2.1. 3D-редактор
ВЫ НАУЧИТЕСЬ:
– приводить примеры применения 3D-моделей;
– описывать возможности 3D-редактора.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
Трехмерная графика / Үшөлшемді графика / Three dimensional graphics
3D-модель / 3D моделі / 3D model
3D-редактор / 3D редакторы / 3D editor
Трехмерное пространство – геометрическая модель материального мира, в котором мы находимся. 3D (от англ. 3 Dimensional) – объект, имеющий три измерения. Так как объект – это некоторая часть окружающего мира, то модель – упрощенное представление об объекте. То есть между моделью и объектом должно существовать подобие. В настоящее время изготавливают 3D-модели (зданий, самолетов, автомобилей, бытовой техники, ручек, микросхем, компьютеров и т.д.) с использованием 3D-технологий.
3D-модель – это трехмерное цифровое изображение объекта, как реального, так и вымышленного.
Дорогостоящие объекты, вызывающие затруднения в исследованиях, можно моделировать. Основная задача 3D-моделирования – разработать визуальный объемный образ желаемого объекта.
3D-моделированием называется процесс создания 3D-модели объекта.
На сегодняшний день умение создавать 3D-модели является актуальным навыком. 3D-моделирование является обязательным этапом производственного процесса, поскольку позволяет в деталях оценить проектируемые образцы.
Основные этапы разработки 3D-моделей
Этап 1. Сканирование объекта.
Этап 2. Дополнительные измерения в труднодоступных местах.
Этап 3. Редактирование или создание модели в 3D-программах.
Этап 4. Визуализация объекта с применением технологий виртуальной реальности.
Этап 5. Анимация – приведение в движение узлов механизма или других подвижных объектов.
Раздел компьютерной графики, посвященный методом создания изображений путем моделирования объемных объектов в трехмерном пространстве – это трехмерная графика
(3D-графика).
3D-графика, 3D-модель вместе с 3D-принтером становятся неотъемлемой частью науки и техники. Используя 3D-принтеры, можно напечатать 3D-модель с приданием напечатанному вкус яблока, мяты, арбуза и др. Объекты, выполненные с помощью трехмерной графики, позволяют увидеть то, что еще не существует
в реальности.
Существует множество платных и бесплатных программ для разработки 3D-моделей. Каждая из программ имеет как сильные стороны, так и слабые. В зависимости от того, какую модель вы хотите создать, нужно выбрать соответствующую программу. Для 3D-моделирования применяются специализированные компьютерные программы. Приведем некоторые из них:
– Autodesk 123D Tinkercad применяется для разработки 3D-объектов и их подготовки к трехмерной печати;
– Google SketchUp – это интеллектуальная программа для моделирования несложных 3D-объектов (мебели, зданий, предметов интерьера);
– Figuro используется для формирования объемных объектов из геометрических фигур;
– Autodesk Meshmixer – это бесплатное программное обеспечение для редактирования, модернизации и печати 3D-модели в 3D-печати;
– 3ds Мах применяется для 3Dмоделирования, визуализации и 3D-печати;
– Blender – это бесплатное приложение для создания анимации, игр, сложных объемных объектов, проектирования и корректировки видеофайлов;
– 3D Viewer – программа для просмотра 3D-моделей и печати 3D-файлов;
– ShareCAD – бесплатный онлайн-сервис для просмотра чертежей, поддерживающих 3D, векторные и растровые форматы.
Каждая из перечисленных 3D-программ обладает своими возможностями и особенностями при создании трехмерной графики, обработки изображения, вывода изображения на принтер или дисплей.
Мы с вами будем применять простейший графический редактор Paint 3D. Графический редактор Paint 3D по умолчанию встроен в операционную систему Windows 10. Если программа отсутствует на компьютере, то ее можно бесплатно загрузить из магазина приложений Microsoft.
