Десятка лучших бесплатных программ моделирования для 3d-печати

Houdini

Это фантастический программный инструмент, который имеет бесплатную версию.

Требования к ПО:

OS: Windows 7 SP1 64-bit или выше; 64-bit Intel-based Mac с OSX 10.10.2 и выше

Стоимость: от 1995 $ в год, есть бесплатная студенческая версия.

Плюсы:

• Лидирующее ПО в отрасли;
• Для оттачивания навыков доступна бесплатная версия;
• Совместим с многочисленными плагинами.

Минусы:

• Дорогая программа;
• Крутая кривая обучения.

Как и Maya, Houdini широко используется в индустрии для создания визуальных эффектов. Его процедурная генерация, основанная на нодах, предоставляет художникам широкие возможности и гибкость. Он не слишком хорош для моделирования и логика работы отличается от Maya и 3DS Max, зато в нем множество готовых инструментов, позволяющих создать собственные эффекты.

Процедурно сгенерированный город

SideFX предлагает Houdini Apprentice, бесплатную версию Houdini FX, которая может использоваться студентами, художниками и любителями для создания некоммерческих проектов. Бесплатная версия позволяет получить доступ практически ко всем функциям Houdini FX.

Houdini Apprentice

Houdini — это инструмент для создания 3D-анимации и визуальных эффектов, который широко используется в коммерческих проектах. Упор сделан на программирование и процедурную генерацию.

Его самая дешевая версия стоит чуть меньше 2000 долларов. И это нормально, в далеком 1996 программа стоила 9500 долларов.

Но создатели программы, Side Effects Software, понимая, что стоимость для кого-то может быть неподъемной, предлагают бесплатную версию Apprentice. При этом вы можете получить доступ ко всем функциям полной версии, чтобы развить свои навыки в программном обеспечении и работать над личными проектами. Минус в том, что программа предназначена исключительно для некоммерческого использования и в учебных целях.

Карьера и области применения 3D-моделирования

Сегодня 3D-моделирование находит множество областей применения.

Медицинская промышленность использует подробные 3D-модели органов, в том числе снимки срезов из компьютерной томографии или МРТ-сканирования. 

Архитекторы и инженеры также используют 3D-программы для демонстрации проектов зданий, ландшафтов, устройств, конструкций, транспортных средств и т. д. 

Даже ученые начали использовать трехмерные геологические модели. Сейсмологи, например, используют их для прогнозирования событий внутри земной коры из-за смещения пластин, эрозии и т. д. 

Несомненно, большинство людей проявляют сегодня интерес к 3D-моделированию благодаря двум крупнейшим индустриям развлечений. 

Первой является кино и видео, в которых используются созданные на компьютере персонажи, объекты и пространства. Это могут быть как анимационные, так и обычные фильмы.

Другая отрасль — видеоигры. В большинстве современных игр используются 3D-модели и пространства для создания виртуальных миров, погружаясь в которые игроки не только играют, но и изучают ту или иную сферу деятельности.

Промышленное моделирование

Системы Автоматизированного Проектирования (САПР) и или по-английски CAD (Computer-Aided Design) применяют для создания 3d моделей в первую очередь промышленного назначения. Они предназначены для создания точных копий реальных объектов.

При данном виде моделирования учитываются не только малейшие зазоры, но и свойства материала моделируемого объекта. В связи, с чем данный вид моделирования нашел широкое применение в инженерном деле. Особенность этого моделирования в том, что для создания модели не используют полигоны, а цельные формы.

Промышленное моделирование можно разделить на следующие подвиды: параметрическое, твердотельное и поверхностное.

Параметрическое моделирование

Параметрическое моделирование осуществляется путем введения требуемых параметров элементов модели, а так же соотношение между ними. Иными словами создается математическая модель с нужными параметрами, изменяя которые можно создать различные комбинации модели и тем самым избежать ошибок, внеся необходимые корректировки.

Является достаточно старым и самым простым способом проектирования промышленных деталей и механизмов.

