Занимаясь индивидуальным творческим проектом на тему «3D-моделирование», обучающаяся 10 класса создает по модулю трехмерную графическую модель с помощью редактора Blender 4.3 Manual. В дальнейшем данная модель будет использована автором как собственный IQ продукт. Такая модель изображения позволяет использовать собственный IQ труд без нарушения законодательств (авторских прав и продуктов IQ труда)

В работе над творческим индивидуальным проектом о 3D-моделировании были изучены по информатике способы, возможности и области применения данной отрасли дизайна и разработки, создан пример трехмерной графической модели. Также ученица 10 класса собрала и проанализировала информацию о возможностях и применении 3D-работ, создала трехмерную графическую модель.

Творческий проект содержит материал о видах и применении 3D-моделирования, по изучаемому модулю обозначает методы визуализации и предусмотренные этапы в 3D-моделировании, а также алгоритм создания непосредственно 3D-модели.

Оглавление

1. Паспорт проекта
2. Этапы работы над проектом.
3. SWOT- анализ.
4. Возможные эффекты проекта.
5. Введение
6. Виды и применение 3D-моделирования.
7. Методы визуализации в 3D-моделировании.
8. Этапы 3D-моделирования.
9. Создание 3D-модели.
10. Пример 3D-модели.

Заключение
Ресурсы.

Тип проекта: информационный.
Противоречие: постоянное развитие технологий и доступность 3D редакторов приводит к расширению возможностей в работе с разными сферами деятельности. С другой стороны, этот прогресс сопровождает появление множества некачественных видео и изображений, которое несут за собой, как всего лишь эстетически неприятные дефекты, так и ошибки в важных чертежах и т.п.

Проблема: появление множества некачественных видео и изображений.

Цель: создать трехмерную графическую модель с помощью редактора, которая в дальнейшем будет использована для создания видеороликов.

Задачи проекта:

• Проанализировать самые распространенные виды 3D-моделирования, узнать об областях применения.
• Проанализировать, как и какие программы используют для создания трехмерных графических моделей.
• Разработать 3D-модель.

Вопросы проекта:

• Какие виды и методы 3D-моделирования самые популярные?
• В каких сферах деятельности применяют 3D-моделтрование?
• Как создать качественную трехмерную графическую модель?

Этапы работы над проектом	Содержание работы	Деятельность обучающегося	Временные рамки
Подготовительный	Определение темы. Формулировка цели, задач, проблемы и противоречия проекта	Согласовать тему и содержание проекта с куратором и формулировка целей, задач, проблем.	Сентябрь – Октябрь 2024
Организационный	Сбор информации из различных источников	Проанализировать различные источники, составление плана работы.	Октябрь – Ноябрь 2024
Практический	Создание 3D-модели, выявление возможных недостатков и недочётов.	Создание 3D-модели согласно составленной схеме проекта и плану работы.	Декабрь 2024 – Январь 2025
Аналитический	Анализ готовой части проекта, доработка, корректировка 3D-модели в соответствии с отзывами.	Проведение самоанализа проделанной работы, выявление недоработок, недостатков и устранение их.	Февраль - Март 2025
Презентационный	Составление презентации и публичное представление продукта проектной деятельности.	Презентация проекта и работы готового программного продукта.	~Март – Май 2025 (в зависимости от требований)

Сильные стороны	Слабые стороны
1. Доступность для любого желающего попробовать себя в роли 3D-визуализатора. 2. Демонстрация возможностей 3D- моделирования: позволяет создавать точные 3D-модели, учитывая различные факторы, такие как материалы, формы, размеры, толщины и т.д.	1. Трудоемкость создания компьютерных моделей. 2. Высокие требования к аппаратной составляющей компьютера. 3. Возможны дефекты из-за неопытности разработчика.
Возможности	Угрозы
1. Обучение пользователей: помимо демонстрации возможностей 3D-моделирования и самого продукта моделирования, 3D-объект может помочь в образовательной деятельности (стать наглядным примером для объяснения, использоваться в обучающих видеороликах) 2. Создание дополнений для программы (текстуры, кисти, детали, материалы и т.п)	1. Юридические последствия: создание 3D-моделей связанных с тематикой, которая нарушает законодательство Российской Федерации может привести к уголовному наказанию или штрафу за правонарушение.

