Обучающие программы и исследовательские работы учащихся
Помогаем учителям и учащимся в обучении, создании и грамотном оформлении исследовательской работы и проекта.

Объявление

Наш баннер

Сайт Обучонок содержит исследовательские работы и проекты учащихся, темы творческих проектов по предметам и правила их оформления, обучающие программы для детей.
Будем благодарны, если установите наш баннер!
Баннер сайта Обучонок
Код баннера:
<a href="https://obuchonok.ru/" target="_blank"> <img src="https://obuchonok.ru/banners/banob2.gif" width="88" height="31" alt="Обучонок. Исследовательские работы и проекты учащихся"></a>
Все баннеры...
Тематика: 
Информатика
Автор работы: 
Полукаров Иван Сергеевич
Руководитель проекта: 
-
Учреждение: 
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Гимназия имени Подольских курсантов"
Класс: 
9

В итоговом индивидуальном проекте по информатике на тему "3D-моделирование" учащийся 9 класса изучил термин "3D-моделирование", разобрался в его истории, определил типы 3D-моделирования и выяснил какие существуют плюсы и минусы создания различных виртуальных моделей в настоящее время.

Подробнее о работе:


В рамках исследовательской работы по информатике на тему «3D-моделирование» обучающийся 9 класса также выявил в каких программах создаются 3D-модели, узнал где можно применить 3D-графику, а также попробовал на основе полученных знаний и умений сделать 3D-модель коттеджа самостоятельно.

В процессе работы над творческим индивидуальным проектом по информатике о 3D-моделировании ученик 9 класса отразил выводы о том, что для самостоятельного создания 3D-модели здания требуется установка программы 3Ds-max. Данная программа позволяет создать модель, загрузив нужные параметры готового изделия в нее.

Оглавление

Ведение

  1. Что такое 3D-моделирование
  2. История 3D-моделирования
  3. Типы 3D моделирования
  4. Программы для 3D-моделирования
  5. Где можно применить 3D графику
  6. Создание 3D-модели

Заключение

Введение

Обоснование выбора проекта
Я решил выбрать тему "3D-моделирование" для своего индивидуального проекта по причине того, что моя будущая профессия будет напрямую связана с 3D-моделингом. А также, меня сильно удивило то, что люди не знают где используют 3D графику. На сегодняшний день трехмерная графика прочно вошла в нашу жизнь, и встречается почти во всех сферах: реклама, кинематограф, программирование и даже наука. Разглядывая рекламный щит с изображением интерьера комнаты или рекламный ролик в интернете, наблюдая за кадрами остросюжетного фильма, мы и не догадываемся, что за всем этим стоит кропотливая работа мастера 3d графики.

Актуальность выбранной темы заключается в том, что в современном обществе решаются всё больше задач в абсолютно различных сферах жизни: в науке, искусстве, образовании, ювелирной промышленности и во многих других отраслях с использованием 3D моделей.
Цель творческого проекта: познакомить вас с 3D графикой и моделированием.

Задачи проекта:

  • Узнать, что такое 3D-моделирование
  • Выяснить историю 3D-моделирования
  • Узнать типы 3D-моделирования
  • Разузнать, в каких программах создаются 3D-модели
  • Узнать где можно применить 3D-графику
  • Сделать 3D-модель
  • Узнать плюсы и минусы 3D-моделирования

1. Что такое 3D-моделирование


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.

При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала). По своей сути это создание трехмерных изображений и графики при помощи компьютерных программ. Специалисты в данной области сейчас очень востребованы на рынке, а их зарплаты в среднем колеблются от 70 до 300 тысяч рублей.

2. История 3D-моделирования

За кулисами 3D спрятан очень серьезный математический аппарат, реализованный в ядре графической системы и производящий трехмерные изображения. Математические зависимости, описывающие формирование цифровой модели реальных объектов, а также алгоритмы для просчета освещения трехмерных сцен (областей виртуального пространства, содержащих трехмерные объекты и источники света), были разработаны еще в 1960-х годах.

Одним из гениальнейших исследователей был Айван Сазерленд. Он, будучи всего лишь аспирантом, разработал программу, которая являлась прообразом всех современных 3D-редакторов и CAD-систем — Sketchpad.

С её помощью, которой можно было конструировать простейшие трёхмерные изображения. Именно он впервые создал кафедру компьютерной графики в родном университете. Первые компьютерные программы, формирующие простые трехмерные модели на основе эскизов, были созданы в 1960-х годах в университете города Юты (США) Иваном Сазерлендом и Дэвидом Эвансом.

Начиная с середины 1970-х годов их последователи Эд Катмулл, Джим Блинн, Би Тюн Фонг (все трое были студентами все той же кафедры компьютерной графики в Юте) продолжили развивать технологии работы с 3D-графикой и анимацией.

