3D 모델링

3D modeling
이 기사는 예술적 매체에서의 컴퓨터 모델링에 관한 것이다.과학적 용도는 컴퓨터 시뮬레이션을 참조하십시오.
3차원(3D)
컴퓨터 그래픽스
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기초
주요 용도
관련 토픽

3D 컴퓨터 그래픽스에서 3D 모델링은 시뮬레이션된 3D [1][2][3]공간에서 모서리, 정점 및 폴리곤을 조작하여 특수 소프트웨어를 통해 물체의 표면(무생물 또는 생물)에 대한 수학적 좌표 기반 표현을 3차원으로 개발하는 과정입니다.

3차원(3D) 모델은 삼각형, 선, 곡면 [4]등 다양한 기하학적 실체로 연결된 3D 공간의 점 집합을 사용하여 물리적 실체를 나타냅니다.데이터(포인트 및 기타 정보)의 집합인 3D 모델은 수동, 알고리즘(프로시저 모델링) 또는 [5][6]스캔을 통해 만들 수 있습니다.텍스처 매핑을 사용하여 해당 표면을 추가로 정의할 수 있습니다.

개요

다음 항목도 참조하십시오.환경 아티스트

이 제품은 3D 모델이라고 불립니다.3D 모델을 사용하는 사람은 3D 아티스트 또는 3D 모델러라고 할 수 있습니다.

3D 모델은 3D 렌더링이라는 프로세스를 통해 2차원 이미지로 표시되거나 물리적 현상의 컴퓨터 시뮬레이션에 사용될 수도 있습니다.

3D 모델은 자동 또는 수동으로 생성할 수 있습니다.3D 컴퓨터 그래픽을 위해 기하학적 데이터를 준비하는 수동 모델링 과정은 조각과 같은 조형 예술과 유사합니다.3D 모델은 3차원 재료로 모델의 2D 레이어를 형성하는 3D 프린팅 장치를 사용하여 한 번에 한 레이어씩 물리적으로 만들 수 있습니다.3D 모델이 없으면 3D 프린팅이 [7]불가능합니다.

3D 모델링 소프트웨어는 3D 모델을 제작하는 데 사용되는 3D 컴퓨터 그래픽 소프트웨어입니다.SketchUp과 같은 이 클래스의 개별 프로그램을 모델링 [8]응용 프로그램이라고 합니다.

역사

분광기의[9] 3차원 모형
회전식 3D 비디오 게임 모델


마두로담의 Fantasitron 3D 포토 부스에서 촬영한 2D 사진으로 3D 셀카 모델을 생성한다.

3D 모델은 현재 3D 그래픽과 CAD 어디에서나 널리 사용되고 있지만 [10]그 역사는 개인용 컴퓨터에서 3D 그래픽이 널리 사용되기 이전입니다.

과거에는 많은 컴퓨터 게임들이 3D 모델의 사전 렌더링된 이미지를 컴퓨터가 실시간으로 렌더링하기 전에 스프라이트로 사용했습니다.그러면 설계자는 다양한 방향과 뷰에서 모델을 볼 수 있으며, 이는 설계자가 원래 비전과 비교하여 오브젝트가 작성되었는지 여부를 확인할 수 있도록 도와줍니다.이러한 방식으로 설계를 보면 설계자나 [11]회사가 제품에 필요한 변경사항이나 개선사항을 파악하는 데 도움이 됩니다.

표현

마틴 뉴웰(1975년)이 개발한 유타주의 상징적인 찻주전자 모델을 현대적으로 렌더링한 것입니다.Utah 찻주전자는 3D 그래픽 교육에 사용되는 가장 일반적인 모델 중 하나입니다.

거의 모든 3D 모델은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

  • 솔리드 – 이 모델들은 바위와 같은 오브젝트의 볼륨을 정의합니다.솔리드 모델은 주로 엔지니어링 및 의료 시뮬레이션에 사용되며, 일반적으로 건설적인 솔리드 지오메트리로 구축됩니다.
  • 셸 또는 경계 – 이러한 모델은 물체의 부피가 아닌 표면, 즉 물체의 경계를 나타냅니다(극소적으로 얇은 달걀 껍질과 같습니다).게임이나 영화에 사용되는 거의 모든 비주얼 모델은 셸 모델입니다.

