Сегодня можно создать различные варианты 3D-моделей человека, например, бюст в уменьшенном виде или миниатюрную точную копию.

Процесс изготовления трехмерной модели людей состоит из нескольких этапов.

Современные 3D сканеры являются компактными электронными приборами, которые имеют подсветку. Она может быть лазерной или в виде обычной лампы-вспышки. позволяет получить копию с точностью до сотен микрометров, учитывая миллиметровые детали. Таким образом, при конструировании объемной модели получается добиться эффекта «живого» человека.

Различают два типа 3d сканирования людей:

1. Сканирование формы

Этот тип сканирования используется в тех случаях, когда важна только форма объекта. Например, при создании точной копии лица в натуральную величину, изготовлении трехмерных макетов для фильмов.

2. Сканирование с передачей цвета

Этот метод применяется при создании миниатюрной фигурки человека, когда нужно максимально точно перенести цветовую гамму на макет для печати.


В современном мире используются контактные и бесконтактные 3D-сканеры. Бесконтактный сканер по форме напоминает утюг малых размеров. Трехмерное сканирование человека - бесконтактный процесс, длительность которого - 15-20 минут.

Мир технологий постоянно радует своими открытиями. Совсем недавно испанские ученые представили мировой общественности сканер, который позволяет создать трехмерную модель человека за несколько секунд. Новинка еще не предназначена для серийного производства, но в будущем это устройство может сделать 3d сканирование доступным для большинства.

Процесс сканирования происходит следующим образом: человек находится на специальной вращающейся платформе и сканер создает большое количество снимков, которые переносятся на компьютер.

Обработка 3D-модели человека, сделанной сканером

На данном этапе редактируется полученная модель в специальной программе. Учитываются все пожелания клиента, например, сделать фигуру стройнее или убрать живот. По времени этот процесс занимает максимум час.

Макет можно посмотреть перед печатью с разных ракурсов. После запуска печати в специальном окне будет отображаться процент завершения с указанием текущего слоя воспроизведения.

3D-печать модели человека

Когда редактирование 3D-модели завершено, происходит сам процесс распечатывания, который состоит из следующих этапов:

Нанесение слоя гипса.

Добавление небольшого количества специальной смолы, которая нужна для склеивания гипса в определенных местах.

Нанесение чернил.

Так повторяется до тех пор, пока все слои фигуры не будут отпечатаны. К примеру, одна небольшая фигурка может состоять из 500 слоев.

Сферы применения 3D-моделей человека:

  1. Медицина.
  2. Сувенирная продукция.
  3. Киноиндустрия и театральное искусство.
  4. Компьютерные игры.
  5. Ювелирные украшения.
  6. Сфера развлечений.

Мини-модели человека сегодня активно используются в качестве сувениров.

Например, немецкий производитель Twinkind3D предлагает создать точную копию не только живого человека, но и домашнего животного. Фишка изготавливаемых статуэток в том, что 3D-копия позволяет передать эмоции, мимику, жесты. Например, можно сделать копию человека с любым выражением лица и в любой позе.

Особых ограничений при создании копий нет, но рекомендация от производителя все же имеется: не стоит надевать одежду из шелка, тюли или шифона, поскольку они могут вызвать затруднения в работе сканера.

3D MAX. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА

Модель была сделана в 3ds Max, однако используемые техники подходят для любого пакета, поддерживающего Subdivision surfaces. Моделирование человека происходит с нуля.

На рисунках:
- синий цвет у элементов , которые мы добавляем;
- красный цвет у элементов , которые мы удаляем.

1) Создайте 12-гранный цилиндр с 6-ю сегментами по высоте.

3) Поскольку моделировать обе стороны тела человека бесполезно и утомительно, будем моделировать только одну сторону, вторую сторону сделаем зеркальной. Продолжаем корректировать форму тела, формируя правильные линии ключицы, грудной клетки, живота и таза.

5) Добавляем сечение в области подмышки.

7) Сделайте заготовку для соска (в 3ds Max это можно сделать с помощью инструмента Chamfer для вертекса).

9) Сделайте Extrude фейсов для формирования заготовки руки.

11) Добавляем ещё линий и делаем подмышку. Концы пока оставляем в покое, их мы закончим, когда будем присоединять ноги.

