ما هر روز با مدل‌های دیجیتال سه‌بعدی مختلفی مواجه می‌شویم. اما تا زمانی که با این صنعت آشنا نباشیم، شاید هیچ ایده‌ای از انواع و روند ساخت و مراحل مختلف تولید آن‌ها نداشته باشیم. در این مقاله، به معرفی اجمالی انواع مدل‌های سه بعدی و همچنین مراحلی که طراح سه بعدی برای مدلسازی طی می‌کند، خواهیم پرداخت.

3D دیزاین تاریخ جالبی دارد که دانستنش برای هر علاقه‌مندی مفید است. «طراحی سه بعدی از کجا آمده است؟» را بخوانید تا با تاریخچه طراحی سه‌بعدی آشنا شوید.

فرآیند مدلسازی سه بعدی 

این فرآیند از ۳ مرحله اجباری و ۲ مرحله اختیاری تشکیل شده است. یعنی 3D دیزاینر باید ۳ مرحله‌‌ای را که در ادامه معرفی می‌شود، حتما طی کند ولی لازم نیست در هر پروژه حتما ۲ مرحله‌ی اختیاری را انجام دهد. 

۱. هنر مفهومی (concept art)

قبل از شروع به ساخت هرگونه مدل سه‌بعدی واقعی، بهتر است یک زیرساخت محکم داشته باشید. در این مرحله، هنر مفهومی یا کانسپت‌آرت وارد می‌شود. هنر مفهومی یک نمایش بصری است که یک داستان یا نگاه خاصی را منتقل می‌کند. و طرحی است که به عنوان یک نقشه راهنما برای شروع ساخت مدل مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مرحله، ایده‌های مختلف بررسی می‌شوند و پس از تأیید، به مرحله بعدی راه می‌یابند.

مراحل طراحی اولیه (هنر مفهومی) بسته به استودیو و فردی که در حال ساخت مدل است، متفاوت است. اما به طور کلی با طراحی نقشه‌های کوچک شروع می‌شود و به مرور زمان با افزایش جزئیات، پیش می‌رود و به طراحی هنر مفهومی نهایی می‌رسد.

۲. مدلینگ و اسکالپتینگ

بعد از تأیید هنر مفهومی نهایی و شناخت دقیق نیازهای مدل، می‌توان شروع به ساخت مدل سه‌بعدی واقعی کرد. دو روش اصلی برای ساخت مدل سه‌بعدی وجود دارد: پلی‌مدلینگ و اسکالپتینگ. 

• در پلی‌مدلینگ، طراح از ایجاد یک شکل ابتدایی شروع  و پس از اکسترود کردن و تغییر ساختار در نواحی مدنظر، آن را به شکل نهایی تبدیل می‌کند.
•  اسکالپتینگ روش ارگانیک‌تری برای ساخت پایه اولیه است؛ مانند مجسمه‌سازی با خاک رس به صورت دیجیتال. شروع کار، طراحی یک پایه اولیه است که با تغییر دادن ساختار و هندسه آن، شکل اولیه ایجاد می‌شود.

همچنین می‌‌شود این دو روش را ترکیب کرد. با استفاده از روش پلی‌مدلینگ، فرم پایه را ایجاد و سپس با استفاده از روش اسکالپتینگ، جزئیات ریز را به مدل اضافه کرد.

نقشه‌برداری با UV

پس از اتمام ساخت مجسمه مدل، لازم است UV‌ها تنظیم شوند. نقشه‌برداری UV فرآیندی است که با دریافت مدل‌های سه‌بعدی، نقشه‌های دوبعدی ایجاد می‌کند. تصور کنید که یک مکعب را باز می‌کنید و تمام صفحات آن را  روی یک میز صاف قرار می‌دهید. این مثال، تعبیری از نقشه‌برداری UV است.

ابزارهای هوش مصنوعی به 3D دیزاینر کمک می‌کنند تا این مراحل را راحت‌تر و سریع‌تر انجام دهد. «۱۰ ابزار هوش مصنوعی برای طراحی‌ سه‌ بعدی» را بخوانید تا با بهترین ابزارهای هوش مصنوعی برای طراحی و مدل‌سازی سه‌بعدی آشنا شوید. 

۳. تکسچر (افزودن جزئیات سطح)

پس از آماده‌سازی مدل و نقشه‌برداری با UV، نوبت به افزودن تکسچرها می‌رسد. اجرای این مرحله سبب می‌شود به سطح مدل جزئیات بیشتری اضافه و رنگ‌های مختلفی برای تکمیل آن بکار گرفته شود. این فرآیند شامل لایه‌های مختلف و افزودن افکت‌هایی برای رسیدن به نتیجه مطلوب است.

این مرحله نیاز به تنظیمات دقیق و آزمون و خطا دارد. یک هنرمند ماهر در این زمینه می‌تواند عمق بیشتری به مدل ببخشد. نرم‌افزار بلندر که از بهترین و قوی‌ترین نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی است، ابزارهای کاملی برای تکسچر دادن به مدل‌ها دارد. 

۲ مرحله اختیاری در مدل‌سازی سه بعدی

تا به اینجا طراح سه‌بعدی باید یک مدل کامل داشته باشد. در صورتی که بخواهد مدل خود را متحرک کند، ابتدا باید مدل را استخوان‌بندی کرد.

