Создание 3D модели

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 3

имени Героя Советского Союза А.А. Булгаков»

г. Корсаков

Научно-техническое направление

Тема практико-ориентированной работы

«Создание 3D модели»

Автор:

Винокуров Лев, учащийся 10 класса

МАОУ «СОШ № 3 им. А.А. Булгакова»

Научный руководитель:

Храмцова Н.В., учитель информатики

МАОУ «СОШ № 3 им. А.А. Булгакова»

г. Корсаков, 2023 г.

Оглавление

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …… . . . . . . . . . . . . . .3

Глава 1. 3D-моделирование как часть современного мира

           1.1 Понятие 3D-моделирования. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .4-6

           1.2 Область применения 3D-моделирования. . . . . . .  . . . . . . . . . . . 6-9

           1.3 Программы для создания 3D-моделей. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 9-10

Глава 2 Создание 3D-модели. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . ..  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Список литературы   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Введение

3D моделирование играет важную роль в жизни современного общества. 3D - программирование (моделирование) и 3D-печать в последние годы все больше становится неотъемлемые части нашей жизни. Сегодня 3D моделирование широко используется в различных сферах общества: маркетинга, архитектурного дизайна и кинематографии, не говоря уже о промышленности. 3Д-моделирование позволяет создать прототип будущего сооружения, коммерческого продукта в объемном формате. Важную роль 3D моделирование играет при проведении презентации и демонстрации какого-либо продукта или услуги.

Актуальность выбранной темы заключается в широком использовании трехмерного моделирования в разных сферах жизни общества.

        Тема моей работы выбрана не случайно. В 2022 году в нашей школе проходил конкурс «Молодежный бюджет». Большинством голосов был выбран проект «Установка бюста А.А. Булгакова». Для того, чтобы реализовать этот проект нужно было создать 3d-модель бюста, чтобы показать как будет расположен бюст и где он будет стоять. Мой учитель информатики предложил мне попробовать создать 3d модель данный проект. Я решил попробовать. У меня были некоторые знания про 3d моделирование, так как мы изучали эту тему на уроках информатики. Мне пришлось углубиться в изучении этой темы, чтобы создать сложный проект.

Объект исследования: изучение основных приемов трехмерного моделирования.

Предмет исследования: создание 3D-модели бюста в программе TinkerCad

Цель исследования: изучить основные теоретические аспекты 3D-моделирования и применить на практике основные приемы создания 3D-модели в программе TinkerCad.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить литературу по 3D моделированию
2. Спроектировать 3D модель бюста А.А. Булгакова средствами приложения TinkerCad.

ГЛАВА 1   

3D-моделирование как часть современного мира 

1.1. Понятие 3D-моделирования 

     3D-моделирование – это процесс создания виртуальных моделей, с помощью которого можно с максимальной точностью представить внешние характеристики объекта, такие как форма, размер, общий внешний вид. Современная трёхмерная графика позволяет воссоздать невероятно реалистичную модель, порой неотличимую от обычной фотографии.

Существует два основных вида 3D-моделирования: полигональное и параметрическое.        

Суть первого заключается в том, что модели создаются с помощью полигонов – поверхностей, которые задаются точками. Эти точки можно передвигать, тем самым придавая модели нужную форму, ориентируясь на внешний вид и интуицию. Это универсальный метод, который используется в большинстве случаев, однако создавать высокоточные виртуальные объекты с помощью него довольно сложно, так как процесс больше напоминает лепку из пластилина, но на компьютере.

Для параметрического моделирование используют САПР — Системы Автоматизированного Проектирования (англ. CAD — Computer-Aided Design). Они приспособлены для проектирования деталей, двигателей, автомобилей, вертолётов и ракет, зданий, и применяются в основном в промышленности, строительстве и 3D-печати. Можно выделить поверхностные и твердотельные модели; а также каркасные, которые удобно использовать для визуализации или имитации траектории движения объекта, чтобы сэкономить ресурсы.

В CAD-программах мы получаем не только визуальный образ, как в случае с полигональным моделированием, а точный электронно-геометрический прототип изделия. Он сохраняет измеримую и рабочую информацию, что позволяет: получать расчёты, чертежи, производить изделие на станках ЧПУ или 3D-принтерах. Как правило, работа с САПР (Компас 3D, AutoCAD, SolidWorks, Inventor) подразумевает наличие профильного инженерного образования.

Вследствие технических различий обоих видов в способах создания 3D-моделей, различаются и сферы их применения. Полигональное моделирование является самым распространённым и применятся в таких направлениях как:

• наука;
• архитектура;
• компьютерные игры;
• дополненная и виртуальная реальности;
• 3D-печать;
• графические элементы для web (смайлы, кнопки);
• спецэффекты кино;
• скульптинг (статуи, скульптуры).

Параметрическое программирование применяется в основном в промышленности.

1.2. Области применения 3D-моделирования

 Где же сегодня используется 3D-моделирование? В современном мире его возможности можно применить практически в любой отрасли.

• Индустрия развлечений

Это одна из самых основных, известных и широких сфер применения. Создание трехмерных персонажей и реалистичных спецэффектов. Создание компьютерных игр – разработка 3d-персонажей, виртуальной реальности окружения, 3д-объектов для игр.

Кино тоже не осталось без внимания. В современных фильмах часто прибегают к этой технологии, в особенности в жанре фантастика;

• Архитектурная визуализация. 

Демонстрация будущего объекта строительства или квартиры после ремонта заказчику устраняет все недочеты,

Также применение 3d моделей незаменимо в сложных климатических условиях, например в пустыне, на крайнем севере или для строительства на морских глубинах.

