مدلسازی سه بعدی (3D) چیست؟ درک اصول مدلسازی سه بعدی و مصارف آن
همانطور که جهان در حال تغییر به سمت پیشرفت فناوری‌ها است، تکنیک‌های متعددی در حوزه صنعت به وجود آمده است یکی از اصلی‌ترین آنها تکنیک مدلسازی سه بعدی است. فرآیند مدلسازی سه بعدی چند سالی است که مصرف گسترده‌ای در صنایع پیدا کرده است اما سابقه آن بسیار طولانی‌تر است و در نهایت امروزه به جزئی جدایی ناپذیر از دنیای خلاقیت تبدیل شده است که بدون استفاده از آن نمی‌توان به طراحی و توسعه چیزی فکر کرد.
مدلسازی سه بعدی در بین طراحان محبوبیت بیشتری دارد چرا که آنها روی خلق چیزی فراتر از تصور یا زنده کردن یک ایده کار می‌کنند. در این مقاله ما میخواهیم بدانیم مدلسازی سه بعدی چیست؟ کجا استفاده می‌شود؟ تکنیک های آن کدامند؟ بنابراین با این مقاله همراه باشید تا بهترین اطلاعات را به شما بدهیم.
مدلسازی سه بعدی چیست؟
مدلسازی سه بعدی یک تکنیک گرافیکی مبتنی بر کامپیوتر است که برای ایجاد اشیاء و کاراکتر‌های سه بعدی با استفاده از یک نرم افزار تخصصی ، انجام می شود. با استفاده از نرم‌افزارهای ارتقا یافته مخصوص این کار می توان به یک طرح بافت و عمق داد و به اصطلاح آن را سه بعدی کرد. این تکنیکی است که امروزه در تمامی بخش‌های صنعتی از بازی‌های ویدیویی گرفته تا معماری، از آموزش تا مهندسی کاربرد دارد.
مدلسازی سه بعدی امروزه در صنایع چگونه استفاده می‌شود؟
کسب و کار‌ها و صنایع مختلفی از مدلسازی سه بعدی برای ارتقا بهره‌وری استفاده می‌کنند تا بتوانند هزینه‌های خود را کاهش دهند یا تجربه کاربری بهتری را برای خود رقم بزنند. بیاید ببینیم در چند صنعت مختلف چطور می‌توان از مدلسازی سه بعدی بهره برد :
انیمیشن و فیلمسازی
امروزه همه چیزهایی که در فیلم‌ها می‌بینیم با فرآیند مدلسازی سه بعدی شروع شده اند و هنرمندان در رشته‌های مختلفی مثل موشن گرافیک، نورپردازی، طراحی و کنترل افکت‌های تصویری و حتی تدوین نهایی از مدلسازی سه بعدی در صنعت فیلمسازی استفاده می‌کنند. در نهایت فیلمی که ما روی پرده سینما می‌بینیم بدون شک از یک یا چند نرم‌افزار اختصاصی سه بعدی استفاده کرده است. بعضی فیلم‌های تاریخ ساز مثل آواتار(2008) قدم بزرگی در جهت استفاده از مدلسازی سه بعدی در صنعت سینما برداشته‌اند.
معماری
در معماری از طرح‌های سه بعدی برای ایجاد یک نمای کلی از طرح پیشنهادی یا نزدیکتر کردن ایده‌های سازنده و عوامل ساخت و ساز استفاده می‌شود. این فرآیند معمولاً شامل نمایش هر بخش یا منطقه از نقشه کلی به صورت یک مدل سه بعدی است ؛ از جمله مزایای این نوع رویکرد در نمایش طرح‌های معماری این است امکان ایجاد تغییرات مورد نظر مشتری را به سرعت فراهم میکند و در نتیجه معمار و مشتری می‌توانند به سرعت به یک ایده مشترک برای ساخت و ساز برسند.
بازی‌های رایانه‌ای
در صنعت بازی‌های رایانه‌ای از مدلهای سه بعدی برای تمام ورودی‌های یک بازی استفاده می‌شود، به بیان ساده‌تر همه چیز برای ساخت یک بازی رایانه‌ای وابسته به 3D است. تمامی شخصیت‌ها، وسایل، درختان، وسایل نقلیه، و هر چیز دیگری که در یک بازی می‌بینید برگرفته از یک یا چند مدلسازی سه بعدی است. این فرآیند با استوری بورد شروع می‌شود و سپس به مدلسازی و تکسچر رندر(texturing) می‌انجامد. بدون استفاده از مدلسازی سه بعدی ساخت بازی ویدیوی تقریباً محال است.
