Технология трехмерного моделирования и текстурирования объектов в Blender 3d и 3d Max

ТЕХНОЛОГИЯ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

И ТЕКСТУРИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ

В BLENDER 3D И 3D MAX

Учебное пособие

Москва

Издательство «ФЛИНТА»

2019

УДК 004.42(075.8)
ББК 22.18я73

Т38 

Научный редактор:

В.И. Аверченков

Т38 
Технология трехмерного моделирования и текстурирования 

объектов в Blender 3d и 3d Max [Электронный ресурс]: учеб. пособие / 
А.А. Кузьменко, А.Д. Гладченков, В.А. Шкаберин, А.В. Аверченков, 
Е.Э Аверченкова, А.С. Сазонова, Ю.М. Казаков — М. : ФЛИНТА, 2019. 
— 142 с.: ил.

ISВN 978-5-9765-4216-7

Рассмотрены основные критерии и способы трехмерного моделирования и 

текстурирования в программах Blender 3d и 3d Max. Описаны основные типы 
трехмерного моделирования в дизайне. 

Учебное пособие предназначено для студентов очной формы обучения по 

направлению подготовки 09.03.02 «Информационные системы и технологии», 
профиль «Информационные системы и технологии в дизайне», а также может 
быть полезно для дизайнеров и специалистов в области трехмерного 
моделирования. 

УДК 004.42(075.8)
ББК 22.18я73

ISBN 978-5-9765-4216-7
© Коллектив авторов, 2019
© Издательство «ФЛИНТА», 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................4
ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................5
1.
ВВЕДЕНИЕ В 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ..............................6

Этапы создания готовой 3d модели......................................6
Базовые понятия в 3d графике .............................................7
Обзор и сравнение программных продуктов трехмерного 

моделирования ..................................................................................8

2.
ОСНОВЫ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ..........11

Режимы моделирования ..........................................................12
Строение полисетки.................................................................15
Примитивы................................................................................16

3.
ПОЭТАПНОЕ ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ......19

ОСНОВЫ 
ТЕКСТУРИРОВАННИЯ 
ТРЕХМЕРНЫХ 

ОБЪЕКТОВ В 3D MAX........................................................................52

Интерфейс и основы материаловедения в 3d Max ...............52
Настройка окружения в 3d max ..............................................72

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..........................................................................120
ОСНОВНЫЕ
КОМАНДЫ
И
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

КЛАВИШИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА BLENDER.........121

ГЛОССАРИЙ..............................................................................125
СПИСОК 
ИСПОЛЬЗОВАННОЙ 
И 
РЕКОМЕНДУЕМОЙ 

ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................................141

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие «Технология трехмерного моделирования 

и текстурирования объектов в Blender 3d и 3d Max» разработано 
с 
учетом 
требований 
Федерального 
государственного 

образовательного стандарта по направлениям подготовки 09.03.02 
«Информационные системы и технологии» и предназначено для 
изучения дисциплины «Технология 3d дизайна». 

Основная цель учебного пособия – организация самостоятельной 

работы 
студентов 
для 
закрепления 
лекционного 
материала, 

выполнения лабораторных, сдачи экзамена. Оно позволяет получить 
целостное представление о правилах и особенностях трехмерного 
моделирования в Blender 3d.

Учебное 
пособие 
состоит 
из 
трех
глав, 
в 
которых 

рассматриваются основные типы трехмерного моделирования, 
текстурирования объектов в Blender 3d и 3d Max. В конце каждой 
главы приводятся контрольные вопросы. В конце учебного пособия 
приводится глоссарий.

Структура учебного пособия построена таким образом, чтобы 

студент мог найти в нем все необходимое для закрепления материала 
лекционных занятий, выполнения лабораторных и расчетнографических работ. Контрольные вопросы предназначены для 
самостоятельной проверки знаний студентов по темам лекций. 
Полнота 
и 
правильность 
ответа 
на 
контрольные 
вопросы 

показывает, насколько тщательно студент освоил технологию 
трехмерного моделирования. В глоссарии приведены основные 
понятия, 
связанные 
с 
проектированием, 
тестированием 
и 

использованием пользовательских интерфейсов.

