سال‌هاست که مدل سازی سه بعدی یکی از مهمترین تخصص‌های تسهیل‌گر رشد صنعت و بشر است. شاید ندانید ولی ویدئو‌ها یا تصاویری که ما از آن استفاده می‌کنیم یا می‌بینیم با کمک از همین تخصص طراحی و تولید شده‌اند. مدلسازی سه بعدی یا 3D modeling به کمک صنعت‌گران می‌آید تا قطعه‌های خاص طراحی کنند یا به‌کمک بازاریاب‌ها می‌آید تا ویدئویی برای جذب کاربر بسازند.
مدلسازی سه‌بعدی به بشر کمک می‌کند تا تصویری را از هرچه که در ذهن دارد بسازد. در این مقاله قصد بررسی انواع مدلسازی سه‌بعدی را داریم. پیشنهاد می‌کنم اگر به این حرفه علاقه‌مندید و می‌خواهید با انواع آن آشنا شوید تا آخر این مطلب با ما همراه باشید.
اگر می‌خواهید با تاریخ طراحی سه بعدی آشنا شوید و بدانید که 3D دیزاین چه گذشته و آینده‌ای دارد، «طراحی سه بعدی از کجا آمده است؟» را بخوانید.
آنچه در این نوشته خواهیم داشت
انواع مدلسازی سه بعدی
بیایید مقاله را با تعریف مدل سازی سه‌بعدی شروع کنیم. به فرآیند ساخت تصویری سه بعدی از یک سطح یا شی مدلسازی سه‌بعدی می‌گویند. چیزی شبیه نقاشی استوانه یا یک گوی با سایه‌زنی که مدل‌های سه بعدی از دایره هستند.
البته مدلسازی سه بعدی صرفا روی کاغذ انجام نمی‌شود. آنچه امروزه بسیار متداول است مدلسازی سه بعدی با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری است. در فرآیند ساخت تصویری سه بعدی به کمک نرم‌افزارها، متخصص با نقاط، خطوط و اشکال هندسی سروکار دارد تا شکل یا تصویر مورد نظرش را به فرم واقعی و قابل ساخت نزدیک کند.
فرآیند ساخت مدل سه بعدی معمولا از یک شکل هندسی که اضلاع، رئوس و شکلش به کانسپت نهایی نزدیک‌تر است، شروع می‌شود. در این فرآیند راس هر خط محل تغییر شکل آن است. درواقع هر مدل سه‌بعدی از انواع خط و راس تشکیل می‌شود که به‌صورت شبکه‌ای به هم متصل می‌شوند.
برای تغییر حالت‌های مدل سه‌بعدی باید راس خطوط را حرکت دهید. البته تغییر زاویه یا شکل خطوط نیاز به علم هندسه و ریاضی دارد. نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی محاسبات را انجام می‌دهد و همچنین به طراح امکان می‌دهد تا خطوط را نسبت‌به یک راس یا نقطه‌ی مشخص به‌صورت افقی یا عمودی تنظیم کنید.
۱. Solid Modeling
Solid modeling در لغت به مدلسازی جامد یا بهتر است بگوییم توپر ترجمه می‌شود. منظور از Solid modeling درواقع طرح‌های سه‌بعدی است که علاوه‌بر سطح حجیم، عمق و جنسی مثل سطحش دارند. شما فرض کنید یک تکه چوب را به‌صورت مثلث برش دهیم و همان مثلث را از وسط نصف کنیم؛ دقیقا جنس بیرون و داخل چوب یکی 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. چون طرح باید علاوه‌بر شمایلی که از سطح می‌بینیم داخلش هم همان شرایط را داشته باشد. Tinkercad و FreeCAD دو نرم‌افزار هستند که برای طرح‌های ابتدایی این نوع مدلسازی توصیه می‌شوند. برای اجرای طرح‌های پیشرفته بهتر است از برنامه‌هایی مثل SketchUp، SolidWorks و Autodesk Fusion 360 استفاده شود.