مهندسی
مدلسازی سه بعدی در مهندسی برای افزودن ابعاد و پارامتر‌ها به محاسبات ریاضی/مهندسی استفاده می‌شود. فرآیند استفاده از تکنیک بسته به نوع کار می‌تواند متفاوت باشد. گاهی برای تصور بهتر ماشین‌آلات و دستگاه‌های مورد نیاز با بهترین جزئیات و گاهی برای درک بهتر از روند کاری در یک پروژه، مهندسان رو به استفاده از این تکنیک می‌آورند. البته استفاده از این تکنیک در مهندسی کمک شایان توجهی به مدیریت کلی پروژه و صرفه جویی در وقت و هزینه‌ها خواهد کرد و البته درک پروژه برای مهندسان را به شدت آسان‌تر میکند.
پرینت سه بعدی
پرینت سه بعدی فرآیند ساخت یک شی سه بعدی از یک مدل دیجیتالی یا مدل CAD است. با پیشرفت فناوری بسیاری از بخش‌ها قادر شدند تا از این فناوری استفاده کنند. فناوری چاپ سه بعدی جایگزین روش‌های سنتی زمان‌بر مثل ماکت‌سازی شده است و در صنایعی مثل محصولات بهداشتی، خودرو، هوافضا و بسیاری از موارد دیگر توانسته تغییرات شگرفی را در روند کار و صرفه‌جویی در وقت و هزینه‌ها، به وجود بیاورد.
VR و AR (واقعیت مجازی و واقعیت افزوده)
اگر می‌خواهید وارد دنیای پر شور و هیجان واقعیت افزوده(AR) و واقعیت مجازی (VR) شوید بهترین راه ورود ممکن از طریق درک مفاهیم مدلسازی سه بعدی است. واقعیت مجازی و افزوده پلی بین دنیای فیزیکی و دنیای دیجیتال ایجاده کرده‌اند. در واقعیت افزوده معمولاً یک محیط مجازی با اتصال به دنیای واقعی درست می‌شود، اما در واقعیت مجازی دنیای واقعی با دنیای مجازی به طور کامل جایگزین می‌شود. مدلسازی‌های سه بعدی در این دو حوزه برای ایجاد محیط‌ها یا شخصیت‌ها بسیار ایده‌آل است.
فرآیند ساخت یک مدل سه بعدی
در حقیقت مدلسازی سه بعدی در دسته تکنیک های گرافیکی کامپیوتر قرار می‌گیرد. بیاید نگاهی به مراحل یک مدلسازی اصولی بیاندازیم
- فرآیند مدلسازی سه بعدی با ایجاد شبکه‌ای شروع می‌شود که کل طراحی به آن بستگی دارد به این کار "مش" می‌گویند (Mesh). مش در حقیقت یک طرح اولیه یا یک ساختار کلی از طرح است. مش سه بعدی مجموعه‌ای از حجم‌ها یا مدل ها است که ظاهر اولیه طراحی یا محصول نهایی را مشخص میکند.
- مرحله بعدی که به دنبال مش می‌آید، ایجاد سطحی از اجسام با ترکیب مدلهای مرحله قبلی است. این مرحله نیز جایگاه خود را در شبکه سه بعدی (Grid) دارد.
- در این مرحله ایجاد طرح‌های ساده یا پیچیده چندضلعی شروع می‌شود. چند ضلعی در اصل یک مثلث است که قابلیت ایجاد مثلث‌های زیادی را در خود دارد و با ترکیبی می‌توان از آن شکل‌های مدور نیز تولید کرد.
- پس از همه این مراحل، مدلهای ساخته شده قابلیت استخراج را دارند و می‌توان آنها را به نرم‌افزارهای دیگر منتقل کرد تا پردازش و تغییرات بیشتر و پیشرفته‌تری روی آنها انجام داد، مانند ساختن بازی ویدیویی، انیمیشن و امثال اینها. البته نرم‌افزارهایی وجود دارند که به شما اجازه می‌دهند که مدل های دو بعدی خود را با اجرای فرآیندی به نام رندر سه بعدی به مدلهای سه بعدی تبدیل کنید.
