Какой пакет мне выбрать?
Обзор ПО для обратного проектирования и редактирования меша
Thor3D предлагает разнообразные комплекты для дизайнеров, 3D-художников и инженеров. Но для того, чтобы наилучшим образом подобрать для себя пакет, важно понимать, что лежит в основе 3D-моделирования.
ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
В твердотельном моделировании инженер создает 3D-модель из твердотельных примитивов, частично имитируя производственный процесс (прессование, сверление). Твердотельное моделирование является параметрическим, что означает, что изменение одного параметра неизбежно приводит к изменениям в смежных. 3D-модель имеет параметрическую историю (дерево конструирования), и инженер всегда может вернуться к предыдущему этапу работ и подкорректировать модель.
ПОВЕРХНОСТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Поверхностное моделирование лучше всего использовать при создании объекта произвольной формы. Данный вид моделирования не является параметрическим, а значит не имеет истории (дерева конструирования) и его трудно изменить. В поверхностном моделировании конструируются поверхности объекта, поэтому сам объект внутри полый. Специалист должен построит достаточно поверхностей, чтобы они «закрылись» и образовали герметичную модель, иначе объект не может быть закончен. Различные программы предлагают разные методы проверки герметичности модели.
СКУЛЬПТУРИРОВАНИЕ
Как и при поверхностном моделировании, скульптурирование используется при создании объектов произвольных форм. Разница заключается в принципе построения модели: специалист начинает с симулированного глиняного шарика и работает над объектом как настоящий скульптор. Скульптурные сетки обычно содержат миллионы полигонов, что делает их «самыми тяжелыми» трехмерными моделями.
Временами может возникнуть путаница, какое программное обеспечение лучше всего подходит для работы с объектами произвольных форм: ПО для скульптурирования или моделирования поверхностей? Хотя выбор в значительной степени зависит от целей и предпочтений специалиста, мы можем дать небольшой совет: продуктовые дизайнеры, архитекторы обычно выбирают программное обеспечение для моделирования поверхностей, поскольку оно помогает им одновременно контролировать форму и топологию * объекта. 3D-художники в основном выбирают программное обеспечение для скульптурирования, потому что оно позволяет сосредоточиться на форме объекта и не вдаваться в детали топологии.
*Топология – паттерн полигонов, которые образуют меш (полигональную сетку).
Правильная топология модели, созданной методом поверхностного моделирования.
Сравнение топологии. Модель справа хорошо подходит для анимации, тогда как модель слева может служить только концептом.
МАТРИЦА ПАКЕТОВ
Чтобы лучше ориентироваться в комплектах Thor3D, мы предлагаем использовать матрицу пакетов. Мы также предоставим подробное описание каждого софта, чтобы вам было проще выбрать комплект.
МЕШ-В-CAD ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
Полноценный функционал
RhinoЛимитированный функционал
Quicksurface
МЕШ-В-CAD ОБЪЕКТОВ СВОБОДНОЙ ФОРМЫ
Полноценный функционал
Лимитированный функционал
CyborgQuicksurface
ДЛЯ ДИЗАЙНЕРОВ, ХУДОЖНИКОВ, 3D-СКУЛЬПТОРОВ
Полноценный функционал
RhinoZbrush
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ И "НАБОР НОВИЧКА"
Quicksurface
В матрице мы выделяем пять основных сегментов: (1) инженеры (которые в основном нуждаются в твердотельном моделировании), (2) продуктовые дизайнеры (которые обычно работают с моделированием поверхностей объектов произвольных форм), (3) 3D-художники и скульпторы, (4) новички и (5) специалисты по контролю качества. **
** Эти сегменты также подразделяются на так называемое ПО с лимитированным функционалом и ПО с полноценным функционалом. Программное обеспечение с лимитированным функционалом включает в себя либо плагины, либо программное обеспечение, разработанное специально для тех, кто только недавно стал заниматься обратным проектированием.
QUICKSURFACE
Это отдельное ПО для обратного проектирования, совместимое с Solidworks (позволяет сохранять дерево конструирования и экспортировать его в Solidworks вместе с моделью). Разработанная специально для тех пользователей, только начинают знакомство с реверс-инжинирингом, программа предлагает только самые необходимые инструменты.
