр поначалу может показаться сложной задачей. Тем не менее, эти ключевые методы помогут вам получить представление о том, как работает процесс, независимо от того, хотите ли вы использовать простые формы для развития своего собственного искусства или изучать новые революционные подходы.

Моделирование коробки/разделения

Коробчатое или субдивизионное моделирование — это метод полигонального моделирования. Многоугольники состоят из трех частей: вершин, ребер и граней. Проще говоря, это основные формы, такие как треугольники, квадраты или прямоугольники. В моделировании коробок для игр ими манипулируют, чтобы создать что угодно, от монстров до инопланетян.

Процесс начинается с сетки с низким разрешением простой формы, которая затем уточняется с помощью программного обеспечения для 3D-моделирования, моделируя ненужные области. Затем эта сетка подразделяется, чтобы позволить художникам настраивать полигоны и создавать более подробные детали в определенных областях, что означает, что модель в конечном итоге напоминает запланированный персонаж или объект. Для начинающих это, вероятно, будет первая техника, с которой вы столкнетесь, позволяющая создавать простые модели с использованием соответствующего программного обеспечения.

Моделирование контуров/краев

В то время как моделирование коробок принимает простую форму и манипулирует ею в готовую модель, моделирование контуров или краев использует другой подход. Оба являются полигональными методами, но контурное моделирование основано на построении модели по частям.

На практике это означает тщательное размещение полигонов рядом друг с другом для создания четкого и детализированного изображения. Этот подход часто используется при проектировании человеческих лиц, которые сложно создать, используя только блочное моделирование. Вместо этого художники могут построить базовую сетку, а затем добавить вокруг нее дополнительные сетки, чтобы получить готовое изделие.

Краткий метод объединения контуров для создания реалистичных моделей может быть сложным, поэтому стоит посмотреть онлайн-учебники или пройти курс, чтобы лучше понять процесс.

Процедурное моделирование

Когда дело доходит до создания деталей фона, таких как лес или здания в игре, создание каждой детали может занять много времени. Здесь на помощь приходит процедурное моделирование.

Процедурные модели создаются с использованием алгоритмов, а не вручную. Художники могут использовать различные платформы для их создания, и все они имеют возможность манипулировать ключевыми деталями для получения желаемого результата. Вы можете изменить настройки, чтобы листва выглядела густой, башни выглядели ветхими, а животные — свирепыми или дружелюбными. Овладение таким программным обеспечением означает, что вы сможете быстро создавать целые игровые ландшафты, что позволит вам больше сосредоточиться на ключевых персонажах и передовых моделях.

3D-сканирование

3D-сканирование используется, когда в игре требуется множество точных деталей реального мира с персонажами, смоделированными с конкретных людей.

Хотя этот метод уже давно используется в киноиндустрии, он также является краеугольным камнем игр, особенно в играх, в основе которых лежат люди, а не фантастические персонажи.

Этот метод требует использования 3D-сканера, а результаты сканирования затем загружаются на компьютер и обрабатываются с помощью программного обеспечения для моделирования. Результаты, очевидно, более реалистичны, чем модели, созданные с использованием коробочного или контурного моделирования, хотя это не означает, что последние находятся под угрозой узурпации, тем более, что они используются для создания фантастических существ и уникальных персонажей.

Цифровая скульптура

Цифровая скульптура произвела революцию в способах создания 3D-моделей. В то время как раньше 3D-художникам приходилось использовать методы краев или подразделений для создания моделей для игр, теперь они могут «лепить» модели с помощью специального программного обеспечения и графического планшета или дисплея, подключенного к их компьютеру.

Процесс, который можно сравнить со скульптором, использующим кисти для вырезания глины и придания ей определенного вида, требует, чтобы художники использовали давление для манипулирования сеткой на экране. Чувствительность пера Wacom к давлению позволяет вам лепить именно с той силой нажатия, которую вы хотите.

В результате рабочий процесс становится быстрее, а творения выглядят более реалистично.

 

Создайте свою первую модель. Начните работу с Wacom Cintiq.

Wacom Cintiq — отличное место, чтобы начать свое приключение в области 3D-моделирования. Благодаря качеству и ноу-хау Wacom сверхчувствительное перо в сочетании с экраном высокой четкости HD означает, что вы можете точно лепить с полным контролем навигации. Работа с сетками высокого разрешения означает, что вы можете создавать модели с превосходной детализацией. И добавьте еще одно измерение к своему творчеству.

Рекомендуемый продукт

Wacom Cintiq 16
Рисуйте, проектируйте и создавайте прямо на экране с высоким разрешением с помощью точного пера.

Купить Wacom Cintiq 16

Das könnte dich auch interessieren

Мех энтердекен

Alle Wacom Produktfamilien anzeigen

Stifttabletts

Mit einem präzisen Stift kannst du auf einem reaktionsschnellen Pad skizzieren, zeichnen und Bilder bearbeiten und deine Werke auf einem Bildschirm begutachten.

