מידול תלת-ממדי
מידול תלת-ממדי הוא תהליך יצירת אובייקטים וירטואליים תלת-ממדיים באמצעות תוכנת מחשב מסוג תוכנת מידול תלת-ממד (באנגלית: 3D modeling software או modeler). האובייקט הווירטואלי אשר נוצר בתהליך זה מכונה מודל תלת-ממדי (3D model).
מודלים וירטואליים תלת ממדיים מהווים כלי עזר חשוב בתהליכי תכנון, בתחומי האדריכלות, העיצוב, הרפואה וההנדסה, ומשמשים בתעשיית הקולנוע והאנימציה ומשחקי הווידאו.
את המודלים התלת-ממדיים ניתן הן להציג כתמונות דו-ממדיות בתהליך המכונה רינדור תלת-ממדי, וכמו כן ניתן להשתמש בהם בהדמיות מחשב של תופעות פיזיקליות. ניתן גם ליצור מודל פיזי של המודל התלת-ממדי באמצעות מדפסות תלת-ממדיות.
ניתן ליצור מודלים תלת-ממדיים באופן אוטומטי או באופן ידני. התהליך הידני דומה במידה מסוימת לפיסול.
מודלים תלת-ממדיים
מודלים תלת-ממדיים (3D models) הם אובייקטים וירטואליים המורכבים בפועל מאוסף של נקודות המפוזרות במרחב תלת ממדי, המחוברות ביניהם באמצעות גופים גאומטריים שונים, כגון משולשים, קווים, משטחים מעוקלים, וכו'. את המודלים התלת ממדיים ניתן ליצור באופן ידני, על ידי אלגוריתם, או על ידי סריקה תלת-ממדית של אובייקטים אמיתיים.
כיום מודלים תלת-ממדיים נמצאים בשימוש במגוון רחב של תחומים:
- תעשיית הרפואה משתמשת במודלים תלת-ממדיים מפורטים של איברי גוף (מודלים אלו עשויים להיווצר על בסיס סריקות MRI או CT).
- תעשיית הקולנוע משתמשת במודלים תלת-ממדיים כדמויות ואובייקטים בסרטי אנימציה בעלי מראה מציאותי.
- תעשיית משחקי הווידאו משתמשת במודלים תלת-ממדיים לצורך יצירת העולמות והדמויות המשבלים במשחקי הווידאו.
- ארכיטקטים משתמשים בהם על מנת להדגים ללקוחותיהם כיצד יראו המבנים אותם הם מתכננים.
- מהנדסים משתמשים בהם כדי לעצב מכשירים, כלי רכב, וכו'.
- כמו כן, מדפסות תלת-ממד מאפשרות כיום גם להדפיס מודלים פיזיים מורכבים על בסיס מודלים תלת ממדיים וירטואליים.
יצירת מודלים באמצעות שיטת ה- SFM
Structure From Motion היא שיטת מידול של עצמים מציאותיים קיימים. השיטה מבוססת על שלושה שלבים:
- תחילה מצלמים מכיוונים שונים בהקפה את העצם שאותו רוצים כמודל תלת ממדי, כ-50 תמונות יספיקו. חשוב שבצילומים תהיה חשיפה של 90% ומעלה מהעצם.
- השלב השני הוא מציאת נקודות של חלקים בולטים בתמונות על ידי תוכנה מסוימת ששמה לב לשינויים גדולים בצבע הפיקסלים בין הרקע לבין העצם המצולם, מבינה שזה הקצה של העצם ומסמנת כנקודה. ביצוע הפעולה ידנית גם כן אפשרי. פעולה זו מתרחשת פעמים רבות בכל תמונה‚ וכך נוצרות מעין מפות של נקודות על התמונות.
- השלב הבא שהתוכנה, המשתמשת בשיטת ה- SFM מבצעת, הוא המרת התמונות הדו ממדיות למודל תלת ממדי אחד. התוכנה מבצעת זאת על ידי מציאת זווית הצילום ביחס לנקודה כך שהיא מחשבת את הזווית בין מרכז התמונה (כיוון הצילום) ל (x,y) של הנקודה וממקמת את המצלמה בהתאם. אחר כך התוכנה מציבה מעין קרן דמיונית (שהיא זווית הצילום שנמצאה) ומצליבה עם כל תמונה בה קיימת אותה נקודה. כך ניתן לראות היכן קרניים אלו מצטלבות. מיקום ההצלבה נותן קואורדינטה תלת ממדית (x, y, z), שהיא מיקום הנקודה במודל התלת ממדי. חשוב לציין שבנוסף לכך יש גם התאמת המיקום עם נקודות משותפות אחרות. גם שלב זה דורש זמן רב בגלל החישובים הרבים לכל נקודה בכל תמונה.
ל- SFM יש כמה יתרונות בולטים, אחד מהם שלא צריך ידע במודלים תלת ממדיים אלא רק בתוכנה בה משתמשים. עוד יתרון שקיים הוא שיש גם אפליקציות לסמארטפון, מה שנותן למשתמש זמינות מיידית.
ל-SFM קיימים גם חסרונות. חיסרון שאפשר לראות מיידית הוא שבעת הקליברציה (תהליך שגוזל זמן רב) אין שליטה על יצירת המודל ויכול לצאת מודל שגוי או חלקים משוכפלים מה שאומר שצריך לחזור על שלב אחד ושתיים שוב. קיים עוד חיסרון והוא שהחישובים ליצירת המודל מאד קשים גם למחשבים והמשתמש יצטרך מחשב חזק יחסית כדי להפחית את זמן הטעינה והחישוב הארוך.
יש לקחת בחשבון שהשיטה עדיין לא מושלמת ועוברת חידושים ושיפורים כל הזמן.
תוכנות ליצירת מודלים תלת-ממדיים
ישנן תוכנות מחשב שונות המסוגלות ליצור מודלים תלת-ממדיים וירטואליים. התוכנות הקנייניות והתוכנות החופשיות הבולטות והנפוצות ביותר הינן:
תוכנות קנייניות
- 3D Studio Max
- Maya
- Lightwave
- SketchUp
- Cinema 4D
- Rhinoceros 3D
- ZBrush
- Autodesk Inventor
- Autodesk Softimage
- Gmax
- MicroStation
- Solidworks
תוכנות חופשיות
- Blender
- POV-Ray
- Art of Illusion
- CB Model Pro
- KPovModeler
- Metasequoia
- Wings 3D
- Scann3D
- Autodesk Remake
- Visual SFM
ראו גם
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
- Micheletti N, Chandler JH, Lane SN (2015) Section 2.2. Structure from Motion (SfM) photogrammetry. In: Cook SJ, Clarke LE, Nield JM (eds) Geomorphological Techniques (Online Edition). London, UK: British Society for Geomorphology. ISSN 2047-0371. Google Scholar
- Fletcher Dunn, Ian Parberry, (2011) 3D Math Primer for Graphics and Game Development, 2nd Edition
25394799מידול תלת-ממדי