13) Поработайте с вершинами, придайте форму мышцам дельты, локтю и предплечью.

15) Поработаем с рукой. Для этого снова добавляем сечений и придаем нужную форму.

17) Обратите внимание, после предыдущего шага осталось несколько 5 угольных полигонов. Это место я не планирую больше редактировать, поэтому избавляемся от них, одни эджи убиваем, другие добавляем.

20) В следующих шагах мы отдельно сделаем кисть руки и присоединим её.

Выглядеть это будет так

21) Начните с бокса длиной в половину кисти и разделите его на 5 частей.

22) Сделайте Extrude четырем полигонам до нормальной длины кисти.

23) Вершинами сформируйте грубые очертания.

24) Добавьте два сечения.

25) Сделайте Extrude 4 раза для создания большого пальца.

26) Придайте ему форму и добавьте деталей.

27) С помощью дополнительных сечений придайте пальцу округлую форму, подготовьте как на рисунке переднюю часть для создания остальных пальцев.

28) Добавьте еще сечений и убедитесь, что выделенные красным вершины объединены между собой (weld).

29) Это может несколько смутить, но, чтобы придать нормальную форму и сохранить четырехугольную топологию придется добавить ещё несколько сечений и поработать над ошибочными областями. Кое-где придется разрезать модель и соединять по-другому. Разрезаемые грани указаны стрелками.

Создаем фаланги пальца, разделяя на столько частей в местах изгиба, сколько необходимо.

31) Копируйте пальцы, отредактируйте их, присоедините к кисти и объедините вершины (выделенные красным).

32) Добавьте сегменты между пальцами.

34) ...и большого пальца...

35) ...а также несколько сечений для складок на ладони.

36) Вот и всё! У этой кисти на срезе нужное количество вертексов для точной стыковки с рукой.

37) После того, как мы завершили создание руки, займемся спиной модели. Добавляем дополнительные сечения (2) и двигаем вершины (3).

39) Создайте новые полигоны, соединяющие снизу переднюю и заднюю часть туловища.

Моедлируем отдельно ногу

41) Моделирование ноги начинаем с 8мигранного цилиндра с 5-ю сегментами по высоте.

43) Затем добавляем сечений, увеличивая количество сегментов с 8 до 16, а также добавляем сечений по высоте для большей детализации.

45) Еще несколько сечений.

В конечном виде должно получится примерно так

47) Начнем с такой формы.

50) Вытяните пальцы..

53) Не забудьте добавить костяшку...

55а) Больше ребер для ноги не нужно. Можно немного подправить форму мышц и добавить некоторые грани, чтобы добиться равномерной топологии вдоль одной линии.

65) Правда есть еще кое–что... Разверните немного руки и разгладьте плечи. Также убедитесь, что конечности немного согнуты в коленях и локтях – это нужно для правильного построения скелета. Убедитесь, что повернули часть только по одной оси, чтобы угол был например, виден из вида спереди. Руки должны находиться в немного расслабленной позе. Если оставить модель в прямом Т-виде, то это непременно приведет к ошибкам в области плеч при анимации. Согнуть конечности также необходимо для создания правильной инверсной кинематики (IK) - нужен небольшой угол между соединяемыми костями. Как можно более непринужденная поза модели позволит избежать ненужных растяжений при анимации.

Моделирование - один из наиболее распространенных способов познания биологических объектов. Посредством использования основных законов фундаментальных и прикладных наук этот метод позволяет определить и дать объяснение функциональной структуре исследуемого процесса, изучить его взаимосвязь с внешними объектами, произвести оценку количественных характеристик процесса.

Моделирование движений человека в таких областях, как спортивная биомеханика, робототехника, эргономика, физиология, реабилитационная и космическая медицина, применяется в целях:

Исследования зависимости нормы и патологии двигательных действий от процессов центральной и периферической нервной систем;

Помощи при диагностировании и коррекции нарушений опорно-двигательного аппарата (далее ОДА), при дальнейшей реабилитации;

Оптимизации условий рабочего места оператора системы моделирования;

Разработки системы рационального произведения двигательных действий спортсменов, позволяющей достигать поставленного спортивного результата.

Биомеханическая модель может быть основана, с одной стороны, на известных (или выведенных) об изучаемом двигательном действии теоретических положениях, с другой стороны - на результатах экспериментальных исследований, проводимых по медицинским и техническим методам, среди которых может применяться видеоанализ, электромиография, гониометрия и пр.

