Современный мир находится в постоянном движении и развитии. Изменению подвергается всё, начиная от проектирования дизайна обычных телефонов и заканчивая методами строительства космических станций. И то, и другое требует некоторых навыков, способов и знаний в области построения изображений и чтения чертежей. Старые 2-D методы постепенно уходят в прошлое, на смену им приходят 3-D построения моделей в специальных программах.
Что такое 3D-моделирование?
3D-моделирование состоит в процессе создания трёхмерного графического объекта, с целью его дальнейшего использования. 3D-модель может стать опорой для создания какого-либо предмета или копирование уже имеющегося. Им может быть промышленный кран, карданный вал, микроволновая печь или что-то более простое, как например модель игрушки детского кораблика.
В ходе выполнения 3D-модели следуют по следующему плану:
1) Моделирование (создание математической базы);
2) Текстурирование (введение свойств объектов);
3) Симуляция динамики (используется лишь в некоторых случаях, например, когда нужно рассмотреть взаимодействие частиц или каких-либо объектов);
4) Рендеринг (проекционное построение);
5) Компоновка (завершающий этап, на котором полученная модель корректируется).
Где используется 3D-графика?
3D-графика широко используется для киносъёмки, телевидения, книгопечатания, издания еженедельных журналов, проектирования сооружений и конструкций, изготовления каких-либо деталей и сборочных единиц, в системах автоматизации проектных работ (САПР) и т. д.
Какие программы осуществляют 3D-моделирование?
Лидирующими в этой области являются коммерческие продукты: Autodesk 3ds Max, Autodesk Maya, Autodesk Softimage, Blender и многие другие.
Среди открытых продуктов, распространяемых свободно, числится пакет Blender, K-3D и Wings3D.
Наиболее популярными российскими программными продуктами в этой области являются T-FLEX CAD 7.0 фирмы «Топ Системы» и «КОМПАС» (сокращение от «комплекс автоматизированных систем») от компании «Аскон», с возможностями оформления проектной и конструкторской документации.
Несколько примеров работ в «КОМПАСЕ»:
Рис. 1. Ведомый вал
Рис. 2. Трёхмерная модель фена в разобранном состоянии
В данном программном обеспечении может осуществляться не только инженерная идея, но и творческая мысль:
Рис. 3. Кубик Рубика
Рис. 4. Трёхмерная модель корабля XVII-XVIII веков
Недостатки двумерных методов:
1) Труднодоступность элементарного анализа.
2D-изображения дают достаточный объём информации о конструкции и её деталях, но отсутствует представление об трехмерных взаимодействиях и связях с другими объектами, о взаимосвязи собственных компонентов конструкции.
2) Трудоемкость проверки.
Вследствие ограничений 2-D изображений проверка чертежа может занять большой промежуток времени. К тому же тонкости оформления делают проверку весьма сложной, что даёт возможность «прохода» ошибки в конечный результат.
3) Физические модели.
Исходя из пункта 1 «Труднодоступность элементарного анализа» вытекает вывод о том, что в некоторых случаях проектировщику приходится создавать физическую модель для понимания полной картины.
4) Трудность построения изометрических видов, когда реальные размеры деталей не соответствуют плоскому представлению на чертеже.
1) Более наглядное представление изделия, чем при двумерных методах.
2) Отсутствие нужды в дополнительной физической модели.
3) Относительно быстрое получение чертежей и макетов изделий.
Благодаря трёхмерным методам, можно избавиться от трудоёмких и рутинных занятий. Все построения чертежей происходят автоматически (по желанию пользователя).
4) Функциональность.
Возможность использования 3D-моделей в различных программах и устройствах.
5) Из 4-го пункта «Функциональность» вытекает возможность автоматизированного расчета различных свойств изделия, таких как расчет распределения тепла, масс-инерционные характеристики и т. д. А так же ускорение процесса разработки.
6) Гибкость изменения модели.
Значительно упрощённое корректирование чертежа или модели.
Итоги
Исходя из написанного выше следует очевидное превосходство трёхмерной графики над двумерной. В скором будущем 3D-моделирование полностью вытеснит 2D-методы.
