3D modelaketa

3D modelaketa deritzo software espezializatu bat erabiliz edozein objektu tridimentsionalen (biziduna edo ez) errepresentazio matematikoa garatzeko prozesuari. Produktuari 3D eredu deitzen zaio. Eredu hori, batetik, bi dimentsiotan ikus daiteke, bihurketa prozesu baten ondoren, eta bestetik, fenomeno fisikoen ordenagailu bidezko simulazio batean.

Gainera, 3D inprimagailuak eta antzeko gailuak erabiliz, ereduaren forma fisikoa sor daiteke. Ereduak eskuz edo automatikoki sor daitezke. 3D grafikoei informazio geometrikoa prestatzeko erabiltzen den eskuzko prozesua eskulturan eta arte plastikoan erabiltzen denaren antzekoa da.

3D modelaketarako softwarea eredu tridimentsionalak ekoizteko erabiltzen den software mota bat da. Halako programa indibidualei modelaketa aplikazio edo modelatzaile deitzen zaie.

Modeloak

3D ereduek objektu tridimentsional bat irudikatzen dute, 3D espazio baten barruko espazioan puntu-bilduma bat erabiliz, hainbat entitate geometrikok konektatuak, hala nola triangeluak, lerroak, gainazal kurbatuak eta abarrek. Datu bilduma bat izanik (puntuak eta beste informazio mota bat), 3D ereduak eskuz, algoritmoen bidez edo eskaneatuta egin daitezke.

3D ereduak asko erabiltzen dira 3D grafikoetan. Izatez, pre-data erabilera 3D grafikoetara hedatzen da ordenagailuetan. Bideo-joko batzuek 3D modeloekin egina dauden irudi aurre-renderizatuak erabiltzen dituzte, adibidez sprite izeneko modeloak ordenagailuek denbora errealean errenderizatu dezaten asko erabiltzen da.

Medellín Katedrala-ren 3D modeloa.

Gaur egun, 3D ereduak eremu askotan erabiltzen dira. Industria medikoak organo eredu zehatzak erabiltzen ditu; hau MRI edo CT eskaner baten 2D irudi zati ugarirekin sor daiteke. Zinemaren industriak animaziorako edo errealitaterako motion pictures pertsonaia eta objektu gisa erabiltzen du. Bideo-jokoen industriak game industry baliabide gisa erabiltzen dute. Sektore zientifikoak osagai kimikoen eredu oso zehatz gisa erabiltzen ditu. Arkitekturaren industriak eraikin eta panoramen proposamenak frogatzeko erabiltzen ditu Software Architectural Models bidez. Ingeniari komunitateak tresna, ibilgailu eta egitura berriak diseinatzeko erabiltzen du, baita beste erabilera batzuk eramateko ere. Azken hamarkadetan lurraren zientzien komunitatea 3D eredu geologikoak eraikitzen hasi dira, praktika estandar gisa. 3D ereduak 3D edo CNC machines inprimagailuekin eraikitzen diren aparatu fisikoen oinarria ere izan daitezke.

Errepresentazioa

3D eredu ia guztiak bi kategoriatan bana daitezke:

• Solidoak: Eredu horiek adierazten duten objektuaren bolumena definitzen dute (arroka bat bezala). Horiek errealistagoak dira, baina eraikitzen zailagoak direnak solidoak dira, batez ere, ikusmenekoak ez diren simulazioetarako erabiltzen dira, medikoak eta ingeniaritzakoak kasu. CAD eta ikusizko aplikazio espezializatuetarako, hala nola [Ray tracing (graphics) | ray tracing] eta constructive solid geometry.

• Karkasa/ingurunea: Eredu horiek azalera adierazten dute, objektuaren ingurua, adibidez, ez bolumena (oskol amaigabe bat bezala). Errazagoa da haiekin lan egitea, eredu sendoekin baino. Joko eta filmetan erabiltzen diren ikus-eredu ia guztiak eredu babesleak dira.

Objektu baten itxura, zati handi batean, objektuaren kanpoaldearen mende dago, boundary representations, normalean, ordenagailuko grafikoetan. Bi dimentsioko gainazalak grafikoetan erabiltzen diren objektuen analogia onak dira, nahiz eta objektu hauek askotan ez-manifold diren. Azalerak finituak ez direnetik, hurbilketa digital diskretu bat eskatzen da: polygonal meshes (eta hedadura txikiagora subdibision surfaces) dira urrutitik irudikapen arruntenak, nahiz eta azken urteetan irudikapenak ospea hartzen joan diren. Level sets errepresentazio baliagarria da hainbat aldaketa tipologikoren itzalpean dauden azalerak deformatzeko, hala nola fluidoak.