При построении биомеханической модели, согласно общей теории моделирования, должно быть использовано максимальное число параметров. Однако в таком случае модель может вызвать затруднения в ее восприятии и оценке. Соответственно, чем проще модель, тем меньше времени требуется на ее создание, в то же время при написании программной части снижается вероятность ошибок. Поэтому на начальной стадии моделирования необходимо определить основные и дополнительные параметры модели, так как путем исключения дополнительных параметров можно упростить модель.

Баланс между комплексностью модели (максимальное число параметров моделирования) и ее информационной значимостью определяется целями моделирования. В некоторых случаях излишняя подробность модели оказывается неуместной, так как значительно увеличивается время расчета такой модели.

Моделирование опорно-двигательного аппарата человека

В состав ОДА человека входят три системы:

Скелет (кости, суставы и связки, которые придают телу человека необходимую жесткость и противодействуют силе тяжести);

Мышечная система (мышцы и сухожилия, отвечающие за функции движения);

Нервная система (обеспечивает управление и контроль за процессом сокращения мышц).

Эти три системы объединены друг с другом анатомически и функционально.

Исходя из анатомических особенностей строения тела человека, антропоморфную модель можно создать по трем различным наборам анатомических систем: а) суставы и кости; б) суставы, кости, мышцы, сухожилия и связки; в) суставы, кости, связки и нервная система.

В случае построения максимально упрощенной модели за перемещение человека принимается перемещение общего центра масс (ЦМ) тела человека. Однако при таком подходе можно оценить только перемещение тела человека в целом, при этом неизвестным остается набор движений, в результате которых достигается перемещение общего ЦМ.

Учитывая особенности движения обособленных элементов тела человека, возможно составить более точное понимание о перемещении человека в целом.

Согласно первому приближениию в биомеханике при рассмотрении рабочей модели человека не учитываются детали анатомического строения и физиологические механизмы ОДА.

При этом биомеханической модели должны быть присущи основные свойства, которыми обладает объект моделирования. Кроме того, биомеханическая модель должна обеспечивать возможность применения современных методик исследования, в том числе аппарата теоретической механики.

Биомеханическая рабочая модель человека строится на основании следующих допущений:

Звенья биомеханической модели (в данном случае, части тела человека) являются абсолютно твердыми, это означает, что они не подвержены деформации ни при каких воздействиях;

Геометрические характеристики (длина, ширина и т.д.) и массовые показатели звеньев биомеханической модели соответствуют параметрам сегментов тела человека;

Звенья биомеханической модели посредством сферических или цилиндрических шарниров образуют соединения, обладающие идеальными кинематическими свойствами.

Системы антропометрического моделирования

В настоящее время проблема реабилитации и оценки функциональных характеристик человека является актуальной темой научных исследований (издаются целые журналы на эту тему, например «SportsMedicine», «SportsEngineering», «Medicine&ScienceinSports&Exercise»). Основные направления в данной области – это анализ движений, поиск зависимостей от способа тренировки человека ОДА.

В нескольких статьях указывается необходимость организации совместного анализа данных от разных типов измерителей (например, датчиков ускорения и температуры). Это позволяет организовать анализ взаимодействия разных систем человека, к примеру, костной и нервной.