انواع تکنیک های مختلف مدلسازی سه بعدی
اساساً تکنیک‌های مورد استفاده طراحان سه بعدی به 8 گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
- مدلسازی اولیه – Primitive Modeling
- مدلسازی سطح – Surface Modeling
- مدلسازی جامد – Solid Modeling
- مدلسازی چند ضلعی – Polygon Modeling
- مدلسازی منطقی – Rational B-Spline Modeling
- مدلسازی نورب – NURBS Modeling
- مدلسازی اوتوکد – CAD Modeling
- مدلسازی بدون چارچوب - Wireframe Modeling
نگاهی به چند نرم افزار برای مدلسازی سه بعدی
برای کمک به شما، بررسی کوتاهی از چند نرم افزار مشهور در زمینه مدلسازی سه بعدی، انجام دادیم. اگر شما مبتدی باشید شاید انتخاب برخی از آنها برای شما سخت باشد. شایان ذکر است به طور خاص به نرم افزارهای مدلسازی سه بعدی پرداختیم و نرم افزارهای سه بعدی مهندسی و صنعتی مثل CAD را از این بررسی حذف کردیم.
• بلندر (Blender)
برای بسیاری از کاربرانش بلندر فراتر از یک نرم افزار معمولی مدلسازی سه بعدی است ! این نرم افزار رایگان است و تعداد زیادی ابزار را به صورت افزونه و پکیج به همراه خود دارد. بلندر همچنین یک نرم افزار متن باز است به معنی که جامعه ای که در حال استفاده از آن است به بهبود آن نیز کمک میکند و قابلیت های آن را همیشه توسعه می دهد.
بهترین استفاده از بلندر برای انیمیشن و مدلسازی است، اگرچه این نرم افزار به طور کلی برای همه حیطه های دنیای سه بعدی خوب عمل می کند اما در این دو حوزه می درخشد. شما می توانید به راحتی و به رایگان این برنامه را به استودیوی حرفه ای انیمیشن خود تبدیل کنید.
• زدبراش (Zbrush)
احتمالاً پیشرفته ترین برنامه مدلساز، مجسمه سازی دیجیتالی در این فهرست زدبراش است. Zbrush عموماً ابزار مورد علاقه هنرمندان سه بعدی است که کار با "خشت دیجیتالی" را به مدلسازی از نوع "مش" یا پارامتریک ترجیح می دهند.
متاسفانه این برنامه رایگان نیست اما نسخه های سبک تر و مقرون به صرفه تری مثل ZbrushCore و ZbrushMini را هم ارائه می دهد اما همچنان بهترین ویژگی ها را می توان در Zbrush اصلی پیدا کرد.
بهترین استفاده از زدبراش می تواند برای مجسمه سازی دیجیتالی باشد. اگرچه این نرم افزار مجموعه ابزارهای کاملی را مدلسازی و انیمیشن نیز ارائه می دهد اما معمولاً به عنوان نرم افزار تخصصی مجسمه سازی معرفی می شود.
• Cinema4D
به Cinema4D نیروگاه شبیه ساز شرکت Maxon نیز می گویند ! اغلب به عنوان برنامه ای که محصور کننده ترین جلوه های بصری را دارد شناخته می شود. در واقع قابلیت های Cinema4D به حدی است که در فیلم های هالیوودی با VFX استفاده می شود.
بهترین استفاده برای این نرم افزار می تواند شبیه سازی و جلوه های ویژه سینمایی باشد، البته Cinema4D در ساخت انیمیشن و مدلسازی به روش "مش" بسیار عالی است، اما در نهایت برای شبیه سازی جلوه های ویژه سینمایی ساخته شده است و به همین دلیل توسط استودیوهای هالیوودی استفاده می شود. اگر می خواهید چیزی که می سازید دارای افکت های سنگین و پر جزئیات باشد یا مدلهای شما ویژگی های فیزیکی خاصی داشته باشد، این برنامه یک انتخاب عالی است.
• 3Ds Max
خب برنامه تری دی مکس مشهورتر از آن است که نیازی به معرفی داشته باشد، این نرم افزار سابقه ای طولانی در مدلسازی سه بعدی دارد و برای مدتها نرم افزار بدون رقیب دنیای سه بعدی بود. شروع این برنامه به دهه 90 میلادی بر میگردد که با عنوان Studio 3D شناخته می شد. در اوایل دهه 2000 توسط Autodesk خریداری شد و به یک نرم افزار همه کاره سه بعدی پیشرفت کرد، امروزه این برنامه شهرتی در حد Photoshop در دنیای سه بعدی دارد. البته در این لیست شاید تری دی مکس احتمالاً سخت ترین نرم افزار برای یادگیری باشد. رابط کاربری مبهمی دارد، بنابراین منحنی یادگیری آن چندان برای کاربران نمی تواند دلپذیر باشد. همچنین به نسبت رقبای خود قیمت چندان پایینی ندارد. البته همچنان یکی از نرم افزارهای پر فروش جهان است.
بهترین استفاده از این نرم افزار برای "مش" و مدلسازی سه بعدی سطحی است. بیشتر از هر برنامه دیگری تری دی مکس تمرکز بر روی مدلسازی دارد.
