Из Компас 3D в CINEMA 4D | pro-proectirovanie.ru
3D модель из Компас в CINEMA 4D

Из Компас 3D в CINEMA 4D

Для проектировщиков, предпочитающих работу в Компас 3D, есть два основных способа создания фотореалистичных изображений своих 3D моделей:

  • Artisan Rendering — приложение «вшито» в Компас 3D (способ «из коробки»);
  • CINEMA 4D (либо другие сторонние приложения).

К сожалению, более менее интересных работ в Artisan Rendering на просторах интернета не найти, поэтому мы не обращаем внимания на работу в данном приложении — просто будем иметь ввиду его существование.

Общая информация

CINEMA 4D — мощнейший инструмент для создания, редактирования, текстурирования, раскрашивания и рендеринга различных 3D моделей.

Безусловно, специалисты в CINEMA 4D смогут выполнить 3D модели любой сложности, произвести высококачественный рендеринг. Однако, инженерам-проектировщикам иногда требуется выполнить визуализацию своих деталей или конструкций для Заказчика, либо для себя. В таких случаях можно воспользоваться различными приложениями. Мы выполняем визуализацию своих изделий в CINEMA 4D R16 по следующим причинам:

  • русификация приложения, в прежних версиях присутствовала также справка полностью на русском языке;
  • многофункциональность программы позволяет производить весь комплекс работ: настройку, UV-развёртку, текстурирование, рисование по модели (текстуры ручной работы), рендеринг модели (в том числе физически корректный);
  • удобная работа с размерами, масштабами и привязками;
  • интуитивно понятный интерфейс и приличная эргономика.

Основными преимуществами конвертации моделей в CINEMA 4D из CAD-системы Компас 3D по сравнению с разработкой для визуализации с нуля являются:

  • значительная экономия рабочего времени;
  • оптимальная сетка модели (более густая сетка в тех местах, где есть скругления, на прямых участках — минимум полигонов);
  • точная передача масштаба, размеров деталей и их расположения друг относительно друга.

Создание моделей Компас 3D

При создании моделей в Компасе используется практически всегда твёрдотельное моделирование (деталь внутри сплошная). При дальнейшем экспорте твёрдое тело автоматически конвертируется в поверхности с треугольными полигонами.

При разработке 3D моделей в Компасе перед проектировщиком встаёт выбор — какой подход к моделированию принять в зависимости от необходимого качества окончательного результата:

  • для получения результатов среднего качества (для быстрого рендеринга) достаточно экспортировать чистовую модель без дополнительной её подготовки;
  • для получения результатов высокого качества (для фотореалистичного рендеринга) необходимо доработать модель — выполнить скругления углов, скругления в местах сварных швов.

На изображениях ниже представлены модели для обоих вариантов — для быстрого и для фотореалистичного рендеринга:

3D модель Компас, Компас 3D экспорт
Базовая модель Компас 3D без дополнительной подготовки
Экспорт модели Компас
Подготовленная к визуализации модель Компас 3D

В природе практически не встречаются идеально острые углы, поэтому дополнительные скругления придадут модели естественности. Сварочные швы в данной детали смоделированы переменным скруглением.

Экспорт моделей Компас 3D

Компас 3D может экспортировать свои модели в различные форматы. Также имеется возможность передачи модели напрямую в CINEMA 4D через промежуточный формат IGES. Однако, этот способ имеет свои недостатки и почти не имеет преимуществ.

Мы конвертируем модели Компас 3D при помощи формата parasolid.x_t. На следующих картинках ознакомимся подробнее с порядком манипуляций:

Экспорт модели из Компас 3D
Экспорт модели из Компас 3D

В настройках экспорта следует выбрать «Текстовый» тип файла, и сохранить куда удобно.

Конвертация моделей Компас 3D

Для конвертации моделей Компас необходимо использовать дополнительное программное обеспечение — Deep Exploration 6.3 (можете использовать любую другую версию).

Конвертация модели Компас 3D при помощи DeepExploration
Конвертация модели Компас 3D при помощи DeepExploration

При открытии файла .x_t приложение запросит желаемые параметры чтения файла. Некоторые из них необходимо поменять один раз — далее можно будет обращать на них внимание исключительно при необходимости:

Tesselation level — уровень подразделения криволинейных поверхностей. Данный параметр определяет, насколько более малые частички будут формировать все криволинейные элементы нашей модели. Чем выше показатель — тем более мелкие будут части — тем более точно будет изображена модель, однако и больше ресурсов потребуется на работу с ней. Этот параметр рекомендуется подбирать методом проб для каждой модели в отдельности — чтобы избежать перегрузки системы.

Rotation — параметр поворота осей модели в пространстве. Ввиду особенностей расположения моделей в Компасе (зелёная плоскость — горизонт) — эмпирическим методом были установлены указанные на изображении параметры. Этот параметр требуется настроить один раз.

