3D 모델링

1. 모델링의 필요성

■ 모델

작품을 만들기 전에 미리 만든 물건 또는 완성 된 작품의 미리보기를 말한다.

 

◆모델링

▶3차원 모델링(3D modeling)은 컴퓨터가 이해할 수 있는 형태의 데이터로 저장된다.

▶3차원 모델은 일반적으로 렌더링 과정을 통해 실제 물체와 비슷한 모양과 질감을 가질 수

있다.

▶컴퓨터 그래픽스 분야에서는 특히 이러한 3차원 모델을 표현하고자 하며 가상공간의

3차원 모델을 통해 실세계의 물체를 묘사하거나 혹은 물리적 환경을 모델링하여

가상환경 속에서 물체의 모습을 만들어낼 수도 있다.

▶최근 3차원 모델링은 영화, 애니메이션, 광고 등의 엔터테인먼트 분야와 물리적 실험

시뮬레이션, 건축, 디자인 등의 설계 및 예술의 표현 수단으로 각광받고 있다.

 

3차원 모델링 소프트웨어

3차원 모델러(3D modeler, 3D modeller)는 삼차원 도안을 만들 때 사용되는 소프트웨어이다.

 

1.1 CAD 소프트웨어(직접 모델링)

♠ 3D 프린터로 원하는 출력물을 제작하기 위해서는 반드시 3차원 모델링 데이터가 필요하다.

♠컴퓨터를 이용한 설계로 CAD(computer Aided design), 3차원 모델링 소프트웨어를 이용하여

3차원 데이터를 모델링한다.

♠모델링 과정 : CAD와 같은 컴퓨터 그래픽 설계 소프트웨어들을 주로 사용하며, 출력을 위해

STL 파일로 포맷, 변환해 주면 된다. 

 

1.1.1 3D 모델링 일반

♠ 컴퓨터 그래픽은 컴퓨터를 이용하여 3차원 공간에 가상의 오브젝트를 만드는 것부터 시작된다.

♠ 이 가상의 오브젝트를 지오메트리라 하고 지오메트리 구현 방식은 넙스와 폴리곤으로 나눠진다.

♠ 넙스(NURBS) : 비정형화된 함수의 곡선으로 곡선과 표면의 표현을 정확히 수학적으로 정의한다.

♠ 곡선 : B-Spline, 원추곡선을 표현할 수 있다. 4개의 좌표 조정점을 사용하여 곡선의 변형 자유롭다.

♠ 폴리곤 모델링 : 컴퓨터 그래픽스에서 사용하는 일반적인 표현법

출처 : www.slideshare.net/hoejunjoung/3ds-max-standard-model

 

 

 

♠ 삼각형들로 구성된 면의 집합을이용해서 모델을 표현한다.

♠ 폴리곤(polygon, 다각형)은 정점과 모서리 부분 선(edge), 면(face)으로 구성된다.

♠ STL파일도 표면 데이터를 이용한 폴리곤 표현방식이다.

♠ 정밀하고 부드러운 표현을 위해 수많은 정점을 필요로 하기에 수정 시 번거로움이 있다.

♠ 그래픽 소프트웨어의 표준 규격 : DXF, STEP, STL, GKS, CGM 등이 있다.

▶DXF : 오토데스크사의 Auto CAD데이터와 호환성을 위해 제정한 아스키 포맷이다.

▶ IGES : 중립 파일을 이용해 서로 다른 CAD/CAM시스템 간의 형상 데이터 교환을 위해 만들어진

포맷으로 아스키와 바이너리가 있다.

▶STEP : 개념설계에서 상세 서계, 시제품, 테스트, 생산, 생산 지원에 이르는 사이프 사이클에 적용

되는 제품 데이터의 표현 및 교환을 위한 국제 표준 규격이다.

▶STL : 신속 조형의 표준 입력 파일 포맷

CAD./ CAM소프트웨어 개발자들에 의해 표준 출력 옵션으로 선정되어 현재는 대부분의 CAD/CAM

소프트웨어에서 지원하고 있다.

→쉬운 정보 교환 기능을 가지고 있으나 모델링 된 곡면은 삼각형 다면체로 정확히 옮길 수  없다는

단점이 있다.

▶GKS : 그래픽기법이 아닌 Polyline, Fill area, Text, Polymaker 등으로 1985년 ISO, ANSI 등에서

표준으로 채택되었다.

▶ CGM : 도형의 이미지, 정보의 저장 방법, 도형 정보를 파일로 저장할 때도 도형에 따라 일정 규칙을

정해 저장하게 하는 표준규칙이다.

→수정과 편집이 가능한 장점이 있다.

 

2020/05/30 - [3D프린팅 첫걸음] - 1. 3D 프린팅 기술방식-FFF

2020/05/31 - [3D프린팅 첫걸음] - 3. 소재

2020/06/14 - [3D프린팅 첫걸음] - 3D 모델링 폴리곤, 패치, 넙스의 차이점

▶ 렌더링은 모델의 환경적인 요소들을 결정지어주는 것

빛에 대한 요소 : 컬러, 밝기, 투명도 드을 통해 빛에 어떻게 반응하는지 물리학적으로 표면을 표현

하여 실사 효과를 얻거나 반실사 렌더링을 이용하고 카레라 위치를 이용해 모델을 화면 좌표계에

투영시키는 것이며, 3D 컴퓨터 그래픽 소프트웨어, 3D 그래픽 API를 사용해 진행한다.

▶ 기본 도형 : 2차원도형과 3차원 도형으로 구분

2차원 기본도형 : 기하학적 2차원 형상의 도형, 기본 요소 : 점(point 선(line), 원(circle), 원호(arc)로 

로 구성되고 도형이 서로 연결되면 자유곡선이 된다.

* 점 : 절대좌표, 상대 극좌표, 상대 좌표, 최종 좌표로 구분한다.

* 직선 : 도면을 구성하는 가장 기본 도형 요소

*원, 원호 : 중심과 반지름, 중심과 원추 상의 한 점, 원주상의 세 점, 반지름과  두 개의 직선과 곡선에

접하는 곡선, 세 개의 직선에 접하는 곡선, 수의 체계와 자료 표현과 기하학적 형상 모델링으로 표시.

 

▶3차원 도형은 다양한 수학적 표현을 사용해 공간상의 실체를 표현하는 것으로 기본 형상들을

복합적으로 구성하여 물체를 표현한다.