ВВЕДЕНИЕ

Моделирование –
одна из форм передачи знаний об 

окружающем мире последующим поколениям.

На сегодняшний день практически не существует отрасли в 

которой отсутствует моделирование – один из важных элементов 
познания. Огромное число процессов и объектов столь сложны и 
многогранны что способом их полноценного восприятия может 
выступать лишь процесс построение упрощенной но в то же время 
достаточно реалистичной модели. Другими словами модель - это 
упрощенное представление о реальном объекте, процессе или 
явлении.

В современном мире, в связи с интенсивным развитием 

информационных технологий, с каждым годом все большую 
популярность 
приобретает 
трехмерное 
моделирование. 
На 

сегодняшний день оно используется в самых разнообразных 
отраслях человеческой деятельности:

Архитектура
Ландшафтный дизайн
ГИС технологии
Медицина
Промышленность
Образование
Компьютерные игры
Кинематографические и мультипликационные эффекты
Среди наиболее популярных программных продуктов для 

трехмерного моделирования объектов окружающей среды можно 
выделить:

3D Studio MAX. 
Blender
ZBrush
Xfrog
SpeedTree
Все перечисленные программные продукты обладают хорошо 

развитым, хотя и достаточно сложным интерфейсом развитым 
интерфейсом. 
В 
большинстве 
случаев 
освоение 
программ 

самостоятельно 
проблематично 
для 
неподготовленных 

пользователей, однако базовый функционал проработан настолько 
детально, что его восприятие возможно на интуитивном уровне. 

1.
ВВЕДЕНИЕ В 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ

Компьютерное моделирование объектов окружающего мира 

необходимо 
практически 
во 
всех 
областях 
человеческой 

деятельности. 
Трудно 
представить 
процесс 
создание 

промышленных 
изделий, 
моделирования 
строительства, 

архитектурного дизайна, кинематографии, компьютерных игр без 3d
моделирования 

Этапы создания готовой 3d модели

При создании любого трехмерного изображения существует 4 

основных этапа: 

1. Моделирование.
2. Текстурирование.
3. Освещение.
4. Визуализация.

Рассмотрим более подробно каждый из этапов работы.
Моделирование – создание сцены и объектов размещенных на 

ней. Процесс моделирования достаточно трудоемок, для создания 
высококачественной модели необходимо уметь выделять простые 
элементы из объектов сложной формы. Точно представлять каков 
должен быть итоговый результат.  

В программных продуктах по 3d графике (3ds Max, Blender) 

существует несколько типов трехмерного моделирования: 

•
Моделирование на основе примитивов. 

•
Моделирование на основе булевых операций. 

•
Моделирование 
основанное 
на 
создании 

произвольных 
поверхностей. 
В 
данном 
типе 

моделирования выделяют полигональное моделирование, 
сплайн 
моделирование, 
B-сплайн 
моделирование, 

моделирование по сплайновой сетке.
•
Скульптинг моделирование

Текстурирование — наложение материалов на поверхность 

созданных 
объектов, 
применение 
свойств 
для 
придания 

реалистичности моделям. 

В 
процессе 
текстурирования 
изготовленные 
модели 

приобретают 
реалистичный 
вид. 
Среди 
важных 
аспектов 

текстурирования следует выделить:

Цвет — одно из свойств материала. Цвет может быть 

основным, обтекающим, зеркальным. 

Карты текстур
—
растровые изображения реальных 

объектов. 

Процедурные 
карты
—
изображения, 
генерируемые 

программным путем 

Освещение — распределение по сцене источников света для 

предания реалистичности созданных объектов. Эффект освещения
Должен подчеркивать свойства
сцены, не быть навязчивым, 

определять основное настроение модели.