솔리드 모델링과 셸 모델링은 기능적으로 동일한 개체를 만들 수 있습니다.이들 간의 차이는 대부분 작성 및 편집 방식의 다양성 및 다양한 분야에서 사용되는 관례와 모델과 실제 사이의 근사 유형의 차이입니다.

셸 모델은 실제 객체로서 의미가 있으려면 매니폴드(셸에 구멍이나 균열이 없음)여야 합니다.정육면체의 셸 모델에서는 정육면체의 바닥과 윗면이 균일한 두께여야 하며, 첫 번째 층과 마지막 층에 구멍이나 균열이 없어야 한다.폴리곤 메쉬(및 하위 분할 표면)는 단연코 가장 일반적인 표현입니다.레벨 세트는 유체와 같은 많은 위상 변화를 겪는 변형 표면에 유용한 표현입니다.

구체의 중간점 좌표와 구체의 원주상의 점과 같은 객체의 표현을 구체의 다각형 표현으로 변환하는 과정을 테셀레이션이라고 합니다.이 단계는 폴리곤 기반 렌더링에서 사용됩니다. 여기서 개체는 구, 원뿔 등의 추상 표현("원본")에서 상호 연결된 삼각형의 그물인 이른바 메시로 분류됩니다.그들이(그 표면은 서로 삼각형에 설명한 평면, 그래서 투사 항상 convex은)래스터 화하다는 것이 쉬울 것을 입증했다의 삼각형 Meshes(예를 들어. 사각형 대신), .[12]Polygon 표현 모든 렌더링 기법에 사용되지 않으며, 이러한 경우에 모자이크식 포장 단계 추상에서 전환하는 데 포함되지 않습니다 인기가 있다.레렌더링된 [13]장면에 프레젠테이션합니다.

과정

모델을 표현하는 방법에는 다음과 같은 세 가지가 있습니다.

  • 폴리곤 모델링 – 꼭지점이라고 하는 3D 공간의 점이 선분별로 연결되어 폴리곤 메쉬를 형성합니다.오늘날 대부분의 3D 모델은 유연성이 뛰어나고 컴퓨터가 매우 빠르게 렌더링할 수 있기 때문에 텍스처 다각형 모델로 제작됩니다.그러나 폴리곤은 평면이며 많은 폴리곤을 사용하여 곡면만 근사할 수 있습니다.
  • 곡선 모델링 – 표면은 가중치 제어점의 영향을 받는 곡선에 의해 정의됩니다.곡선은 점을 따르지만 반드시 보간할 필요는 없습니다.점의 가중치를 높이면 곡선이 해당 점으로 더 가까워집니다.곡선 유형에는 NURBS(Non Uniform Real B-Spline), 스플라인, 패치 및 기하학적 프리미티브가 포함됩니다.
  • 디지털 조각 – 여전히 상당히 새로운 모델링 방식인 3D 조각은 [14]몇 년 동안 매우 인기를 끌고 있습니다.현재 디지털 조각에는 세 가지 유형이 있습니다.현재 응용 프로그램 사이에서 가장 널리 사용되는 변위는 고밀도 모델(종종 폴리곤 제어 메쉬의 하위 분할 표면에서 생성됨)을 사용하며 조정된 위치를 저장하는 이미지 맵을 사용하여 정점 위치의 새 위치를 저장합니다.복셀을 느슨하게 기반으로 하는 볼륨 측정 기능은 변위와 유사한 기능을 가지지만 변형을 달성하기 위해 영역에 폴리곤이 충분하지 않을 때 폴리곤이 늘어나지 않습니다.복셀과 유사한 동적 테셀레이션은 삼각측량을 사용하여 표면을 분할하여 매끄러운 표면을 유지하고 세밀한 디테일을 가능하게 합니다.모델이 형성되고 세부 정보가 조각되면 모델에 새로운 토폴로지가 생성되므로 이러한 방법을 통해 매우 예술적인 탐구가 가능합니다.새로운 메쉬에는 일반적으로 원래 고해상도 메쉬 정보가 게임 엔진의 경우 변위 데이터 또는 일반 지도 데이터로 변환됩니다.
LAI4D를 사용하여 생성된 유기 표면으로 이루어진 3D 판타지 피쉬.

모델링 단계는 나중에 장면에서 사용되는 개별 객체의 쉐이핑으로 구성됩니다.다음과 같은 모델링 기법이 있습니다.

