Моделирование твердых поверхностей (hard surface modeling) — это техника 3D-моделирования, используемая для создания объектов с твердыми и статичными поверхностями, таких как оружие, транспортные средства, здания и другие неодушевленные предметы. Эта техника, делающая упор на точную геометрию и внимание к деталям, становится все более популярной в мире компьютерной графики. По этому сегодня в этой статье мы расскажем вам о моделировании твердых поверхностей все, включая его применение, техники, бесплатные ресурсы для изучения и различия между моделированием органических и твердых поверхностей. Будь то создание реалистичных автомобилей или футуристического оружия — освоение современных техник моделирования твердых поверхностей обязательно поднимет ваши навыки на новый уровень.

Что из себя представляет моделирование твердых поверхностей?

Моделирование твердых поверхностей — это метод проектирования внешней формы или поверхности объекта. Он подразумевает определение формы и вида внешней поверхности объекта с помощью математических уравнений или алгоритмов для создания цифрового представления 3D-поверхности.

Для того, чтобы изобразить твердые поверхности, вам нужна гладкая геометрическая сетка с меньшим количеством мелких деталей, чем для биологических объектов, таких как животные.

Этот метод используется для создания моделей с однородными, неподвижными элементами, такими как автомобили, броня, техника и другие неодушевленные предметы. Он часто используется в научно-фантастических видеоиграх и шутерах, поскольку он идеально подходит для создания машин, конструкций, роботов и брони.

Неоднородный рациональный B-сплайн (Non-Uniform Rational B-Splines – NURBS), полигональное моделирование и моделирование поверхностями разбиения (subdivision modeling) — вот некоторые из программных инструментов и методов, используемых для моделирования поверхностей.

Моделирование твердых поверхностей в сравнении с органическим моделированием

3D-моделирование разделяется на два подвида: моделирование органических поверхностей и моделирование твердых поверхностей.

Моделирование твердых поверхностей

Твердая поверхность — это все, что было изготовлено или сделано механическим способом, что является одним из очевидных отличий этих предметов. Даже стул, на котором вы сидите в офисе, — это предмет с твердой поверхностью.

Типичными объектами для моделирования твердых поверхностей являются твердые тела (rigid body), или тела, которые не деформируются (в отличие от органических тел, которые рассчитаны на движение и обтекание). Но хоть колеса автомобиля и сделаны из резины и деформируются, их моделирование также можно отнести к моделированию твердых поверхностей. Потому что, когда дело касается их моделирования, они все равно имеют гладкую поверхность.

Органическое моделирование

Модель считается органической, если она имеет плавные изгибы, или ее форма плавно переходит в другую модель. Органические формы более плавные и имеют меньше острых углов. Но вообще важным фактором является то, что ваша модель должна быть построена правильно, независимо от того, как вы ее классифицируете. Конечно, кто-нибудь может считать, что твердая поверхность — это та, которая более шероховатая и не требует чистой топологии, как органическая поверхность. Но вам нужна чистая топология независимо от того, что вы моделируете.

Поскольку от того, будет ли объект анимирован или деформирован, зависят его твердые поверхности и органика, это также приводит к другой дифференциации. Например, ассет считается органическим, если он анимирован, а статичный объект — это твердая поверхность. Топология и обтекание краев могут быть не столь важны для сеток с твердой поверхностью, если они хорошо рендерятся. Подобно классификации моделей по способу их построения, характеристики сетки также позволяют определить, является ли поверхность органической или твердой.

Техники моделирования твердых поверхностей

Существует несколько техник 3D-моделирования твердых поверхностей. Здесь мы вкратце рассмотрим 7 техник, но стоит отметить, что техники 3D-моделирования безграничны, и вам следует самому попробовать каждую из них, чтобы понять, как они могут вам пригодиться.

1. Блочное моделирование (Box Modeling)

Эта техника позволяет экструдировать, скашивать и манипулировать простыми формами, такими как кубы, цилиндры и т. д., чтобы создать сложные формы с четкой топологией.

2. NURBS-моделирование

NURBS-поверхности и кривые используются для создания гладких органических и твердых поверхностей. Они обеспечивают точный контроль над поверхностями.