Большое внимание уделяется удешевлению методик получения данных об ОДА. Это нужно для увеличения числа пациентов, которые могут получить высококвалифицированную помощь. Другая проблема - это смена методологической основы медицины, когда на первый план выходит не лечение возникших болезней, а предупреждение не только возможных осложнений, но и прогнозирование болезней на основе моделирования по индивидуальным антропометрическим данным. Прогнозирование особо важно в случае реабилитации детских патологий ОДА в связи с постоянным развитием и ростом детского организма. Таким образом, необходима разработка комплексной информационной системы интерактивного трехмерного представления работы элементов опорно-двигательной, сердечно-сосудистой и нервной систем органов человека в норме и патологии, в частности решение связанных с этим методологических, измерительных, вычислительных и визуализационных задач. Разрабатываемая при этом модель человека позволит реализовать для медицинских учреждений комплексный инструмент анализа, моделирования и прогнозирования развития патологий ОДА. Методологическая задача связана с анализом способов и методик индивидуализации модели человека, или техники корректировки параметров модели человека (длины костей, их начального взаимного расположения и т. п.) по измеренным данным пациента при минимизации времени работы с каждым пациентом (чем меньше будет производиться действий врача, тем лучше). Измерительная задача представляет собой необходимость компоновки и нахождения зависимостей статических биомеханических антропометрических данных человека (например, длина голени) с динамическими (например, рабочий угол сгиба левого колена), а также отражения этих параметров в модели. Вычислительная задача состоит в нахождении оптимальных параметров движения (например, перемещения центра масс человека), способных отразить тип и характер патологий ОДА, а также в оценке степени достоверности такого отражения при анализе реальных медицинских историй болезни ОДА. Визуализационная проблема состоит в наиболее удобном для врача способе отображения трехмерной модели ОДА, интерактивных функциях доступных при работе с нею, методиках хранения индивидуальных данных.

В настоящее время это затруднено, поскольку нет готовых решений, способных не только визуально представить модель человека, но и решить описанные выше проблемы.

Система Xsens

Одной из современных систем трехмерного моделирования движений человека является инструмент системы Xsens, который обладает возможностями визуализации (рис. 1) перемещений опорного скелета человека, т.е. скелета, наиболее точно передающего взаимные перемещения различных частей тела человека. Он разрабатывался в качестве дополнительного инструмента к измерительной системе Xsens на основе костюма с инерциальными датчиками (рис. 2), и поэтому не обладает ни анатомической точностью, ни широким инструментарием для использования в медицинской практике.

Рис. 1. Визуализация движений человека в системе Xsens

Рис. 2. Система трекинга движений человека Xsens (костюм

на основе инерциальных датчиков)

Основная проблема этой системы состоит в потере информации при преобразовании данных, если ее использовать в медицинских целях. Система в первую очередь производит измерения скорости и ускорения, с которыми перемещаются датчики на теле человека, по ним оценивается положение (первая потеря данных при интегрировании) проассоциированного с человеком скелета (так называемая палочная виртуальная модель), по модели скелета рассчитывается положение анатомического скелета (вторая потеря информации, т. к. не учитывается неточность взаимного пространственного расположения датчиков на теле, виртуальной и анатомической моделей при использовании людьми с разной комплекцией), по перемещению костного скелета рассчитывается работа мускулов и нагрузки на суставы и кости (третья неточность, так как не используются данные об индивидуальном антропометрическом строении каждого человека, которые можно получить при традиционных методиках измерения биометрии ОДА).

Несмотря на то что использование такой системы частично решает проблему визуализации работы ОДА, указанные неточности могут компенсироваться только дополнительными мероприятиями при обследовании пациента и подготовке модели к использованию, что существенно повышает время и трудозатраты персонала при работе с данной системой, а в некоторых случаях полностью нивелирует практическую значимость ее для врача.

Система Vicon

Наиболее широко в мире используется система Vicon (рис. 3), но применяется она, в основном, для исследовательских медицинских задач. Ее используют в некоторых медицинских центрах мирового уровня. Система позволяет выполнять массо-динамический и структурный анализ движения человека с использованием подключаемых измерительных систем.


Рис. 3. Проведение исследований с помощью системы Vicon

Ее недостаток аналогичен предыдущей рассмотренной системе - подсистема визуализации (рис. 4) является лишь дополнительным элементом к основной подсистеме измерения (оптический захват движения с помощью маркеров).

Основная проблема остается такой же, однако здесь нивелируются проблемы с интегрированием и оценкой взаимного расположения датчиков и виртуальной скелетной модели в связи с оптической природой измерения. Возникает проблема другого рода: для использования системы необходимо дорогостоящее оборудование и значительная площадь лаборатории.


Рис. 4. Визуализация движений человека в системе Vicon

Система AnyBody

Для увеличения функциональных медицинских характеристик предыдущих систем их часто дополняют системой AnyBody. Она представляет собой программное обеспечение, способное воспроизводить работу мускулов и костей при движении в виде трехмерной модели движения (рис. 5). Система подкрашивает мускулы в зависимости от усилий развиваемых ими при движении, а не участвующие элементы делает прозрачными (рис. 6).