Paint 3D – это расширенная версия графического редактора Paint со множеством новых инструментов для трехмерных объектов.
Графический редактор Paint 3D применяется для создания, редактирования и печати двухмерных и трехмерных объектов.
Двухмерные – это плоские объекты в двухмерном пространстве, а трехмерные – объемные объекты в трехмерном пространстве.
В графическом редакторе Paint 3D можно осуществить три главные задачи:
1) создать собственный трехмерный объект;
2) поместить его в декорации;
3) разыграть сценку.
Интерфейс графического редактора Paint 3D прост и имеет понятные элементы управления главного меню. Работать с трехмерными объектами в Paint 3D значительно легче, чем в любых других редакторах. Для сохранения готовых работ доступен широкий выбор самых распространенных форматов: .BMP, .JPEG, .PNG, .GIF, .FBX, .3FM и т.д.
Основные возможности графического редактора Paint 3D – это создание трехмерных фигур, моделей, изображений и текста. Кроме этого, в Paint 3D есть ряд других возможностей.
Возможности графического редактора Paint 3D:
– рисовать векторные объекты, включающие до пяти точек;
– дополнять создаваемый объект с помощью наклеек: очки, шляпы, конфеты, смайлики и т.д.;
– изменять размер холста, цвета и направление освещения из раздела Эффекты;
– применять прозрачный фон заднего плана в процессе создания рисунков с трехмерной графикой;
– применять шаблоны изображений трехмерных объектов из Библиотеки;
– создавать 3D-эскизы, изменяя свойства поверхности с помощью фильтров: мат, глянец и др.;
– менять форму краев изображения (острую или мягкую);
– создавать 3D-объекты из обычных 2D-изображений и распечатывать их на 3D-принтере;
– сохранять, экспортировать и делиться готовыми творческими проектами в социальных сетях и т.д.
Знание. Понимание
1. Как вы понимаете понятие «3D-модель»?
2. Произнесите на казахском и английском языках слова «3D-модель», «3D-графика», «3D-редактор».
3. Какой процесс позволяет создавать 3D-модель?
4. Что изучает раздел компьютерной графики «3D-графика»?
5. Какие графические редакторы применяются для трехмерных объектов?
6. Интересен ли 3D-мир для детей разного возраста? Какую дополнительную мотивацию дает 3Dмоделирование?
7. Перечислите особенности и возможности 3D-программ для 3D-моделирования.
Применение. Анализ
8. Какие специализированные компьютерные программы применяются для создания 3D-графики?
9. Приведите примеры 3D-моделей.
10. Используя Интернет, найдите виртуальный 3D-глобус Земли. На рисунке 2.1 представлены фотореалистичный 3D-глобус Земли и исторический глобус Земли (1790 г.). Вращая 3D-модель, можно увидеть планету со всех сторон, как видят ее космонавты. Сравните две модели. Изменилась ли модель Земли более чем за 200 лет?
Рис. 2.1. Виртуальный 3D-глобус Земли и исторический глобус Земли (1790 г.)
Синтез. Оценивание
11. Проведите исследование. Встроен ли графический редактор Paint 3D в операционную систему Windows на вашем компьютере? Если нет, то попробуйте найти графический редактор Paint 3D в магазине приложений Microsoft. Критически оцените найденные приложения графического редактора Paint 3D на разных сайтах.
Выберите приложение, установите на компьютер и рекомендуйте его своим одноклассникам, аргументируя свой выбор.
12. Обсудите и оцените возможности графического редактора Paint 3D.
Трехмерная модель
Прежде чем распечатать на 3D-принтере изображение, необходимо создать 3D-модель объекта и сохранить в формате .STL. Этот формат генерируется G-code, который делит модель на тысячи слоев. Именно эти слои распечатывает 3Dпринтер. Для создания 3D-модели существуют три способа (см. рис. 2.2).
Рис. 2.2. Способы создания 3D-модели
Электронные задания