Программное обеспечение для 3D -визуализации: Виды, применение и как выбрать
Будь вы дизайнер продукта, оценивающий инструменты для следующего запуска, или инженер, пытающийся интегрировать данные САПР в интерактивный процесс просмотра, рынок программного обеспечения для 3D визуализации может показаться сложным и запутанным. В этом руководстве основные категории инструментов соотносятся с конкретными сценариями использования, объясняется, как выбирать между ними в зависимости от потребностей и уровня квалификации вашей команды, а также даются ответы на наиболее распространенные вопросы, которые задают покупатели перед принятием решения о выборе платформы. В нем не объясняется заново основы 3D визуализации и рендеринга ; для этого в пояснительной статье подробно рассматриваются определения. Эта страница полностью посвящена тому, чтобы помочь вам выбрать подходящее программное обеспечение.
Основные выводы
- Программное обеспечение для 3D визуализации подразделяется на шесть основных категорий, каждая из которых подходит для различных рабочих процессов, уровня квалификации команды и форматов вывода.
- Выбор подходящего инструмента зависит от четырех факторов: требуется ли вам интерактивность в реальном времени или автономная отрисовка, уровень технической квалификации вашей команды, способ обработки данных CAD или BIM, а также место размещения результатов работы.
- Теперь браузерные инструменты позволяют командам, не обладающим техническими навыками, создавать интерактивные 3D проекты без поддержки разработчиков.
- Исходные данные CAD и BIM (геометрия BREP/NURBS) необходимо преобразовать в сетку, прежде чем их можно будет использовать в рабочих процессах визуализации в реальном времени.
- По прогнозам, к 2030 году рынок программного обеспечения для визуализации и 3D рендеринга достигнет 17,38 млрд долларов США при среднегодовом темпе роста 30,6% ( Grand View Research, 2023 ), при этом ведущими сегментами конечных пользователей станут обрабатывающая промышленность, автомобильная промышленность и архитектура, инженерия и строительство.
Что такое программное обеспечение для 3D визуализации?
Программное обеспечение для 3D визуализации — это любое приложение, позволяющее командам создавать, визуализировать или представлять трехмерные модели таким образом, чтобы передать аудитории замысел проекта, пространственные взаимоотношения или детали продукта. Этой целевой аудиторией может быть внутренняя инженерная команда, клиент, рассматривающий проект здания, или потребитель, настраивающий продукт на веб-сайте. Для более подробного ознакомления с принципами работы рендеринговых движков и конвейеров визуализации, см. раздел «Что такое 3D -визуализация и рендеринг» .
3D -визуализация против... 3D рендеринг против... 3D моделирование
Эти три термина часто путают, но они описывают разные этапы производственного процесса.
3D моделирование — это процесс построения геометрических объектов. Дизайнер или инженер использует программное обеспечение для моделирования, чтобы определить форму, поверхность и структуру объекта, как правило, в виде сетки или твердотельного объекта САПР.
3D рендеринг — это процесс создания окончательного изображения или анимации на основе полученной геометрии путем расчета взаимодействия света с поверхностями, текстурами и материалами. Рендеринг может выполняться в автономном режиме (минуты или часы на кадр, высокая фотореалистичность) или в реальном времени (более 60 кадров в секунду, интерактивный режим).
3D визуализация — это более широкая категория: использование 3D данных для передачи или представления информации, независимо от того, включает ли это отрендеренное статичное изображение, интерактивный опыт в реальном времени, конфигуратор продукта или наложение дополненной реальности.
Необходимое программное обеспечение зависит от того, какую именно часть этого конвейера вы пытаетесь решить.
В таблице ниже представлено сопоставление шести основных категорий инструментов с их основным назначением, целевым пользователем и ключевыми компромиссами. Универсальной категории, подходящей для любой команды, не существует; правильный выбор зависит от вашего рабочего процесса и целей.
Для команд, специализирующихся именно на 3D визуализации продукции , выбор обычно сводится к необходимому уровню интерактивности (статичный рендеринг или конфигуратор в реальном времени) и к тому, нужно ли отображать результат в браузере.
Как выбрать программное обеспечение для 3D -визуализации (в зависимости от конкретного случая)
Вместо того чтобы ранжировать инструменты, правильный подход заключается в том, чтобы ответить на ряд вопросов о собственном проекте. Каждый из этих ответов значительно сужает круг возможных вариантов.