Рис. 5. Трехмерная модель движения в системе AnyBody

Рис. 6. Трехмерная модель нижней конечности с графическим

выделением мышц по степени нагрузки системы AnyBody

Она приспособлена к встраиванию в различные измерительные медицинские системы, обладает более широким медицинским потенциалом, однако для решения задач комплексного анализа, моделирования и прогнозирования развития патологий ОДА ее недостаточно. Во-первых, отсутствует система корректировки модели по индивидуальным антропометрическим параметрам человека, измеренным по традиционным и/или новейшим методикам (основная и наиболее дорогостоящая в решении проблема). Во-вторых, отсутствует моделирование работы кровеносной и нервной систем человека при движении. В-третьих, отсутствует система документирования и ведения данных о пациенте.

Перспективный подход

Таким образом, основные методы моделирования ОДА используют кинематическое представление движения. Несмотря на то, что они достаточно хорошо позволяют описать движение костного скелета, при моделировании работы мышечной, кровеносной и нервной систем человека во время перемещения возникают проблемы, связанные с необходимостью расчета скоростей и ускорений частей тела человека. Кроме того, наиболее информативным анализом, при котором врачи могут получить большее количество параметров: цикл шага, рабочий угол сустава и т.п., представляется анализ ОДА не в статичном положении, а при наличии нагрузки - в динамике (например, при ходьбе), что однозначно говорит о необходимости динамического анализа.

Существующие системы рассчитывают работу мышц по перемещениям скелета и, не зависимо от работы мышц, нагрузку на костный скелет, тем самым, допуская, что мускулатура развита у всех в целом одинаково, что является крайне грубым приближением. В перспективе при построении систем моделирования ОДА человека в совокупности с кинематическим целесообразно использовать динамический анализ движения, что позволит сразу перейти к массо-силовому анализу (описывать работу через маятниково-пружинную модель движения) и находить взаимосвязи статических параметров ОДА и динамических (т.е. как влияет угол сгиба левого колена и длина голеней и связок на нагрузку на правый сустав колена). Это позволит подойти с иной стороны к вопросу о перераспределении усилий внутри группы мышц и через динамические характеристики описывать в трехмерной интерактивной модели взаимодействия костей скелета, мышц, кровеносных сосудов и нервных клеток человека.

Таким образом, основными направлениями развития современных систем моделирования ОДА могут стать:

Динамическое моделирование характеристик (например, работы мышц через понятия акселографии, работы сустава через понятия гониометрии и т. д.);

Интерактивные модели взаимодействия элементов опорно-двигательной, сердечно-сосудистой и нервной систем органов человека через понятия механики и динамики, гидродинамики и теории управления, соответственно;

Методики измерения антропометрических данных пациента;

Методики внесения изменений в модель, в соответствии с измеренными данными;

Встроенные подсистемы интерфейса удаленной работы с данными, хранения данных и документооборота и доступа к данным через Internet.

Во всем мире заболевания и травмы ОДА по распространенности занимают четвертое место вслед за болезнями систем кровообращения, дыхания и пищеварения. 12% населения страдают хроническими заболеваниями соединительной ткани и костно-мышечной системы. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) их количество ежегодно растет, и к 2020 г. может увеличиться до 20%. Вместе с этим возрастает потребность в новых современных разработках и технологиях, позволяющих учитывать индивидуальные особенности каждого пациента, проводить качественную диагностику и лечение.

Германия, США, Израиль являются одними из ведущих стран в области медицины и здравоохранения и важнейшими пунктами международного медицинского туризма. В этих странах лечению заболеваний ОДА уделяется большое внимание, медицинские учреждения постоянно заинтересованы в новых технологиях и современном оборудовании, на их территории расположено огромное количество ортопедических клиник, медицинских центров и отделений: в Израиле – около 70, в США – 1520, в Германии – около 2000.