Scale — параметр масштаба модели, зависящий от единиц измерения проектирования и чтения. Эмпирическим методом были установлены указанные на изображении параметры. Этот параметр требуется настроить один раз.

Конвертация модели в obj
Конвертация модели в obj

На рисунке выше мы видим адаптивное распределение полигонов на модели — плоские поверхности представлены минимумом элементов, в том время как криволинейные изображены достаточно точно. Дальнейшая конвертация модели выполняется при помощи формата obj. Сохранение файла прямо в формате c4d (CINEMA 4D) приведёт к более трудоёмкой обработке файла далее — сшивка точек, настройка сглаживания. Данных проблем не возникнет с форматом obj.

Открытие модели в CINEMA 4D

CINEMA 4D R16 открывает obj файлы без необходимости импорта — просто «Открыть файл». При открытии приложение запросит настройки чтения файла, где необходимо выбрать следующие опции:

CINEMA 4D импорт моделей
Опции открытия файла

Скорость открытия файла зависит от сложности геометрии. Рассматриваемая модель открылась за секунду:

Модель Компас 3D в CINEMA 4D
Модель Компас 3D в CINEMA 4D

Отличительной особенностью конвертации модели через формат obj является автоматическое создание тега «Нормали», который для каждого полигона детали обозначает позицию и наклон в пространстве — нет необходимости в редактировании сглаживания.

По такому же пути приходится идти, если Вы хотите выполнить упрощённую визуализацию модели — без повышенной реалистичности.

Упрощённая визуализация моделей

Для упрощенной визуализации детали нет необходимости в создании развёртки — CINEMA 4D имеет функцию различного проецирования текстур (материалов). Для текстурирования не развёрнутой модели (не развёрнуты UV координаты) можно просто использовать кубическую проекцию материала:

Кубическая проекция текстуры CINEMA 4D
Кубическая проекция текстуры CINEMA 4D

Вы можете использовать как библиотечные материалы из комплекта CINEMA 4D, либо создать свои материалы на основании готовых текстур.

Создание развёртки UV в CINEMA 4D

Текстура — плоская картинка какого-нибудь покрытия. Это изображение распределяется по объёмной 3D поверхности при помощи UV координат. Каждый полигон (элементарная частичка детали) имеет свои координаты — трёхмерная деталь виртуально разворачивается в виде плоской развёртки, как если бы разобрали бумажную модель на плоские составные части. CINEMA 4D уже имеет в базе не плохой функционал для создания и редактирования развёрток. Порядок действий при «разворачивании» UV координат:

Стандартная развёртка модели Компас 3D
Стандартная развёртка модели Компас 3D

В правой части экрана видно развёртку, которая создалась автоматически при распределении островков UV по холсту. На первый взгляд выглядит понятно, однако этого не достаточно для выполнения ручного текстурирования и раскраски текстур прямо по поверхности детали.

Для оптимизации UV развёртки необходимо использовать стандартные функции — выделение островков UV на модели, проецирование, ослабление, поворот и масштабирование. Желательно, чтобы основная часть островков была одинаково ориентирована — чтобы волокна текстуры «ложились» в одинаковом направлении (для данной модели не актуально, но пригодится в других ситуациях).

Редактирование UV-развёртки
Редактирование UV-развёртки

Создание и редактирование UV-развёртки достаточно кропотливый процесс. Понимание и представление того, как именно и какими частями «развернуть» модель приходит с опытом — чисто интуитивное действие. В результате не долгих манипуляция (весь процесс занял около 20 минут) получаем следующую развёртку:

Итоговая развёртка UV-координат
Итоговая развёртка UV-координат

Оптимальность и простота развёртки, как можно меньшее количество островков UV — залог успешного и качественного текстурирования модели.  

Рисование текстур по модели (BodyPaint 3D)

CINEMA 4D позволяет получить быстрые и приемлемые результаты на основании библиотечных материалов и кубической их проекции на модели. Однако для достижения наилучших результатов следует попробовать ручное создание текстур прямо по модели. При этом можно выделить два основных подхода:

  • ручное рисование текстур различных каналов (канал цвета, отражения, рельефа, прозрачности и пр.);
  • ручное рисование масок текстур для различных каналов.

Наилучшие результаты получатся при кропотливой разработке каждого канала материала. Однако данный метод более трудоёмкий. Мы рассмотрим второй вариант — рисование масок слоёв.

В зависимости от вида и назначения 3D модели могут быть созданы маски для различных слоёв. Так, для нашей модели мы создадим две маски — маску царапин, маску грязи.

Маска представляет из себя чёрно-белое изображение, где светлые тона означают наличие материала (или значение +), чёрные тона — отсутствие материала (или значение -).