1. Вам требуется интерактивность в реальном времени или отрисовка в автономном режиме?
Если результатом вашей работы является статичное изображение, анимация или предварительно отрендеренный видеоролик, то инструменты офлайн-рендеринга, такие как V-Ray, Arnold или Lumion, обеспечат наивысший уровень фотореализма. Если пользователям необходимо взаимодействовать с моделью в режиме реального времени, вращать её, менять материалы или настраивать параметры, то правильным отправным пунктом станет система обработки изображений в реальном времени или интерактивный веб-инструмент. Также распространено сочетание этих подходов: команды создают окончательные маркетинговые визуальные материалы в автономном режиме, а для внутренних обзоров дизайна используют инструменты, работающие в режиме реального времени.
2. Как ваша команда обрабатывает данные CAD и BIM?
Если ваши исходные файлы представляют собой сборки САПР или BIM-модели, вам необходим инструмент, который может либо считывать эти форматы напрямую, либо преобразовывать их в формат сетки для использования в реальном времени. Не все инструменты визуализации хорошо справляются с этим преобразованием. Этот шаг более подробно описан в разделе CAD и BIM ниже.
3. Куда будут направлены результаты работы?
Для развертывания веб-приложений требуется поддержка WebGL или решение для потоковой передачи данных. Мобильные технологии, дополненная и VR имеют свои собственные аппаратные ограничения. Программное обеспечение для рендеринга, предназначенное только для настольных компьютеров, непригодно для интерактивных веб-приложений или приложений XR без дополнительных инженерных работ.
4. Каков уровень технической подготовки вашей команды?
Это тот вопрос, который большинство покупателей недооценивают. Для работы с профессиональным программным обеспечением DCC или системой управления движением в реальном времени требуется значительный технический опыт. Инструменты на основе браузера предназначены для дизайнеров, преподавателей и инженеров, которые хотят создавать интерактивные 3D без сложного программирования.
5. Какой у вас бюджет?
Для использования инструментов с открытым исходным кодом, таких как Blender, лицензирование не требуется. Инструменты среднего уровня, такие как Enscape или Twinmotion, доступны по годовой подписке. Корпоративные платформы с интеграцией САПР, облачным рендерингом и поддержкой имеют соответствующую ценовую политику.
Вам нужен разработчик, или существует программное обеспечение для 3D визуализации, предназначенное для пользователей без технических навыков?
Нет, разработчик нужен не всегда. Теперь браузерные инструменты позволяют командам, не обладающим техническими навыками, создавать и обмениваться интерактивными 3D проектами без сложного программирования.
Ключевое различие заключается в том, что вы пытаетесь построить, и в том, насколько сложным это должно быть. Демонстрацию продукта, обучающий видеоролик, приложение для анализа проекта или базовый конфигуратор продукта часто можно создать с помощью веб-инструмента, разработанного дизайнером или инженером. Эти приложения работают в браузере, не требуют для просмотра специального программного обеспечения и могут быть распространены по ссылке.
Разработка или внедрение в реальном времени по-прежнему остаются оптимальным выбором, когда проекты требуют пользовательской логики приложений, интеграции с собственными системами, сложных симуляций или развертывания в масштабах производства на нескольких платформах или устройствах XR .
Для команд, которые хотят начать без поддержки разработчиков и масштабироваться позже, веб-ориентированная 3D визуализация с помощью Unity Studio предлагает решение для экспертов в предметной области, включая дизайнеров, тренеров и инженеров, которым необходимо создавать прототипы и делиться интерактивными 3D без зависимости от разработчиков. Проекты, созданные в Unity Studio, можно экспортировать непосредственно в редактор Unity , когда проект необходимо масштабировать до уровня производственной сборки.
Работа с данными CAD и BIM.
В файлах CAD и BIM геометрия хранится в виде поверхностей BREP (граничное представление) или NURBS. Эти форматы достаточно точны для инженерных целей, но не могут быть использованы напрямую в 3D визуализации в реальном времени без предварительного преобразования в полигональную сетку. Этот процесс преобразования, часто называемый подготовкой данных, также включает оптимизацию количества полигонов, применение материалов и текстур, а также настройку сцены для рендеринга в реальном времени.
Для команд, работающих со сложными сборочными узлами, этот этап традиционно являлся существенным узким местом. Процесс преобразования CAD-модели в состояние, готовое к визуализации, может занимать несколько дней для каждого изделия, в зависимости от сложности геометрии и количества задействованных компонентов.