Твердотельное моделирование

Если при полигональном моделировании куб разрезать пополам, то там внутри будет пустота. При твердотельном моделировании, если разрезать куб, то там не будет пустоты, как если бы разрезали реальный твердый предмет.

При построении модели работают сразу со всей оболочкой, а не с отдельными поверхностями. Сначала создается простая форма оболочки, например, сферы, а затем к ней применяют различные операции: резка, объединение с другими телами, булевые операции и др.

Твердотельное моделирование идеально подходит для создания твердых 3d моделей несложной формы: шестеренок, двигателей, и т.д., но не применим к созданию мягких: мятой одежды, животных и т.д.

Поверхностное моделирование

Поверхностное моделирование, обычно, используется для создания поверхностей сложных форм: автомобилей, самолетов и т.д.

Модель строится из различных поверхностей, которым придают нужную форму, а затем соединяют между собой, например, плавными переходами, а лишнее обрезают. Таким образом, форма нужной оболочки объекта собирается из нескольких поверхностей.

Примерами программ для промышленного моделирования являются: «Compas-3D», «SolidWorks», «Solid Edge» и т.п.

Моделирование метасферами

Так же следует упомянуть о таком моделирования как «Metaball», то есть моделирование метасферами.

Аналогично сплайновому или NURBS моделированию данный вид позволяет создавать модели сглаженной формы. Его особенность в том, что модель строится из 3d объектов сглаженной замкнутой формы (метасфер), которые при соприкосновении друг с другом автоматически сливаются частями соприкасающихся поверхностей. Метасферы как бы притягиваются друг к другу подобно каплям воды или ртути.

На рисунке показаны метасферы до соприкосновения и после.

При помощи «Metaball» легко создавать, например, капли росы на листьях деревьев, различные кочки или прыщи на коже персонажа.

Примером программы, в которой возможно моделирование метасферами является Blender.

ZBrush

Это одна из лучших программ для создания 3D персонажей для различных игр или фильмов. Дело в том, что моделирование здесь похоже на лепку из куска глины – берётся примитивная фигура нужной формы, а затем с помощью разных инструментов от неё отсекается лишнее, выполняется разглаживание, можно выдавливать или вминать объект в любом месте. В итоге можно создать очень реалистичную модель.

Во многом благодаря этой программе возникло даже новое направление искусства – 3D-лепка, или цифровой скульптуринг. Освоить программу не очень сложно, есть множество уроков в разных форматах, и есть сообщества, где энтузиасты делятся своими произведениями.

Созданные в ZBrush модели с успехом используются в различных фильмах, мультфильмах и в играх – большинство фантастических персонажей смоделировано именно в этой программе.

Преимущество ZBrush: возможность создания очень реалистичных и детализированных персонажей.

Недостаток: дорогая лицензия.

Выбираем инструмент для 3D моделирования

Работа в системе САПР требует специфических знаний. Понимание программного обеспечения для 3D моделирования по мнению специалистов приходит не ранее чем через год регулярных занятий. Огромное количество функций, каждая из которых заслуживает детального изучения требует от обучающегося терпения, желания и способностей. Не всегда продукт предлагается на русском языке, что также осложняет процесс усваивания информации.

Простые программы по 3D моделированию для дизайна помещений можно бесплатно скачать и установить на свой компьютер. Практически все они русифицированы и не представляют особых сложностей при изучении. Особой популярностью пользуются пакеты «Дизайн интерьера 3D», Sweet Home 3D 5.6. Растет спрос на программное обеспечение для принтеров объемной печати. Это направление активно развивается, вовлекая все больше новых участников движения. Для них предназначены приложения для 3D моделирования TinkerCAD, 3DSlash, 123D Design, Sketchup и особенно Blender, где есть расширенные возможности для редактирования модели. Не трудно найти обучающие видео с подробным описанием разработки и печати 3D объектов.

