Методология и план курсовой работы: 3D-моделирование и фотореалистичная визуализация пылесоса в 3ds Max и V-Ray

В эпоху цифровизации, когда границы между физическим и виртуальным мирами стираются с каждым днем, 3D-моделирование становится не просто инструментом, а ключевым языком коммуникации в самых разных сферах. От архитектуры и инженерного проектирования до киноиндустрии и разработки видеоигр — способность создавать и визуализировать трехмерные объекты является фундаментальным навыком. По данным исследований, к 2027 году мировой рынок 3D-моделирования достигнет $12,7 млрд, что подчеркивает его неоспоримую актуальность и растущее значение в глобальной экономике. Это говорит о том, что специалисты, владеющие этими навыками, будут всё более востребованы, а их умение создавать качественный контент станет конкурентным преимуществом.

В данном контексте, курсовая работа, посвященная 3D-моделированию и фотореалистичной визуализации объекта, выступает как краеугольный камень в образовании специалистов по компьютерной графике. Выбор пылесоса в качестве объекта исследования не случаен. Это, казалось бы, обыденный предмет быта, но он обладает сложной комбинацией криволинейных и прямолинейных поверхностей, множеством мелких деталей, функциональных элементов и различными по свойствам материалами. Его моделирование и последующая визуализация в программном пакете Autodesk 3ds Max с использованием рендер-движка V-Ray предоставляют уникальную возможность освоить и применить на практике весь спектр современных техник 3D-графики, а значит, получить универсальный опыт для работы с любыми сложными объектами.

Цель настоящей курсовой работы — не просто создать цифровую копию пылесоса, а разработать комплексную, глубоко детализированную методологию, охватывающую все этапы: от сбора референсов и базового полигонального моделирования до создания физически корректных материалов, настройки реалистичного освещения, выполнения высококачественного рендеринга и финальной постобработки. Особое внимание будет уделено нюансам, которые часто упускаются в стандартных учебных материалах, таким как оптимизация сетки, тонкая настройка продвинутых текстурных карт (PBR-workflow) и использование специфических возможностей V-Ray для достижения максимального фотореализма.

Данный документ представит собой дорожную карту для студента, шаг за шагом раскрывающую каждый этап процесса, снабженную необходимыми теоретическими выкладками, практическими рекомендациями и критериями для оценки конечного результата.

Цель и задачи работы

Цель: Разработка комплексной методологии моделирования, текстурирования, освещения, визуализации и постобработки для создания фотореалистичной 3D-модели пылесоса.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить теоретические основы 3D-моделирования и визуализации, включая ключевые термины, принципы полигонального моделирования и обзор программного обеспечения.
2. Разработать пошаговую методологию полигонального моделирования пылесоса в 3ds Max, охватывающую этапы от сбора референсов до создания сложных деталей.
3. Освоить техники создания физически корректных материалов и применения текстурных карт (Diffuse, Ambient Occlusion, Roughness, Normal, Height/Displacement) для придания реализма поверхностям объекта.
4. Настроить реалистичное освещение сцены с использованием HDRi-карт и VRay Sun, а также конфигурировать виртуальную камеру (Physical Camera) для оптимальной композиции и экспозиции.
5. Выполнить высококачественный рендеринг с помощью V-Ray, изучив его продвинутые настройки, включая Global Illumination, Scene Intelligence и AI Denoiser.
6. Произвести постобработку полученных рендеров в V-Ray Frame Buffer и Adobe Photoshop для улучшения цветопередачи, контрастности и общего визуального восприятия.
7. Сформулировать четкие критерии оценки качества и реалистичности выполненной 3D-модели и ее финальной визуализации.

Теоретические основы 3D-моделирования и визуализации

Путешествие в мир трехмерной графики начинается с осмысления ее фундаментальных принципов. Это не просто создание изображений, а построение целых виртуальных миров, объектов и сцен, которые могут быть как точной копией реальности, так и воплощением самых смелых фантазий.

Обзор программных пакетов и рендер-движков

В своей основе, 3D-моделирование – это процесс создания объемной трехмерной графической, геометрическо-математической модели объекта в специализированных программных пакетах. Этот процесс позволяет перенести физические объекты или концепции в виртуальное пространство, где ими можно манипулировать, изменять и, что самое главное, визуализировать. Среди наиболее популярных и функциональных программных пакетов для 3D-моделирования выделяются:

• Autodesk 3ds Max: Мощный инструмент, широко используемый в архитектурной визуализации, дизайне интерьеров, игровой индустрии и кинопроизводстве благодаря своей гибкости и обширному набору инструментов.
• Blender: Бесплатный и открытый пакет, предлагающий полноценный функционал для моделирования, скульптинга, анимации, рендеринга и композитинга.
• Autodesk Maya: Признанный лидер в области анимации и спецэффектов, часто используемый в кино и игровой индустрии.
• ZBrush: Специализируется на цифровом скульптинге, позволяя создавать высокодетализированные органические модели.
• Cinema 4D: Известен своим интуитивно понятным интерфейсом и широкими возможностями для моушн-дизайна.
• SketchUp: Отличается простотой использования, что делает его популярным для быстрого создания архитектурных моделей и концептов.
• Houdini: Мощный процедурный пакет, любимый профессионалами за его гибкость в создании сложных эффектов и симуляций.

После того как 3D-модель создана, ее необходимо «оживить» – придать ей реалистичный вид. Здесь в игру вступает рендеринг (визуализация). Это процесс построения изображения по модели с использованием специального программного обеспечения, которое имитирует взаимодействие света с поверхностями объектов, наложение текстур, расчет теней, отражений и преломлений, чтобы представить окончательный внешний вид сцены.

Для выполнения этой задачи используются так называемые рендер-движки (системы визуализации). Они представляют собой специализированные программы или плагины, интегрируемые в основные 3D-пакеты. К наиболее востребованным и производительным рендер-движкам относятся:

• V-Ray: Один из самых популярных и мощных рендереров, известный своей скоростью и способностью генерировать фотореалистичные изображения. Он часто выступает как де-факто стандарт для профессиональных рабочих процессов в 3ds Max.
• Corona Renderer: Ценится за простоту использования и быструю интерактивную визуализацию, популярен в архитектурной сфере.
• Arnold: Встроенный рендер в Maya и 3ds Max, обеспечивающий высокое качество и кинематографический вид изображений.
• Redshift: GPU-ускоренный рендерер, ориентированный на скорость и производительность, особенно при работе с большими сценами.
• Octane Render: Также GPU-ускоренный рендерер, известный своим физически корректным подходом к освещению и материалам.

Для нашей курсовой работы мы сфокусируемся на Autodesk 3ds Max как основном инструменте моделирования и V-Ray как рендер-движке, что позволит использовать передовые технологии и добиться наивысшего качества визуализации.

Полигональное моделирование: анатомия и принципы

В сердце большинства 3D-моделей лежит полигональное моделирование — вид 3D-моделирования, в котором поверхность объекта формируется из массива точек (вершин), соединенных ребрами, образующими плоские многоугольные фигуры — полигоны. Это низкоуровневый метод, основанный на прямом манипулировании этими базовыми геометрическими элементами. В 3ds Max полигональное моделирование является исключительно гибким подходом, позволяющим создать практически любой объект путем редактирования его полигональной сетки вручную.

Чтобы понять, как строится полигональная модель, необходимо рассмотреть ее анатомию:

1. Вершина (Vertex): Это одномерный объект — простая точка в трехмерном пространстве, которая является точкой пересечения двух или более ребер. Вершины служат фундаментальными строительными блоками для всей геометрии.
2. Ребро (Edge): Это двумерный объект — прямая линия, соединяющая две вершины. Ребра ограничивают плоскость полигона и формируют «каркас» модели.
3. Фейс (Face): Это плоская 2D-форма, которая формируется минимум тремя ребрами. Хотя полигон может иметь три или более сторон, в 3D-графике полигональная сетка обычно состоит из треугольных или четырехугольных фейсов. Во время рендеринга 3ds Max (и другие 3D-пакеты) преобразует все полигоны в треугольные фейсы, поскольку треугольник — это единственная абсолютно плоская форма, что упрощает расчеты.
   • Полигон: В более широком смысле, полигон — это многоугольник, который может состоять из нескольких фейсов. В индустрии стандартом считается использование трехсторонних (треугольников или «трисов») и четырехсторонних (четырехугольников или «квадов») полигонов. Полигоны с более чем четырьмя сторонами (так называемые N-гоны) обычно избегаются, особенно в местах, где важна деформация или сглаживание, из-за потенциальных артефактов при текстурировании, анимации и рендеринге. Использование квадов и трисов обеспечивает корректную топологию и предсказуемое поведение модели.
4. Нормаль (Normal): Это воображаемый перпендикуляр, исходящий из центра поверхности полигона. Нормаль определяет «лицевую» сторону полигона и имеет решающее значение для правильного наложения текстур, расчета освещения, отражений и теней. Если нормали направлены некорректно (например, внутрь объекта), часть модели может выглядеть черной или прозрачной при рендеринге.
5. Элемент (Element): Это группа полигонов, соединенных между собой. Элемент представляет собой законченную, непрерывную часть объекта. Например, в модели пылесоса корпус может быть одним элементом, колесо — другим, а кнопка — третьим.