• Unreal Engine
احتمالاً مدت زمان زیادی نمی گذرد که شما در مسیر اکتشاف در دنیای سه بعدی سری هم به آنریل انجین بزنید. باید گفت، این نرم افزار قادر به تولید هرچیزی در حوزه 3D است. از سال 2020 آنریل انجین توانایی های مدلسازی خود را به شدت توسعه داد که در نهایت به کاربران اجازه میداد تمام عناصر و صحنه ها را مستقیماً در خود برنامه ایجاد کنند بنابراین نیاز به مدلسازی خارج از برنامه بسیار کاهش یافت.
اگرچه این برنامه شهرت خود را به دنیای بازی های رایانه ای مدیون است، اما کاربران جدیدتر این نرم افزار از آن برای مدلسازی ، مجسمه سازی و سایر عرصه های سه بعدی نیز استفاده می کنند.
راههای یادگیری مدلسازی 3D برای مبتدیان
خب بیاید شما را برای یادگیری بهتر دنیای 3D راهنمایی کنیم : چند مرحله وجود دارد که برای شروع این کار می‌توانید با آنها آغاز کنید
مرحله اول : دوره‌های آنلاین و کلاس‌های غیرحضوری راه خوبی برای شروع یادگیری هستند، زیرا اغلب آنها به راحتی اطلاعات اولیه را در اختیار شما قرار می‌دهند و در هر نرم‌افزار تخصصی تا سطح خوبی می‌توانید روی آنها حساب کنید و حتی با استفاده از یک دوره آنلاین در یک نرم‌افزار سه بعدی به سطح حرفه‌ای برسید. برخی از پلتفرم‌های آموزش آنلاین برای یادگیری عبارتند از : Udemy , Coursera , Skillshare و ... . اینها برخی از منابع برای شروع یادگیری شما هستند. البته اگر می‌خواهید عمیق‌تر یاد بگیرید یا نیاز به یک مدرک معتبر در این زمینه دارید توصیه میکنیم یک دوره تمام وقت از یک شرکت معتبر را انتخاب کنید.
مرحله دوم : نرم‌افزار مناسب را انتخاب کنید. هنگامی که فرآیند یادگیری خود را کامل کردید، زمان آن است که دانش خود را در پروژه‌های عملی بسنجید. هرکدام از نرم‌افزارهای محبوب و مشهور را که دوست دارید یا کار با آن را فرا گرفته‌اید انتخاب کنید و با طرح‌های مدل سازی ساده کار را شروع کنید
مرحله سوم : به نرم افزار مورد استفاده خود کاملاً مسلط شوید. یادگیری نحوه استفاده از یک نرم‌افزار مدلسازی سه بعدی به صورت آنلاین و در خانه کاملاً امکان‌پذیر است، پس بهتر است زمان زیادی را صرف درک اصول اولیه نرم‌افزاری که انتخاب کرده‌اید کنید و نحوه عملکرد هریک از ابزار‌ها و ویژگی‌های آن را به خوبی فرا بگیرید. اکثر برنامه ها نرم‌افزاری یک کانال اختصاصی یوتیوب برای کمک به کاربران خود دارند پس خجالت نکشید و از آن استفاده کنید.
مرحله چهارم : تئوری طراحی سه بعدی را بیاموزید چون برای انجام هر پروژه یا تمرینی در مورد مدلسازی سه بعدی باید به تئوری و مفاهیم سه بعدی مسلط باشید.
مرحله پنجم : ابتدا سعی کنید روی یک پروژه کوچکتر کار کنید یا با ویرایش مدلهای سه بعدی رایگان به صورت آنلاین اعتماد به نفس کافی برای انجام پروژه های بزرگ را به دست بیاورید. بعد از انجام این مرحله می‌توانید خود را یک طراح سه بعدی بدانید و سفر اصلی خود در دنیای جذاب سه بعدی را شروع کنید
خب امیدواریم که این مطلب به شما در درک بهتر مدلسازی سه بعدی و مفاهیم آن کمک کرده باشد. اگر آهسته شروع می‌کنید و به تازگی با بودجه اندکی وارد این کار شده‌اید محصولات مفیدی برای شما داریم. وبلاگ ما را هم برای نکات مفید بعدی درباره دنیای 3D دنبال کنید.
۱ نظر در “مدلسازی سه بعدی (3D) چیست و چه کاربردهایی دارد؟”
سلام خیلی مقاله های سایتتون دیدگاهمو به دنیا باز تر کرد. همینکه متوجه شدم که بازی ها رو چجوری و با چه نرم افزارهایی میسازند برام خیلی جالب بود.
ممنون از زحماتتون