Социальный	Увеличение осведомлённости общества о возможностях векторных редакторов.
Технологический	Улучшение технических навыков участников проекта.
Финансовый	Собственная 3D-модель бесплатна и находится в открытом доступе.

3D-моделирование – это построение модели объекта в трехмерном пространстве. Данный способ представления объектов начал применяться в 1960-х годах, когда этим занимались специалисты в информатике и компьютерной инженерии. Современные технологии 3D-моделирования позволяют конструировать сложные и объемные модели, проводить тестирование и вносить в них изменения на различных уровнях.

В школьном курсе изучается фрактальная графика, которая является частью 3D-моделирования, оба этих направления подразумевают математические вычисления и визуализацию в трехмерном пространстве. Использование фракталов открывает множество возможностей для создания сложных и уникальных форм, текстур и сцен, которые могут быть использованы в анимации, проектировании и создании интерактивных средств.

Хотя программное обеспечение для 3D-моделирования основано на сложных математических расчетах, все вычисления проводятся автоматически с предоставлением удобного пользовательского интерфейса. Создание трехмерной модели довольно затруднительно и представляет собой своего рода искусство. Для достижения реалистичности необходимо разбираться в особенностях моделирования и правильно проводить расчеты в течение всего процесса моделирования.

3D-моделирование стало неотъемлемой частью современного цифрового мира, охватывающего множество областей, от киноиндустрии и видеоигр до архитектуры и медицины. С помощью 3D-моделирования дизайнеры и художники могут создавать виртуальные объекты и сцены, которые могут быть использованы для визуализации идей, разработки прототипов и создания интерактивных приложений.

В последние десятилетия технологии 3D-моделирование значительно продвинулась вперед благодаря развитию программного обеспечения и оборудования. Современные инструменты позволяют создавать высококачественные модели с детализированной текстурой и реалистичным освещением, что открывает новые горизонты для творчества и инноваций.

В мире цифровых технологий 3D-моделирования стало настоящим искусством, открывающим безграничные возможности для творчества и инноваций. От создания реалистичных персонажей для видеоигр до разработки архитектурных проектов и визуализации научных концепций – трехмерное моделирование охватывает множество областей и применений.
Существует несколько основных видов 3D-моделирования, каждый из которых имеет свои уникальные техники, инструменты и цели. Рассмотрим некоторые из них:

1. Полигональное моделирование

Полигоны - это один из самых распространенных методов создания трехмерных объектов в компьютерной графике. Этот подход основан на использовании полигонов, чаще всего треугольников и четырехугольников, для построения 3D-геометрии.

Преимущества:

• Гибкость: полигональное моделирование позволяет легко вносить изменения в модель, добавлять детали или изменять форму.
• Широкая поддержка: этот метод поддерживается большинством 3D-программ и игровых движков, как тут: https://obuchonok.ru/node/11806.
• Оптимизация: модели можно оптимизировать для различных платформ, уменьшая количество полигонов без потери качества.

Недостатки:

• Сложность: создание высококачественных полигональных моделей может быть трудоемким процессом, требующим навыков и опыта.
• Трудности с органическими формами: хотя полигональное моделирование подходит для многих объектов, создание сложных органических форм может быть тяжелым, если не использовать дополнительные техники.

2. Скульптурное моделирование

Скульптурное моделирование – это метод создания трехмерных объектов, который имитирует процесс работы с физическими материалами, такими как глина и воск. Этот подход позволяет художникам и дизайнерам создавать сложные и органические формы с высокой степенью детализации.