Objektuen errepresentazioaren transformazioaren prozesua, esferaren erdiko puntu koordinatua eta esfera baten irudikapenean poligono baten zirkunferentzian dagoen puntu bat kasu, tessellation deitzen da. Pasabide hau poligono renderizatuko oinarri batean erabiltzen da, non objektuak aurkezpen abstraktuetatik ("primitiboak") banatzen diren, hala nola esferak, cones eta abar, "Sareak" deitzen dira, interkonektatutako triangelu-sareak direnak^[1]. Poligonoen irudikapena ez da erabiltzen errenderizatzeko teknika guztietan, eta kasu hauetan teselazio pausoak ez daude irudikapen abstraktu batetik eszena renderizatu batera igarotzean.

Modelatze prozesua

Eredu bat irudikatzeko 3 modu ezagun daude:

Espektografo baten 3D modeloa^[2]

• Modelatze poligonala - 3D espazioko puntuak dira, erpinak deritzenak, mesh polygonal bat osatzeko konektatuta daude. 3D modelo gehienak gaur egun testura poligonaleko eredu gisa eraikita daude, malguak direlako eta konputagailuek oso azkar renderizatu ditzaketelako. Hala ere, poligonoak lauak dira, eta soilik hainbat poligono erabiliz lortu daiteke azalerako bihurguneak errepresentatzea.
• Kurbak modelatzea. Gainazalak kurben bidez definituta daude, eta puntuen kontrolaren haztapenak eragiten ditu. Bihurguneak jarraitzen ditu (baina ez nahitaez interpoloak) puntuak. Puntu baten pisua handitzeak puntu horretatik hurbilen dagoen bihurgunea bidaliko du. Bihurgune moten artean nonuniform rational B-spline (NURBS), erretenak, adabakiak eta geometric primitives daude.
• Eskultura digitala -Oraindik modelatzeko metodo nahiko berria den arren, 3Dko eskultura digitala oso ezaguna bihurtu da bere existentzia urte gutxiretan.^[3] Gaur egun, hiru motatako zizelkatu digitalak daude, desplazamendua, une honetan aplikazioen artean erabiliena dena, 'Bolumetrikoa and Teselacion digital. "Desplazamenduak" eredu trinko bat erabiltzen du (batzuetan, Subdivision surfaces enpresak sortzen du saredun poligono bat) eta denden kokalekuak erabiltzen ditu erpinen kokapena ikusteko, kokapen doituak gordetzen dituen 32bit mapa baten bidez. Voxel S-en libreki oinarritzen den bolumetrikak, desplazamendua bezalako gaitasunak ditu, baina ez du behartutako poligonoetatik sufritzen, eskualde batean deformazio bat lortzeko nahikoa poligono ez dagoenean. Teselazio dinamikoa Voxelen antzekoa da, baina gainazala zatitzen du triangelaketa erabiliz gainazal leun bat mantentzeko eta xehetasun finagoak ahalbidetzeko. Metodo horiei esker, esplorazio artistikoagoa egin daiteke, esaterako, ereduak topologia berri bat izango du, ereduen formak behin baino gehiagotan sortuak, eta baliteke xehetasunak zizelkatuak izatea. Sare berriak, oro har, sareari buruzko bereizmen handiko jatorrizko informazioa dauka, desplazamendu-datuetan edo mapa arruntetako datuetan transferituta, joko-motor batentzat bada.

Modelatze-etapa aurrerago eszenan erabiltzen diren objektu indibidualei forma ematean datza. Modelatze-teknika batzuk daude, honako hauek barne:

• constructive solid geometry
• implicit surfaces
• subdivision surfaces

Eredua programa espezifiko baten bidez egin daiteke (adibidez, Cinema 4D, form • Z, Maya, 3DS Max, Blender, Lightwave, Modo, solidThinking) edo aplikazio-osagai baten bidez (tailatzailea, Lofter 3DS Maxen) edo eszena deskribatzeko lengoaia baten bidez (POV-Rayn bezala). Kasu batzuetan, ez dago fase horien arteko bereizketa zorrotzik; kasu horietan, modelatzea eszena-sorkuntzaren prozesuaren zati bat baino ez da (kasu honetan, adibidez, Caligari trueSpace eta Realsoft 3Drekin).