Создание деталей на принтере не ограничивается хобби для любителей. Технология используется для изготовления высокоточных деталей и элементов в производстве, медицине

Важно, что полную информацию об объекте печати можно легко передать в интернете в любую точку мира, а затем воспроизвести ее в реальном исполнении

Профессиональные программы проектирования просчитывают огромное количество параметров и характеристик объекта. Поэтому затрачивается большое количество системных ресурсов. Облегчить нагрузку на процессор, разгрузить оперативную память помогают специальные форматы, разработанные производителями программ. Поверхностям назначают качество фактуры, рисунок, шероховатость. Однако они отражаются лишь условно. Получить реалистичную картинку или анимацию можно посредством установки дополнительного программного обеспечения визуализации.

Лидерами на рынке в области вывода специальных расширений в общепринятые форматы являются продукты V-Ray и Corona. Интегрируются они почти во все качественные программы 3D. Процесс реалистичной визуализации проекта получил название рендеринг. После обработки, которая в некоторых случаях может длиться часами, получают детализированное изображение высокого качества. Трудно однозначно сказать, какие продукты лучшие для рендеринга 3D моделей.

По общему объему использования лидирует V-Ray. Однако некоторые функции и скорость обработки некоторых проектов (превью) выше у Corona. Важнее мастерство проектировщика. Используя любой их этих продуктов, специалист получит изображение не уступающего по качеству фотографии в высоком разрешении. Развивается и направление независимого рендеринга, программного обеспечения, которое не надо интегрировать в стандартные 3D пакеты. Например, Octane Render работает самостоятельно.

Современные технологии проектирования

ZW3D работает по принципу гибридного моделирования. Это значит, что вы можете создавать и редактировать объект как твёрдое тело, каркас и поверхностное изображение одновременно. Помимо этого, приложение позволяет собрать в один файл несколько деталей и узлов, закрепив их на разных уровнях.

Как и в любой программе с CAD/CAM системой, в основе этого продукта лежит геометрическое ядро моделирования.

В случае с ZW3D – это уникальная разработка, которая называется Overdrive. Она отвечает последним требованиям к приложениям с трёхмерной графикой и предлагает способ передачи данных вместе с запатентованными инструментами для контроля памяти приложения. Поэтому в системе можно удобно работать сразу с несколькими сложными файлами в режиме реального времени. Данная разработка даёт возможность максимально быстро и качественно выполнять даже сложные многопрофильные задачи и переносить огромные объёмы данных.

Программа не только обладает многосторонними способностями, мощной продуктивностью, высокой скоростью обработки информации, но и совместимостью с другими приложениями для 3D моделирования.

Также вы можете использовать один из нескольких популярных форматов. Особенно отметим, что в приложении поддерживает DWG файлы, которыми пользуется большинство дизайнеров и инженеров. При этом, можно и экспортировать документы этого типа, но и использовать любые макеты.

Система автоматизированного проектирования VariCAD

Этот инструмент в основном предназначен для инженерного проектирования. Дополняя мощный функционал 2Д-черчения и 3Д-моделирования, программа содержит обширную библиотеку стандартных механических деталей и все необходимые расчеты для них. Эта утилита позволяет разработчикам проектов быстро создать, модифицировать и просчитывать стоимость модели. Хорошая функциональность, отличные характеристики и интуитивно понятный простой интерфейс сделали VariCAD одной из лучших систем на рынке продуктов автоматизированного проектирования.

Особенности и функции

• Библиотека базовых трехмерных фигур (цилиндры, конусы, призмы, и т. д.) легко модифицируются путем вращения, подъема, выталкивания профиля и изменения оригинальных параметров. Образование более сложных фигур компоновкой нескольких простых.
• Разработка графического интерфейса направлена на создание интуитивного и быстрого трех- и двухмерного ориентирования. Тщательно подогнанный разработчиками интерфейс и доработанные мельчайшие детали максимально усовершенствовали все функции и инструменты. Можно начать создание компьютерной модели, а в процессе проектирования использовать ее для получения чертежей. Пространственное моделирование приближено максимально к реальности.

• Программа подсчитает размеры на 2Д-чертежах, объем, размеры плоскости, массу, крутящий момент и центр тяжести.
• С помощью VariCAD удобно провести различные изменения соединительных деталей. Переопределенная деталь автоматически изменится во всех файлах и копиях.
• Библиотека стандартных деталей содержит такие детали, как гайки, заглушки, штифты, болты, шпонки, шпильки, подшипники, прокладки, вытянутые и вальцованные детали, а также пневматические, электрические и гидравлические обозначения.
• Формат файлов программы совместим с другими редакторами автоматизированного проектирования. При этом можно конвертировать файлы как по отдельности, так и группой.

