Как создать 3 д модель: Как сделать свою первую 3D-модель? / Хабр

Опубликовано: 23.05.2023 в 10:10

Автор: admin

Содержание

#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

Как строить 3D-модели | Лайфхаки

2020-06-23 0 ∞

Люди давным-давно научились изображать разнообразные предметы, которые встречаются в повседневной жизни. Чтобы в точности передавать все геометрические параметры объектов, были разработаны правила составления чертежей, на которых объемные фигуры получают свое отображение в многочисленных проекциях.

В течение многих лет объем изображали художники, однако полотно, на котором писались картины, всегда оставалось двумерным, и на объект можно было смотреть только с одного ракурса. С развитием технологий появилось значительно больше возможностей в области моделирования.

При помощи компьютерных программ можно строить 3D-модели, которые более наглядно представляют объекты и даже окружающее пространство:

О построении таких моделей и пойдет речь в данной статье.

Сведения о 3D-моделях
- Компьютерное 3D-моделирование
- 3D-моделирование из фотографий

Понятие 3D, так прочно обосновавшееся в нашей жизни, является сокращением от английского 3-dimensional (в трех измерениях). Как известно еще со школьных уроков геометрии, чтобы квадрат стал кубом, к обычной длине и ширине необходимо добавить высоту, которая и выступает в качестве третьего измерения.

За 3D-модель можно смело принимать любую скульптуру, а этот жанр искусства появился несколько тысячелетий назад. Архитекторы очень часто прибегают к построению макетов, чтобы более точно представлять конструкцию здания.

В современном мире, где технологии с каждым днем упрощают человеческую жизнь, 3D-моделированием занимаются компьютеры. Строить объемные изображения можно буквально на «пустом месте», руководствуясь приблизительными данными о визуализации объекта (к примеру, спроектировать персонажа видеоигры, у которого нет прототипа в реальном мире). Данный прием называется компьютерным моделированием.

Существует еще такой вариант, как создать 3D-модель, основываясь на многочисленных фотографиях объекта с различных ракурсов.

3D-моделирование применяется во многих областях человеческой жизни. Перечислим некоторые из них:

Архитектура. Никто не отрицает преимуществ макетов, однако, если заказчик вдруг пожелает увеличить размер комнаты или добавить пару-тройку этажей, архитектору придется заново конструировать картонную модель. А используя компьютерные программы, можно управиться за несколько кликов;
Игры и кино. Анимация в наше время по своему качеству начинает превосходить реальный мир (смотрите на фильм «Аватар»). Любого человека можно сделать персонажем компьютерной игры, перенеся все особенности реальной внешности в виртуальный мир;
Военная тактика. 3Д-моделирование местности помогает стратегам лучше спланировать маневры, соотнести риски и принять наиболее правильное решение;
Дизайн. Здесь можно представлять все, что угодно: от модных платьев и украшений до интерьеров помещений. Так как творец по своей природе – очень беспокойная и переменчивая натура, то перед непосредственным созданием дизайнер должен быть на 100% уверен, что точно представляет готовое изделие. А 3D-моделирование выступает лучшим помощником в этом деле.

Для того чтобы создать 3D-объект, необходимо воспользоваться компьютерной программой, которая предоставит необходимый инструментарий и шаблоны для проектировщика. Рассмотрим некоторые программы, которые позволяют осуществить компьютерное моделирование.

Blender. Бесплатный 3D-редактор, вклад в совершенствование которого может сделать любой разбирающийся программист:

К преимуществам данного программного продукта можно отнести кроссплатформенность и низкие требования к аппаратному обеспечению (железу). Обладает достаточно широкими (для бесплатного редактора) возможностями, включая моделирование движущихся объектов.

3ds Max. Данный редактор имеет обширный функционал, ориентированный, прежде всего, на проектирование архитектурных сооружений и интерьеров помещений:

Имеет внушительное количество различных дополнений (в том числе и для визуализации природных катаклизмов). Для новичка, к сожалению, редактор достаточно сложен в освоении.