Material konplexuak dira, hala nola hondar-ekaitzak, hodeiak eta aerosol likidoak partikula-sistemarekin koskatzen dira, eta 3Dko masa koordinatzailea dira, dagoeneko puntuak, poligonoak, testura splat s edo horiei esleitutako espriteak dituztenak.

2D Metodoekiko alderatzea

3D efektu fotorrealistak sarritan alanbrez modelatu gabe lortzen dira, eta batzuetan azken forman bereizezinak dira. Arte grafikoetako programa batzuk 2D grafiko bektorialei edo 2D raster grafikoei geruza gardenetan aplika dakizkiekeen iragazkiak dituzte.

2D modeloen aldean, 3Dko alanbre modelatzeak dituen abantailak honako hauek dira:

• Malgutasuna, angeluak aldatzeko edo aldaketen irudikapen azkarragoa duten irudiak animatzeko gaitasuna;

• Argazki-efektuen renderizaziorako erraztasuna, kalkulu automatikoa eta renderizazioa, mentalki imaginatu edo estimatu beharrean;

• Fotorrealismo zehatza, gizakiaren hutsa, gehiegikeria edo ikusmen-efekturik ez sartzeko aukera gutxiago.

Desabantailak 2D renderizatu fotorealistarekin alderatuta, softwarea ikasteko eta zenbait efektu fotorealistiko lortzeko zailtasuna izan daitezke. Efektu fotorrealista batzuk 3D modelatze-softwarean sartutako renderizazio-iragazki bereziekin lor daitezke. Bi mundu horien hoberako, artista batzuek 3D modelatuaren konbinazio bat erabiltzen dute, ondoren 3D eredutik ordenagailuz renderizatutako 2D irudien edizioa.

3D Modeloen merkatua

3D ereduetarako merkatu handi bat dago (baita 3Drekin lotutako edukia ere, hala nola, testurak, scriptak, etab.), bai banakako ereduetarako bai bilduma handietarako. Sareko 3Dko merkatuek, TurboSquid, The3DStudio, CreativeCrash, CGTrader, FlatPyramid, NoneCG, CGPeopleNetwork eta DAZ 3D kasu, artista indibidualei eurek sortutako edukia saltzeko aukera ematen diete. Sarritan, artisten helburua aldez aurretik proiektuetarako sortu dituzten aktiboei balio gehigarria lortzea izaten da. Horrela, artistek diru gehiago irabaz dezakete lehengo edukiagatik, eta enpresek dirua aurreztu dezakete aurrez egindako ereduak erosiz, langile bati zerotik bat sortzeko ordaindu beharrean. Merkatu horiek euren artean zatitu ohi dute salmenta, eta aktiboa sortu zuen artistak, salmenten %40tik %95era jasotzen ditu artistak merkatuaren arabera. Gehienetan, 3D ereduaren jabetza gordetzen du artistak; bezeroak bakarrik erosten du eredua erabili eta aurkezteko eskubidea. Artista batzuek beren dendetan zuzenean saltzen dituzte beren produktuak, eta horiek prezio apalagoan eskaintzen dituzte, bitartekorik erabiltzen ez dutelako.

Azken urteotan 3Dko inprimaketa-ereduetan espezializatutako merkatu ugari sortu dira. Plataforma horietako batzuek 3Dko inprimaketa-zerbitzuak ere eskaintzen dituzte, modeloa irudikatzeko eta artikuluak dinamikoki bistaratzeko softwarea, etab. Inprimaketa-fitxategiak trukatzeko 3D plataforma ezagunenen artean Shapeways, Thingiverse, CGTrader, Threeding eta MyMiniFactory daude.

3D Inprimakia

3D inprimaketa gehikuntza-fabrikazioko teknologia mota bat da, non objektu tridimentsional bat ondoz ondoko material-geruzen bidez sortzen den.

