kleine auto's, groot nieuws

Digitaal verzamelen: 3D-modellen

foto-1Voor alle games en simulators die in deze artikelserie zijn besproken, zijn 3D-modellen nodig. Los van het digitaal verzamelen heeft dat nog een andere link met onze fysieke schaalmodellen, want ook die worden vaak gemaakt met behulp van 3D-modellen van het 1:1-voorbeeld. Daarom in dit derde en laatste deel nog even een uitleg van hoe 3D-modellen tot stand komen.

Dit artikel heeft overigens niet de bedoeling een soort handleiding te zijn voor het maken van een 3D-model, maar wel om een beeld te geven van de totstandkoming daarvan. Voor gedetailleerde handleidingen kan de echt geïnteresseerde zich verder verdiepen in de besproken 3D-programma’s.

Programma’s
Er zijn verschillende programma’s waarmee je 3D-modellen kunt maken. Enkele voorbeelden daarvan zijn SketchUp, Thinkercad en 123D Design, programma’s die niet al te ingewikkeld zijn in gebruik. Andere bekende programma’s zijn AutoCAD en Blender. Voor die programma’s is meer oefening nodig, maar de uiteindelijke 3D-modellen zijn dan wel een stuk mooier en gedetailleerder.

foto-2Bij veel 3D-programma’s bouw je je 3D-model vanuit ‘niets’ op, je begint bij wijze van spreken met een leeg vel papier. Een alternatieve methode is ook wel om eerst een kleivorm te maken, die ongeveer de vorm heeft van wat je uiteindelijk als 3D-model wilt maken. Die kleivorm is dus echt fysiek en niet op de computer. Als de kleivorm naar wens is, plaats je deze in een 3D-scanner. Deze scant de kleivorm en zet deze om in een 3D-vorm op de computer. Deze 3D-vorm kun je dan vervolgens weer verder aanpassen (optimaliseren en detailleren) totdat je de 3D-vorm hebt die je wilde. Dit werken met een kleivorm scheelt weer het vanaf ‘niets’ opbouwen van een 3D-vorm. Ook zijn er programma’s die zelf een 3D-model vormen als je foto’s invoert van het object dat je in 3D wilt hebben, gefotografeerd vanuit verschillende hoeken. Sommige programma’s kunnen dit ook op basis van tekeningen.

Punten en lijnen
De precieze manier van het maken van een 3D-model verschilt enigszins per programma. Daarvoor kun je die specifieke programma’s nader bestuderen. Wel zal ik hieronder uitleggen op welke manier 3D-modellen over het algemeen zijn opgebouwd.

foto-3Zoals in het vorige artikel in deze serie al even werd genoemd, bestaat een 3D-model in de basis uit vastgelegde punten, ook wel coördinaten genoemd. Deze punten vormen samen met de verbindingslijnen ertussen de 3D-vorm. Hoe gedetailleerder en vloeiender je de vorm wilt hebben, hoe meer punten de vorm heeft. Een beetje 3D-vorm heeft er al gauw duizenden. Vierkante vormen, of in ieder geval vormen met veel rechte lijnen zijn nog vrij eenvoudig te maken. Je hebt echter al gauw afrondingen nodig en daarvoor werken sommige 3D-programma’s naast de punten/coördinaten, ook met wiskundige formules. Als je die invoert, verschijnt de bijbehorende vorm, die weer gecombineerd kan worden met wat je eerder maakte. Dit is erg handig bij vloeiende, ronde vormen.