CINEMA 4D. Программа, главным образом, ориентирована на создание 3D-моделей в играх и фильмах, при этом на удивление легко осваивается новичками. Последняя версия приложения вышла в 4 вариантах, каждый из которых «заточен» под определенный вид трехмерной разработки (анимация, дизайн и т. д.):

Цена этого редактора, по сравнению с конкурентами, также приятно удивляет.

Maya. Мощнейший инструмент в руках профессионала, который позволяет моделировать практически любой объект:

Многие известные киностудии используют данный редактор при создании анимации.

Если вам требуется создать объемную копию объекта из реального мира, не следует конструировать всё с нуля, ведь можно воспользоваться фотографиями, на которых четко запечатлены основные детали. В серьезных проектах профессионалы для такой работы используют множество фотографий с различных ракурсов, а затем с помощью сложных программ комбинируют полученные данные в одно изображение.

Но как быть, если вы не обладаете необходимым опытом и знаниями, но хотите получить, например, трехмерную модель головы человека?

Создание 3D-моделей из фотографий возможно и без специальных знаний с помощью простых в освоении программ. Ниже приведены некоторые подходящие редакторы:

FaceGen Modeller. Данная программа активно применяется при разработке лиц персонажей для малобюджетных компьютерных игр. После того, как пользователь выберет подходящие параметры головы и лица, можно «наложить» фотографию человека:

При этом, для хорошего результата работы понадобится 3 изображения: 2 в профиль и 1 анфас.

FaceShop. Редактор используется для создания трехмерных лиц на основе фотографии. После загрузки качественного изображения, пользователю необходимо расставить опорные точки (кончик носа, уголки рта, зрачки):

После того, как программа сгенерирует 3D-лицо, есть возможность дальнейшего редактирования и наложения фильтров.

Strata Foto 3D. Программа автоматически создает трехмерные объекты на основе нескольких фотографий:

Все, что нужно от пользователя перед тем, как сделать 3D-модель – сфотографировать объект с нужных ракурсов и загрузить снимки в редактор.

Project Photofly. Данное решение отличается тем, что перевод фотографий в трехмерные изображения производится не на компьютере пользователя, а на удаленном сервере, что позволяет решать проблему низких возможностей аппаратного обеспечения клиентов:

Таким образом, 3D-моделирование позволяет с помощью компьютерных программ как создавать реалистичные копии объектов реального мира, так и осуществлять проектирование абсолютно новых предметов, ландшафтов и персонажей.

Существуют 3D-редакторы различной сложности и с отличающимся набором возможностей, поэтому как новички, так и профессионалы смогут подобрать для себя подходящую программу.

АРАлиса Рукинаавтор

Создание 3D-моделей для 3D-печати

От 3D-модели к 3D-принтеру с помощью этого видеоурока

Бесплатное программное обеспечение САПР можно использовать для создания 3D-моделей и преобразования их в формат STL для 3D-печати. С помощью компьютера 3D-принтер способен создавать реальные объекты из 3D-моделей CAD. 3D-модели могут быть созданы с помощью бесплатного программного обеспечения САПР.

Первоначально 3D-принтеры использовались для производства прототипов и моделей, но сегодня вполне возможно производство повседневных предметов и реальных составных частей. Чтобы сделать 3D-печать, сначала всегда требуется 3D-модель объекта. Для достижения наилучших результатов рекомендуется загрузить файл в формате STL, готовый к 3D-печати. Файлы формата STL принимаются большинством 3D-принтеров и онлайн-сервисов печати.

Программное обеспечение CAD обычно требуется для создания 3D-моделей объектов перед 3D-печатью. К счастью, для решения этой задачи доступно бесплатное программное обеспечение CAD, в том числе программное обеспечение CAD Schroer M4 PERSONAL. CAD Schroer также предоставляет онлайн-портал, через который 3D-модели могут быть преобразованы в формат STL, готовый для последующей 3D-печати.

M4 PERSONAL — это бесплатный программный пакет САПР, предлагающий полный набор инструментов для 2D-проектирования. Это бесплатное программное обеспечение САПР также включает 3D-модуль, который можно использовать для быстрого и простого создания 3D-моделей из нескольких 2D-видов. Простота создания 3D-моделей из 2D-видов все больше привлекает пользователей во всем мире.