Понимание этих базовых элементов критически важно для эффективного полигонального моделирования, так как все манипуляции с геометрией сводятся к их изменению.

Методология 3D-моделирования пылесоса в 3ds Max

Создание сложного объекта, такого как пылесос, требует не только владения инструментарием, но и четкой, продуманной методологии. Этот раздел описывает пошаговую стратегию, которая поможет превратить абстрактную идею в детализированную 3D-модель.

Подготовительный этап: Анализ объекта и сбор референсов

Прежде чем приступать к моделированию, необходимо провести тщательный анализ объекта. Пылесос — это не просто коробка с трубой; он состоит из множества функциональных и декоративных элементов:

• Криволинейные поверхности: Многие современные пылесосы имеют обтекаемые, эргономичные формы, требующие аккуратного подхода к сглаживанию.
• Мелкие детали: Кнопки, переключатели, индикаторы, вентиляционные решетки, разъемы, логотипы — все это должно быть точно воспроизведено.
• Соединительные элементы: Механизмы крепления шланга, колеса, отсеки для мусора, ручки.
• Материальное разнообразие: Пластик разной степени глянцевости, металл, резина, прозрачные элементы.

Важность сбора качественных референсных изображений нельзя переоценить. Это краеугольный камень точного моделирования. Необходимо собрать как можно больше фотографий пылесоса со всех ракурсов (спереди, сзади, сбоку, сверху, снизу), а также детализированные снимки отдельных элементов. Желательно найти чертежи или схемы, если они доступны, для соблюдения точных пропорций. Референсы загружаются в 3ds Max в виде плоскостей (Image Plane) или вьюпортов, служащих подложкой для моделирования, что позволяет визуально контролировать точность форм и размеров.

Базовое моделирование формы пылесоса из примитивов и сплайнов

После анализа и подготовки референсов начинается процесс построения базовой геометрии. На этом этапе ключевая задача — быстро создать основные объемы объекта, используя простейшие формы.

1. Начало с примитивов: Основные части пылесоса (корпус, двигательный отсек, колеса) можно начать моделировать из стандартных 3ds Max примитивов:
   • Box (параллелепипед): для создания основы корпуса или аккумуляторного отсека.
   • Cylinder (цилиндр): для колес, элементов шланга, частей ручки.
   • Sphere (сфера): для скругленных элементов или декоративных деталей.
2. Преобразование в Editable Poly: После создания примитивов, их необходимо преобразовать в Editable Poly (редактируемую полигональную сетку). Это позволяет получить полный контроль над вершинами, ребрами и полигонами, что является основой полигонального моделирования. Для этого выберите объект, кликните правой кнопкой мыши и выберите Convert To > Convert to Editable Poly.
3. Использование сплайнов: Для создания сложных криволинейных форм, которые трудно получить из примитивов (например, контур корпуса или изгибы рукоятки), эффективно использовать сплайны.
   • Line (линия): Позволяет рисовать двухмерные контуры.
   • Arc (дуга): Для создания плавных изгибов.

После создания 2D-сплайна, его можно преобразовать в 3D-объект с помощью модификаторов:

• Extrude: Выдавливает плоскую форму вдоль оси, придавая ей объем. Идеально подходит для создания плоских, но объемных частей корпуса или кнопок.
• Lathe: Создает трехмерный объект путем вращения плоской формы (сплайна) вокруг оси. Этот модификатор незаменим для симметричных вращающихся объектов, таких как детали колес, круглые выступы или даже части шланга, если его сечение круглое.

На этом этапе важно сосредоточиться на правильных пропорциях и общей форме, не углубляясь в мелкие детали. Главное — заложить прочный фундамент для последующей детализации.

Детализация и оптимизация полигональной сетки

Когда базовая форма пылесоса готова, наступает этап детализации и оптимизации сетки, который является критически важным для достижения как визуальной привлекательности, так и технической корректности модели.

1. Работа с подобъектами через Edit Poly:

   После преобразования объекта в Editable Poly (или применения модификатора Edit Poly), весь инструментарий для манипуляций с подобъектами становится доступным. На командной панели во вкладке Modify активируются уровни редактирования:

   • Vertex (Вершина): Перемещение, слияние, удаление отдельных точек для тонкой настройки формы.
   • Edge (Ребро): Создание новых ребер, их удаление, сдвиг.
   • Border (Граница): Работа с открытыми краями сетки (например, отверстия), часто используется для зашивания или выдавливания.
   • Polygon (Полигон): Выделение и манипулирование целыми гранями (трисами или квадами).
   • Element (Элемент): Выделение и перемещение связанных групп полигонов, составляющих цельную часть объекта.
2. Инструменты для создания новой топологии и скруглений:
   • Cut: Позволяет создавать новые ребра между существующими ребрами или точками. Это незаменимый инструмент для формирования новой топологии, добавления дополнительных полигонов в местах, где нужна большая детализация или для исправления сетки.
   • Connect: Соединяет две выбранные вершины или ребра, создавая новые ребра. Часто используется для добавления поперечных ребер на уже существующие.
   • Chamfer: Процедурно добавляет ребра к определенным частям объекта, создавая «фаску» или скос на выбранных ребрах или вершинах. Это придает объекту более реалистичный вид, так как в реальном мире не существует абсолютно острых углов.
   • Bevel: Комбинирует выдавливание грани с последующим ее сужением или созданием контура, фактически добавляя фаску на новые ребра. Инструмент Bevel выдавливает плоские фигуры в трехмерные объекты и применяет плоскую или круглую фаску к краям.
3. Оптимизация сетки:
   • Turbosmooth (Subdivide): Этот модификатор является ключевым для создания гладких, высокодетализированных поверхностей. Он повышает детализацию модели путем добавления новых полигонов (подразделения существующих) и автоматического сглаживания поверхности. Чем больше итераций Turbosmooth, тем более гладкой выглядит модель, но и тем выше ее полигональность.
   • LOD (Level of Detail — Уровень Детализации): Для оптимизации сцены, особенно если пылесос будет частью более крупной композиции (например, интерьера), используется технология LOD. Она заключается в создании нескольких версий одного объекта с разной степенью детализации. Менее детализированные версии (с меньшим количеством полигонов) отображаются, когда объект находится далеко от камеры, а более детализированные — когда он ближе. Это позволяет значительно оптимизировать вычислительные ресурсы при рендеринге, не ухудшая визуальное качество на расстоянии.
   • Ретопология: Это процесс создания новой, оптимизированной топологии сетки поверх существующей высокодетализированной 3D-модели. Цель — уменьшение количества полигонов, создание более чистой геометрии, улучшение свойств деформации сетки (для анимации, если потребуется) и повышение эффективности рендеринга. Ретопология особенно важна для игровых моделей или объектов, которые будут активно деформироваться.

Пример применения LOD и ретопологии: Представьте, что пылесос находится в углу комнаты. Нет смысла рендерить каждую микрофаску на его корпусе, если он занимает всего несколько пикселей на экране. Здесь применяется LOD: на расстоянии видна низкополигональная версия, а при приближении камеры автоматически подгружается высокополигональная. Если же пылесос является главным объектом, который будет анимироваться (например, включаться), то его сетка должна быть тщательно ретопологизирована, чтобы избежать артефактов при изгибании шланга или нажатии кнопок. Это подчеркивает важность адаптивного подхода к детализации, экономящего ресурсы без ущерба для финального качества.

Моделирование сложных элементов (колеса, кнопки, шланг)

Моделирование сложных элементов пылесоса, таких как колеса, кнопки или гибкий шланг, требует применения специфических инструментов и модификаторов для достижения максимальной реалистичности и функциональности.

1. Колеса:
   • Начните с базового цилиндра для основного тела колеса.
   • Для обода и протектора используйте комбинации Extrude и Bevel на гранях и ребрах цилиндра.
   • Особое внимание уделите фаскам (Chamfer) на всех острых краях, чтобы имитировать износ и реалистично отражать свет.
   • Внутренние детали (ось, крепления) могут быть созданы из небольших примитивов (цилиндров, боксов) и объединены через Attach для удобства редактирования.
   • Резиновый протектор может быть создан путем выдавливания (Extrude) повторяющегося узора на поверхности колеса или использованием карты нормалей на текстуре.
2. Кнопки и переключатели:
   • Часто кнопки имеют выпуклую или вогнутую форму. Их можно начать с плоского полигона на поверхности корпуса.
   • Используйте Extrude с небольшим значением для придания объема.
   • Bevel или Chamfer необходимы для скругления краев кнопок, чтобы они не выглядели слишком острыми и искусственными.
   • Для создания углубления под кнопку можно использовать Inset (вдавливание грани внутрь) с последующим Extrude внутрь.
   • Модификатор FFD (Free-Form Deformation) окажется полезным, если кнопка имеет сложную, несимметричную или эргономичную форму. Он позволяет деформировать объект, используя управляющий «Gizmo» с определенным количеством контрольных вершин, что дает большую свободу в изменении формы без прямого редактирования геометрии.
3. Шланг:

   Создание гибкого, реалистичного шланга — одна из самых интересных задач:

   • Основа из сплайна: Нарисуйте путь шланга с помощью инструмента Line или Spline, создавая необходимую кривизну.
   • Модификатор Sweep: Это идеальный модификатор для создания шланга. Он позволяет «протянуть» заданное сечение (например, круг или квадрат, нарисованный как отдельный сплайн) вдоль пути (сплайна).
     • Создайте небольшой круглый сплайн (или другую форму, имитирующую сечение шланга).
     • Примените модификатор Sweep к сплайну-пути.
     • В настройках Sweep выберите опцию Use Custom Section и укажите созданный вами круглый сплайн.
     • Регулируйте параметры Sweep (например, количество сегментов по длине и вокруг сечения) для достижения нужной детализации и гладкости.
   • Моделирование гофрированной поверхности: Для имитации гофрированного шланга можно использовать несколько подходов:
     • Геометрическое моделирование: После Sweep примените Edit Poly и вручную выдавите (Extrude) или вдавите (Inset + Extrude) повторяющиеся кольца. Это трудоемко, но дает полностью геометрический рельеф.
     • Карты нормалей/смещения: Более эффективный метод — использовать текстурную карту нормалей или смещения (Normal Map/Displacement Map), которая будет симулировать гофрирование без значительного увеличения полигональной сетки. Это будет рассмотрено в следующем разделе.
4. Модификатор Attach: Для удобства работы и объединения всех частей пылесоса в единую редактируемую сетку используйте инструмент Attach. Выделите один из объектов (например, корпус), перейдите в Editable Poly и нажмите кнопку Attach, затем выберите остальные элементы. Это позволит работать со всем пылесосом как с одним целым, упрощая дальнейшее текстурирование и рендеринг.

Настройка материалов и текстур для фотореалистичности

После завершения моделирования, следующий критически важный этап — придание объекту реалистичного внешнего вида через настройку материалов и текстур. Именно они определяют, как поверхность объекта взаимодействует со светом, какой у нее цвет, блеск, шероховатость и детализация.

Основы работы с Material Editor и V-Ray Material

Для работы с материалами в 3ds Max используется Material Editor. Открыть его можно, нажав клавишу M на клавиатуре. Material Editor предоставляет слоты, в которых можно создавать и настраивать различные типы материалов.

1. Создание нового материала:
   • Выберите пустой слот в Material Editor.
   • Нажмите кнопку «Standard» и выберите тип материала. Для работы с V-Ray рендерером настоятельно рекомендуется использовать V-Ray Material (вместо Standard или Physical Material), поскольку он разработан специально для оптимального взаимодействия с V-Ray, обеспечивая всесторонний контроль над физическими свойствами материала.
2. Основные параметры V-Ray Material:

   V-Ray Material имеет множество параметров, которые позволяют имитировать практически любую поверхность. Рассмотрим ключевые:

   • Diffuse (Диффузный цвет): Определяет основной цвет материала, который виден на поверхности объекта. Это базовый цвет, который не содержит информацию об отражениях или блеске.
   • Specular (Зеркальное отражение): Контролирует отражение света, определяя степень блеска поверхности. Этот параметр часто используется для нефизически корректных материалов, в PBR-workflow его заменяют связки Reflection + Glossiness/Roughness.
   • Reflection (Отражение): Определяет интенсивность и цвет отражений. Для всех неметаллических поверхностей (таких как дерево, бетон, камень, пластик), интенсивность отражения (Reflect) рекомендуется держать на максимуме (т.е., белым цветом), а цвет отражений должен быть также белым. Необходимая фактура (матовость/глянцевость) задается масками в параметре Glossiness или Roughness.
   • Refraction (Преломление): Управляет прозрачностью и преломлением света сквозь материал (для стекла, воды).
   • Glossiness / Roughness (Глянцевость / Шероховатость): Эти два параметра взаимосвязаны и определяют микроповерхностные неровности материала, влияющие на размытие отражений.
     • Glossiness: Высокие значения (ближе к 1.0) делают поверхность более гладкой и отражающей, с четкими бликами. Низкие значения (ближе к 0) делают поверхность более матовой и шероховатой, рассеивая свет более широко и давая менее четкие отражения.
     • Roughness: Используется в PBR-workflow, является обратной величиной Glossiness. Высокие значения Roughness означают шероховатую поверхность, низкие — гладкую.
   • Opacity (Непрозрачность): Регулирует прозрачность материала. 100% — полностью непрозрачный, 0% — полностью прозрачный.

Применение текстурных карт для детализации и реализма

Для придания максимальной детализации и реализма недостаточно просто задать цвет и блеск. Здесь на помощь приходят текстурные карты — 2D-изображения (Bitmap), которые подключаются к соответствующим слотам материала и симулируют сложные микроповерхности.

1. Diffuse map (карта диффузного цвета): Основная карта, определяющая базовый цвет и узор материала. Это может быть изображение пластика, металла, дерева и т.д.
2. Ambient Occlusion (AO) map (карта окружающего затенения):
   • Это черно-белая текстура, которая симулирует мягкие, рассеянные тени в углублениях и местах контакта поверхностей, куда свету трудно проникнуть.
   • Она значительно улучшает восприятие глубины и контакта между объектами или частями одного объекта, делая их более объемными и реалистичными.
   • Карта AO часто смешивается с Diffuse картой с помощью режима наложения Multiply для добавления глубины к базовому цвету.
3. Roughness map (карта шероховатости) / Glossiness map (карта глянцевости):
   • Это полутоновая текстура, используемая в физически корректном рендеринге (PBR). Она определяет микроповерхностные неровности материала, влияя на то, как свет рассеивается.
   • Roughness: Светлые значения (ближе к белому) обычно соответствуют более шероховатым участкам, которые рассеивают свет более широко и дают менее четкие, размытые отражения. Темные значения (ближе к черному) указывают на более гладкие участки с более резкими и интенсивными отражениями.
   • Glossiness: Обратная логика: светлые значения — гладкая поверхность, темные — шероховатая.
   • Эта карта напрямую контролирует распространение и интенсивность зеркальных бликов, делая отражения физически правдоподобными.
4. Normal map (карта нормалей):
   • Это 2D-текстура (обычно RGB, где каналы соответствуют координатам X, Y, Z нормалей поверхности), хранящая информацию об ориентации поверхности в каждой точке.
   • Используется для симуляции мелких деталей рельефа, таких как выпуклости, углубления, царапины или гофрирование шланга, создавая иллюзию сложной геометрии без увеличения фактического количества полигонов 3D-модели.
   • Normal map не изменяет геометрию объекта, а лишь влияет на то, как свет взаимодействует с поверхностью, создавая эффект глубины и рельефа.
5. Height map (карта высот) / Displacement map (карта смещения):
   • Это полутоновая текстура (белый цвет представляет высокие точки, черный — низкие), которая физически смещает геометрию 3D-модели во время рендеринга или на этапе предварительной обработки (тесселяции).
   • В отличие от карт нормалей или бампа, которые только имитируют детали, карта высот реально изменяет силуэт объекта и может создавать настоящие тени и детализированный рельеф, что существенно повышает реалистичность.
   • Карты смещения более требовательны к ресурсам, но дают непревзойденный результат для крупнодетального рельефа.
6. Карта Color Correction: Используется для тонкой настройки изображения с базовым цветом Diffuse или любой другой текстуры. Позволяет регулировать яркость, контрастность, насыщенность и цветовой тон прямо в Material Editor, без необходимости открывать внешний графический редактор.
7. Карта Composite: Позволяет объединять несколько карт (например, Diffuse и Ambient Occlusion) с использованием различных режимов наложения (например, Multiply, Screen, Overlay), что дает большую гибкость в создании сложных материалов.

Корректное наложение текстур: Модификатор UVW Map

Даже самые высококачественные текстурные карты будут выглядеть плохо, если они некорректно наложены на 3D-модель. Для правильного отображения текстур в 3ds Max используется модификатор UVW Map.

UVW Map необходим для того, чтобы 3ds Max знал, как «развернуть» 2D-изображение (текстуру) на 3D-поверхности объекта. UVW-координаты — это, по сути, «координаты развертки» объекта, аналогичные X, Y, Z для геометрии.

Основные настройки UVW Map:

• Mapping (Тип проецирования): Определяет, как текстура проецируется на объект. Распространенные типы:
  • Planar (Плоское): Для плоских поверхностей (например, боковая сторона пылесоса).
  • Cylindrical (Цилиндрическое): Для цилиндрических объектов (например, шланг, колеса).
  • Spherical (Сферическое): Для сферических форм.
  • Box (Кубическое): Для объектов, состоящих из нескольких плоскостей, часто используется для корпусных элементов.
  • Shrink Wrap (Усадочная пленка): Покрывает объект, как обертка.
  • Face (Полигон): Применяет текстуру к каждому полигону отдельно (обычно используется для тайлинга).
  • UVW Channel (Канал UVW): Позволяет использовать несколько наборов UVW-координат для разных текстур.
• Alignment (Выравнивание): Позволяет выровнять проекцию по осям X, Y, Z.
• Length, Width, Height (Длина, Ширина, Высота): Контролируют масштаб текстуры.
• Tiling (Тайлинг): Определяет, сколько раз текстура будет повторяться по U и V координатам.
• Fit (Подогнать): Автоматически подгоняет UVW Map Gizmo под размер объекта.
• Gizmo: Визуальный манипулятор модификатора UVW Map, который можно перемещать, вращать и масштабировать, чтобы точно позиционировать текстуру на модели.