모델링은 전용 프로그램(예: Blender, Cinema 4D, LightWave, Maya, Modo, 3ds Max) 또는 애플리케이션 구성 요소(Shaper, Lofter in 3ds Max) 또는 일부 장면 설명 언어(POV-Ray)를 사용하여 수행할 수 있습니다.경우에 따라서는 이러한 단계를 엄격하게 구분하지 않습니다. 이러한 경우 모델링은 씬(scene) 생성 프로세스의 일부일 뿐입니다(예를 들어 Caligari trueSpace 및 Realsoft 3D).

RealityCapture, Metashape, 3DF Zephyr 등의 전용 프로그램으로 Photogrammetry 기술을 사용하여 3D 모델을 만들 수도 있습니다.청소 및 추가 처리는 MeshLab, GigaMesh Software Framework, netfabb 또는 MeshMixer 등의 응용 프로그램에서 수행할 수 있습니다.사진 측량 기술은 피사체의 여러 각도에서 찍은 사진을 바탕으로 실제 물체와 환경의 모양과 질감을 해석하는 알고리즘을 사용하여 모델을 만듭니다.

모래, 구름, 액체 스프레이와 같은 복잡한 재료는 입자 시스템으로 모델링되며 점, 폴리곤, 텍스처 스플랫 또는 스프라이트가 할당된 3D 좌표의 덩어리입니다.

인간 모델

주요 기사:가상 배우

인간 가상 모델의 상용 애플리케이션은 1998년 Lands' End 웹사이트에 처음 등장했습니다.인간 가상 모델은 My Virtual Mode Inc.라는 회사에서 만들어졌으며 사용자가 직접 모델을 만들고 3D [15]옷을 입어 볼 수 있게 했다.가상 인간 모델을 만들 수 있는 몇 가지 최신 프로그램이 있습니다(Poser가 한 가지 예입니다).

3D 의류

Saurous Designer에서 만든 다이내믹 3D 의류 모델

경이로운 디자이너, CLO3D 및 Optitex와 같은 의류 시뮬레이션 소프트웨어의 개발로 아티스트와 패션 디자이너는 컴퓨터로 [16]역동적인 3D 의류를 모델링할 수 있게 되었습니다.다이내믹 3D 의류는 가상 패션 카탈로그, 비디오 게임, 3D 애니메이션 영화의 3D[17] 캐릭터 의상, 영화 속 디지털 복식, SecondLife와 같은 가상 세계의 아바타 옷을 만드는 데 사용됩니다.

2D 방법과의 비교

3D 사실적 효과는 와이어 프레임 모델링 없이 구현되는 경우가 많으며 최종 형태에서는 구분할 수 없는 경우도 있습니다.일부 그래픽 아트 소프트웨어에는 투명 레이어의 2D 벡터 그래픽 또는 2D 래스터 그래픽에 적용할 수 있는 필터가 포함되어 있습니다.

와이어프레임 3D 모델링의 장점은 독점적인 2D 방법보다 다음과 같습니다.

  • 유연성, 각도 변경 또는 이미지 애니메이션을 신속하게 렌더링할 수 있는 기능
  • 렌더링, 자동 계산 및 사실적 효과 렌더링을 쉽게 할 수 있습니다.심리적으로 시각화하거나 추정할 필요가 없습니다.
  • 정확한 포토리얼리즘, 오배치, 과도한 작업 또는 시각적 효과의 포함을 잊어버리는 경우 인간의 실수 가능성이 감소합니다.

2D 사실 렌더링에 비해 단점은 소프트웨어 학습 곡선과 특정 사실적 효과를 얻기 어렵다는 것입니다.3D 모델링 소프트웨어에 포함된 특수 렌더링 필터를 사용하면 사실적인 효과를 얻을 수 있습니다.두 가지 장점을 모두 만족시키기 위해 일부 아티스트는 3D 모델링을 조합한 후 3D 모델에서 2D 컴퓨터로 렌더링된 이미지를 편집합니다.

