Tietokonesuunnittelun maailmassa 3D -mallinnus on prosessi, jossa kehitetään grafiikkaa ja kuvia, joilla näyttää olevan kolme ulottuvuutta. Prosessi on monimutkainen, mutta yleensä siihen liittyy pistejoukon yhdistäminen erilaisiin geometrisiin tietoihin, kuten viivoihin ja kaareviin pintoihin, tavoitteena luoda laajakuvamalli, joka edustaa kolmiulotteista objektia. Se on suosittu pelaamisessa, elokuvissa ja muissa viihdeyrityksissä, vaikka sillä on myös sovelluksia lääketieteessä ja tekniikassa. Useimmissa tapauksissa se vaatii sekä erikoisohjelmistoa että ainakin jonkin verran tietoa tietokoneen koodauksesta. Suunnittelijat käyttävät tyypillisesti yhtä neljästä päämallinnusmenetelmästä, nimittäin monikulmainen, alkeellinen, epätasainen järkevä B-spline tai spline ja laikkuja. Yhden menetelmän valitseminen toisen suhteen on yleensä lopputavoitteiden ja ohjelmistokykyjen asia.
Viihdesovellukset
Digitaaliseen 3D -mallinnukseen on olemassa monia sovelluksia, vaikka videopeliteollisuus on yksi yleisimmin tunnetuista monista. Suunnittelijat luovat erilaisia kolmiulotteisia mallintamismenetelmiä luodakseen realistisia hahmoja, jotka näkyvät pelikonsoleissa ja verkossa. Lopputuote voi olla joko animaattinen tai eloton, mutta sille tyypillisesti on ominaista sen elävä ulkonäkö ja näennäinen syvyys-kaukana yksiulotteisesta grafiikasta ja sarjakuvamaisista animaatioista, jotka olivat aiemmin alan standardi.
Monet elokuvat ja elokuvat hyödyntävät myös 3D -kuvantamista. Tämä näkyy ehkä helpoimmin täysin tietokoneella tuotetuissa ominaisuuksissa, mutta tekniikalla on sovelluksia myös live-toimintaelokuvissa. Itse asiassa tällaisten elokuvien katsominen kolmessa ulottuvuudessa vaatii usein erikoisnäyttöjä tai katselulinssejä, koska useimmissa tapauksissa ne kuvataan normaalisti – toisin sanoen yhdessä ulottuvuudessa. Tietokoneohjelmoijat manipuloivat elokuvan kolmeen ulottuvuuteen, mikä voi antaa laajemman, todellisemman tunteen, kun se lopulta katsotaan.
Teollisuudessa
Suunnittelijat käyttävät myös tällaista mallintamista lääketieteen alalla, yleensä luodakseen yksityiskohtaisia malleja ihmiskehon elimistä. Tämä voi olla tärkeä osa monia diagnostisia skannauksia, ja se voi monissa tapauksissa estää tai ainakin viivästyttää sellaisia asioita kuin tutkimuskirurgia, koska lääketieteen ammattilaiset voivat nähdä kehon sisällä tapahtuvan hyvin tarkasti ulkopuolelta. Tämän luokan ohjelmia käytetään myös laajalti raskaana olevien naisten sikiön seurantaan ja ultraäänitutkimuksiin.
Suunnittelijayhteisö käyttää myös 3D -tietokoneavusteisen suunnittelun (CAD) ohjelmia uusien laitteiden, ajoneuvojen ja rakenteiden kolmiulotteisten mallien luomiseen; kaikki arkkitehtisuunnittelusta kaupunkiputken dynamiikkaan voidaan herättää enemmän tai vähemmän elämään 3D -rakenteella. Tämä ei ainoastaan auta suunnittelijoita ja suunnittelijoita saamaan tuntumaa projekteihin, vaan voi myös olla hyvä tapa diagnosoida ongelmia ja ongelmia ennen niiden todellista syntymistä.
Primitiivinen mallinnus
Suunnittelijat voivat tyypillisesti valita neljästä mallintamismenetelmästä. Ensimmäinen ja yksinkertaisin tunnetaan “primitiivisenä” mallintamismenetelmänä. Tämä on yksinkertaisin tapa 3D -objektien mallintamiseen, ja siihen sisältyy geometristen perusasioiden, kuten sylinterien, kartioiden, kuutioiden ja pallojen käyttö. Lomakkeet ovat yleensä matemaattisesti määriteltyjä ja täsmällisiä, mikä helpottaa työskentelyä useimmissa tapauksissa jopa suhteellisen aloittelijoille. Primitiivistä mallinnusta käytetään pääasiassa teknisten sovellusten 3D -mallien kehittämiseen.
Monikulmainen mallinnus
Hieman kehittyneemmässä lähestymistavassa käytetään niin sanottua “monikulmaista” menetelmää. Monikulmioinen mallinnus sisältää linjan osien yhdistämisen 3D -tilan pisteiden kautta. Nämä avaruuden pisteet tunnetaan myös pisteinä. Monikulmaiset mallit ovat erittäin joustavia, ja tietokone voi tehdä niistä erittäin nopeasti. Tarkkaa kaarevaa pintaa ei kuitenkaan voida luoda monikulmaisen 3D -mallinnustekniikan avulla, mikä rajoittaa sen käyttökelpoisuutta tietyissä sovelluksissa.
NURBS -mallinnus
Epätasainen järkevä B-spline-mallinnus, joka tunnetaan myös nimellä NURBS-menetelmä, on yksi parhaista tavoista kehittäjille todella kaarevien sileiden pintojen luomiseksi. Toisin kuin monikulmioiset mallintamistekniikat, jotka voivat vain arvioida kaarevia pintoja käyttämällä lukuisia monikulmioita, NURB -mallinnus todella “taivuttaa” tilaa. Tätä mallintamista käytetään laajasti useimmilla alustoilla.
Rivien ja patchien mallinnus
Edistyneempi NURBS -mallinnusmuoto on ”splines and patches” -menetelmä. Tämän tyyppisen ohjelman avulla kehittäjät voivat käyttää kaarevia viivoja tunnistamaan ja projisoimaan näkyvän pinnan. Tämän luokan komentojen luominen ja suorittaminen vie usein enemmän aikaa, mutta tulokset ovat yleensä eräitä kirkkaimpia ja elämänomaisimpia.
Ohjelmistovaatimukset
3D -mallinnus on yleensä helpointa tehdä ohjelmistoilla, jotka on suunniteltu nimenomaan tätä tarkoitusta varten. Maya® ja 3DS Max® ovat kaksi esimerkkiä; siellä on monia. Vaikka useimmat kolmiulotteiset ohjelmistopaketit ovat melko kalliita, on myös useita avoimen lähdekoodin ohjelmia, jotka ovat saatavilla ilmaiseksi. Teknisistä tiedoista riippumatta useimmat noudattavat monikulmaisia ja NURBS -mallinnusmenetelmiä. Joissakin on myös spesifikaatioita monimutkaisten materiaalien, kuten sateen, pilvien ja puhaltavan hiekan, luomiseen, joissa tyypillisesti hyödynnetään hiukkasjärjestelmää mallinnusprosessin helpottamiseksi. 3D-mallinnusohjelmat käyttävät usein myös joitakin kohtauskuvauskieliä, kuten POV-Ray.