3D建模

在3D计算机图形学中，3D建模是通过专用软件在三个维度上对对象的任何表面进行数学表示的过程。该产品称为3D模型。使用3D模型的人可能被称为3D艺术家。它可以通过称为3D渲染的过程显示为二维图像，也可以在物理现象的计算机模拟中使用。该模型也可以使用3D打印设备进行物理创建。

可以自动或手动创建模型。为3D计算机图形准备几何数据的手动建模过程类似于造型艺术，例如雕刻。

3D建模软件是用于生成3D模型的一类3D计算机图形软件。此类的单个程序称为建模应用程序或建模器。

代表模型的三种流行方式：

• 多边形建模 – 3D空间中的点（称为顶点）通过线段连接以形成多边形网格。如今，绝大多数3D模型都是作为带纹理的多边形模型构建的，因为它们非常灵活，而且计算机可以如此快速地渲染它们。但是，多边形是平面的，只能使用许多多边形来近似曲面。
• 曲线建模 –曲面由曲线定义，并受加权控制点的影响。曲线跟随（但不一定要插值）这些点。增加某个点的权重将使曲线拉近该点。曲线类型包括非均匀有理B样条（NURBS）、样条、面片和几何图元
• 数字雕刻 –仍然是一种相当新的建模方法，3D雕刻在出现的几年中已变得非常流行。目前有三种类型的数字雕刻的：位移，这是在这一刻应用中使用最广泛的，采用的是致密的模型（通常由产生的细分曲面和存储用于顶点新位置的多边形控制网格的）通过使用存储调整后位置的图像地图来确定位置。松散地基于体素的体积具有与位移类似的功能，但是当区域中没有足够的多边形来实现变形时，体积不会受到多边形拉伸的影响。动态镶嵌与体素相似，但使用三角剖分法划分表面以保持光滑的表面并允许更精细的细节。这些方法允许极富艺术性的探索，因为一旦模型形成并且可能已经雕刻了细节，模型就会在其上创建新的拓扑。如果是用于游戏引擎，通常将新的网格物体的原始高分辨率网格物体信息转换为位移数据或法线贴图数据。

建模阶段包括对稍后在场景中使用的单个对象进行整形。有许多建模技术，包括：

• 构造实体几何
• 隐式表面
• 细分曲面

可以通过专用程序（例如Cinema 4D、Maya、3ds Max、Blender、LightWave、Modo）或应用程序组件（3ds Max中的Shaper、Lofter）或某种场景描述语言（如POV-Ray）进行建模。在某些情况下，这些阶段之间没有严格的区分；在这种情况下，建模只是场景创建过程的一部分（例如，使用Caligari trueSpace和Realsoft 3D就是这种情况）。

也可以使用摄影测量技术通过RealityCapture、Metashape、3DF Zephyr和Meshroom等专用程序来创建3D模型。可以使用MeshLab、GigaMesh软件框架、netfabb或MeshMixer之类的应用程序执行清理和进一步处理。摄影测量法使用算法创建模型，该算法基于从多个角度拍摄的照片来解释现实世界中物体和环境的形状和纹理。

复杂的材料是使用粒子系统建模的，并且是3D 坐标的质量，这些坐标具有点、多边形、纹理splat或精灵。

3D模型（以及与3D相关的内容，例如纹理、脚本等）的庞大市场仍然存在-无论是单个模型还是大型集合。几个在线3D内容市场允许单个艺术家出售他们创建的内容，包括TurboSquid、3DBaza、CGStudio、CreativeMarket、Sketchfab、CGTrader和崇拜。通常，艺术家的目标是从他们先前为项目创造的资产中获得更多价值。这样，艺术家可以从旧内容中赚取更多的钱，公司可以通过购买预制模型来省钱，而不用付钱从头开始创建模型。这些市场通常将销售分成自己和创建资产的艺术家，艺术家根据市场获得40％至​​95％的销售额。在大多数情况下，艺术家保留3d模型的所有权；客户仅购买使用权并展示模型。一些艺术家直接在自己的商店中出售其产品，而不使用中介，从而以较低的价格出售其产品。

在过去的几年中，出现了许多专门用于3D打印模型的市场。一些3D打印市场是模型共享站点的组合，有或没有内置的电子商务功能。其中一些平台还提供按需3D打印服务，用于模型渲染和项目动态查看的软件等。3D打印文件共享平台包括Shapeways、Sketchfab、Pinshape、Thingiverse、TurboSquid、CGTrader、Threeding、MyMiniFactory和GrabCAD。

3D打印是增材制造技术的一种形式，其中通过在连续的材料层中放置或构建三维物体来创建三维物体。

3D打印是一种创建对象的好方法，因为无需创建复杂的昂贵模具或通过由多个零件制成的对象，就可以创建原本无法制作的对象。只需编辑3D模型即可编辑3D打印的零件。这样就不必进行任何其他工具，从而节省了时间和金钱。3D打印无需进行生产过程即可测试创意。

近年来，数量激增的公司提供了个性化的3D打印对象模型，这些对象已被扫描，用CAD软件进行设计，然后根据客户的要求进行打印。如前所述，可以从在线市场购买3D模型，并由个人或公司使用商业上可用的3D打印机进行打印，从而可以对零件、数学模型，甚至医疗设备等对象进行家庭生产。

3D建模用于电影、动画和游戏、室内设计和建筑等各个行业。它们还用于医疗行业，以创建解剖学的交互式表示。在实际制造机械模型或零件之前，大量3D软件也用于构建机械模型或零件的数字表示。在此类领域中使用了与CAD和CAM相关的软件，借助这些软件，您不仅可以构造零件，还可以组装零件并观察其功能。

3D建模还用于工业设计领域，在对产品进行展示之前，先对产品进行3D建模。在媒体和活动行业中，舞台和布景设计中使用3D建模。

所述的OWL 2翻译的词汇的X3D可用于提供语义描述为3D模型，其适合于索引和3D模型的检索通过的功能，如几何形状、尺寸、材料、纹理、漫反射、透射光谱、透明度、反射性、乳白色、釉面、清漆和搪瓷（例如，与非结构化文字说明或使用Google Arts＆Culture上的Google Street View的2.5D虚拟博物馆和展览相反）。3D模型的RDF表示可以在推理中使用，这可以启用智能3D应用程序，例如，该应用程序可以按体积自动比较两个3D模型。

可以根据需要使用仿真、机制设计和分析，以不同的方式测试3D实体模型。如果正确地设计和组装了电动机（可以根据所使用的3D建模程序进行不同的操作），则使用机械工具，用户应该能够通过其工作方式来判断电动机或机器的组装是否正确。不同的设计将需要以不同的方式进行测试。例如; 泳池泵需要模拟流过泵的水，以查看水如何流过泵。这些测试验证产品是否正确开发或是否需要修改以满足其要求。