Преимущества:

• Естественность: скульптурное моделирование позволяет художникам работать более естественно и интуитивно, что особенно важно для создания органических форм.
• Высокая детализация: легко добавлять мелкие детали и текстуры, что делает этот метод идеальным для создания персонажей и сложных объектов.
• Гибкость: позволяет быстро вносить изменения и корректировки в модель на любом этапе процесса.

Недостатки:

• Требует мощного оборудования: для работы с высоко детализированными моделями может потребоваться мощный компьютер с хорошей видеокартой.
• Сложность оптимизации: модели, созданные с помощью скульптурного моделирования, могут иметь большое количество полигонов, что может затруднять их использование в играх или реальном времени оптимизации.

3. Концептуальное моделирование

Концептуальное моделирование – это процесс создания визуальных и концептуальных представлений идей, продуктов или систем на ранних стадиях разработки. Оно позволяет исследовать и уточнять концепции, а также передавать идеи другим участникам проекта, таким как дизайнеры, инженеры или клиенты.

Преимущества:

• Упрощение сложных идей: концептуальное моделирование помогает упростить и структурировать сложные идеи, делая их более доступными для понимания.
• Поддержка командной работы: визуальные представления облегчают коммуникацию между членами команды и заинтересованными сторонами.
• Раннее выявление проблем: модели позволяют выявлять потенциальные проблемы и недостатки на ранних этапах разработки, что может сэкономить время и ресурсы.
• Гибкость: легко вносить изменения в концептуальные модели по мере получения новых данных или обратной связи.

Недостатки:

• Ограниченная детализация: концептуальные модели часто не содержат всех деталей, что может привести к недопониманию в дальнейшем процессе разработки.
• Субъективность: интерпретация концептуальных моделей может варьироваться от человека к человеку, что иногда приводит к недопониманию.

Использование 3D-моделирования охватывает множество аспектов, от проектирования и разработки до визуализации и анимации.
Рассмотрим ключевые области применения трехмерного моделирования и его значимость.

1. Архитектура и строительство:
3D-моделирование позволяет архитекторам и строителям создавать детализированные модели зданий и сооружений, что помогает в планировании, визуализации и оценке проектов. Это способствует более эффективному взаимодействию с клиентами и смягчает риски, связанные с проектированием.

2. Индустрия развлечений:
В кино, анимации и видеоиграх 3D-моделирование используется для создания реалистичных персонажей, объектов и окружающей среды. Это позволяет создавать увлекательные и захватывающие истории, которые привлекают зрителей и игроков.

3. Продуктовый дизайн:
Дизайнеры используют 3D-моделирование для разработки новых продуктов, позволяя визуализировать их форму, функциональность и эстетику до начала производства. Это сокращает время на разработку и снижает затраты.

4. Медицина:
В медицине 3D-моделирование применяется для создания анатомических моделей, которые помогают врачам в планировании операций и обучении. Также используется для печати протезов и имплантатов, что улучшает качество медицинского обслуживания.

5. Научные исследования:
Учёные используют 3D-моделирование для визуализации сложных данных и процессов, что помогает в понимании явлений в таких областях, как физика, биология и экология.

6. Образование:
В образовательных учреждениях 3D-моделирование используется для создания интерактивных учебных материалов и симуляций, что делает процесс обучения более увлекательным и эффективным.

3D-моделирование является многофункциональным инструментом, который значительно улучшает процессы проектирования, разработки и визуализации в самых различных сферах. Его применение способствует повышению эффективности, снижению затрат и улучшению качества конечных продуктов.

С учетом постоянного развития технологий, таких как виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR), можно ожидать, что роль 3D-моделирования будет только возрастать в будущем, открывая новые горизонты для инноваций и творчества.

Методы визуализации в 3D-моделировании играют ключевую роль в представлении и интерпретации трехмерных данных. Они позволяют создавать реалистичные изображения, анимации и интерактивные среды. Вот некоторые из основных методов визуализации в 3D-моделировании:

1. Рендеринг — это процесс преобразования трехмерной модели в двумерное изображение с учетом освещения, текстур, материалов и других визуальных эффектов.

