3D建模

用软件构建出具有三维数据的模型
3D建模(3D Modeling[1])是用计算机系统来表示、控制、分析和输出描述三维物体的几何信息与拓扑信息,然后经过数据格式转换,最终输出可打印数据文件的一种技术[13]。三维模型用点在三维空间的集合表示,是由各种几何元素,如三角形、线、面等连接的已知数据(点和其他信息)的集合,其实际上是对产品进行数字化描述和定义的一个过程[14]
3D建模是计算机辅助设计技术的核心和基础[15],真正意义上的3D建模技术起源可以追溯到1960年代,伊万·斯基坦(Ivan Edward Sutherland[16])在他的博士研究中进行了图形编程的开发[17],为后续建模技术的发展奠定了基础[15]。在20世纪60年代末,线框建模技术开始出现[18],随后在70年代,曲面造型技术的开发标志着3D建模的第一次革命性变革[18]。在其之后,实体模型[19]、特征参数化设计[20]、变量化技术陆续被提出[21]。进入90年代,随着虚拟现实技术的迅速发展[22],数字雕塑和实时渲染技术也相继涌现[23][24],经过二十多年的发展,这些新型建模技术已经广泛应用于日常生活和艺术创作中[22][24],使得3D建模技术不断演进,发挥着越来越重要的作用[25][26]
根据描述几何形体的方法和存储的几何信息以及拓扑信息的不同,三维几何造型系统可以分为三种不同层次的建模类型,即线框模型、表面模型和实体模型[12]。物体的建模方法大体上有利用三维软件建模、通过仪器/设备测量建模以及利用图像/视频建模等三种[11]。主流的三维建模常用软件分为工程设计(如SolidWorksAutoCAD[27])和视觉艺术(3D Studio Max、Maya[28])两大类[29],广泛应用于机械制造及设计[4]、电影和动画制作[5]、游戏开发[6][7]、医学治疗[8][9]等领域中。

历史沿革

早期发展