3D 모델 시장

3D 모델을 최초로 판매한 회사는 1988년 John Wright에 의해 설립된 Point(Orem, UT)였습니다.존이 처음으로 디지털화한 3D 모델은 1984년 무비를 이용해 만든 자동차였다.byu가 표시됩니다.최초의 3D 모델인 "카탈로그"는 1990년 NBC에서 일하던 월리스 콜바드가 새로운 슈퍼볼 3D 애니메이션 광고인 "버드 볼"을 위해 축구와 헬멧을 처음으로 제작했습니다.월리스는 존에게 전화를 걸어 뷰포인트가 그들의 "카탈로그"에 3D 풋볼이 있는지 물었다.Point에는 카탈로그가 없었기 때문에 John과 그의 팀은 몇 개의 3D 객체만 포함된 최초의 3D 객체 카탈로그를 신속하게 만들어 Wallace에게 "팩스"했습니다.Point의 3D 모델 사업은 1998년까지 매출 600만 달러 이상으로 성장했으며, 그 모델은 여전히 수천 편의 영화(Total Recall, Independence Day, Antz 등)에서 상영되고 있습니다.3D 모델(및 텍스처, 스크립트 등 3D 관련 콘텐츠)의 대규모 시장은 개별 모델 또는 대규모 컬렉션에 여전히 존재합니다.TurboSquid, CGStudio, CreativeMarket, MyMiniFactory, Sketchfab, CGTrader 및 Cults를 비롯한 여러 3D 콘텐츠 온라인 마켓플레이스에서 개별 아티스트가 자신이 만든 콘텐츠를 판매할 수 있습니다.대부분의 경우 아티스트의 목표는 이전에 프로젝트를 위해 만든 자산에서 추가 가치를 창출하는 것입니다.그렇게 함으로써, 예술가들은 오래된 컨텐츠로부터 더 많은 돈을 벌 수 있고, 회사들은 직원들에게 돈을 주고 처음부터 제작하는 대신 미리 만들어진 모델을 구입함으로써 돈을 절약할 수 있다.이러한 마켓플레이스에서는 일반적으로 판매액이 자신과 자산을 만든 아티스트 간에 분할되며 아티스트는 시장에 따라 매출액의 40%에서 95%를 획득합니다.대부분의 경우, 예술가는 3D 모델의 소유권을 보유하지만, 고객은 모델을 사용하고 전시할 권리만 구입합니다.일부 아티스트는 중개업자를 이용하지 않고 자사 매장에서 제품을 직접 판매하며 저렴한 가격에 판매한다.

지난 몇 년간 3D 프린팅 모델에 특화된 수많은 시장이 생겨났습니다.3D 프린팅 시장 중 일부는 e-com 기능이 내장되거나 내장되지 않은 모델 공유 사이트 조합입니다.이러한 플랫폼 중 일부는 주문형 3D 프린팅 서비스, 모델 렌더링 및 항목 동적 보기용 소프트웨어 등을 제공합니다. 3D 프린팅 파일 공유 플랫폼에는 Shapeways, Sketchfab, Pinshape, Thingiverse, TurboSquid, CGTrading, MyMiniFactory, 3Dfindit.com 및 GrabCAD가 포함됩니다.

3D 프린팅

주요 기사: 3D 프린팅 및 신속한 프로토타이핑

3D 프린팅 또는 3차원 인쇄라는 용어는 적층 제조 기술의 한 형태로, 연속된 [18]레이어 재료로 3차원 물체를 만듭니다.복잡한 고가의 금형이나 여러 부품을 조립할 필요 없이 객체를 만들 수 있습니다. 3D 프린팅으로 제작 공정을 [18][19]거치지 않고도 아이디어를 프로토타입으로 제작하고 테스트할 수 있습니다.

최근 몇년간은 스캔한 하는 회사들 개체의 맞춤형 3D인쇄된 모델을 선 보이고, CAD소프트웨어로 설계한 숫자에 있는 극심한 다음 고객 요구 사항에 인쇄를 했다.[20]3D모델 온라인 시장에서 개인이나 기업들 상업적으로 이용 가능한 3Dprinte를 사용하여 인쇄 구입할 수 있다.rs: 스페어 부품이나 의료 [21][22]기기 등의 물체를 집에서 제작할 수 있습니다.

사용하다

브라질 3D 디자이너 시세로 모라에스가 블렌더로 만든 미라의 법의학적 얼굴 복원 단계입니다.

오늘날 3D 모델링은 영화, 애니메이션 및 게임, 인테리어 디자인 및 [23]건축과 같은 다양한 산업에서 사용됩니다.그것들은 또한 의료 산업에서도 [24]해부학의 대화형 표현을 만드는 데 사용됩니다.