3D-модели, созданные с помощью M4 PERSONAL, теперь можно загружать на портал CSG eSERVICES для преобразования в популярный формат STL. Цена за эту услугу всего € 4,99 на модель и предоставляет пользователям очень экономичный способ подготовки полноценных 3D-проектов, готовых к 3D-печати. Кроме того, файлы STL разрешены для коммерческого использования.

Бесплатное программное обеспечение M4 PERSONAL CAD можно загрузить с веб-сайта разработчика. Оттуда пользователи также могут легко получить доступ к конвертеру STL через портал CSG eSERVICES. Этот портал предоставляет различные конвертеры в PDF, DXF и STL. Преобразованные данные можно использовать в коммерческих целях и наносить на чертежи или для 3D-печати для создания рабочих прототипов.

Последние достижения в области 3D-печати делают эту технологию все более полезной как для небольших компаний, так и для частных лиц. В будущем многие предметы повседневного обихода больше не будут покупать в магазине, вместо этого они будут просто создаваться дома с помощью 3D-принтера по мере необходимости.

Когда вы, как и я, инженер-механик, начинать разработку новой 3D-модели одинаково увлекательно и нервно, поскольку ваш разум наполняется возможностями. Будь то сложная деталь с ЧПУ, простая механическая сборка, инновационная разработка нового продукта (NPD) или механизм, напечатанный на 3D-принтере, каждый проект представляет собой уникальные проблемы и возможности для инноваций.

Первые шаги в разработке 3D-моделей, хотя и захватывающие, могут быть и ошеломляющими. Итак, мы хотели поделиться нашими лучшими советами по созданию 3D-моделей для печати, которые применимы к любой из огромного количества программ 3D-моделирования, доступных для создания простых и сложных моделей для 3D-печати.

Подготовка является ключом к обеспечению работоспособности любого процесса, и это справедливо и для проектирования 3D-моделей. Существует множество методов решения проблем, позволяющих найти наилучший дизайн для вашего конкретного приложения — лично я предпочитаю вариант научного метода:

Наблюдение : Соберите всю необходимую информацию о проблеме, которую пытается решить ваш проект. Я записываю известные и неизвестные в отдельные столбцы. Известными могут быть функциональные характеристики, критерии производительности и любые ограничения, такие как размер, вес или стоимость. Неизвестными могут быть конструктивные особенности, допуски и выбор материала.
Гипотеза: Выдвиньте гипотезу или обоснованное предположение о том, какой дизайн работает лучше всего. Ответьте на свои проблемные вопросы, чтобы завершить концептуализацию проекта, включая любые ручные расчеты таких вещей, как минимальная толщина материала, необходимая для того, чтобы выдерживать нагрузку. Сейчас самое время сделать несколько набросков от руки и поделиться предварительными концепциями дизайна с членами команды, чтобы получить первоначальные отзывы. Когда у меня есть четкое понимание требований проекта, я начинаю концептуализировать дизайн. Факторами, которые следует учитывать, являются форма, посадка и функциональность для создания эстетически приятного и функционального дизайна.
Заключение: Теперь вы тестируете конструкцию, будь то моделирование методом конечных элементов, моделирование компонентов сборки для общего механизма или печать прототипа. Не забудьте внедрить полученные отзывы о дизайне для технологичности (DFM). Как бы вы ни решили протестировать дизайн, зависит от вас, но тестирование имеет решающее значение для успеха вашего дизайна.

В то время как большинство программ обеспечивают аналогичные результаты 3D-моделирования, выбор программного обеспечения САПР для проектирования 3D-моделей является важным шагом в процессе проектирования, и поиск подходящего для вас решения важен для вашей производительности и творчества.