۱. Rigging

در این مرحله، گویی به مدل خود یک ساختار استخوانی می‌دهید، که موجب حرکت آن می‌شود. این فرآیند فنی بسیار پیچیده است و یک ساختار استخوانی خوب، باعث می‌شود حرکات انیمیشن مدل سه بعدی، واقع‌گرایانه و طبیعی‌تر باشد. ساختار استخوانی دقیق، امکان کنترل طراح سه بعدی بر  حرکات مدل را بیشتر می‌کند. به عنوان مثال، استفاده از ساختار استخوانی در صورت، اگرچه بسیار پیچیده است؛ موجب امکان تغییرات بیشتری در بیان احساسات از طریق چهره‌ی مدل می‌شود.

۲. متحرک‌سازی (انیمیشن)

پس از ایجاد ساختار استخوانی، می‌توان مدل را انیمیت کرد. در این مرحله، روش‌های مختلفی برای ایجاد انیمیشن وجود دارند.به عنوان مثال فناوری Motion Capture برای ساخت انیمیشن از تصویربرداری حرکتی استفاده می‌کند. در این روش، فردی لباس مخصوص Motion Capture را که به مدل متصل شده است، می‌پوشد و حرکات برنامه‌ریزی‌شده را انجام می‌دهد. این حرکات به مدل منتقل می‌شوند. البته باید توجه داشت که حرکات به دست آمده از روش Motion Capture بدون بررسی و اصلاحات قابل استفاده نیستند.

روش دیگر برای ایجاد انیمیشن، استفاده از روش زمان‌بر Keyframe است. در این روش حرکات مدل به صورت دستی در مدت زمان‌های مختلف تعیین می‌شوند.

برخی از انواع مدل‌سازی سه بعدی

۱. Solid Modeling

Solid modeling به معنای طرح‌های سه‌بعدی است که علاوه‌بر سطح حجیم، عمق و جنسی مثل سطحش دارند. برای مثال، اگر یک تکه چوب را در قالب یک مثلث برش دهیم و آن را از وسط نصف کنیم، جنس بیرون و داخل چوب یکسان است. طرح‌های اجرا شده به سبک Solid modeling نیز چنین شرایطی دارند. یعنی علاوه‌بر مشخص بودن جنس و فرم سطح طرح، عمق و داخلش نیز جنس و شکل دارد.

این روش بیشتر برای طراحی اشیایی مثل چرخ دنده، لوله و… در صنعت کاربرد دارد. برنامه‌های Tinkercad و FreeCAD برای طراحی اولیه با استفاده از این روش مناسب هستند. برای طرح‌های پیشرفته بهتر است از برنامه‌هایی مانند SketchUp، SolidWorks و Autodesk Fusion 360 استفاده کنید. با استفاده از این برنامه‌ها، می‌توانید طرح‌های پیچیده‌تری را ایجاد کنید و به صورت دقیق و با داشتن جنس و شکل داخلی، آن‌ها را به صورت سه‌بعدی نمایش دهید.

۲. Wireframe Modeling

نمونه یک طرح سه بعدی که به روش Wireframe Modeling طراحی شده، همان نقاشی مکعب است. در مدل‌ سازی به سبک Wireframe با جسمی رو‌به‌رو هستیم که از وصل شدن نقطه‌های کنارهم به یکدیگر حجم می‌گیرند. درواقع Wireframe Modeling مدل اولیه اشکال سه بعدی را می‌سازد که قرار است سطح آن با جنس‌های مختلف پوشانده شود.

صنایع مختلف مثل فولاد یا هواپیماسازی با استفاده از این نوع مدلسازی، تصویری سه بعدی از اجسامی که قصد تولیدش را دارند می‌سازند. نه تصویری که سطح طرح در آن جنس یا رنگ داشته باشد، بلکه مدلی که با استفاده از سیم ساخته شده است. 

 برای اجرای طرح‌ها با استفاده از روش Wireframe Modeling، برنامه‌های مختلفی وجود دارند که از مشهورترین آن‌ها می‌توان به Blender،  Autodesk Maya، 3DS Max و Cinema 4D اشاره کرد. با استفاده از این برنامه‌ها، مدل‌های سه بعدی پیچیده‌تری را طراحی می‌کنید و با اضافه کردن جزئیات داخلی و پوشش سطح با جنس‌ها و رنگ‌های مختلف، تصویر سه بعدی شکل نهایی را به دست آورید.

مدل‌سازی سه بعدی، که پایه و اساس طراحی سه بعدی است، انواع مختلفی دارد و فقط محدود به همین دو مورد نمی‌شود. «مهم‌ترین انواع مدل سازی سه بعدی» را بخوانید تا با انواع مدلسازی سه بعدی و نمونه‌های آن آشنا شوید. 

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

همانطور که ملاحظه کردید، طراحی و ساخت یک مدل سه‌بعدی مراحل مختلف و پیچیده‌ای دارد. مراحل ساخت مدل‌های سه‌بعدی شامل هنر مفهومی، مدل‌سازی به یکی از روش‌های پلی‌مدلینگ و اسکالپتینگ، ایجاد UV، رنگ‌آمیزی و افزودن تکسچر و جزئیات و انیمیشن‌سازی می‌‌شود. با انجام این مراحل، 3D دیزاینر مدل‌های سه‌بعدی زیبا و واقع‌گرایانه‌ای می‌سازد که از آن‌ها در بازی‌ها، فیلم‌ها، تبلیغات و … استفاده می‌شود.

در دوره آموزش طراحی سه بعدی با بلندر مراحل طراحی و مدل‌سازی سه بعدی آموزش داده می‌شود و در یک سرفصل کاملا اختصاصی و کامل در ۱۴ جلسه به مبحث متحرک‌سازی (انیمیشن) مدل‌های سه‌بعدی پرداخته می‌شود.