В середине 1980-х появились первые стандарты и адаптеры для обработки двумерной графики — MGA, CGA, EGA. Но время шло, на смену видеоадаптерам пришли комбинации в виде адаптера и 3D-ускорителя, отвечающего исключительно за обработку трехмерных объектов, потом эти разные по классу устройства объединились в одно — видеокарту, обрабатывающую сразу и 2D-, и 3D-графику.

К классическим обработчикам графической информации добавились специальные обработчики шейдеров — микропрограмм, которые сейчас отвечают за обработку большинства довольно сложных визуальных эффектов (бликов, дыма, отражений).

3. Типы 3D-моделирования

В интернете встречается немало способов их классификации, одни и те же виды моделирования носят порой различные названия. Но проще всего классифицировать их по способам реализации.

Воксельное моделирование - создание модели с помощью вокселей. Воксель — это 3D-кубик, из которых сложен объект в 3D-пространстве. Это аналог двухмерных пикселей, только воксель имеет 6 квадратных граней. Воксельное моделирование используют в науке, применяют и в разработке игр и в медицине: компьютерная томография, УЗИ и МРТ. К программам воксельного моделирования относятся MagicaVoxel, Qubicle и Voxel Max.

Параметрическое моделирование – для данного вида моделирование используют САПР. 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.

Сплайновое моделирование - вид моделирования, модели которого, состоят из трёхмерных кривых (сплайнов), из которых строится каркас 3D-объекта. Для его создания применяют редактируемые сплайновые примитивы, такие как линия, окружность, дуга, многоугольник, текст и др. Сплайновые модели, как и векторные изображения, при увеличении масштаба не теряют в качестве. Отсюда ещё один плюс сплайнового моделирования — более высокая точность.

Скульптинг – совсем не случайно понятие скульптинг прочно закрепилось в 3D-моделинге, это прямая аналогия. Если взглянуть примитивно, то создание персонажей действительно напоминает работу скульптора. По сути, это не что иное, как полигональное моделирование, но наличие дополнительных инструментов позволяет создавать персонажи и сцены с высокой детализацией и фотореалистичностью. четырехугольники (в зависимости от программы), которые составляют сетку на поверхности объекта.

Полигональное моделирование – в подавляющем числе случаев виртуальная среда и персонажи в играх, анимационных роликах и кино созданы с использованием полигонального моделирования. Полигоны — это треугольники и четырехугольники (в зависимости от программы), которые составляют сетку на поверхности объекта.

4. Программы для 3D-моделирования


На самом деле существует целое множество различных программ для 3D-моделирования, чтобы их перечислить, можно потратить целую вечность. Я бы хотел выделить самые известные из них.

Autodesk 3ds Max
Мощная среда для 3d моделирования, востребованная в игровой и киноиндустрии, промышленном производстве и дизайне интерьеров. Она позволяет создавать реалистичные модели и объёмные анимации любого уровня детализации, строить сложнейшие сцены с тысячами объектов, имитировать различные среды и частицы, применять текстуры и выполнять рендеринг с трассировкой лучей во встроенном компоненте Arnold.

Autodesk Maya
Популярная среда для подготовки объёмных моделей, анимаций, симуляций, рендеринга сложных сцен. Maya используют прежде всего 3D дизайнеры и художники, которые создают игры, спецэффекты и образы для кино. В программе можно моделировать мощные взрывы, реалистичное движение одежды или волос, поверхность воды с мелкими волнами или полёт пули — для этого есть специальные инструменты и модули.

Autodesk AutoCAD
Система автоматизированного проектирования для создания 3D моделей и чертежей. В ней удобно создавать сложные проекты, разбивать их на простые составляющие, добавлять обозначения, связывать с реальными координатами на местности.
Программа широко применяется в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. Стартаперы и энтузиасты создают здесь и небольшие модели для 3D печати или лазерной резки. Кроме того, в AutoCAD можно работать с результатами 3D сканирования.

DesignSpark Mechanical
Среда для автоматизированного проектирования, «вдохновлённая» AutoCAD. Возможностей здесь меньше, но и работать в программе проще. За счёт этого даже те инженеры, у которых нет опыта взаимодействия с подобным ПО или традиционными станками для черчения, смогут создать трёхмерную модель или адаптировать готовый проект для собственных нужд. DesignSpark Mechanical популярна среди энтузиастов 3D печати.

Blender
Проект с открытым исходным кодом для создания 3D графики и 2D анимаций. Поддерживает все необходимые инструменты для разработки с нуля — от моделирования и скульптинга до симуляции, рендеринга, постобработки и монтажа видео.
Программа весит менее 200 МБ, при этом у неё весьма достойные возможности. Так, здесь есть даже система волос на основе частиц, инструменты для динамики твёрдых и мягких тел, рисование текстур на моделях, поддержка Python для создания логики в играх и автоматизации задач.