Именно здесь автоматизированные инструменты подготовки данных вносят ощутимый вклад. Для преобразования данных CAD и BIM в режиме реального времени команды могут использовать автоматизированные конвейеры преобразования, которые обрабатывают преобразование формата, оптимизацию сетки и генерацию LOD (уровня детализации) без ручной доработки.
Конкретный пример: компания Autoliv, поставщик решений в области автомобильной безопасности, сократила время, затрачиваемое на передачу и оптимизацию CAD-моделей с четырех дней на один продукт до шести часов, используя Unity и Asset Transformer для создания интерактивного приложения визуализации продукции. Полный анализ того , как компания Autoliv сократила время подготовки CAD-проектов с четырех дней до шести часов, можно прочитать на странице тематического исследования Unity.
Инструменты, поддерживающие более 70 форматов файлов и автоматизирующие этап преобразования BREP/NURBS в сетку, особенно актуальны для производственных, автомобильных и архитектурно-строительных команд, работающих с большими сборками из таких систем, как CATIA, SolidWorks, NX или Revit.
Программное обеспечение для 3D -визуализации по отраслям
По прогнозам, рынок программного обеспечения для визуализации и 3D рендеринга достигнет 17,38 млрд долларов к 2030 году, увеличиваясь на 30,6% в год начиная с 2023 года (Grand View Research, 2023). Производство и автомобилестроение, а также архитектура, проектирование и строительство (AEC) неизменно называются крупнейшими сегментами конечных потребителей.
Производство и дизайн продукции
Производители используют 3D -визуализацию для анализа проектных решений, инструкций по сборке, моделирования учебных процессов и интерактивных демонстраций продукции. Как правило, приоритетными являются совместимость с САПР, интерактивность в реальном времени для проведения обсуждений с заинтересованными сторонами, а также возможность развертывания решений на производственных площадках или в удаленных командах. Наиболее распространенными являются системы обработки данных в реальном времени и веб-инструменты с мощными возможностями подготовки данных САПР.
Архитектура и строительство
Архитекторы и строительные бригады используют программное обеспечение для визуализации, чтобы доносить пространственные проекты до клиентов, координировать работу между различными дисциплинами и проверять BIM-модели. Такие инструменты, как Enscape, Lumion, Twinmotion и D5 Render, популярны для высококачественной архитектурной визуализации. Для команд, которым необходимы виртуальные прогулки в реальном времени или масштабное BIM-сотрудничество, 3D в реальном времени для архитектуры и строительства открывает путь к более интерактивным и доступным через Интернет решениям.
Автомобильная отрасль
В автомобильной отрасли 3D визуализация используется на нескольких этапах: оценка поверхностей в инструментах САПР, таких как VRED, прототипирование HMI в режиме реального времени и создание конфигураторов продукции для потребителей. Передача информации между командами дизайнеров и инженеров, а также между визуализацией и производством, является одной из главных проблем организации рабочего процесса в этом секторе.
Торговля и электронная коммерция
Розничные продавцы и бренды все чаще используют 3D визуализацию товаров и конфигураторы продукции, чтобы позволить покупателям взаимодействовать с товарами перед покупкой. Как правило, такие приложения должны работать в браузере через WebGL, обрабатывать варианты материалов и цветов в реальном времени и быстро загружаться на мобильных устройствах.
Для корпоративных команд, управляющих сложными 3D процессами в различных отраслях или бизнес-подразделениях, Unity Industry предоставляет комплексную платформу для создания, управления и развертывания масштабируемых 3D приложений в режиме реального времени.
Сколько стоит программное обеспечение для 3D визуализации?
Стоимость программного обеспечения для 3D визуализации варьируется от бесплатного до корпоративного уровня, в зависимости от ваших потребностей.
В качестве бесплатных вариантов с открытым исходным кодом можно рассмотреть Blender, полнофункциональный пакет программного обеспечения для цифрового программирования, доступный бесплатно. Он поддерживает моделирование, рендеринг, анимацию и композитинг. Некоторые плагины для архитектурной визуализации начального уровня и браузерные инструменты также предлагают бесплатные версии с ограниченным набором функций.
Платные инструменты по подписке, такие как Enscape, Twinmotion или Lumion, обычно работают по модели годового лицензирования и предназначены для профессиональных студий или команд. Twinmotion предлагает бесплатную версию для клиентов с доходом ниже определенного порога, что делает ее доступной для небольших клиник.