Согласно данным анализа рынка предоставления реабилитационных услуг около 12% населения страдают хроническими заболеваниями ОДА. Болезни позвоночника даже в Швеции, стране с высоким уровнем благополучности, являются основной причиной нетрудоспособности 10-15% населения. По результатам исследования Национального центра статистики здоровья среди населения США на 1000 человек приходится 114,7 случаев травм, в основном травм позвоночника. По статистике ВОЗ в России каждый год регистрируется порядка 50 тыс. случаев, связанных с травмами позвоночника а также спинного мозга. Около 90% мирового населения в возрасте от 30 лет испытывают периодические боли в спине, причиной которых являются нарушения в ОДА. По данным экспертов, у 97% людей наблюдается мышечный дисбаланс, а 60-70% людей уже к 35-55 годам имеют клинические симптомы нарушений ОДА. В связи с увеличением количества лиц, имеющих проблемы с ОДА, по всему миру наблюдается повышение спроса на услуги реабилитации ОДА, в том числе позвоночника. Число таких центров невелико из-за дорогостоящего оборудования и программного обеспечения. Однако количество нуждающихся в подобных услугах растет в связи с малоподвижным образом жизни и старением населения.

Character Аrtist Данил Соловьев раскрывает таинство создания 3D моделей на примере юнита Heavy Archer для игры «Спарта: Война империй».

Обычно модель юнита «с нуля» создает Character Аrtist, но на этот раз решили поработать совместно с Сoncept Аrtist. Так что я получил пачку концептов, из которых мы вместе с арт-директором выбрали и утвердили тот, который наиболее подходил для данного юнита.

Прежде всего нужно понимать, насколько важен выбор силуэта, телодвижения (gesture) и какую огромную роль играет так называемые S-curve и С-curve даже на стадии T-позы и болванки. Многие думают, что эти параметры можно задать при постановке персонажа в позу. Отчасти это правда, но поспешу заметить: в таком случае персонаж не получится настолько же плавным и динамичным, как если бы мы установили данные характеристики в болванку (тело) персонажа изначально.

У нас был один шаблон тела для всех юнитов. Его разработал Вова Силкин, наш Team Lead. Имея ранее готовый образец, я начал набрасывать на него малополигональный 3D-макет для того, чтобы быстро представить силуэт и дизайн персонажа.

Таких вариантов было много, но разновидностей шлемов было больше всего, поскольку голова персонажа – очень важный элемент дизайна. После танцев с бубном мы все-таки остановились на этом варианте, попутно доделывая элементы, которые уже устраивали нас.

Наконец-то, утвержденный дизайн! Можно приступать к проработке деталей!
Почти вся работа над персонажем была выполнена непосредственно в программе 3ds Max. Так как мы делаем иллюстрации, а не модели для игровых движков, у меня было неограниченное количество полигонов и полная свобода в разрешении текстурных карт.
В итоге у меня получилось 1,5 миллиона полигонов и 10 комплектов карт (diffuse map, reflection map, specular map, normal map,displacement и opacity) разрешением 4096x4096. Один комплект приходился чуть ли не на каждый элемент персонажа, из-за чего в конце очень «тормозила» сцена. В таких случаях надо отключать отображение текстур во вьюпорте.

Возьмем, к примеру, висящий через плечо колчан. Он кожаный, следовательно, фактура колчана не может быть такой идеально гладкой, какой мы ее смоделировали под Turbosmooth. Чтобы избавиться от этого недостатка, накидываем модификатор Noise для придания эффекта мятой поверхности.

Уже выглядит более реалистично. Поскольку это грубая и толстая кожа, такой вариант нам вполне подходит.

Складки на кожаной окантовке сделаны экструдом граней внутрь на местах, где могли бы быть складки. Таким образом я делал кожаные окантовки на всех частях брони.

Далее идет болванка под стёганую кожу, которую мы загоняем в ZBrush (рис. 1). Там же разворачиваем болванку при помощи UV master для того, чтобы наложить на нее аlpha-map. Затем делим модель на максимальное количество полигонов. Открываем Noise в свитке Surface (рис. 2), жмем совершенно незаметную кнопку Аlpha on/off для загрузки вашей альфа-карты и включаем кнопку UV, чтобы карта проецировалась по UV-развертке. Если альфа-карта легла криво, то надо выровнять развертку и повторить сделанное. (рис. 3).

После этого выравниваем UV-развертку, чтобы альфа-карта ложилась прямо.
Теперь добавляем складочки кистью Dam-Standart.