Визуализация. Заключительный этап работы. На этапе 

визуализации происходит процесс рендинга – преобразование 
математической модели в форму визуального восприятия. При 
необходимости перед заключительным этапом можно создать 
анимацию 3d объекта.

Базовые понятия в 3d графике

Alpha - коэффициент прозрачности. В описание цвета (RGB) 

может входить альфа-канал, отвечающий за прозрачность (ARGB).

Ambient - световой источник с одинаковым распределением 

интенсивности света. Все объекты сцены равносильно освещены.

Anti-aliasing –
механизм преобразования пикселов для 

получения более четких границ объекта. Используется для плавного 
перехода от цвета линии к цвету фона.

Atmospheric Effect – атмосферные эффекты (туман, снег, 

дождь). 

Back buffer - Вторичный буфер, помогает при расчете объектов 

трехмерной сцены, а так же используется для плавной смены кадров 
при анимации.

Bump Texture Mapping используется в качестве карты 

рельефа, который проявляется при визуализации.

Directional - световой источник, одинаково освещающий все 

объекты сцены в определенном направлении Часто используется для 
создания Солнца.

Environment Map-Bump Mapping – технология в которой

кроме базовой текстуры объекта, применяется еще две текстуры: 

1. Текстура,  - отрендеренный вариант 3d сцены.
2. Текстура — карта рельефа (bump map). 

Fogging – затуманивание
Spot – точечный световой источник
Vertex - точка соединения линий в трехмерном пространстве
Shader (Шейдер) - программа для визуального определения 

поверхности объекта. 

Vertex 
Shader 
(Вершинный 
Шейдер) 
программы, 

позволяющие выполнять алгоритмы по изменению параметров 
вершин и освещения.

Вершинные шейдеры применяются в следующих случаях: 

•
Скининг (skinning) - скелетная анимации персонажей

•
Деформация объектов (динамичные реалистичные 

волны).
•
Анимация объектов (анимация травы, деревьев). 

•
Имитация ткани (Cloth Simulation)

Procedural Textures (Процедурные Текстуры) – текстуры не 

занимают видеопамять, описываются при помощи математических 
формул. 

Displacement 
Mapping 
–
технология 
позволяющая 

детализировать созданный объект

Обзор и сравнение программных продуктов 

трехмерного моделирования

Для трехмерного моделирования используют множество

программ которые можно разделить на четыре группы:

1. Программы скульптинг-моделирования для скульптинга 
(ZBrush, Autodesk Mudbox и др.).
2. Игровые движки (Unity 5, CryEngine 3 и др.).
3. Узкоспециализированные 
программные 
продукты, 

специализирующиеся на конкретных задачах (анимация 
жидкостей – RealFlow, создание текстур – Mari и др.).
4. Универсальные 3D редакторы (Cinema 4D, 3Ds Max, 
Maya, Houidini и т.д.).

Особенностью
универсальных 
3D
редакторов,
является 

наличие необходимого функционала моделирования, анимации и 
визуализации. 

На выбор программного обеспечения для выполнения работ в 

области трехмерного моделирования
влияет много факторов: 

личные предпочтения дизайнеров, поставленные цели и задачи, 
скорость работы и т.д. Однако особое внимание при выборе 
приложения стоит обратить на функционал программы, простоту 
использования, интуитивность интерфейса, доступность цены.

Зачастую для получения желаемого результата необходимо 

совмещать использование нескольких программных продуктов. 
Поэтому 
необходимо 
иметь 
представление 
об 
основных 

характеристиках наиболее распространенных программ (с краткой 
характеристикой программных продуктов можно ознакомиться в 
таб.1). 

Autodesk 3Ds Max – одно из первых программных средств для 

работы с 3d моделями. На сегодняшний день очень популярен среди 
начинающих и продвинутых дизайнеров, лидирует в сфере дизайна 
и архитектурной визуализации. 

Основные возможности:

•
Полигональное, NURBS и сплайн моделирование;

•
Хорошо проработанная система частиц;

•
Shader FX,

•
Рендинг Iray и mental ray.