Azken urteotan, eskaneatu diren objektuen 3D inprimaki pertsonalizatuak eskaintzen dituzten enpresen kopuruak gora egin du, programa informatikoetan hiru dimentsiotan errenderizatuak, eta gero bezeroaren eskakizunei erantzuteko inprimakiak. Arestian aipatu den bezala, 3D modeloak merkatuan eskuragarri dauden 3D inprimagailuak erabiltzen dituzten pertsonek edo enpresek eros ditzakete lineako merkatuetan eta inprimakietan, objektuen etxe-ekoizpenari ordezko piezak^[4], eta ekipo medikoak bezala, aukera emanez.^[5]

Giza modeloa

Giza eredu birtualen lehen aplikazio komertziala 1998an agertu zen Lands' End webgunean. Giza eredu birtualak My Virtual Mode Inc. enpresak sortu zituen, eta erabiltzaileei euren buruaren eredu bat sortzeko eta 3Dko arropa probatzeko aukera eman zieten. Giza eredu birtualak sortzea ahalbidetzen duten hainbat programa moderno daude (Poser, adibidez).

Erabilerak

3D modelatua hainbat industriatan erabiltzen da, hala nola zineman, animazioan eta jokoetan, barne diseinuan eta arkitekturan. Medikuntzaren industrian ere erabiltzen dira, anatomiaren irudikapen interaktiboak sortzeko. 3D softwareak ere erabiltzen dira modeloen edo pieza mekanikoen irudikapen digitalak egiteko, benetan fabrikatu aurretik. Eremu horietan CAD/CAMekin lotutako softwarea erabiltzen da, eta software horrekin, piezak eraiki ez ezik, mihiztatu eta haien funtzionaltasuna aztertu ere egin daiteke.

Blender softwareari esker egindako momia baten moldaketa.

3D modelatua diseinu industrialaren eremuan ere erabiltzen da, non produktuak 3Dn modelatzen diren bezeroen aurrean irudikatu aurretik. Ikus-entzuneko eta ekitaldien industrietan, 3D modelatua agertokien diseinuan erabiltzen da.

X3D hiztegiaren OWL 2 itzulpena 3D ereduetarako deskribapen semantikoak emateko erabil daiteke, eta egokia da 3D ereduak antolatezko eta berreskuratzeko, honako ezaugarri hauen bidez: geometria, dimentsioak, materiala, ehundura, gogoeta lausoa, transmisio-espektroak, gardentasuna, erreflexibitatea, opaleszentzia, esmalteak, bernizak eta esmalteak.(Google Street Viewek Google Arts & Culture-n erabiltzen dituen egituratu gabeko testu-deskribapenak edo 5D museo eta erakusketa birtualak ez bezala, adibidez. 3D ereduen RDF errepresentazioa arrazonamenduan erabil daiteke, honek 3D aplikazio adimendunak ahalbidetzen dituelarik, adibidez, bolumenaren arabera 3Dko bi eredu konpara daitezke.

3Dko modelo solido baten proba

3D modelo solidoak hainbat modutan proba daitezke, behar denaren arabera, simulazioa, mekanismoen diseinua eta analisia erabiliz. Motor bat behar bezala diseinatuta eta mihiztatuta badago (hori beste modu batean egin daiteke, erabiltzen ari den 3D modelatze-programaren arabera), mekanismo-tresna erabiliz, erabiltzaileak gai izan behar du motorra edo makina behar bezala mihiztatuta dagoen esateko, funtzionatzen duen moduaren arabera. Diseinu ezberdinak modu desberdinetan probatu beharko dira. Adibidez, igerilekuko bonba batek uraren simulazio bat beharko luke, ponparen bidez ura nola isurtzen den ikusteko. Proba horiek egiaztatzen dute produktu bat behar bezala garatuta dagoen edo bere baldintzak betetzeko aldatu behar den.

Erreferentziak

1. «Anatomy of an MMORPG» web.archive.org 2009-12-13 (Noiz kontsultatua: 2019-11-28).
2. (Ingelesez) [e-mail]. «ERIS Project Starts - New high-resolution camera and spectrograph for ESO’s Very Large Telescope» www.eso.org (Noiz kontsultatua: 2019-11-28).
3. «Escultura digital 3D: el futuro del modelado 3D | Plusinfografia» web.archive.org 2015-06-22 (Noiz kontsultatua: 2019-11-28).
4. Borison, Rebecca. «All The Ways Your Kids Can Now Customize Their Toys» Business Insider (Noiz kontsultatua: 2019-11-28).
5. (Ingelesez) «New Trends in 3D Printing - Customized Medical Devices» EnvisionTEC 2015-05-30 (Noiz kontsultatua: 2019-11-28).

Ikus gainera

• 3D inprimaketa
• Holografia

Kanpo estekak

• 3D modelaketari buruzko Wikimedia commonseko ikus-entzuneko materiala.
• How 3D Works 3D modelaketaren azalpen txiki bat egiten du