• Фотографический рендеринг: Использует алгоритмы, имитирующие поведение света для создания фотореалистичных изображений.
• Рендеринг в реальном времени: Применяется в видеоиграх и интерактивных приложениях. Позволяет пользователю взаимодействовать с объектами в режиме реального времени. Использует упрощенные алгоритмы для достижения высокой скорости.

2. Текстурирование — это важный аспект 3D-моделирования, который позволяет добавлять детализацию и реалистичность моделям.

• Нанесение текстур на 3D-модели для добавления деталей и реалистичности. Текстуры могут быть фотографическими, нарисованными вручную или процедурными.
• Бамп-маппинг и нормальные карты: Методы, которые создают иллюзию глубины и деталей на поверхности модели без увеличения ее полигональной сложности.

3. Визуализация данных — это процесс представления информации и данных в графическом формате, который позволяет легче воспринимать и анализировать большие объемы информации.

• Применяется в научных исследованиях и инженерии для представления сложных данных в 3D-формате. Включает графики, диаграммы и модели, которые помогают анализировать данные.

4. Стереоскопическая визуализация — это метод, позволяющий создать иллюзию глубины и объемности изображения, что делает его особенно полезным в 3D-моделировании и визуализации данных. Этот метод основан на принципе стереопсии, при котором человеческий мозг воспринимает глубину и расстояние, используя разницу между изображениями, получаемыми каждым глазом.

• Стереоскопическая визуализация использует два изображения одного объекта, снятых с небольшим смещением (обычно в пределах 6-7 см), что соответствует расстоянию между глазами человека. Эти изображения затем отображаются таким образом, чтобы каждое из них попадало в свой глаз. Это создает эффект глубины.

5. Облачная визуализация — это метод 3D-моделирования, который использует облачные технологии для создания, обработки и отображения трехмерных моделей и визуализаций.

• Этот подход позволяет пользователям работать с мощными вычислительными ресурсами и хранить данные в облаке, что делает процесс более гибким и доступным.

Методы визуализации в 3D-моделировании разнообразны и постоянно развиваются. Они позволяют создавать реалистичные изображения и анимации, улучшая восприятие трехмерных объектов и их взаимодействия с окружающей средой. Выбор конкретного метода зависит от целей проекта, требований к качеству и доступных ресурсов.

Создание 3D-модели состоит из нескольких этапов.

1. Создание геометрии модели

На первом этапе проекта создается пространственная геометрическая модель объекта, не учитывающая его физические характеристики. Производятся расчет размеров и построение формы предмета. Используются методы вращения, выдавливания, наращивания, полигонального моделирования.

2. Создание текстуры объекта

На данной стадии творческого проекта определяется, из каких материалов будет построен объект, разрабатывается его текстура. Именно в этот момент задается степень реалистичности создаваемой модели.

3. Выбор освещения

На данном этапе индивидуального проекта возникают сложности, поскольку от указанных параметров зависит восприятие модели, насколько она будет правдоподобной. Указываются тон освещения, степень яркости, резкости, насыщенность теней.

В процессе написания индивидуального творческого проекта «3D-моделирование» я реализовала поставленные цели и задачи работы, выяснила, 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, узнала о видах и методах 3D-моделирования.

Также в рамках творческого проекта по изучаемому модулю (информатике) я создала собственную 3D-модель, полностью закончив над ней. Мне удалось определить плюсы и минусы 3D-моделирования.

В своем индивидуальном проекте я выяснила, что 3D-моделирование – это шаг вперед, с помощью которого можно создать то, чего не существует и увидеть это.

1. https://pixcap.com/ru/blog/what-is-3d-modelling
2. https://gb.ru/blog/3d-modelirovanie/
3. https://digitalcraft3d.com/
4. https://edu.cnppm.ru/
5. https://dzen.ru/a/ZG_FkRMpdGuXlQh3