Где применяется 3D моделирование

Моделировать можно все, что угодно: от простеньких предметов вроде настольной вазы или светильника до сложных технических устройств типа автомобилей. При желании и наличии времени можно смоделировать хоть целый город.

3D моделирование широко применяется для создания интерьера в квартире или в комнате. С помощью компьютера у Вас появляется возможность увидеть, как будет выглядеть ваше помещение еще до начала ремонта. Что-то можно изменить на стадии проектировки, убрать или добавить по своему желанию.

При заказе кухни или мебели на заказ также обычно используются программы 3D моделирования. Дизайнер может создать 3D макет комнаты, кухни, коридора с мебелью. Такие объемные макеты изготовляются по размерам каждого помещения в присутствии заказчика. При этом все долго подбирается, тщательно обсуждается практически каждая деталька: материал, цвет, шурупы, ручки и т.д. Все это по отдельности выбирается из массы каталогов, предоставленных различными производителями. В итоге заказчик, уставший от необходимости что-то выбирать и постоянно принимать решения, выходит выжатый как лимон в прямом и переносном смыслах. И с тоской вспоминает, как было просто и легко выбирать в эпоху дефицита (точнее сказать, и выбора-то тогда не было).

С помощью 3D-редакторов можно нарисовать декорации для локаций к компьютерной игре или создать анимированного персонажа, тщательно проработать движения героя и его взаимодействие с предметами и окружением. Достаточно занятное дело для пользователей, увлеченных виртуальными мирами.

Рассмотрим актуальные бесплатные программы для 3D моделирования и не только бесплатные.

Flash-программа «Doodl 3D»

3Ds Max

Долгие годы этот 3D редактор остается одним из самых востребованных и широко используемых в мире. Его используют художники и дизайнеры, работающие в самых разных областях. Это архитектурный и ландшафтный дизайн, игровая индустрия, разработка компьютерных анимаций. Те есть вы без проблем можете заниматься как моделированием  интерьера или квартиры, так и игровых персонажей или автомобилей.

3Ds Max имеет самый широких набор возможностей создания объектов. Здесь возможно не только редактирование любых трехмерных моделей, но и разработка текстуры и внешнего вида, работа в источниками освещения, анимация, расчет и применение спецэффектов. В сети есть большое количество уже готовых материалов, а также 3д проектов, которые можно импортировать в эту программу, затем работать с ними.

Базовые способы создания моделей — модификация исходных простых объектов на основе сплайнов и полигонов. Так, создав простенький объект, путем последовательной трансформации можно получить сложную и оригинальную модель. Звучит не совсем понятно, но, разобравшись, можно создавать практически все, что угодно. Проще говоря, из обычного куба вы можете сделать кабину грузовика или основу для дома, а из цилиндра — цистерну. Надеюсь, я понятно объяснил.

Главное окно 3Ds Max имеет ряд вкладок. Главные из них — операции с файлами (сохранение, импорт, новый проект), создание базовых структур различных категорий, инструменты для редактирования, библиотека и редактор материалов, работа с освещением, управление анимацией и финальный рендеринг. Большую область экрана занимает окно, где отображается модель в 3-х проекциях и трехмерном виде.

Достоинства

• отличная функциональность, которая позволяет создавать потрясающие модели;
• огромная библиотека текстур и материалов;
• хорошие возможности анимации;
• поддержка моделей из других приложений для 3D моделирования;
• много обучающих роликов, статей.

Недостатки

• официальная версия — платная и достаточно дорогая;
• сложная в освоении новичками.

Бесплатная программа Tinkercad и список видео-уроков

Tinkercad стоит попробовать в начале знакомства с процессом моделирования. В программе есть базовые инструменты для создания простеньких моделей из примитивных фигур.