3D моделирование дает возможность визуализировать объекты в высоком качестве. Потребители могут не только оценить будущие конструкции, но и взаимодействовать с предметами внутри квартир, добавлять собственные предметы интерьера, менять визуальный стиль интерьера.

 • Дизайн предметов интерьера.

3D-моделирование получило широкое распространение в интерьерном и ландшафтном дизайне. Любую задумку можно визуализировать и рассмотреть с разных сторон и при любом освещении. Дизайн интерьеров 3d технологии дают возможность создать реалистичные 3д-макеты мебели, точно повторяя геометрию объекта и создавая имитацию материала. Мебельные компании часто используют разработку трёхмерной модели для размещения своей продукции в электронных каталогах.

• Реклама и маркетинг. 

Всё чаще 3D-моделирование используется для демонстрации какой-либо услуги, что позволяет произвести более эффектное впечатление на заинтересованных лиц;

• Изготовление эксклюзивных украшений. 

Профессиональные художники и ювелиры нередко используют эту область для создания оригинального эскиза;

• Промышленная сфера.

Современное производство невозможно представить без моделирования продукта компании, ведь детали или полноценный объект проще собирать, имея под рукой готовую и продуманную 3D-модель. Здесь же и используется второй метод моделирования; 3d моделирование широко применяется в промышленности: атомной, космической, машиностроении.

• Медицинская сфера. 

Да, даже медицину 3D-моделирование не обходит стороной. Например, при проведении пластической операции или хирургическом вмешательстве, всё чаще используют 3D для наглядной демонстрации пациенту, как будет проходить будущая процедура и каким будет итоговый результат, а на 3D-принтерах печатают высокоточные протезы и имплантаты.

•  Культура. Музеи и выставки

Многие музеи переносят свои экспонаты в цифровой формат. Некоторые из них создают собственные виртуальные коллекции, организуя специальные платформы и облачные хранилища. Создаются онлайн- музеи.

• Образование и наука

Использование 3d моделей в области образования, повышает интерес к учебе, так как образовательный процесс выходит за пределы школьного класса.  Применение vr- очков- находясь в помещении, ребенок, тем не менее, может «побывать» в любом историческом периоде и воочию увидеть особенности обитания древних животных, людей.

Такое большое количество областей применения прямо говорит о полезности знания базовых навыков 3D-моделирования. Это не только возможность найти работу себе по душе, но и хороший инструмент для саморазвлечения.

1.3 Программы для создания 3D-моделей

В настоящее время применяются разнообразные программы для 3D-моделирования. С каждым годом их становится все больше, так как производители программного обеспечения стремятся удовлетворить потребности широкого круга пользователей, поэтому при возникновении новых запросов они выпускают новые продукты.

1. TinkerCad – Бесплатная программа, не требует установки на компьютере. TinkerCAD позволяет создавать детализированные 3D-модели, используя базовые формы, соединяя их вместе. Процесс обучения намного проще, чем в других программах. Она идеально подходит для новичков и детей, для обучения детей 3D-печати. Ее чаще других используют в школах.

2. SketchUp - очень распространен среди простых пользователей в качестве программы 3D моделирования дизайна, быстрой визуализации моделей квартир, комнат и внутренних коммуникаций. SketchUp имеет простой интерфейс, не перегруженный информацией. Вы можете легко разобраться в нем за несколько часов и в первый же день создать очень реалистичную 3D-модель. На профессиональном уровне SketchUp позволяет решать сложные архитектурные задачи, будь то конструирование целых зданий и даже районов, не затрачивая на это много времени и сил.

3. FreeCad - классический представитель свободного ПО, с помощью которого любой пользователь может сделать первые шаги в мире 3D-моделирования, не углубляясь в тонкости визуализации. Будет очень полезна и тем, кто не понаслышке знаком с Python 一 продукт позволяет создавать и интегрировать собственные модули, написанные на этом языке. Так что, если вы мечетесь в будущей специализацией между программированием и дизайном, FreeCAD станет идеальный помощником. Программа параметрическая САПР общего назначения.

4.Blender - Возможно, это самое популярное программное обеспечение для 3D-дизайна. Процесс обучения более сложный, чем у предыдущих программ. Однако благодаря своему набору инструментов Blender универсальная программа для 3D-моделирования. Она используется в различных областях, начиная от создания VFX для фильмов, видеоигр, дизайна 3D-моделей, заканчивая 3D-печатью. 

ГЛАВА 2

Создание 3D-модели

Прежде чем приступить к проектированию бюста мне нужна была информация, где будет расположен бюст, какой формы он будет. Получив от учащихся, работающих над проектом нужную информацию, я приступил к созданию 3D модели бюста и местности.

Для создания 3D модели я выбрал программу TinkerCad, так как я был уже с ней знаком. Данную программы мы изучали на уроках информатики, и у этой программы простой и не сложный интерфейс.

Моя работа «Бюст А.А. Булгакова» представляет собой 3D модель бюста и небольшой части школьного двора: площадка, где планируется установка бюста и скамейки.

Процесс создания 3D-модели

Я сделал территорию, на которой будет стоять будущий бюст.

После приступил к его созданию. Я брал такие простые фигуры как: Куб, прямоугольник, треугольник, но при этом вышел достаточно хороший бюст.

Заключение

В процессе работы над проектом я изучил методы 3D-моделирования, рассмотрел различные программы для 3D-моделирования.

Результатом проведенной мной работы стал смоделированный объект для реализации проекта «Молодежный бюджет» учащимися моей школы.

Данная работа была выполнена в соответствии с поставленной цели.

Список литературы

1. https://cvetmir3d.ru (статья)
2. https://media.course3d.ru/chto-takoe-3d-modelirovanie/ (статья)
3. https://www.tinkercad.com
4. https://ru.wikipedia.org