Для рисования по модели в CINEMA 4D применяется компоновка приложения — BodyPaint 3D.  Для начала рисования необходимо создать новый материал, назначить его перетаскиванием нашей модели. В окне настроек материала в компоновке BodyPaint 3D дважды щёлкаем на кресте на месте расположения текстуры цвета и в параметрах выбираем разрешение текстуры, её размер, имя и расположение:

Создание заготовки текстуры
Создание заготовки текстуры

Для нашей модели выберем разрешение текстуры 4k (4096х4096 пикселей) — это позволит добиться отображения мелких деталей для качественных близких планов.

При рисовании прямо по модели следует помнить об основной возможной проблеме, которая свойственна всем 3D моделям — артефакты на гранях соединения различных UV островков:

UV островки
Артефакты расположения UV островков

Чтобы избежать возникновения этой проблемы необходимо использовать проекционную раскраску — при этом всё нарисованное проецируется на модель при её повороте или масштабировании. Вот, что получается при этом:

Проекционное рисование по модели
Проекционное рисование по модели

При помощи различных кистей из комплекта BodyPaint 3D «рисуем» на модели места царапин и отсутствия краски ввиду потёртостей. При необходимости, в BodyPaint можно импортировать кисти из Фотошопа (Photoshop) прямо в формате abr (имена кистей в комплекте должны быть разными).

По итогу кропотливой, но интересной работы, можно получить не плохой результат, качество которого ограничено лишь Вашим умением рисовать и потраченным временем:

BodyPaint 3D рисование по модели
Промежуточный результат рисования маски

Окончательная маска царапин выглядит следующим образом (не в натуральном разрешении):

Текстура маска царапин
Маска царапин 1024px

Для удобства дальнейшей работы с масками царапин и загрязнений создадим их инверсионные копии (Инверсия изображений в Photoshop).

При желании можно добиться более впечатляющих результатов и детализации масок. Однако здесь мы преследовали задачу быстрой подготовки окончательной модели для представления Вам общего порядка работы и возможностей.

Настройка ручных материалов в CINEMA 4D

При настройке материалов, маски которых произведены вручную, результат зависит лишь от Вашей фантазии. На следующих изображениях представлены наши настройки материала, созданного из трёх основных слоёв:

  • голый металл — основа;
  • жёлтая краска — слой поверх металла (с маской);
  • загрязнения грунтом — слой поверх краски (с маской).

Материал состоит из следующих каналов:

  • диффузия — внешний вид;
  • отражение — блеск металлических зон;
  • рельеф — неровности материала;
  • нормали — дополнительные неровности.
Конфигурация материала CINEMA 4D
Конфигурация материала CINEMA 4D

Каждый канал материала представлен изображением на основе слоёв:

Материалы CINEMA 4D
Канал материала на основе слоёв

Итоговый результат

Результат, который удалось добиться за 2,5 часа работы (от момента начала работы над моделью Компас 3D до получения чистовых рендеров), представлен на следующих изображениях:

Рендеринг модели Компас 3D в CINEMA 4D
Рендеринг модели Компас 3D в CINEMA 4D (1)
Рендеринг модели Компас 3D в CINEMA 4D
Рендеринг модели Компас 3D в CINEMA 4D (2)
Рендеринг модели Компас 3D в CINEMA 4D
Рендеринг модели Компас 3D в CINEMA 4D (3)

При желании можно добиться, конечно, лучшего результата. Всё в Ваших руках.

Композиция моделей CINEMA 4D

Для предоставления Заказчику визуальной информации о том, как будет выглядеть в жизни его деталь или конструкция, можно воспользоваться композитингом (композицией). Композиция — технология совмещения 3D рендеринга и уже имеющихся фотографий реальной местности. Ключ к успеху в данной области лежит в решении следующих вопросов:

  • правильное расположение модели в пространстве с учётом перспективы на фотографии;
  • правильное расположение источников света согласно фотографии.

Фотография местности наносится в виде простейшего материала на объекты «Фон» и «Земля». Оба материала имеют проекцию «Фронтально» — для оптимального совмещения камерой:

Композиция модели CINEMA 4D
Композиция модели CINEMA 4D (1)
Композиция модели CINEMA 4D композитинг
Композиция модели CINEMA 4D (2)

Качество композиции во многом зависит от качества базовых фотографий — поэтому не стоит использовать для этой цели фото низкого разрешения.

Скачать файлы

Скачать файлы по данной статье можно с Яндекс-диска по ссылке:

https://yadi.sk/d/9C30JVo43QsHX3

Файлы проверены Анти-Вирусом Касперского

Примеры композиции рендера

Нашими специалистами уже неоднократно выполнялись композиции — совмещение 3D рендера и фотографии. Одни из самых последних работ, выполненных также на скорую руку:

Композиция модели из Компас 3D
Композиция модели из Компас 3D (1)
Композиция модели из Компас 3D
Композиция модели из Компас 3D (2)
Композиция модели из Компас 3D
Композиция модели из Компас 3D (3)

Лучшие проекты для Вас