Преимущество программы в том, что нет необходимости устанавливать ее на свой компьютер или на иное устройство: она работает прямо в вашем браузере.

Программа сделана с упором на печать деталей на 3D принтере, если он у вас имеется. Попробуйте нарисовать что-нибудь в Tinkercad, и если Вам понравится, то можно переходить к более серьезным программам.

Но сначала нужно зарегистрироваться. Это необходимо для сохранения своих будущих проектов под собственной учетной записью. Регистрацию проходят один раз, потом можно будет входить по кнопке «Вход в систему».

Для регистрации кликаем по указанной выше ссылке, в правом верхнем углу нажимаем на синюю кнопку «Зарегистрироваться».

Рис. 1. Выбор страны и даты рождения для бесплатной регистрации в Tinkercad

Выбираем свою страну, дату рождения, кликаем «Далее». Появится окно «Создать учетную запись»:

После этого будет создана учетная запись, далее можно моделировать.

Рис. 3. Моделирование в Tinkercad

Для этого можно выбрать какой-то объект, например, параллелепипед и перетащить его на рабочую плоскость.  Кроме того, возможно масса других действий, например:

1 на рис. 3 – кликнув по маленькому треугольнику, можно выбрать: основные формы, текст, обозначения, соединители и другие фигуры.

2 – поле для выбора 3d-фигур,

3 – инструменты для копирования выделенных объектов, их дублирования, вставки и удаления, а также стрелки для повтора или отмены действий.

4 – можно рассмотреть свой объект сверху, спереди, сзади, снизу, в общем, со всех сторон.

5 на рис. 3 – увеличение/уменьшение выбранных объектов, исходный вид, ортогональный вид.

Список обучающих видео

https://youtube.com/watch?v=videoseries

К сожалению, в предлагаемых видео русского языка нет, но перемещения объектов – откуда, куда и как – в большинстве своем наглядно показаны.

Бесплатные программы для 3D моделирования на этом не заканчиваются, правда, следующие программы уже требуют установки на компьютер.

NanoCAD

NanoCAD можно считать очень урезанной и переработанной версией многофункционального AutoCAD. Конечно же, Нанокад не обладает даже близким набором возможностей своего прародителя, но подойдет для решения небольших задач, связанных с двухмерным черчением.

Функции трехмерного моделирования также присутствуют в программе, но они настолько формальны, что рассматривать их как полноценные 3Д-инструменты просто нельзя. Нанокад можно посоветовать тем, кто занимается узкими чертежными задачами или делает первые шаги в освоении чертежной графики, не имея возможности приобрести дорогой лицензионный софт.

Полигональное моделирование

Полигональное моделирование дает возможность производить различные манипуляции с сеткой 3d объекта на уровне подобъектов: вершин, ребер, граней. Сам полигон состоит из граней, но в системах, которые поддерживают многосторонние грани, полигоны и грани будут равнозначны.

Это самый первый и основной вид моделирования, так как при помощи его можно создать объект любой сложности путем соединения групп полигонов.

Полигональное моделирование подразделяется на три типа: низкополигональное, среднеполигональное и высокополигональное.

1. низкополигональное моделирование (Low-Poly) предназначено для создания объектов с небольшим числом полигонов, обычно, для экономии ресурсов, когда не требуется высокая детализация, а так же для создания низкополигональных иллюстраций, которые набирают большую популярность в последнее время;
2. среднеполигональное моделирование (Mid-Poly) ориентировано, обычно, только на необходимый результат при рендеринге, то есть при моделировании нужной геометрии, например, с применением булевых операций; над полигональной сеткой никакие работы по её оптимизации не производят, или они минимальны;
3. высокополигональное моделирование (High-Poly) представляет собой создание объекта с большим числом полигонов, обычно, точной его копии.

Стандартная схема High-Poly моделирования происходит с постепенным наращиванием уровня детализации 3d объекта:

• первый уровень является базовым, и представляет собой общую форму объекта;
• на втором уровне происходит уточнение базовой формы, обычно, путём добавления фасок;
• третий уровень завершающий, то есть на нем производится четкая детализация объекта, обычно, путем применения плагинов сглаживания.