의료 업계에서는 MRI 또는 CT 스캔에서 여러 개의 2-D 영상 슬라이스를 사용하여 장기의 세부 모델을 사용합니다.영화 산업은 그들을 애니메이션과 실제 영화의 캐릭터와 물건으로 사용한다.비디오 게임 업계는 그것들을 컴퓨터와 비디오 게임의 자산으로 사용한다.

과학 분야에서는 그것들을 매우 상세한 화합물 [25]모형으로 사용하고 있다.

건축업계는 기존의 물리적 건축 모델 대신 제안된 건물과 경관을 시연하기 위해 그것들을 사용합니다.

고고학계는 현재 연구와 시각화를 위해 문화 유산의 3D 모델을 만들고 있다.

엔지니어링 커뮤니티에서는 이를 새로운 장치, 차량 및 구조물의 설계뿐만 아니라 다수의 다른 용도로 사용하고 있습니다.

최근 수십 년 동안 지구과학계는 표준적인 관행으로 3D 지질 모델을 구축하기 시작했습니다.

3D 모델은 3D 프린터 또는 CNC 기계로 구축된 물리적 장치의 기반이 될 수도 있습니다.

비디오 게임 개발 측면에서 3D 모델링은 긴 개발 과정의 한 단계입니다.간단히 말하면 오브젝트 형상에 대한 지오메트리의 소스는 다음과 같습니다.

  1. 3D-CAD 시스템을 사용하는 디자이너, 산업 엔지니어 또는 아티스트
  2. 3D 형상 디지타이저 또는 스캐너를 사용하여 리버스 엔지니어링되거나 복사된 기존 객체
  3. 객체의 [18]수치 설명 또는 계산에 따라 메모리에 저장된 수학적 데이터입니다.

기계 모델이나 부품이 실제로 제조되기 전에 디지털 방식으로 표현되는 데에도 다양한 3D 소프트웨어가 사용됩니다.CAD 및 CAM 관련 소프트웨어는 이러한 분야에서 사용되며, 이 소프트웨어를 사용하면 부품을 조립할 뿐만 아니라 조립할 수도 있고 그 기능을 관찰할 수 있습니다.

3D 모델링은 고객에게 제품을 표현하기 전에 3D 모델링하는 산업 디자인 분야에서도 사용됩니다.미디어 및 이벤트 업계에서는 무대 [26]및 세트 디자인에 3D 모델링이 사용됩니다.

X3D 어휘의 OWL 2 번역을 사용하여 3D 모델에 대한 의미 설명을 제공할 수 있습니다. 이는 기하학, 치수, 재료, 텍스처, 확산 반사, 투과 스펙트럼, 투명도, 반사율, 글레이즈, 바니스, 에나멜과 같은 특징을 통해 3D 모델의 색인화 및 검색에 적합합니다(대조).예를 들어,[27] 구조화되지 않은 텍스트 설명 또는 Google Street View on Google Arts & Culture를 사용한 2.5D 가상 박물관 및 전시회에 대해 설명합니다.)3D 모델의 RDF 표현은 추론에 사용될 수 있으며, 이를 통해 지능형 3D 애플리케이션을 구현할 수 있으며,[28] 예를 들어 볼륨별로 두 3D 모델을 자동으로 비교할 수 있습니다.

3D 솔리드 모델 테스트

상세 정보:솔리드 모델링

3D 솔리드 모델은 시뮬레이션, 메커니즘 설계, 분석을 통해 필요한 것에 따라 다양한 방식으로 테스트할 수 있습니다.모터가 올바르게 설계되고 조립된 경우(3D 모델링 프로그램이 사용되는지에 따라 다르게 조립될 수 있음) 사용자는 메커니즘 도구를 사용하여 모터 또는 기계가 올바르게 조립되었는지 여부를 작동 방식에 따라 알 수 있어야 합니다.설계에 따라 다른 방법으로 테스트해야 합니다.예를 들어, 수영장 펌프는 펌프를 통해 흐르는 물을 시뮬레이션하여 펌프에 물이 어떻게 흐르는지 확인해야 합니다.이러한 테스트는 제품이 올바르게 개발되었는지 또는 요구 사항을 충족하기 위해 수정해야 하는지 확인합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

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