5. Где можно применить 3D графику

3d технологии графики и технологии 3d печати проникли во многие сферы человеческой деятельности, и приносят колоссальную прибыль.
Достижения современного 3д графики используются в следующих отраслях.

Наука и Техника В данной сфере 3D-визуализация используется в основном для проектирования технических изделий. Современные технологии позволяют создать визуализацию проектируемого объекта, максимально приближенного к реальному устройству, оценить его наглядно. Трехмерная модель будущего механизма ускоряет и облегчает работу инженера-конструктора, избавляя его от процесса черчения.

Кинематограф и мультипликация – создание трехмерных персонажей и реалистичных спецэффектов.
Создание компьютерных игр – разработка 3d-персонажей, виртуальной реальности окружения, 3д-объектов для игр.

Реклама – возможности 3d графики позволяют выгодно представить товар рынку.
Дизайн интерьеров- 3d технологии дают возможность создать реалистичные 3д-макеты мебели, точно повторяя геометрию объекта и создавая имитацию материала. При помощи трехмерной графики можно создать ролик, демонстрирующий все этажи проектируемого здания, который возможно еще даже не начал строиться.

6. Создание 3D-модели

Для этой части проекта я решил сам сделать 3D-модель. Для этого мне пришлось установить программу 3Ds-max. Я решил выбрать именно эту программу по причине того, что у меня уже есть опыт работы в ней.

В качестве практики в 3D сфере я решил сделать дизайн комнаты в полигональном моделировании с французским окном, мягким диваном, картиной и небольшими дополнениями для заполнения пустого пространства. В качестве второй работы я решил сделать экстерьер целого дома с полным обустройством мебели.

В качестве основы 1 модели я решил воспользоваться уже готовым вариантом основы (стены и пол). Я решил выделить лишь одну часть комнаты, с которой буду работать. Это мне поможет в более быстром и более реалистичном создании моей визуализации и моего моделирования. В этой части комнаты я решил сделать мягкий диван у окна. Также я решил добавить собаку, стол, на диване будут лежать книги для добавления оживленности моего проекта. В целом, это часть является более легкой, чем визуализация, которая будет в дальнейшем. В качестве визуализации я решил сделать эту часть комнаты более теплой и на снежном фоне, ведь такие краски вызывают более сильнее привлечение, чем один цвет.

Для своей 2 работы, как я упоминал ранее, я сделаю полный экстерьер целого дома, но это будет одноэтажный коттедж. Чертеж я решил не рисовать, а найти в интернете, я выбрал тот, в котором уже есть все размеры, от пола до потолка, от двери к окну и т.д. Теперь мне осталось лишь додумать части экстерьера, это мебель, санузел, кухня, шкафы, двери, окна. Также я бы хотел сделать работу более реалистичной, подобрав все текстуры (материал для внешних стен и т.д.) куда лучше, делать я это буду, ориентируясь на то, что видел в реальности. Саму основу сделать легко, но только надо сделать точно все размеры, иначе в будущем ничего не получится. Как я уже описывал ранее, все модели будут сделаны мной.

Сам дом у меня будет из светлого кирпича, ведь такой материал используют почти все, он также хорошо заметен невооружённым взглядом на улицах. Шкаф и тумбочки у меня будут из дуба, такой материал подходит почти под любой экстерьер квартир и домов. Кухня будет сделана из крашенной фанеры и металла, плита же там будет стеклянная, раковина тоже будет из металла, так текстура выглядит куда лучше. На кухне присутствует телевизор, это единственное место, где он есть.

Также в этом доме 2 спальни, для родителей и ребенка. Они будут похожи с одним но, у ребенка есть стол для учебы и компьютера, а у родителей его нет. Санузел будет современный, обычный туалет и душевая кабина, в качестве основы которой лежит дерево, металл, плиты и стекло, раковина тоже обычная. Визуализацию этой работы у меня не получилось сделать из-за больших масштабов.

Заключение

В процессе написания творческого индивидуального проекта по информатике я выяснил, что 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, узнал историю создания 3D-моделирования, выяснил типы 3D-моделирования.

Также я сделал свою 3D-модель, полностью закончив работу с этой моделью. Мне удалось выяснить плюсы и минусы 3D-моделирования.

Мы узнали, что такое 3д моделирование и 3д графика, как строится 3д модель, какие виды 3д моделирования существуют и какие есть преимущества и недостатки у трёхмерной графики. Надеюсь мой реферат помог вам узнать больше об этом виде графики.


Если страница Вам понравилась, поделитесь в социальных сетях:

Объявление

Статистика