Для пылесоса может потребоваться использовать несколько модификаторов UVW Map с разными типами проецирования для разных частей объекта. Например, для корпуса — Box, для шланга — Cylindrical, а для кнопок — Planar. Очень важно убедиться, что все текстуры корректно отображаются, без растяжений, швов или нежелательных повторений.

Освещение и виртуальная камера: Создание атмосферы и композиции

После того как модель создана и материалы настроены, следующим шагом является оживление сцены с помощью света и определение точки зрения через виртуальную камеру. Качественная визуализация невозможна без правильной настройки этих двух компонентов.

Источники света в 3ds Max и V-Ray

Свет — это ключевой элемент, который придает объем, глубину и атмосферу любой 3D-сцене. В 3ds Max источники освещения создаются во вкладке «Create» в разделе Lights. V-Ray предлагает свои собственные, оптимизированные для рендерера типы источников света, которые обеспечивают фотореалистичные результаты.

Обзор различных типов источников света (V-Ray):

1. V-Ray Light: Универсальный источник света, который может имитировать различные типы освещения:
   • Plane (Плоский): Идеален для имитации оконного света, студийных софтбоксов или линейных светильников. Создает мягкие тени.
   • Sphere (Сферический): Имитирует лампочки или точечные источники света.
   • Dome (Купольный): Используется для глобального освещения сцены, часто в сочетании с HDRi-картами.
   • Mesh (Сетчатый): Позволяет превратить любой геометрический объект в источник света.
2. V-Ray Sun:
   • Специализированный источник света, предназначенный для имитации солнечного света. Он автоматически создает реалистичное дневное освещение, включая направленный свет от солнца и рассеянный свет от неба.
   • Положение VRay Sun напрямую связано с географическим положением, датой и временем, что обеспечивает точную симуляцию естественного освещения.
   • В сочетании с VRay Sky (который автоматически создается при добавлении VRay Sun) достигается комплексная имитация дневного света.
3. HDRi-карты (High Dynamic Range Image):
   • Это панорамные (360°) изображения, которые фиксируют широкий диапазон интенсивностей света из реальной окружающей среды.
   • Назначение: При использовании в 3D-сценах HDRi-карты служат мощным источником света и картой окружения. Они обеспечивают:
     • Реалистичное глобальное освещение: HDRi излучают свет в соответствии с захваченными значениями пикселей, создавая естественное распределение окружающего света.
     • Точные отражения: Глянцевые и металлические поверхности реалистично отражают окружение, заданное HDRi-картой.
     • Естественные фоны: HDRi-карты могут использоваться как фон сцены.
     • Эффективность: Значительно сокращают необходимость в ручной настройке множества источников света, эффективно симулируя сложные условия естественного или студийного освещения (солнечный свет, небо, облака).
   • Использование: HDRi-карты обычно загружаются в слот Environment Map в настройках рендера (или в V-Ray Dome Light для более гибкого контроля).

Настройки освещения влияют на:

• Экспозицию (яркость): Общая освещенность сцены.
• Контрастность: Разница между самыми светлыми и самыми темными участками.
• Тени: Направленные, мягкие, рассеянные, их цвет и резкость. Правильно настроенные тени придают объекту объем и помещают его в пространство.

Пример: Для визуализации пылесоса в интерьере можно использовать комбинацию VRay Sun (для имитации света из окна) и HDRi-карты (для общего окружающего освещения и отражений). Если пылесос демонстрируется на студийном фоне, подойдут несколько VRay Light (Plane) для создания контролируемого студийного освещения.

Настройка виртуальной камеры (Physical Camera)

Камера — это глаза зрителя в 3D-сцене. Правильная настройка виртуальной камеры не менее важна, чем освещение, поскольку она определяет композицию, глубину резкости и общий фотографический вид изображения.

В V-Ray рекомендуется использовать V-Ray Physical Camera (или просто Physical Camera в более новых версиях 3ds Max, которая имеет схожий функционал). Эта камера имитирует поведение реальной фотокамеры, позволяя настраивать фотографические параметры.

Основные параметры Physical Camera:

1. Photographic Parameters (Фотографические параметры):
   • Exposure (Экспозиция): Общая яркость изображения. Обычно контролируется через Exposure Value (EV) или автоматически с помощью Shutter Speed, F-number и ISO.
   • ISO (Светочувствительность): Имитирует чувствительность матрицы камеры к свету. Более высокие значения ISO делают изображение светлее, но могут увеличить шум (хотя в V-Ray с Denoiser это менее критично).
   • Shutter Speed (Выдержка): Определяет, как долго «затвор» камеры остается открытым. Более длинная выдержка (меньшее значение) делает изображение светлее, но может привести к размытию движения (Motion Blur), если объект или камера движутся. Для статических рендеров обычно используется 1/60 — 1/200 секунды.
   • F-number (Диафрагма): Контролирует размер отверстия диафрагмы. Меньшее значение F-number (например, f/2.8) означает более широкое отверстие, больше света и меньшую глубину резкости. Большее значение (например, f/16) — узкое отверстие, меньше света и большую глубину резкости. Диафрагма напрямую влияет на глубину резкости (Depth of Field, DOF).
2. Depth of Field (Глубина резкости):
   • Имитирует эффект, когда только часть изображения находится в фокусе, а передний и задний план размыты.
   • Этот эффект добавляет художественности и помогает сфокусировать внимание зрителя на пылесосе.
   • Настраивается через F-number и Target Distance (расстояние до точки фокуса).
3. White Balance (Баланс белого):
   • Позволяет скорректировать цветовой оттенок изображения, чтобы белые объекты выглядели действительно белыми, независимо от цвета источника света.
   • Может быть установлен в Neutral или по температуре в Кельвинах.
4. Lens / Sensor (Линза / Сенсор):
   • Focal Length (Фокусное расстояние): Определяет угол обзора и перспективу. Короткие фокусные расстояния (широкоугольные) создают искажения, длинные (телеобъективы) сжимают перспективу. Для большинства объектных визуализаций используются средние значения (35-85 мм).
   • Zoom: Увеличение или уменьшение изображения, влияет на композицию.
5. Motion Blur (Размытие движения):
   • Имитирует размытие объектов, которые движутся во время «съемки». Для статичной модели пылесоса обычно не используется.
6. Advanced Effects (Расширенные эффекты):
   • Tilt & Shift: Для коррекции перспективных искажений (часто используется в архитектурной визуализации).
   • Tone Mapping, LUT, Post-processing: Влияют на финальный вид изображения, могут быть настроены как в камере, так и на этапе постобработки.

Правильный выбор ракурса, фокусного расстояния, глубины резкости и экспозиции камеры играет огромную роль в создании убедительной и привлекательной визуализации пылесоса.

Высококачественная визуализация с V-Ray

V-Ray зарекомендовал себя как один из самых мощных и надежных рендер-движков, способный производить фотореалистичные изображения с исключительной скоростью. Его популярность обусловлена не только качеством, но и постоянным развитием, включающим передовые вычислительные методы.

Установка и базовые настройки V-Ray

Прежде чем приступить к рендерингу, необходимо убедиться, что V-Ray корректно установлен и настроен в 3ds Max.

1. Процесс установки V-Ray:

   Установка V-Ray включает в себя несколько компонентов, которые обеспечивают его полноценную работу:

   • V-Ray для 3ds Max: Основной плагин, интегрирующийся в интерфейс 3ds Max.
   • V-Ray RT (Real-Time): Интерактивный рендерер, позволяющий видеть изменения в сцене в реальном времени, что значительно ускоряет рабочий процесс настройки освещения и материалов.
   • V-Ray Standalone: Отдельная версия рендерера для пакетной обработки или использования на рендер-фермах.
   • V-Ray DR Spawner (Distributed Rendering): Компонент для распределенного рендеринга, позволяющий использовать несколько компьютеров для ускорения процесса.
   • V-Ray License Server: Сервер для управления лицензиями V-Ray.
   • V-Ray Tools и SDK: Дополнительные утилиты и комплект разработчика для продвинутых пользователей.
   • Документация: Обширная официальная документация (Chaos Docs) является незаменимым ресурсом для изучения всех аспектов V-Ray.
2. Активация V-Ray как рендерера:

   После установки необходимо выбрать V-Ray в качестве активного рендер-движка в 3ds Max. Это делается через меню Rendering > Render Setup (F10). В разделе Assign Renderer выберите V-Ray (или V-Ray Next, V-Ray 6, V-Ray 7 в зависимости от версии) для Production Renderer.

3. Базовые настройки рендера:

   Настройки V-Ray индивидуальны для каждого проекта, и не существует универсальных «золотых стандартов» пресетов. Однако есть базовые параметры, которые следует настроить:

   • Image Sampler (Антиалиасинг): Отвечает за сглаживание краев. Progressive (прогрессивный) режим рендеринга является наиболее распространенным, так как позволяет видеть постепенно улучшающееся изображение.
   • Global Illumination (GI): Активация глобального освещения.
   • Output Size: Разрешение финального изображения (например, 1920×1080 для Full HD).
   • V-Ray Frame Buffer (VFB): Включите VFB для более удобного просмотра рендера, доступа к инструментам постобработки и сохранения рендер-элементов.