Наручи и некоторые детали я слепил в ZBrush.
Фактура металла делалась точно так же, через Noise, только с использованием другой карты.
Когда я начал ваять морду льва, столкнулся с проблемой: наручи не симметричны. Поэтому пришлось лепить без симметрии. После трех неудачных попыток я наконец нашел элементарное решение для себя, вспомнив уроки рисования. Необходимо было расчертить таким образом:

Эта ситуация еще раз доказывает, насколько важно знать и помнить основы дизайна. Возможно, дизайнеры, привыкшие к Аctivate Symmetry, могут также допустить подобные ошибки.

Рассмотрим шаги создания наколенника.

1. Сначала я моделирую болванку в 3ds Max, покрывая тело. Смотрю, нравится ли мне ее пропорции и силуэт. На данном этапе этого достаточно.
2. Начинаю подбирать подходящий дизайн в ZBrush. В данном случае, полагаясь на знание анатомии человека, повторяя направления мышц и костей, мы получим красивые линии. Так, собственно, и делали древние греки, и не только они.
3. Только после того как мы убедились, что нам нравятся пропорции и дизайн, начинаем добавлять мелкие детали. Такой метод (от общего к частному) применяют везде.
4. Теперь, когда мы закончили работу над всеми деталями, можем переносить болванку в 3ds Max обратно. Я делаю иллюстрацию, соответственно, у этой модели нет ограничения в полигонах и картах.

Следовательно, я могу позволить себе авторетопологию ZRemesher – новую функцию ZBrush. Эта опция позволяет в считанные секунды, путем нажатия всего одной кнопки, сделать из миллионной сетки вот такую, как на картинке ниже, сетку в 5к полигонов, что для 3ds Max сейчас абсолютно несмертельно.

По поводу текстурирования я мало что могу написать, потому что он был сделан дедовским способом: в Photoshop. А о Photoshop всем и так давно все известно. Не обошлось все-таки и без Mudbox: в нем я всего лишь намечал маски для царапин и импортировал модель обратно в Photoshop. Данный способ я нахожу самым удобным в последнее время.
Все развертки были произведены автоматически с помощью UV master в ZBrush.
В этой работе я открыл для себя две новые вещи: Additional bump и правила нанесения узоров по краям. Собственно, они связаны между собой.

Мне хотелось нарисовать греческие узоры по краям таким образом, чтобы они чуть-чуть выступали над тканью.

Я не знал, как это лучше сделать, поэтому полез их лепить в ZBrush. Получалось жутко криво и долго. После еще нескольких неудачных попыток я в конечном итоге нашел выход. Итак, берем прямой орнамент.

Применяем к нему Edit>Puppet Warp – функцию в Photoshop, которая позволяет смять и согнуть изображение в любую желаемую форму.
Ставим опорные точки. И, зажимая каждую из точек, выгибаем орнамент в нужную нам форму. Нажимаем Enter – и готово.

Что касается создания материалов, то здесь ничего военного! Все регулируется картами, никаких мудреных настроек нет.
Немаловажно помнить, что некоторые металлы – золото, бронза – отливают желто-оранжевым цветом. Поэтому на Reflect надо кидать карту именно с таким оттенком, а не привычную нам черно-белую. На картинке показана схема освещения.

Выполнив рендеринг, мы получаем вот такой чистый рендер без постобработки.

В этой работе я убедился, что внимание даже к незначительным и практически незаметным на первый взгляд деталям – залог успешной работы, признак профессионализма и любви к своему делу. Мой рецепт таков: не спешить и всегда двигаться от общего к частному!

06.02.15 47.4K

Люди давным-давно научились изображать разнообразные предметы, которые встречаются в повседневной жизни. Чтобы в точности передавать все геометрические параметры объектов, были разработаны правила составления чертежей, на которых объемные фигуры получают свое отображение в многочисленных проекциях.

В течение многих лет объем изображали художники, однако полотно, на котором писались картины, всегда оставалось двумерным, и на объект можно было смотреть только с одного ракурса. С развитием технологий появилось значительно больше возможностей в области моделирования.

При помощи компьютерных программ можно строить 3D-модели, которые более наглядно представляют объекты и даже окружающее пространство:


О построении таких моделей и пойдет речь в данной статье.

Сведения о 3D-моделях

Понятие 3D , так прочно обосновавшееся в нашей жизни, является сокращением от английского 3-dimensional (в трех измерениях ). Как известно еще со школьных уроков геометрии, чтобы квадрат стал кубом, к обычной длине и ширине необходимо добавить высоту, которая и выступает в качестве третьего измерения.