На рисунке представлены все вышеперечисленные уровни при High-Poly моделировании на примере теннисного мяча.

Где и зачем нужны трёхмерные модели

3D-моделирование — это создание трёхмерных объектов, придуманных или реальных. Например, никто никогда не видел вживую корабли из «Звёздных войн», но их модели для новых эпизодов создавались с помощью 3D-технологий. 3D-моделирование позволяет наглядно представить объект, существующий только в чертежах, например, копию будущего здания или инопланетного пейзажа.

3D-моделлер — специалист, который с помощью специальных программ создаёт цифровой трёхмерный контент.

Сферы, в которых используется 3D-моделирование:

• кино,
• телевидение (в том числе моушн-дизайн — создание заставок и фонов),
• компьютерные игры,
• анимация,
• VR (виртуальная реальность),
• реклама,
• медицина (создание моделей внутренних органов и искусственных конечностей),
• промышленный дизайн,
• архитектура,
• машиностроение (в том числе самолёто- и ракетостроение),
• лёгкая промышленность (производство игрушек).

Где учиться на 3D-моделлера

В кино, игровой индустрии или анимации никто не спрашивает диплом. Здесь смотрят на портфолио и навыки. Всё это можно получить, отучившись на очных или онлайн-курсах. Научиться основам 3D-моделирования можно и самому.

В российских вузах нет факультетов и курсов, где учат именно 3D-моделированию. Если вы хотите работать в этой сфере и при этом получать высшее образование, ищите факультеты, где обучают смежным специальностям. Например:

Художественные вузы и факультеты.

3D-моделлеру нужно разбираться в технике рисования и скульптуры, понимать, что такое размер, объёмы, форма и перспектива. Работе в специальных программах для 3D-моделирования можно научиться за 4–5 месяцев, а вот художественные навыки нарабатываются гораздо дольше. Художественный вуз будет огромным преимуществом, когда вы придёте в эту профессию.

Факультеты дизайна и компьютерной графики

Непосредственно моделированию там не учат, но дают знания по смежным темам. После окончания такого факультета в дипломе у вас будет указана общая специальность — например, «дизайнер».

Технические и инженерные факультеты

Это направление для тех, кто хочет работать 3D-моделлером в промышленном дизайне: создавать модели машин и зданий.

Очные школы и курсы 3D-моделирования

Школ много, их легко найти в интернете. Преимущества очного обучения:

• вы знакомитесь с разными направлениями и можете выбрать, что вам интересно;
• в школе преподают практикующие специалисты из разных студий;
• вы знакомитесь с преподавателями и сокурсниками из индустрии — в дальнейшем связи помогут найти работу.

Недостатки очной школы — длительность обучения (2 года) и высокая стоимость.

Онлайн-курсы 3D-моделирования

На таких курсах можно быстро и относительно недорого получить начальные навыки. Но если вы слабо разбираетесь в этой сфере и не понимаете, чем конкретно хотите заниматься, есть риск выбрать не совсем тот курс и потерять на этом время и мотивацию.

Самостоятельное обучение

Если вы уже знаете, чего хотите, можно выбрать онлайн-курс и учиться самостоятельно. Если нет, то полезно найти человека, который этим занимается. Он расскажет о разных направлениях, поможет изучить программы, даст обратную связь.

Заключение

Мы завершили краткий обзор наиболее узнаваемых программных продуктов в области 3Д моделирования. Вы увидели, что функционал этих графических редакторов позволяет выполнить работу полного цикла по созданию готового продукта в любой сфере, будь то архитектура, дизайн, создание рекламных видео и мультипликационных роликов, видеоигр и т.д.

Квалифицированные специалисты в этих областях получают доход, исчисляемый суммами с 5-ю нулями. Изучение нового направления позволит и вам приобрести профессиональные навыки. Они гарантированно будут приносить моральное удовлетворение от результативного процесса и стабильное денежное вознаграждение. , как заработать на изготовлении трехмерных макетов.

Мы желаем вам стать лучшим мастером 3Д дизайна и самым востребованным специалистом в направлении трехмерного проектирования!