三维图形设计是一个非常复杂的领域,三维图形绘制为游戏、电影、建筑和工程行业提供了源源不断的动力。3D艺术家、设计师使用一些特定的3D技术与流程,诸如3D图形设计、渲染、3D可视化和三维展示动画,将单调的视觉变的栩栩如生。但是,当我们想要在三维软件中创造物体的话,其背后的科学称为三维建模。与三维图形设计的其他应用相比,3D建模更多的关乎于逻辑与流程,因为3D建模的最终输出并不像一个3D物件的视觉效果一样简单。相反,对比三维图形设计3D可视化展示它是该物件的数理上的呈现,解释了这个物件是如何被构建的。
什么是三维建模?
三维建模充分运用了数学、几何学和设计,使用专门的三维软件制作的3D模型文件可以说就是物联网3D打印的说明书。就像雕塑家、建筑师或工程师一样,3D建模展示了如何构造物体或建筑物,蓝图是建筑物的二维表示,3D模型就是它的三维表示,三维建模是对物体的表面进行数理上描述。
通过C4D、犀牛Rhino、Blender、SketchUp或ZBrush等3D建模软件生成的3D文件,其实储存的是空间中的点坐标,3D建模通过使用大量的三角形、多边形和曲线等几何图形,将这些点连接成一个三维物体。
三维模型主要有两种类型:CAD模型(computer-aided design models,计算机辅助设计模型)和网格模型(3D mesh models)。三维模型CAD模型可以被认为更像是一套创建物件的步骤,可以在途中进行部分的调整、叠加或删减,而不需要重写整个文件;三维模型网格更多的是表示物体表面的样子,因其外观类似于包裹在物体上的网格而得名,三维模型网格模型定义了物体的形状和表面。
物联网三维模型CAD模型与从低面到高面的网格模型——CAD模型像是拼积木,改变一个部件并不会改变整个模型的结构;三维模型网格模型创建的物体的表面,而物体的表面永远是一体的,因此仅仅改变模型的一小处,整个3D模型都会被改写。
从本质上讲,3D建模CAD模型和3D建模网格模型最大的不同就是最终的产出。3D图形设计的最终产出就是二维的,是渲染之后的动画或图像。然而,3D可视化3D建模产出的是一个技术性的文件,可以作为指令(例如命令3D打印机)来创建一个有形的物体。如果你想描述一个物体将如何被构建,使用3D建模。如果你想看到它建成后的样子,使用3D渲染。
3D可视化三维建模的应用
三维建模开启了一个充满可能性的世界,使人们可以快速、不太贵地制作3D物体的原型。3D模型应用于各行各业,从游戏、电影、动画等艺术和娱乐业,到工程、制造业、医疗设备、建筑业,甚至地质学等。
现在是“个性定制”的时代,三维建模的另外一个应用就是3D打印。3D打印可以让我们快速并且便宜地获得所建之物的实体。3D打印机可读取的文件类型为.stl文件,.stl文件是3D建模CAD软件创建的最常见的文件类型,这些文件可以将模型转换为三维空间中的多边形几何体,所产生的物件将由三角形、顶点、边缘和曲线组成。
3D打印时,一个重要的考虑因素是文件的分辨率,它将决定打印对象的质量、表面纹理和细节。3D打印文件的分辨率越低,面数就越小(三角形就越大),从而使对象看起来更加像素化。3D打印高分辨率的.stl文件有更多的细节,有时候打印机会无法处理这些细节。所以在使用前要检查打印机的能效,确保导出的文件大小适合设备。