За 3D-модель можно смело принимать любую скульптуру, а этот жанр искусства появился несколько тысячелетий назад. Архитекторы очень часто прибегают к построению макетов, чтобы более точно представлять конструкцию здания.

В современном мире, где технологии с каждым днем упрощают человеческую жизнь, 3D -моделированием занимаются компьютеры. Строить объемные изображения можно буквально на «пустом месте», руководствуясь приблизительными данными о визуализации объекта (к примеру, спроектировать персонажа видеоигры, у которого нет прототипа в реальном мире ). Данный прием называется компьютерным моделированием.

Существует еще такой вариант, как создать 3D-модель , основываясь на многочисленных фотографиях объекта с различных ракурсов.

3D-моделирование применяется во многих областях человеческой жизни. Перечислим некоторые из них:

  • Архитектура. Никто не отрицает преимуществ макетов, однако, если заказчик вдруг пожелает увеличить размер комнаты или добавить пару-тройку этажей, архитектору придется заново конструировать картонную модель. А используя компьютерные программы, можно управиться за несколько кликов;
  • Игры и кино. Анимация в наше время по своему качеству начинает превосходить реальный мир (смотрите на фильм «Аватар» ). Любого человека можно сделать персонажем компьютерной игры, перенеся все особенности реальной внешности в виртуальный мир;
  • Военная тактика. 3Д -моделирование местности помогает стратегам лучше спланировать маневры, соотнести риски и принять наиболее правильное решение;
  • Дизайн. Здесь можно представлять все, что угодно: от модных платьев и украшений до интерьеров помещений. Так как творец по своей природе – очень беспокойная и переменчивая натура, то перед непосредственным созданием дизайнер должен быть на 100% уверен, что точно представляет готовое изделие. А 3D -моделирование выступает лучшим помощником в этом деле.

Компьютерное 3D-моделирование

Для того чтобы создать 3D-объект , необходимо воспользоваться компьютерной программой, которая предоставит необходимый инструментарий и шаблоны для проектировщика. Рассмотрим некоторые программы, которые позволяют осуществить компьютерное моделирование.

  • Blender . Бесплатный 3D -редактор, вклад в совершенствование которого может сделать любой разбирающийся программист:


К преимуществам данного программного продукта можно отнести кроссплатформенность и низкие требования к аппаратному обеспечению (железу ). Обладает достаточно широкими (для бесплатного редактора ) возможностями, включая моделирование движущихся объектов.
  • 3ds Max . Данный редактор имеет обширный функционал, ориентированный, прежде всего, на проектирование архитектурных сооружений и интерьеров помещений:


Имеет внушительное количество различных дополнений (в том числе и для визуализации природных катаклизмов ). Для новичка, к сожалению, редактор достаточно сложен в освоении.
  • CINEMA 4D . Программа, главным образом, ориентирована на создание 3D -моделей в играх и фильмах, при этом на удивление легко осваивается новичками. Последняя версия приложения вышла в 4 вариантах, каждый из которых «заточен » под определенный вид трехмерной разработки (анимация, дизайн и т. д. ):


Цена этого редактора, по сравнению с конкурентами, также приятно удивляет.
  • Maya . Мощнейший инструмент в руках профессионала, который позволяет моделировать практически любой объект:


Многие известные киностудии используют данный редактор при создании анимации.

3D-моделирование из фотографий

Если вам требуется создать объемную копию объекта из реального мира, не следует конструировать всё с нуля, ведь можно воспользоваться фотографиями, на которых четко запечатлены основные детали. В серьезных проектах профессионалы для такой работы используют множество фотографий с различных ракурсов, а затем с помощью сложных программ комбинируют полученные данные в одно изображение.

Но как быть, если вы не обладаете необходимым опытом и знаниями, но хотите получить, например, трехмерную модель головы человека?

Создание 3D -моделей из фотографий возможно и без специальных знаний с помощью простых в освоении программ. Ниже приведены некоторые подходящие редакторы:


При этом, для хорошего результата работы понадобится 3 изображения: 2 в профиль и 1 анфас.
  • FaceShop . Редактор используется для создания трехмерных лиц на основе фотографии. После загрузки качественного изображения, пользователю необходимо расставить опорные точки (кончик носа, уголки рта, зрачки):