Стоимость корпоративных и платформенных инструментов с интеграцией с САПР, облачным рендерингом, совместной работой в реальном времени и корпоративной поддержкой масштабируется в зависимости от количества рабочих мест, требований к развертыванию и уровня поддержки клиентов.
Основными факторами, влияющими на стоимость во всех категориях, являются вычислительная мощность (ускорение с помощью графического процессора и облачный рендеринг увеличивают стоимость), уровень интерактивности (статические изображения дешевле в производстве, чем конфигураторы в реальном времени) и текущая поддержка. Если бюджет ограничен, практичным первым шагом перед переходом на корпоративную платформу будет использование инструмента с открытым исходным кодом или бесплатного программного обеспечения, пока вы проверяете его пригодность для конкретных задач.
Ответы на часто задаваемые вопросы
3D визуализация — это процесс создания и представления трехмерных изображений объектов, пространств или данных для передачи замысла дизайна, пространственной информации или деталей продукта. Он включает в себя статичные отрисованные изображения, анимированные виртуальные прогулки, интерактивные приложения в реальном времени и возможности дополненной и VR . Этот термин охватывает весь процесс представления 3D контента, а не только этап рендеринга. Для более подробного объяснения см. раздел «Что такое 3D -визуализация и рендеринг» .
Да. Blender — это наиболее функциональный бесплатный инструмент с открытым исходным кодом, охватывающий моделирование, рендеринг, анимацию и композитинг. Twinmotion предлагает бесплатную версию для пользователей, отвечающих определенным требованиям. Многие браузерные инструменты также имеют бесплатные тарифные планы с ограниченным количеством проектов или функций. Для производственных процессов платные инструменты, как правило, предлагают лучшую интеграцию с САПР, поддержку и скорость рендеринга.
Единого лучшего инструмента не существует; подходящее программное обеспечение зависит от конкретных задач. Для создания фотореалистичных архитектурных рендеров широко используются Lumion, Enscape или V-Ray. Для интерактивных приложений, работающих в режиме реального времени, и приложений дополненной и VR стандартом являются движки реального времени. Для нетехнических команд, которым необходимо быстро создавать интерактивные 3D , разработаны специальные браузерные инструменты. Для 3D художников и студий типичным рабочим процессом является использование Blender, Maya или Cinema 4D со специализированным рендерером.
Инструменты на основе браузера созданы специально для пользователей, не обладающих навыками разработчика или специалиста по 3D . Эти инструменты позволяют дизайнерам, преподавателям и инженерам импортировать существующие 3D -данные, создавать интерактивные проекты и делиться ими по веб-ссылке. Unity Studio — один из примеров; Spline — ещё один вариант для более простых случаев использования. Ключевым критерием является поддержка инструментом форматов исходных файлов и типа выходного файла, который вам необходим.
Необходимые навыки зависят от категории инструмента. Для эффективного использования профессиональных программных пакетов для цифрового моделирования, таких как Maya или 3ds Max, требуется высокий уровень квалификации. Для использования встроенных в САПР инструментов визуализации требуется инженерное образование и знание рабочих процессов САПР. Для работы с плагинами архитектурной визуализации, такими как Enscape, архитекторам, уже использующим Revit или SketchUp, требуется сравнительно небольшое дополнительное обучение. Инструменты, работающие в браузере, разработаны таким образом, чтобы быть доступными для любого пользователя, умеющего пользоваться интерфейсом перетаскивания. Для создания сложных движков реального времени требуются знания программирования, хотя разработка более доступных инструментов снижает этот барьер.
Создание 3D визуализации собственными силами обходится в сумму стоимости программного обеспечения плюс затраты рабочего времени персонала. Стоимость программного обеспечения варьируется от бесплатного (Blender) до нескольких тысяч долларов за рабочее место в год для корпоративных платформ. Заказ фотореалистичного архитектурного рендеринга у студии может стоить от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов, в зависимости от сложности и качества результата. Интерактивные приложения и конфигураторы продуктов сложнее в разработке и, соответственно, стоят дороже. Использование автоматизированных инструментов подготовки данных для сокращения времени, затрачиваемого на ручную оптимизацию САПР, является одним из наиболее эффективных способов снижения общих затрат для промышленных бригад.