•
Анимация толпы,

•
Импорт из Revit и SketchUp,

•
Интеграция композитинга.

Достоинства программы:
функционал, большое число 

обучающих материалов и плагинов.
Недостатки 
программы: 
Сложный 
для 
восприятия 

интерфейс, труден для изучения.
Autodesk Maya – программный продукт широко используется 

в кино и телевидении. Максимальную  популярность Maya имеет у 
крупных студий, масштабных проектов. Програмный продукт 
прекрасно подходит для создания анимации.
Основные возможности:

•
Полигональное и NURBS моделирование;

•
Прекрасный функционал для анимации персонажей;

•
Хорошо проработанная система частиц;

•
Maya Fur (создание меха, волос, травы);

•
Maya Fluid Effects
(моделирование жидкостей, 

атмосферы);

•
Хорошо проработан функционал для работы с 

динамикой твердых и мягких тел, создание спецэффектов;
•
UV-текстуры

•
Многопроцессорный рендеринг.

Достоинства программы: широкий функционал
Недостатки программы: сложность в обучение, высокие 
системные требования, высокая стоимость.
Cinema 4D - один из ведущих 3D пакетов на сегодняшний день. 

Наибольшую популярность Cinema 4D имеет у крупных телестудий, 
в кинематографии.  Широкий круг возможностей от простого 
моделирования до «лепки». Одной из особенностей данного 
продукта является интуитивный интерфейс, более простой, чем у 
3Ds Max и Maya.  
Основные возможности:

•
Полигональное и NURBS-моделирование;

•
BodyPaint 3D;

•
генерация и анимация объектов;

•
Хорошо проработан функционал для работы с 

динамикой твердых и мягких тел, создание спецэффектов;
•
система частиц Thinking Particles;

Достоинства программы: легкость в обучении (во много 

заслуга интуитивного интерфейса), большое число обучающего 
материала.

Недостатки программы: Основным недостатком является

плохо отлаженная система перехода между версиями программного 
продукта.

Blender - единственный бесплатный программный продукт не 

уступающий по функционалу платным приложениям. В программе 
прекрасно развиты эффекты анимации, возможность создания игр, 
скульптинг. 

Основные возможности: 

•
Полигональное, сплайн-, NURBS- моделирование;

•
Скульптинг;

•
Хорошо развитая система частиц;

•
Динамика твердых и мягких тел: жидкость, 

шерсть/волосы и т.д.;
•
Скелетная анимация;

•
функции создания игр (Game Blender).

Достоинства 
программы: 
щткрытый 
код, 

кроссплатформенность, небольшой размер (около 50 мегабайт), 
широкий функционал, возможность создания игр.

Недостатки программы: отсутствие документации.
Ниже 
приведена 
сводная 
таблица 
сравнительных 

характеристик наиболее популярных программных продуктов.

2.
ОСНОВЫ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Для создания 3D сцены нужны по крайней мере три ключевых 

компонента: Модели, Материалы и Источники света. В целом, 
моделирование - это искусство и наука о создании поверхности, 
которая имитирует форму объекта из реального мира или 
абстрактного объекта из вашего воображения.

Процесс моделирования объектов в Blender может различаться 

в зависимости от их типа. Некоторые объекты не могут быть 
смоделированы, такие как:

•
Источники звука (Speakers)

•
Камеры (Cameras)

•
Источники света (Lamps)

•
Режимы моделирования

Объекты над которыми вы работаете, в зависимости от их типа могут 
иметь различные режимы моделирования. Так как эти режимы 
относятся не только к моделированию.

1.
Режим редактирования (Edit Mode)

2.
Режим редактирования основной режим для 

моделирования. В этом режиме редактируют следующие 
типы объектов:

o
Полисетки (Meshes)

o
Кривые (Curves)

o
Поверхности (Surfaces)

o
Метасферы (Metaballs)

o
Текстовые объекты (Text objects)

o
Решетки (Lattice)