Vormgevingshulpjes
foto4De meeste 3D-programma’s hebben de extrude-functie. Dit houdt in dat je een (2D-)vorm maakt van punten. Het programma vormt tussen die punten een vloeiende lijn. Je hebt daarmee als het ware een ‘plakje’ van je uiteindelijke vorm en het programma kan dat doorberekenen tot een volledige vorm. Dit werkt vooral voor cilinder- en prisma-achtige vormen, zoals de spoorrails op het voorbeeldplaatje.

foto-5Een handige functie voor ronde voorwerpen is de lathe-functie, die ook de meeste, zo niet alle 3D-programma’s hebben. Stel je wilt een vaas maken, wat over het algemeen een lastige ronde vorm is. Met de lathe-functie hoef je alleen maar een halve doorsnede te maken, de rode lijn rechts op het voorbeeldplaatje. Dat gaat ook weer met behulp van de punten, waartussen een vloeiende lijn wordt gemaakt. De lathe-functie draait deze lijn vervolgens in het rond, waardoor de volledige vaas ontstaat. Hoe vaker de rode omtrek wordt herhaald, hoe vloeiender de vaas van vorm is. Op dezelfde manier zou je bijvoorbeeld ook de basisvorm voor een mooi rond wiel van een auto kunnen maken.
In onderstaande video wordt de lathe-functie in het programma Blender gedemonstreerd.

Handig voor auto’s
foto-6Voor ronde en vloeiende vormen hebben de meeste programma’s ook nog wel andere functies om een vorm wat af te ronden, of ‘kneedbaar’ te maken door met de muis lijnen te verslepen. Speciaal handig voor het maken van auto’s zijn Non Uniform Rational Bezier Splines, ofwel NURBS. In tegenstelling tot veel andere functies werkt NURBS niet met de punten, maar met de verbindingslijnen daartussen. Tijdens het modelleren geef je aan in hoeverre die lijnen mee moeten vervormen met elkaar. Al je vervolgens met de muis één lijn verbuigt, buigen de omliggende lijnen op een vloeiende manier mee. Ook hier geldt: hoe meer lijnen, hoe vloeiender, preciezer en dus mooier het wordt. Dit maakt NURBS handig voor het maken van auto’s, aangezien die vaak niet echt uit standaard ‘polygone’ vormen zijn op te bouwen.

Aankleding
foto-7Nadat de 3D-vorm compleet is, is hij vaak nog egaal van kleur. Dan kom je bij de fase van ‘aankleding’. In de meeste, zo niet alle programma’s kun je de vorm van kleuren voorzien. Sommige programma’s hebben daarnaast ook een functie waarbij je de 3D-vorm of delen daarvan een textuur kunt geven. In het geval van een auto zou je dan ‘rubber’, ‘metaal, ‘glas’ en ‘plastic’ kunnen nemen. Afgezien van de (eventuele) verdere kleur die je eraan geeft krijg je dan ook de glans van de metaallak of het matte van het rubber te zien. Bij de meest uitgebreide programma’s reageren de afzonderlijke ‘materialen’ ook anders op effecten. Sommige 3D-programma’s hebben allerlei effecten om het eindresultaat er realistischer uit te laten zien, zoals spiegelingen, schaduw, enzovoort. Bij de meest geavanceerde programma’s is het eindresultaat soms nauwelijks van een echte foto te onderscheiden.

Allerlei toepassingen
De toepassing voor de 3D-modellen verschilt. Je kan ze bijvoorbeeld gebruiken als designstudie en ze dus lekker in het programma laten, maar 3D-modellen worden ook gebruikt voor architectuurvoorstellen, voor animatiefilms, 3D-printen of – waar deze artikelserie over ging – voor (race)games en simulators.

Zoals gezegd heeft dit artikel niet de bedoeling een volledige handleiding te zijn, maar wellicht dat er nu geïnteresseerden zijn die zich eens in 3D-modellen en de specifieke 3D-programma’s gaan verdiepen en misschien zelfs zelf proberen om een auto te maken. Wie weet zien we die nog eens terug in BeamNG.Drive…

Niels Janson

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Recente reacties

Oude berichten

Borchland beurs wordt uitgebreid

Organisator Willem Kuiper blijft zoeken naar een optimale vorm voor zijn beurs in Amsterdam. Vanaf juni wordt er iedere maand een beurs gehouden die samen gaat vallen met de King Cruise, die verhuist van de Maxis in Muiden naar Borchland, naast de Arena in Amsterdam. Lees verder

0 commentaren