Jetzt кауфен

Stift-Displays

Zeichne, entwerfe und kreiere direkt mit einem präzisen Stift auf einem hochauflösenden Bildschirm.

Jetzt кауфен

Stift-Computer

Универсальный и творческий подход – с более подробной информацией, einem präzisen Stift und einem beeindruckenden Display.

Jetzt кауфен

Smartpads

Schreibe mit einem Stift auf Papier und verwandle deine handschriftlichen in digitale Notizen.

Jetzt кауфен

Eingabestift

Mit einem Wacom Eingabestift kannst du auf deinem mobilen Gerät schreiben und handschriftlich Notizen machen.

Jetzt кауфен

Информация о Wacom

Wacom verfolgt die Vision, Menschen und Technologie durch natürliche Schnittstellentechnologien enger zusammenzubringen. Diese Vision Hat Das Unternehmen zum Weltweit führenden Hersteller Interaktiver Stifttabletts und -Displays sowie digitaler Eingabestifte und Lösungen für die Speicherung und Verarbeitung digitaler Signaturen gemacht. Die fortschrittliche der интуитивное Eingabegeräte von Wacom wurde bei einigen der aufregendsten Werke in den Bereichen Digital Art, Film, Spezialefekte, Mode und Design Weltweit eingesetzt und beetet Geschäfts- und Privatanwendern als führende Schnittstellentechnologie die Audrzkelichöit Perkeit, ihre Wacom белый 1983 gegründet und ist ein globales Unternehmen mit Sitz in Japan (Tokyo Stock Exchange 6727) mit Weltweiten Tochtergesellschaften und Niederlassungen zur Bereitstellung und Vertrieb в über 150 Ländern.

Дополнительная информация о Wacom

Вернуться к началу

А ⁺ А ^—

Как начать проектирование 3D-моделей

Время прочтения: 2 мин

Узнайте ниже о том, как лучше всего начать создавать 3D-модели для печати. Существует ряд вариантов создания как простых, так и сложных моделей для потребительских и профессиональных приложений. Для получения дополнительной информации о том, как Fictiv может вам помочь, ознакомьтесь с Руководством по возможностям Fictiv.

Программное обеспечение САПР для проектирования 3D-моделей

Ниже приведен список бесплатных программ САПР для проектирования 3D-моделей. Каждая программа имеет свои преимущества и соображения. Узнайте больше о каждом, чтобы понять, что лучше для вас.

• 123D
• Blender
• OpenSCAD
• SketchUp
• TinkerCAD
• FreeCAD

Software For 3D Printers

In addition to a range of free design software, free 3D printing host software can be used to run and manage 3D-принтеры RepRap, как и большинство коммерческих принтеров, с учетом определенных модификаций.

CURA  был разработан Ultimaker для быстрой и простой 3D-печати. Он действует как слайсер и хост-программа. Несмотря на отсутствие подробных элементов управления и интерфейсов, нельзя упускать из виду функциональность, предоставляемую унифицированным слайсером и хостом. Как и в случае с RepeteirHost, CURA — это мощная платформа, которая позволяет пользователям визуализировать и изменять модели перед печатью. Этот очень наглядный подход может быть полезен как новичкам, так и экспертам. Ultimaker предлагает обширную документацию по программе, и ее относительная популярность делает ее довольно надежной.

Pronterface — это проект с открытым исходным кодом, который позволяет практически любому запустить 3D-принтер. Его интуитивно понятные элементы управления и минималистичный интерфейс призваны устранить барьеры для входа и ускорить печать. Как только базовое соединение установлено, Pronterface позволяет пользователю запрашивать у электроники принтера подробные показания информации вместо представления большого объема информации непосредственно в интерфейсе. G-код модели должен быть импортирован в Pronterface для печати. Он не содержит встроенного модуля нарезки.

RepeteirHost , одна из самых популярных программ для управления 3D-принтерами, изначально разрабатывалась как проект с открытым исходным кодом, хотя в будущем она может стать закрытой. В комплекте с обширным визуальным интерфейсом, подробной интерпретацией моделей, встроенными модулями нарезки и параметрами настройки на уровне экспертов, RepeteirHost можно использовать для очень точного управления 3D-принтером и производства деталей с высоким уровнем точности. RepeteirHost может показаться сложным новичкам, начинающим заниматься 3D-печатью.

MatterControl  – это проект с открытым исходным кодом, который включает в себя многие полезные аспекты более сложного программного обеспечения хоста и добавляет несколько собственных уникальных штрихов. Эти функции включают в себя: SMS-уведомления и уведомления по электронной почте, отправленные с принтера, перетаскивание деталей в очередь, расширенное обнаружение объектов для покрытия нескольких элементов, встроенную библиотеку дизайна с возможностью поиска и расширенные инструменты для редактирования и изменения настроек, которые в противном случае могут потребовать небольшие корректировки.