Глобальное освещение (Global Illumination) и его роль

Global Illumination (GI), или глобальное освещение, является одной из ключевых технологий, обеспечивающих фотореализм в V-Ray. GI — это не просто имитация прямого света от источников; это моделирование рассеянного освещения сцены путем имитации эффекта поверхностного рассеивания света, то есть того, как свет отражается от поверхностей и освещает другие части сцены, куда прямой свет не попадает.

Принципы работы GI в V-Ray:
V-Ray использует передовые вычислительные методы, такие как метод Монте-Карло, для расчета глобального освещения. Существует несколько алгоритмов GI, которые могут быть использованы в V-Ray:

1. Primary Engine (Основной метод GI):
   • Irradiance Map: Эффективен для статических сцен с большим количеством рассеянного света. Быстро рассчитывается и дает гладкие результаты, но может быть медленнее для анимации.
   • Brute Force (Прямой расчет): Точный, но медленный метод, рассчитывающий GI для каждой точки. Хорош для детализированных теней и анимации.
2. Secondary Engine (Вторичный метод GI):
   • Light Cache: Быстрый и эффективный метод, часто используется в качестве вторичного движка в паре с Irradiance Map или Brute Force.
   • Brute Force: Может использоваться и как вторичный движок для максимальной точности.

Влияние настроек GI на реалистичность сцены:

• Мягкие тени: GI создает мягкие, рассеянные тени в углах и углублениях, что значительно повышает реализм.
• Цветовой отскок (Color Bleeding): Свет, отражаясь от цветной поверхности, приобретает ее оттенок и освещает соседние объекты этим цветом. GI точно симулирует этот эффект.
• Естественная яркость: Объекты выглядят более естественно освещенными, так как свет поступает не только напрямую от источников, но и косвенно, отражаясь от окружения.

Для визуализации пылесоса: Настройка GI критически важна для придания ему объема и реалистичности. Без GI пылесос будет выглядеть плоским, а его тени — слишком резкими. Оптимальная комбинация, часто используемая профессионалами, — Irradiance Map для первичного отскока и Light Cache для вторичного, что обеспечивает хороший баланс между качеством и скоростью.

Продвинутые возможности V-Ray (Scene Intelligence, AI Denoiser, V-Ray GPU)

Современные версии V-Ray, такие как V-Ray Next и последующие, включают в себя ряд умных функций и технологий, которые значительно ускоряют и улучшают качество рендеринга.

1. Scene Intelligence (Интеллект сцены):
   • V-Ray автоматически анализирует сцену и оптимизирует настройки рендеринга для каждого кадра. Это включает в себя автоматическое определение типов объектов, источников света и материалов для более эффективного распределения вычислительных ресурсов.
   • Эта функция значительно упрощает рабочий процесс, так как пользователю не нужно вручную настраивать множество сложных параметров, V-Ray делает это за него.
2. AI Denoiser (Шумоподавитель на основе ИИ):
   • Одна из самых революционных функций, которая позволяет значительно сократить время рендеринга, сохраняя при этом высокое качество изображения.
   • AI Denoiser использует искусственный интеллект для удаления шума (зернистости), который естественно появляется при низких сэмплах рендеринга.
   • Это означает, что можно рендерить с меньшим количеством проходов (сэмплов) и получить относительно быстро «шумное» изображение, а затем Denoiser «очистит» его до гладкого результата, что экономит часы рендеринга.
   • В V-Ray доступны различные типы денойзеров, включая V-Ray Denoiser и NVIDIA AI Denoiser, каждый со своими особенностями.
3. V-Ray GPU (Рендеринг на GPU):
   • Традиционно V-Ray использовал центральный процессор (CPU) для рендеринга. Однако, с развитием графических процессоров (GPU), V-Ray предложил опцию рендеринга на GPU, которая может быть значительно быстрее для определенных типов сцен и оборудования.
   • V-Ray GPU использует ядра CUDA или RTX (для карт NVIDIA) или OpenCL (для других GPU) для ускорения вычислений.
   • Эта технология позволяет получать высококачественные рендеры за меньшее время, особенно если у вас мощная видеокарта. Пользователь может выбрать, рендерить на CPU, GPU или использовать гибридный режим.

Использование этих продвинутых функций V-Ray позволяет не только повысить реалистичность визуализации пылесоса, но и значительно оптимизировать время, затрачиваемое на рендеринг, что критически важно в профессиональной среде.

Постобработка рендеров и критерии оценки качества

Завершающий этап работы над 3D-визуализацией — это постобработка, которая позволяет довести изображение до совершенства, а также критическая оценка полученного результата по четким критериям.

Постобработка в V-Ray Frame Buffer и Adobe Photoshop

Постобработка изображений — это неотъемлемая часть процесса создания качественных визуализаций. Она позволяет улучшить цветопередачу, подчеркнуть атмосферу, создать уникальный стиль и сделать проекты более реалистичными и привлекательными. Постобработка может выполняться как непосредственно в рендерере (например, в V-Ray Frame Buffer), так и в специализированных программах, таких как Adobe Photoshop.

1. Постобработка в V-Ray Frame Buffer (VFB):

   VFB (V-Ray Frame Buffer) — это встроенное окно рендеринга V-Ray, которое не только отображает процесс рендеринга, но и содержит мощный набор инструментов для постобработки в реальном времени. Это позволяет быстро экспериментировать с настройками, не переходя во внешний редактор.

   • Tone mapping (Тональная компрессия): Настройка тона и цвета изображения для оптимизации диапазона яркости, чтобы избежать засветов и провалов в тенях.
   • Exposure (EV) (Экспозиция): Изменение общей освещенности (яркости) сцены.
   • Highlight compress (Компрессия засветов): Ослабление слишком ярких участков изображения (засветов), чтобы сохранить детали в светлых областях.
   • White balance [K] (Баланс белого): Изменение цветовой температуры сцены, чтобы скорректировать нежелательные цветовые оттенки.
   • LUT (LookUp Table): Аналог фильтров для фотографий, позволяющий применять предустановленные цветовые профили для создания определенного настроения или стиля.
   • Bloom and Glare (Свечение и Блики): Настройка эффектов свечения вокруг ярких источников света и бликов на глянцевых поверхностях.
   • Sharpening/Blurring (Резкость/Размытие): Настройка резкости для подчеркивания деталей или размытия для смягчения изображения.
   • Denoising (Шумоподавление): Включение и настройка функции избавления от шума, генерируемого AI Denoiser.
2. Постобработка в Adobe Photoshop:

   Для более глубокой и творческой постобработки используется Adobe Photoshop. Здесь применяется метод композитинга, когда несколько изображений, полученных на выходе рендера (так называемые рендеринг-элементы или render elements), собираются вместе для создания итогового результата.

   Рендеринг-элементы — это отдельные слои информации, которые V-Ray может вывести помимо основного изображения. Примеры:

   • VRayDiffuseFilter: Чистый диффузный цвет.
   • VRayReflection: Только отражения.
   • VRayRefraction: Только преломления.
   • VRayLighting: Только прямое освещение.
   • VRayGlobalIllumination: Только глобальное освещение.
   • VRayShadows: Только тени.
   • VRayZDepth: Карта глубины, используемая для создания DOF в Photoshop.
   • VRayWireColor или VRayMaterialID: Для маскирования объектов.
   • VRayExtraTex (с картой Ambient Occlusion): Для добавления дополнительного окружающего затенения.

   Workflow композитинга в Photoshop:

   1. Сбор рендер-элементов: Рендер-элементы сохраняются из VFB как отдельные файлы (например, .exr или .tga).
   2. Сложение слоев: В Photoshop эти слои импортируются и накладываются друг на друга в определенной последовательности с использованием режимов наложения (например, Screen, Multiply, Overlay, Add).
   3. Цветовая коррекция: Применяются корректирующие слои (Levels, Curves, Exposure, Color Balance) для настройки экспозиции, контрастности и цветовой палитры. Автокоррекция (Auto Tone, Auto Contrast, Auto Color) может служить отправной точкой.
   4. Управление отражениями, светом, тенями: Используя маски на слоях рендер-элементов, можно тонко настраивать интенсивность отражений, яркость света или глубину теней в отдельных областях.
   5. Добавление эффектов: Виньетка, зернистость, хроматическая аберрация, эффекты свечения (Bloom) и бликов (Glare), а также фильтры резкости или размытия.
   6. Устранение шума: Если AI Denoiser V-Ray не справился полностью, можно использовать дополнительные плагины для Photoshop или встроенные инструменты для устранения шума.

Критерии оценки качества и реалистичности 3D-модели и визуализации

Для объективной оценки выполненной работы необходимо опираться на четкие и измеримые критерии. Качество и реалистичность итогового изображения зависят от профессионализма на всех этапах: моделирования, освещения, текстурирования и визуализации.