Несмотря на то, что данное ПО имеет ту же логику работы по ковертации меша в CAD, что и его конкуренты, у Quicksurface есть пара интересных интерфейсных решений. Например, разработчики сделали более наглядное представление систем координат с достаточно простым ручным управлением. Вы можете перемещать трехмерную модель вдоль оси XYZ с помощью щелчка мыши самостоятельно. На скриншоте ниже показано, что пользователь может выбрать нужную ось из выпадающего меню и настроить параметры в соответствии с потребностями.
Скриншот интерфейса Quicksurface.
Большинство инструментов программного обеспечения позволяют работать «руками» без лишней автоматизации процесса, а интерфейс интуитивно понятен. Quicksurface так же показывает всплывающие подсказки на каждом этапе работ, что, безусловно, будет удобно «новичку».
Пример всплывающей подсказки.
Однако, в отличие от программ Geomagic, Quicksurface не позволяет редактировать меш, если возникает такая необходимость. Это означает, что вам нужно импортировать уже подготовленную полигональную модель (очищенную, с залитыми дырами) Ограниченное количество ручных инструментов может быть чрезвычайно полезным при работе с простыми инженерными объектами. В работе со сложными полигональными моделями специалисту придется проявить «инженерный креатив».
Несмотря на то, что мы поместили этот комплект в группу «Меш-в-CAD инженерных объектов», в Quicksurface также возможно работать с объектами свободных форм. Работа с такими объектами также в основном ручная.
Преобразование меша в CAD посредством поверхностного моделирования.
RHINO
Rhino - программа, наиболее подходящая для дизайнеров и архитекторов. Она не предназначена для обратного проектирования, хотя может описывать меш с помощью NURBS. (NURBS или неоднородный рациональный B-сплайн - это математическая модель, представляющая поверхность. Поверхность NURB состоит из контрольных точек и векторных узлов, которые определяют, где и как контрольная точка влияет на кривую NURB.) Однако эти NURB-модели трудно редактировать из-за возникающего сумбура в топологии. McNeel, разработчик программного обеспечения Rhino, официально рекомендует использовать полигональную сетку, либо облако точек только в качестве референса для моделирования.
Скриншот с веб-сайта McNeel, иллюстрирующий, почему в Rhino не рекомендуется напрямую использовать конвертацию меша в CAD. На изображении хорошо видно, что топология объекта некорректна.
Тем не менее, Rhino предлагает разнообразные инструменты для работы с мешем, твердотельными объектами, а так же мощные алгоритмы для рендеринга. Что делает программное обеспечение особенно гибким, так это возможность добавлять контрольные точки к кривым поверхностей и изменять чертеж в соответствии с потребностями. Это позволяет пользователям лучше контролировать 3D-модель. На видео ниже показано, как контрольные точки и узлы влияют на модель:
ZBRUSH
Zbrush - программное обеспечение, позволяющее создавать трехмерные модели с нуля с использованием скульптурного меша. Пользователи также могут использовать этот пакет для восстановления полигональной сетки скана, исправления текстуры и даже редактирования меша, так же, как вы бы редактировали обычное двумерное изображение в Photoshop (например, Zbrush позволяет удалять крошечные детали с 3D-модели, такие, как волосы на руках у скана человека).
CYBORG
Cyborg позволяет пользователям преобразовывать в CAD скульптурные сетки (модели Zbrush) и сканы органических форм.
Процесс можно сделать за 6 простых шагов:
1) Запустите Quad Wrap Mesh. Это означает, что модель будет разделена на квадраты, которые описывают геометрическую кривизну.
2) Проверьте наличие открытых краев. Модели CAD должны быть “герметичными”, поэтому Cyborg предлагает автоматизированный алгоритм для проверки открытых краев. Если меш «герметичен», Cyborg сообщит об этом пользователю.
3) Исправьте наложения плоскостей, которые могли произойти после запуска предыдущих функций.
4) Используйте инструмент Shrink Wrap, чтобы детализировать меш без добавления полигонов.
5) Преобразуйте меш в формат Brep NURBS
6) Экспортируйте CAD-модели.
Программное обеспечение позволяет контролировать плотность узлов, что позволяет одновременно поддерживать высокое разрешение и небольшой вес модели.
Интерфейс Cyborg.