۲. Wireframe Modeling
نمونه یک طرح سه بعدی که به روش Wireframe Modeling طراحی شده، همان نقاشی مکعب خودمان است. در مدل سازی به سبک Wireframe با جسمی رو‌به‌رو می‌شویم که از وصل شدن نقطه‌های کنارهم با خطوط 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. تصویر سه بعدی صرفا از چندین خط که به یکدیگر وصل شدند ایجاد می‌شود.
برای اجرای طرح‌ها به روش Wireframe Modeling نرم افزارهای مختلفی توسعه داده شده که از مشهورترین آن‌ها می‌توان به Blender، Autodesk Maya، 3DS Max و Cinema 4D اشاره کرد.
۳. Surface Modeling
روش سوم در مدلسازی سه‌بعدی که به دلیل کاربردش در صنایعی مثل خودروسازی یا طراحی اجسام مصرفی مشهور و کاربردی است، Surface Modeling نام دارد.
این عبارت به‌صورت لغوی به مدلسازی سطحی ترجمه می‌شود. در این نوع از مدل سازی، تصویر اجسام را به‌صورت سه بعدی اجرا می‌کنند ولی مثل روش Solid modeling اجسام عمق ندارند. در این روش فقط جنس، رنگ و نوردهی سطح اجسام انجام می‌شود.
۴. Box modeling
اسم مدلسازی جعبه‌ای به دلیل ساختار متفاوت طراحی در این متد انتخاب شده است. در این روش طراح در بورد برنامه یک مستطیل یا مربع به اندازه مدلی که می‌خواهد طرح آن را بسازد ایجاد، سپس با کپی همان مستطیل کنارش، مرحله‌به‌مرحله جزییات و شکل مدل را تکمیل می‌کند. نکته دیگر در این روش بحث چیدمان جزء‌به‌جزء یک طرح کنار هم برای تکمیل کل طرح است.
مثلا، شما طرح سه بعدی دست انسان را در نظر بگیرید. در مرحله اول یک مربع برای کف دست ایجاد می‌شود سپس مرحله‌به‌مرحله مستطیل‌هایی برای انگشت‌ها و پس از تکمیل پنج انگشت، فرم و شکل آن‌ها با جزییات به مدل دست اضافه می‌شود.
این روش بیشتر در طراحی ساختمان یا مدل‌هایی از مبلمان کاربرد دارد. مدل‌های ساخته شده با این متد اغلب مثل روش Surface Modeling فقط سطحشان رنگ و جنس دارد و عمقی ندارند. نرم‌افزار بلندر برای مدلسازی با متد Box modeling مناسب و کاربردی است.
«۵ اصل مهم در طراحی سه بعدی با بلندر» را بخوانید تا در مدلسازی با بلندر حرفه‌ای‌تر شوید.
۵. Polygonal Modeling
Polygonal Modeling یا مدلسازی چندضلعی روشی کاربردی از مدلسازی سه بعدی برای تولید کاراکترهای نمایشی است. کاراکترهای انیمشنی یا مدلی از شخصیت‌ها در دنیای واقعی را معمولا با این متد از مدلسازی سه‌بعدی می‌سازند. البته این روش جزییات و سختی‌های خاصی در اجرا دارد که معمولا به مدل‌سازهای کم‌تجربه توصیه نمی‌شود.
ویژگی بارز این متد افزایش توان اضافه کردن جزییات به مدل و متحرک ساختن آن است، زیرا اجرای زوایا و شکل‌های مختلف مدل با آن امکان پذیر است. کاربردی‌ترین نرم‌افزارهای برای این نوع مدل سازی سه بعدی Topogun و مایا هستند.
۶. NURBS
یکی دیگر از روش‌های مدلسازی سه‌بعدی Non-Uniform Rational Basis Spline یا NURBS است. این روش ویژگی‌های مختلفی دارد. طرح‌های تولید شده با آن سطح صاف و دقیقی دارند یا مدلسازی با آن بسیار ساده است. شما می‌توانید روش NURBS را با نرم‌افزارهایی مثل بلندر اجرا کنید.