1. Корректность топологии сетки:
   • Отсутствие N-гонов: В деформируемых областях (например, на шланге, если он будет анимироваться) должны быть только треугольники (tris) и четырехугольники (quads). Наличие N-гонов (полигонов с более чем четырьмя сторонами) может привести к артефактам при сглаживании, текстурировании и анимации.
   • Равномерность распределения полигонов: Плотность сетки должна быть адекватной. В местах с высокой кривизной или детализацией полигонов должно быть больше.
   • Чистота геометрии: Отсутствие пересекающихся полигонов, незамкнутых краев (дыр), изолированных вершин и «мусорной» геометрии.
2. Детализация модели:
   • Воспроизведение мелких деталей: Насколько точно смоделированы кнопки, решетки, разъемы, надписи и другие мелкие элементы пылесоса.
   • Сглаживание: Достаточно ли хорошо применены модификаторы сглаживания (например, Turbosmooth), чтобы избежать «угловатости» на криволинейных поверхностях.
   • Точность форм и пропорций: Соответствие модели референсным изображениям и реальным размерам.
3. Качество материалов и текстур (PBR-workflow):
   • Физическая корректность: Насколько материалы (пластик, металл, резина, прозрачные элементы) имитируют реальные физические свойства взаимодействия со светом (отражения, преломления, глянцевость/шероховатость).
   • Использование PBR-карт: Эффективность применения карт Diffuse, Ambient Occlusion, Roughness/Glossiness, Normal и Height/Displacement для придания микродеталей и реализма.
   • Наложение текстур: Корректность UVW-развертки, отсутствие растяжений, швов, пикселизации текстур.
   • Шейдинг: Правильная «покраска» 3D-модели с назначением ей различных оптических свойств. Управление свойствами материалов и отражений по отдельности играет ключевую роль в достижении фотореалистичности.
4. Реалистичность освещения и теней:
   • Естественность освещения: Насколько свет в сцене выглядит правдоподобно, имитирует реальные условия (дневной свет, студийное освещение).
   • Мягкость и резкость теней: Тени должны соответствовать типу источника света и быть убедительными. Наличие мягких рассеянных теней от GI.
   • Цветовой отскок: Присутствие subtle (тонких) цветовых отскоков от цветных поверхностей на соседние объекты.
5. Композиция и постобработка изображения:
   • Композиция кадра: Насколько удачно выбран ракурс, фокусное расстояние, глубина резкости, чтобы пылесос выглядел привлекательно и был центром внимания.
   • Общая атмосфера: Создает ли изображение желаемое настроение.
   • Качество постобработки: Улучшило ли изображение применение Tone mapping, Exposure, LUT, Bloom & Glare, Sharpening/Blurring. Отсутствие пересветов, провалов в тенях, артефактов постобработки.

Используя эти критерии, можно не только оценить конечный результат, но и получить обратную связь для улучшения навыков 3D-моделирования и визуализации в будущих проектах. Эти критерии служат основой для объективного анализа и профессионального роста.

Заключение

В рамках данной курсовой работы была разработана и детализирована комплексная методология 3D-моделирования и фотореалистичной визуализации объекта «пылесос» с использованием программного пакета Autodesk 3ds Max и рендер-движка V-Ray. Мы прошли путь от глубокого анализа теоретических основ компьютерной графики до нюансов постобработки финального изображения, целенаправленно закрывая «слепые зоны», часто встречающиеся в стандартных учебных материалах. Это позволило создать не просто алгоритм, а полноценный практический гайд, применимый к широкому кругу задач.

Были определены ключевые понятия 3D-моделирования и рендеринга, подчеркнута важность полигонального моделирования с акцентом на корректную топологию и анатомию полигональной сетки. Разработана пошаговая стратегия моделирования пылесоса, начиная с подготовительного этапа сбора референсов, через базовое моделирование из примитивов и сплайнов, до детализации сложных элементов с применением модификаторов Edit Poly, Cut, Chamfer, Bevel, FFD и Sweep. Особое внимание уделялось оптимизации сетки с использованием Turbosmooth и концепции LOD.

Критически важным аспектом стало создание физически корректных материалов с помощью V-Ray Material и подробное рассмотрение применения продвинутых текстурных карт, таких как Ambient Occlusion, Roughness, Normal и Height/Displacement, которые являются краеугольным камнем PBR-рабочего процесса. Отдельный блок был посвящен корректному наложению текстур с помощью модификатора UVW Map.

Далее, мы углубились в создание реалистичного освещения, используя HDRi-карты для глобального освещения и VRay Sun для направленного света, а также настройку V-Ray Physical Camera для достижения художественной композиции и фотографической правдоподобности. Были рассмотрены продвинутые возможности V-Ray, включая Global Illumination и инновации вроде Scene Intelligence и AI Denoiser, которые значительно повышают качество и скорость рендеринга.

Наконец, мы изучили методы постобработки в V-Ray Frame Buffer и Adobe Photoshop с использованием рендер-элементов для достижения финального визуального совершенства, и сформулировали исчерпывающие критерии оценки качества, охватывающие топологию, детализацию, материалы, освещение и общую презентацию. Разработанная методология представляет собой полноценное руководство, которое позволит студентам не только успешно выполнить курсовую работу по 3D-моделированию пылесоса, но и заложит прочную основу для дальнейшего освоения сложных техник в области компьютерной графики. Полученные знания и навыки будут бесценны в любой сфере, где требуется создание высококачественных трехмерных изображений, будь то промышленный дизайн, архитектурная визуализация или игровая разработка.

Перспективы дальнейшего развития проекта могут включать создание интерактивной 3D-модели пылесоса для веб-приложений (например, в движке Unity или Unreal Engine), разработку анимации его функциональных частей или интеграцию модели в виртуальную/дополненную реальность для интерактивной демонстрации продукта.