3. Полигональное моделирование

Здесь детальные модели твердых поверхностей создаются путем манипулирования отдельными полигонами. Это более трудоемкий процесс, чем блочное моделирование, но он позволяет создавать более органичные формы.

4. Китбашинг

Когда речь идет о моделировании твердых механических поверхностей, важную роль играет китбашинг, когда для создания новых моделей берутся существующие 3D-модели или детали моделей и комбинируются между собой.

5. Моделирование поверхностями разбиения

Мы начинаем с простой сетки и сглаживаем ее, добавляя разрезы и складки, чтобы сохранить жесткие края. Позволяет смешивать органические и твердые поверхности.

6. Обрезка

Инструменты для обрезки могут вырезать отверстия и формы в существующих поверхностях для соединения деталей и точного определения границ поверхностей.

7. Краевые петли (Edge Loops)

Размещая краевые петли для поддержания кривизны и стратегического направления краевого потока поверхностей, можно создавать чистые прямоугольные поверхности.

В моделировании поверхностей используются различные техники, но здесь перечислены только самые популярные:

• Лоскутное (патч) моделирование 

• Лоскут Кунса

• Бикубический лоскут

• Поверхность Безье

• B-сплайновая поверхность

Где используется моделирование твердых поверхностей?

3D-моделирование, особенно моделирование твердых поверхностей, используется во многих отраслях, включая проектирование транспортных средств, дизайн изделий, архитектуру, ювелирное дело, промышленный дизайн, дизайн реквизита, виртуальные миры, машиностроение, медицину и робототехника.

Его способность создавать точные формы широко используется во многих отраслях, от геймдева и 3D-анимации до медицины и машиностроения. Он используется для добавления модификаций к импортированному режиму, создания более сложных форм, а также для черчения или создания скругления между гранями.

Благодаря постоянному совершенствованию программного обеспечения и технологий 3D-моделирования моделирование твердых поверхностей будет становиться все более важным, поскольку отрасли стремятся оцифровывать и визуализировать продукты и концепции с большей точностью.

Бесплатные ресурсы для освоения моделирования твердых поверхностей

Хотя список способностей, которые вам нужно развить, может показаться длинным, как только вы освоите основные принципы работы, вы поймете, что на самом деле это очень простой подход. Да, тратить деньги на обучение может быть самым лучшим выбором, но большинство художников начинают свое образование с бесплатных материалов.

YouTube и Vimeo — две самые популярные платформы, на которых художники свободно распространяют свои знания. Вы можете изучить основы работы с такими приложениями, как Maya, и улучшить свое понимание программ, поискав на этих платформах информацию о моделировании твердых поверхностей. Если вы хотите узнать о различиях между Maya и Blender, вы можете прочитать об этом в нашем блоге.

Если вы ищете доступные мини-курсы, то попробуйте такие платформы, как Gnomon или FXPHD. Имейте в виду, что любой человек с любым уровнем опыта может подать информацию для обучения в качестве бесплатного материала. По этому сначала следует убедиться, что источник, из которого вы получаете знания, является надежным.

Заключение

Моделирование твердых поверхностей — важнейшая техника в 3D-моделировании и компьютерной графике, используемая для создания детальных моделей искусственных объектов и окружающей среды. Она направлена на воссоздание точных геометрических форм, гладких поверхностей и реалистичных материалов, таких как металл, пластик и стекло. В моделировании твердых поверхностей используются различные инструменты и рабочие процессы для создания моделей твердых поверхностей, которые являются чрезвычайно универсальными для многих отраслей промышленности. Для тех, кто хочет улучшить свои способности в 3D-моделировании, методы создания твердых поверхностей окажутся очень ценными навыками, которыми обязательно стоит овладеть.

Всех желающих приглашаем на открытый бесплатный урок: «Введение в Blender. Создаём Game Ready Топор». На занятии установим Blender и узнаем, как он устроен. Научимся работать в Blender и создавать проект, настраивать его под себя. Рассмотрим основные инструменты и логику работы в программе. Также смоделируем 3D модель Game Ready Топора. Записаться можно по ссылке.