متد NURBS معمولا با روش Polygonal مقایسه می‌شود. در هر دو روش مدل‌های سه‌بعدی کاربردی ساخته می‌شود، اما در روش NURBS اجرای طرح‌ها به‌غایت ساده و کامل‌تر از Polygonal است. دلیلش هم انعطاف در حرکت یا تغییر شکل و زاویه سطوحی است که با این روش ساخته می‌شود. (در این ویدئو شیوه‌ی اجرای این مدلسازی در بلندر آموزش داده شده است.)
۷. Primitive Modeling
از قدیم تکنیک ساده و جذابی برای مدلسازی فیزیکی استفاده می‌شد که بعد از توسعه نرم‌افزارهای 3D دیزاین وارد این حوزه هم شد. مدلسازی اولیه یک تکنیک ساده برای ایجاد مدل‌های سه‌بعدی پیچیده بر اساس اشکال هندسی است. شکل‌هایی که برای نمونه اولیه مدل استفاده می‌شود، می‌توانند چند ضلعی یا غیر چند ضلعی باشند یا می‌توان آن‌ها را ترکیب کرد تا مدل‌های دقیق‌تری ایجاد شود.
به عنوان مثال، دایره‌ها را می‌توان برای ایجاد شکل تخم مرغ ترکیب کرد یا چند مکعب را برای ایجاد یک مکعب سه بعدی روی هم قرار داد.
مدلسازی اولیه راه حلی سریع و آسان برای ایجاد مدل‌های سه بعدی ارائه می دهد و اغلب برای مدل‌های کم زاویه یا برای نمونه‌سازی اولیه استفاده می‌شود. با این حال، اگر طراح درک خوبی از هندسه داشته باشد، می‌تواند با این روش مدل‌های باکیفیت و پیچیده‌تری خلق کند.
۸. 3D Sculpting
فکر کنید یک پیکر تراش یا مجسمه‌ساز چگونه زوایا، طرح‌ها، شکل‌های مختلف یا سطوح متفاوت بدن و صورت یک انسان را می‌تراشد تا شکل مجسمه کامل شود. در مدلسازی به روش Sculpting نیز دقیقا همین فرآیند طی می‌شود. اول با چند شکل هندسی مثل مکعب یا استوانه مدل کلی طرح اصلی را می‌سازند. سپس با حذف یا اضافه کردن جزییات کم‌کم مدل را به تصویر نهایی نزدیک می‌کنند.
دامنه اجرای مدل‌های مختلف با این روش بسیار زیاد است. از مدل‌های سخت مثل چهره انسان گرفته تا خانه و وسایل یا خودرو را می‌توان با این روش مدلسازی کرد. اما سختی‌های خاصی دارد که هر مدلسازی از پس آن برنمی‌آید. نرم‌افزارهایی مثل SelfCAD یا ZBrush گزینه‌های مناسب مدلسازی به این روش هستند.
اگر می‌خواهید بدانید چطور می‌شود طرح‌های 3D را به آثار هنری تبدیل کرد و فروخت؛ «۳D NFT: گنجی برای طراحان سه بعدی» را بخوانید.
جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
سه روش برای یادگیری مدلسازی سه بعدی وجود دارد: آموزش دانشگاهی، خودآموزی و شرکت در دوره‌های آموزشی.
روش اول مسیر دانشگاه است. شما می‌توانید به‌صورت تخصصی سمت رشته‌هایی مثل طراحی صنعتی، معماری، نقشه کشی و… در دانشگاه بروید. روش دوم یادگیری با ویدئو‌های آموزشی و منابع آنلاین است. روش سوم شرکت در دوره‌های آموزشی است.
بهتر است کار با کدام نرم‌افزار را یاد گرفت؟ همان‌طور که اشاره شد، هر نرم‌افزار برای نوع خاصی از مدلسازی کاربرد دارد. با این حال اگر جزو آن دسته از افراد هستید که تازه می‌خواهید طراحی سه بعدی یاد بگیرید، آموزش طراحی سه بعدی با بلندر بهترین انتخاب است. چون بلندر نرم‌افزاری است که برای چند نوع مدل سازی مختلف می‌شود از آن استفاده کرد.