Список использованных источников

1. Введение в полигональное моделирование 3ds Max | https://www.3d-model.net/articles/3ds-max-polygonal-modeling-introduction/
2. 3ds Max: Работа с материалами и текстурами — Skypro | https://sky.pro/media/3ds-max-rabota-s-materialami-i-teksturami/
3. Прокачиваем рендер в 2 приёма. Постобработка в 3ds Max, Corona, Photoshop | https://autocad-specialist.ru/uroki-3ds-max/postobrabotka-renderov-3ds-max-corona-photoshop/
4. Прокачиваем рендер в 3ds Max, Corona и Photoshop. Секреты профессиональной постобработки | https://autocad-specialist.ru/news/render-3ds-max-corona-photoshop-postobrabotka/
5. Постобработка в Corona Renderer. 3ds Max | https://www.3d-model.net/articles/corona-renderer-post-processing-3ds-max/
6. Модификаторы 3ds Max: полный список с описанием каждого | https://skillbox.ru/media/design/modifikatory-3ds-max-polnyy-spisok-s-opisaniem-kazhdogo/
7. V-Ray for 3ds Max — Chaos Docs | https://docs.chaos.com/display/VMAX/V-Ray+for+3ds+Max
8. 8.1 Полигональное моделирование: введение — 3D Max — Esate.ru | https://www.esate.ru/3d-max/poligonalnoe-modelirovanie-vvedenie.html
9. Основные принципы моделирования различных объектов с полигональной структурой. Часть 1 2018 — VK | https://vk.com/@3dsmaxschool-osnovnye-principy-modelirovaniya-razlichnyh-obektov-s-poligon
10. Визуализация в 3ds Max и V-ray. Установка и настройка Physical Camera, VRay Sun … — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=kYJ5k8c80x0
11. Модификаторы в 3ds Max – полный список с описанием | https://3dclub.com/blog/modifikatory-v-3ds-max-polnyy-spisok-s-opisaniem/
12. V-Ray 7 — V-Ray for 3ds Max — Chaos Docs | https://docs.chaos.com/display/VMAX/V-Ray+7
13. Как наложить текстуры в 3ds Max | https://autocad-specialist.ru/uroki-3ds-max/kak-nalozhit-tekstury-v-3ds-max/
14. ТОП-15 плагинов для моделирования и визуализации в 3ds Max | https://3dclub.com/blog/top-15-plaginov-dlya-modelirovaniya-i-vizualizatsii-v-3ds-max/
15. Как сделать красивую постобработку рендера | Уроки 3ds Max — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=FfS1l99sD2I
16. Vray For 3ds Max Manual | https://www.manualslib.com/manual/1476906/Vray-For-3ds-Max.html?page=1
17. 3ds Max. Часть 4. Основы полигонального моделирования — Skillbox | https://skillbox.ru/media/design/3ds-max_chast_4_osnovy_poligonalnogo_modelirovaniya/
18. 3D-моделирование: основы, применение и преимущества | https://www.srednesib.ru/info/3d-modelirovanie-osnovy-primenenie-i-preimushchestva/
19. Руководство по установке V-Ray 3.0 для Autodesk 3ds Max. | https://e.sfu-kras.ru/bitstream/handle/20.500.12519/1273/ustanovka_V-Ray_3_0_dlya_Autodesk_3ds_Max.pdf?sequence=1&isAllowed=y
20. Термины и определения в 3D графике | http://artem-sazonov.ru/3d-grafika/terminyi-i-opredeleniya-v-3d-grafike/
21. Урок №20 Как подгрузить и создать материал в 3ds Max и V Ray на примере материала пола — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=D-wzQxVfQeE
22. TOP 10 лучших простых модификаторов в 3ds max — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=P21rG0sM-sY
23. 3ds Max V-Ray (CPU & GPU) — GarageFarm | https://garagefarm.net/blog/vray-for-3ds-max-software-guide/
24. 3D-моделирование: что это, методы и виды трехмерных моделей — Медиа Contented | https://contented.ru/articles/3d-modelirovanie
25. Настройка освещения и камер. Большой разбор — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=kYJ5k8c80x0
26. Настройки камеры в 3ds Max. Corona Camera | https://3dsmax.com.ua/corona-camera-nastroyki-kamery/
27. Настройка освещения в экстерьере3Ds Max + Corona Render | Карты HDRi — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=iF2Sg3-5_g
28. Полигональное моделирование: значение, особенности, рекомендации в работе | https://www.3d-model.net/articles/polygonal-modeling-meaning-features-recommendations-in-work/
29. Как сделать материалы реалистичными | Уроки 3ds Max — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=0h0Q01lS7O4
30. 3D Studio MAX: первые шаги. Урок 29. Визуализация средствами V-Ray. Часть 1 | https://www.ixbt.com/digimage/3dsmax-lesson29.shtml
31. V-Ray — что это за модуль в 3D-визуализации — Медиа Contented | https://contented.ru/articles/chto-takoe-v-ray
32. Основные приемы моделирования в 3Ds Max | Уроки 3D графики для начинающих | https://www.youtube.com/watch?v=l_gD2nI-F-s
33. 2.1. Что такое 3д моделирование? Виды моделирования — «Виртуальная школа Тульской области» | https://do.tsu.tula.ru/uchpos/3d-modeling/2_1.htm
34. Основы, интерфейс и навигация, создание и редактирование объектов в 3ds Max | Базовый 3D MAX — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=q6f_8jR_y8I
35. 3Ds Max Broadcast Render elements and post-processing in Photoshop — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=1u-796KkX08
36. V-Ray Next for 3ds Max — Webinar (Russian language) — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=t1835N6L80M
37. VRay — что это такое и как этим пользоваться: Часть 1 | https://www.ixbt.com/digimage/vray-lesson1.shtml
38. Настройка освещения в 3Ds Max для лучшего качества визуализаций — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=eB5S55459Rk
39. 1. What is LOD (Level of Detail) in 3D Modeling? | Techniques & Software — CG Spectrum | https://www.cgspectrum.com/blog/what-is-lod-level-of-detail-in-3d-modeling
40. 2. What is LOD? [Level of Detail in 3D Modeling] — 3D Studio | https://3d.studio/blog/what-is-lod-level-of-detail-in-3d-modeling/
41. 3. Что такое LOD? [Уровень детализации в 3D-моделировании] — 3D Studio | https://3d.studio/blog/what-is-lod-level-of-detail-in-3d-modeling/
42. 4. Карта смещений, карта деформаций, displacement map — Глоссарий — Нетология | https://netology.ru/glossary/karta-smeschenij-karta-deformacij-displacement-map
43. 5. Level of Detail — Википедия | https://ru.wikipedia.org/wiki/Level_of_Detail
44. 6. Что такое LOD и зачем он нужен? — in.Lab School | https://inlab.school/blog/chto-takoe-lod-i-zachem-on-nuzhen
45. 7. Карты детализации: зачем они нужны и как их использовать — Media XYZ | https://xyzschool.com/media/tekstury/karty-detalizacii-zachem-nuzhny-i-kak-ispolzovat/
46. 8. О PBR на пальцах — Habr | https://habr.com/ru/articles/463683/
47. 9. Autodesk 3ds Max 9 – Работа с картами Displacement в Mental Ray — Render.ru | https://render.ru/ru/articles/12313
48. 10. Карты высот и параллакс / Хабр — Habr | https://habr.com/ru/articles/493482/
49. 11. Карта и модификатор Displacement в 3d max — Repetitor3d.ru | https://repetitor3d.ru/3d-max/displacement-v-3d-max/
50. 12. PBR для новичков — материалы, пайплайны и текстурные карты · XYZ Media — Scribd | https://www.scribd.com/document/561002302/PBR
51. 13. Что такое карта смещения? | 3DCoat | https://3dcoat.com/ru/learn/articles/displacement-map/
52. 14. PBR для новичков — материалы, пайплайны и текстурные карты — Пикабу | https://pikabu.ru/story/pbr_dlya_novichkov__payplaynyi_i_teksturnyie_karty_8716298
53. 15. Что такое PBR-материалы / Skillbox Media | https://skillbox.ru/media/design/chto-takoe-pbr-materialy/
54. 16. Что такое PBR? Часть V — Render.ru | https://render.ru/ru/articles/12836
55. 17. Bevel edges of any object : r/3dsmax — Reddit | https://www.reddit.com/r/3dsmax/comments/xactc2/bevel_edges_of_any_object/
56. 18. 3ds Max 2024 Help | Chamfer Vertices/Edges/Borders (Polymesh) | Autodesk | https://help.autodesk.com/view/3DSMAX/2024/RUS/?guid=GUID-E5A8E408-A934-4061-B9D1-3316E2E16432
57. 19. Отличие Height map, Parallax и Normal | Render.ru — первый CG форум в рунете | https://render.ru/ru/articles/11029
58. 20. Карта высот против карты смещения. В чем разница между ними? : r/blender — Reddit | https://www.reddit.com/r/blender/comments/15d0v4i/%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B0_%D0%B2%D1%8B%D1%81%D0%BE%D1%82_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2_%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D1%8B_%D1%81%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B2_%D1%87%D0%B5%D0%BC/
59. 21. creating high poly object part 2: BEVEL AND CHAMFER MODIFIER in 3ds max — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=b0m_98yI9h4
60. 22. What is the difference between «Chamfer Vertices» and «Bevel» for vertices? — Autodesk Forums | https://forums.autodesk.com/t5/maya-modeling/what-is-the-difference-between-chamfer-vertices-and-bevel-for/td-p/7970799
61. 23. The best way to control EDGE bevels/chamfers in 3ds Max? — Polycount | https://polycount.com/discussion/220973/the-best-way-to-control-edge-bevels-chamfers-in-3ds-max
62. 24. Карты высот и нормалей из бесшовки в AwesomeBump — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=Fj-yV5F_01I
63. 25. ТОП-50 популярных программ для 3D-моделирования: обзор и рейтинги | https://top-programmy.ru/3d-modelirovanie/
64. 26. ТОП-6 ПРОГРАММ ДЛЯ 3D ПРОЕКТИРОВАНИЯ! — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=sIuC8r065v4
65. 27. Как использовать hdri карты в 3ds max corona — RU DESIGN SHOP ® Всё лучшее | https://rudesignshop.ru/blog/kak-ispolzovat-hdri-karty-v-3ds-max-corona/
66. 28. ЛУЧШАЯ программа для 3D в 2025г (в любом году), с чего начать в 3D? — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=b0m_98yI9h4
67. 29. Карта Ambient Occlusion (AO) Corona — CGBandit | https://cgbandit.com/corona-render-materials/karta-ambient-occlusion-ao-corona/
68. 30. Планоплан — программа для дизайна интерьера, проектирования и планировки дома, 3D планировщик квартир — Скачивайте онлайн, бесплатный пробный период | https://planoplan.com/ru/
69. 31. What is a Polygon in 3D Modeling? | Adobe Substance 3D | https://substance3d.adobe.com/tutorials/3d-fundamentals/what-is-a-polygon-in-3d-modeling/
70. 32. Face/Polygon — 3ds Max 2024 Help | https://help.autodesk.com/view/3DSMAX/2024/RUS/?guid=GUID-E5A8E408-A934-4061-B9D1-3316E2E16432
71. 33. Корректная настройка освещения методом HDRI в экстерьере. — VK | https://vk.com/@3dsmaxschool-korrektnaya-nastroika-osvescheniya-metodom-hdri-v-eksterere
72. 34. Как использовать карты AO (Ambient Occlusion) | 3DCLUB — Дзен | https://dzen.ru/a/YGn9y63yHjQW_J6s
73. 35. Does the term «polygon» just mean «face»? — Blender Stack Exchange | https://blender.stackexchange.com/questions/27532/does-the-term-polygon-just-mean-face
74. 36. Освещение с помощью HDRI. Просто освоить, легко овладеть! | 3dmetria Blog | https://3dmetria.com/blog/ru/blog/lighting-with-hdri
75. 37. Выбор программы 3D моделирования (часть 1 — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=l_gD2nI-F-s
76. 38. 3D-моделирование в Tinkercad: знакомимся с сервисом и создаём торт в стиле Minecraft — Skillbox | https://skillbox.ru/media/design/3d-modelirovanie-v-tinkercad-znakomimsya-s-servisom-i-sozdaem-tort-v-stile-minecraft/
77. 39. В чем преимущества использования HDRI освещения в 3D-графике? — Вопросы к Поиску с Алисой (Яндекс Нейро) | https://yandex.ru/q/question/v_chem_preimushchestva_ispolzovaniia_hdri_51d283c7/
78. 40. What is the best render engines for 3ds Max? : u/VFXRendering — Reddit | https://www.reddit.com/r/VFXRendering/comments/105t0qg/what_is_the_best_render_engines_for_3ds_max/
79. 41. Polygon mesh — Wikipedia | https://en.wikipedia.org/wiki/Polygon_mesh
80. 42. WHICH RENDER IS BETTER? CORONA OR VRAY — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=pt10R5dr7cU
81. 43. HDRI-карты: что это, как использовать, преимущества и недостатки HDRI | Daz3D в рунете — DAZ Studio на русском | https://www.daz3d.su/blog/hdri-karty-chto-eto-kak-ispolzovat-preimushchestva-i-nedostatki-hdri/
82. 44. 70+ КРУТЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ РЕНДЕРИНГА-Бесплатные | Real-Time | Архитектура | Персонажи | Игровые движки — YouTube | https://www.youtube.com/watch?v=vVj4w8c80x0
83. 45. What Are Polygons in 3D Modeling (The Ins and Outs) — The Motion Tree | https://themotiontree.com/what-are-polygons-in-3d-modeling/
84. 46. Освещение с помощью HDRI — Render.ru | https://render.ru/ru/articles/12209
85. 47. Окружающее затенение — Википедия | https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B0%D1%8E%D0%B9%D0%B5_%D0%B7%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Приложения (при необходимости)