Стоимость платного программного обеспечения САПР может варьироваться от 100 до 5000 долларов США в год. Ниже приведен список платных программ САПР для проектирования 3D-моделей в 2023 году, и, как и бесплатное программное обеспечение, каждая программа имеет свои преимущества и ограничения:

CATIA — SOLIDWORKS — обеспечивает реалистичное моделирование сборок, расширенное моделирование поверхностей для обратного проектирования, проектирования оснастки и проектирования конструкций. Одна из самых дорогих и мощных программ моделирования.
PTC Creo (Pro-Engineer/Pro-E) — удобный и простой 3D-рендеринг с множеством интерактивных надстроек, созданных для инженеров-механиков. Относительно более низкая цена, чем у некоторых конкурирующих программ, которые предлагают прототипирование, анализ и производство, а также 3D-чертежи и визуализацию.
SOLIDWORKS — создан для механического проектирования и предназначен для инженеров-механиков. Широкие и надежные возможности управления конфигурацией/данными, моделирования, технической документации и проектирования электрооборудования делают его полезным во многих отраслях. Дорого, но вы получаете то, за что платите.

В дополнение к целому ряду бесплатных программ для проектирования, бесплатное программное обеспечение хоста для 3D-печати можно использовать для запуска и управления 3D-принтерами RepRap, а также большинством коммерческих принтеров с учетом определенных модификаций. Ниже приведен список лучшего программного обеспечения для 3D-принтеров в 2023 году:

CURA — бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом, разработанное Ultimaker для быстрой и простой 3D-печати. Он действует как слайсер и хост-программа. Несмотря на отсутствие подробных элементов управления и интерфейсов, функциональные возможности, предоставляемые унифицированным слайсером и хостом, очень полезны.
Как и в случае с RepeteirHost (обсуждается ниже), CURA представляет собой мощную платформу, которая позволяет пользователям визуализировать и изменять модели перед печатью. Этот визуальный подход делает его отличным выбором программного обеспечения для 3D-печати как для начинающих, так и для экспертов. Ultimaker предлагает обширную документацию по программе, а ее относительная популярность делает ее надежной.

Pronterface (часть пакета Printrun) — проект с открытым исходным кодом, который позволяет практически любому запустить 3D-принтер. Его интуитивно понятные элементы управления и минималистичный интерфейс устраняют барьеры для входа и позволяют людям печатать быстрее.
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.

MatterControl (от MatterHackers — какое милое название) — 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.
Полезно, MatterControl также включает настройки «Plug & Play» для ряда имеющихся в продаже принтеров и принтеров RepRap, что позволяет пользователям буквально подключиться и начать печать, используя рекомендуемые настройки.
Хотя эта статья закладывает основу для начала проектирования 3D-моделей для 3D-печати деталей, о 3D-печати можно узнать еще многое. И независимо от того, для какого производственного процесса вы проектируете, будь то обработка с ЧПУ, 3D-печать, литье уретана или литье под давлением, практика является ключом к успеху. Итак, попробуйте загрузить одну из этих программ и попрактиковаться в моделировании вещей вокруг себя — или вы можете попробовать поработать с этими бесплатными тренировочными чертежами 2D CAD с открытым исходным кодом.

Когда придет время превращать ваши проекты в детали, Fictiv — это ваша операционная система для индивидуального производства, которая делает закупки быстрее, проще и эффективнее — будь то 3D-печать, обработка на станках с ЧПУ, литье под давлением литье или литье из уретана. Другими словами, Fictiv позволяет инженерам, таким как вы, заниматься проектированием, а не поиском, проверкой, адаптацией и управлением поставщиками.

Тысячи компаний оптимизировали свои рабочие процессы поиска нестандартных деталей с помощью Fictiv, открывая возможности для инноваций продуктов и изменяя способы проектирования, разработки и доставки продуктов следующего поколения. Создайте учетную запись и загрузите свою деталь, чтобы увидеть, что может сделать для вас наш процесс мгновенного расчета стоимости, дизайн для отзывов о технологичности и интеллектуальная платформа.

Тесса Аксом — технический писатель в Fictiv с 10-летним опытом работы в области инженерии, включая управление качеством, металлургию, проектирование и техническое письмо. Она имеет степень бакалавра наук в области машиностроения Университета Пердью и с удовольствием делится своими знаниями и опытом.

Как создать 3 д модель: Как сделать свою первую 3D-модель? / Хабр