• Приложение А: Скриншоты процесса моделирования пылесоса на различных этапах.
• Приложение Б: Примеры референсных изображений, использованных для моделирования.
• Приложение В: Детализированные таблицы настроек материалов V-Ray для различных поверхностей пылесоса (пластик, металл, резина).
• Приложение Г: Финальные рендеры 3D-модели пылесоса с разных ракурсов, до и после постобработки.
• Приложение Д: Сравнение топологии сетки до и после применения Turbosmooth и ретопологии (если применимо).

Список использованной литературы

1. Рябцев, Д. В. Дизайн помещений и интерьеров в 3ds Max 2009 (+DVD). Санкт-Петербург : Питер, 2009. 512 с.
2. Кулагин, Б. Ю. Актуальное моделирование, визуализация и анимация в 3ds Max 7.5. Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2005. 496 с.
3. Введение в полигональное моделирование 3ds Max. URL: https://www.3d-model.net/articles/3ds-max-polygonal-modeling-introduction/ (дата обращения: 27.10.2025).
4. 3ds Max: Работа с материалами и текстурами. Skypro. URL: https://sky.pro/media/3ds-max-rabota-s-materialami-i-teksturami/ (дата обращения: 27.10.2025).
5. Прокачиваем рендер в 3ds Max, Corona и Photoshop. Секреты профессиональной постобработки. URL: https://autocad-specialist.ru/news/render-3ds-max-corona-photoshop-postobrabotka/ (дата обращения: 27.10.2025).
6. Постобработка в Corona Renderer. 3ds Max. URL: https://www.3d-model.net/articles/corona-renderer-post-processing-3ds-max/ (дата обращения: 27.10.2025).
7. Модификаторы 3ds Max: полный список с описанием каждого. Skillbox. URL: https://skillbox.ru/media/design/modifikatory-3ds-max-polnyy-spisok-s-opisaniem-kazhdogo/ (дата обращения: 27.10.2025).
8. V-Ray for 3ds Max. Chaos Docs. URL: https://docs.chaos.com/display/VMAX/V-Ray+for+3ds+Max (дата обращения: 27.10.2025).
9. Полигональное моделирование: введение. 3D Max. Esate.ru. URL: https://www.esate.ru/3d-max/poligonalnoe-modelirovanie-vvedenie.html (дата обращения: 27.10.2025).
10. Основные принципы моделирования различных объектов с полигональной структурой. Часть 1. 2018. URL: https://vk.com/@3dsmaxschool-osnovnye-principy-modelirovaniya-razlichnyh-obektov-s-poligon (дата обращения: 27.10.2025).
11. Визуализация в 3ds Max и V-ray. Установка и настройка Physical Camera, VRay Sun. URL: https://www.youtube.com/watch?v=kYJ5k8c80x0 (дата обращения: 27.10.2025).
12. Модификаторы в 3ds Max – полный список с описанием. URL: https://3dclub.com/blog/modifikatory-v-3ds-max-polnyy-spisok-s-opisaniem/ (дата обращения: 27.10.2025).
13. V-Ray 7 — V-Ray for 3ds Max. Chaos Docs. URL: https://docs.chaos.com/display/VMAX/V-Ray+7 (дата обращения: 27.10.2025).
14. Как наложить текстуры в 3ds Max. URL: https://autocad-specialist.ru/uroki-3ds-max/kak-nalozhit-tekstury-v-3ds-max/ (дата обращения: 27.10.2025).
15. ТОП-15 плагинов для моделирования и визуализации в 3ds Max. URL: https://3dclub.com/blog/top-15-plaginov-dlya-modelirovaniya-i-vizualizatsii-v-3ds-max/ (дата обращения: 27.10.2025).
16. Как сделать красивую постобработку рендера. Уроки 3ds Max. URL: https://www.youtube.com/watch?v=FfS1l99sD2I (дата обращения: 27.10.2025).
17. Vray For 3ds Max Manual. URL: https://www.manualslib.com/manual/1476906/Vray-For-3ds-Max.html?page=1 (дата обращения: 27.10.2025).
18. 3ds Max. Часть 4. Основы полигонального моделирования. Skillbox. URL: https://skillbox.ru/media/design/3ds-max_chast_4_osnovy_poligonalnogo_modelirovaniya/ (дата обращения: 27.10.2025).
19. 3D-моделирование: основы, применение и преимущества. URL: https://www.srednesib.ru/info/3d-modelirovanie-osnovy-primenenie-i-preimushchestva/ (дата обращения: 27.10.2025).
20. Руководство по установке V-Ray 3.0 для Autodesk 3ds Max. URL: https://e.sfu-kras.ru/bitstream/handle/20.500.12519/1273/ustanovka_V-Ray_3_0_dlya_Autodesk_3ds_Max.pdf?sequence=1&isAllowed=y (дата обращения: 27.10.2025).
21. Термины и определения в 3D графике. URL: http://artem-sazonov.ru/3d-grafika/terminyi-i-opredeleniya-v-3d-grafike/ (дата обращения: 27.10.2025).
22. Урок №20 Как подгрузить и создать материал в 3ds Max и V Ray на примере материала пола. URL: https://www.youtube.com/watch?v=D-wzQxVfQeE (дата обращения: 27.10.2025).
23. TOP 10 лучших простых модификаторов в 3ds max. URL: https://www.youtube.com/watch?v=P21rG0sM-sY (дата обращения: 27.10.2025).
24. 3ds Max V-Ray (CPU & GPU). GarageFarm. URL: https://garagefarm.net/blog/vray-for-3ds-max-software-guide/ (дата обращения: 27.10.2025).
25. 3D-моделирование: что это, методы и виды трехмерных моделей. Медиа Contented. URL: https://contented.ru/articles/3d-modelirovanie (дата обращения: 27.10.2025).
26. Настройки камеры в 3ds Max. Corona Camera. URL: https://3dsmax.com.ua/corona-camera-nastroyki-kamery/ (дата обращения: 27.10.2025).
27. Настройка освещения в экстерьере3Ds Max + Corona Render. Карты HDRi. URL: https://www.youtube.com/watch?v=iF2Sg3-5e_g (дата обращения: 27.10.2025).
28. Полигональное моделирование: значение, особенности, рекомендации в работе. URL: https://www.3d-model.net/articles/polygonal-modeling-meaning-features-recommendations-in-work/ (дата обращения: 27.10.2025).
29. Как сделать материалы реалистичными. Уроки 3ds Max. URL: https://www.youtube.com/watch?v=0h0Q01lS7O4 (дата обращения: 27.10.2025).
30. 3D Studio MAX: первые шаги. Урок 29. Визуализация средствами V-Ray. Часть 1. URL: https://www.ixbt.com/digimage/3dsmax-lesson29.shtml (дата обращения: 27.10.2025).
31. V-Ray — что это за модуль в 3D-визуализации. Медиа Contented. URL: https://contented.ru/articles/chto-takoe-v-ray (дата обращения: 27.10.2025).
32. Основные приемы моделирования в 3Ds Max. Уроки 3D графики для начинающих. URL: https://www.youtube.com/watch?v=l_gD2nI-F-s (дата обращения: 27.10.2025).
33. Что такое 3д моделирование? Виды моделирования. Виртуальная школа Тульской области. URL: https://do.tsu.tula.ru/uchpos/3d-modeling/2_1.htm (дата обращения: 27.10.2025).
34. Основы, интерфейс и навигация, создание и редактирование объектов в 3ds Max. Базовый 3D MAX. URL: https://www.youtube.com/watch?v=q6f_8jR_y8I (дата обращения: 27.10.2025).
35. 3Ds Max Broadcast Render elements and post-processing in Photoshop. URL: https://www.youtube.com/watch?v=1u-796KkX08 (дата обращения: 27.10.2025).
36. V-Ray Next for 3ds Max — Webinar (Russian language). URL: https://www.youtube.com/watch?v=t1835N6L80M (дата обращения: 27.10.2025).
37. VRay — что это такое и как этим пользоваться: Часть 1. URL: https://www.ixbt.com/digimage/vray-lesson1.shtml (дата обращения: 27.10.2025).
38. Настройка освещения в 3Ds Max для лучшего качества визуализаций. URL: https://www.youtube.com/watch?v=eB5S54359Rk (дата обращения: 27.10.2025).