ไขข้อสงสัย 3D Modeling ออกแบบสามมิติ คืออะไร มีกี่ประเภท และมีประโยชน์อย่างไร?

สงสัยไหมว่าตัวละครในอนิเมชั่นเรื่องโปรดสร้างขึ้นมาได้อย่างไร?  และทำไมโมเดลโครงการบ้านถึงได้ดูเหมือนของจริงซะขนาดนั้น ในบทความนี้เราจะพามารู้จักกับการออกแบบจำลองสามมิติ หรือ 3D Modeling หรือ ออกแบบสามมิติ คืออะไร ประเภท และการใช้ประโยชน์ เพื่อให้คุณเข้าใจและนำไปประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3D Modeling หรือ ออกแบบสามมิติ คืออะไร

  3D Modeling คือกระบวนการสร้างแบบจำลองหรือรูปปั้น 3 มิติด้วยซอฟแวร์คอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถเห็นแบบจำลองได้ 360 องศา ทั้งแนวตั้ง แนวนอน และแนวลึก แตกต่างจากภาพสองมิติที่ไม่มีแนวลึกให้ได้เห็น ซึ่งวัตถุประสงค์ของ 3D Modeling ก็เพื่อสร้างภาพหรือวัตถุให้ดูเสมือนจริงมากยิ่งขึ้น เช่น โมเดลโครงการบ้าน โมเดลการตกแต่งภายในบ้าน การออกแบบผลิตภัณฑ์ 3 มิติ การสร้างอนิเมชั่น เป็นต้น   ในกระบวนการสร้าง 3D Modeling มักเริ่มต้นด้วยการสร้างโมเดลพื้นฐานก่อน ซึ่งจะเป็นรูปร่างหรือโครงสร้างของวัตถุที่ต้องการทำเป็น 3D จากนั้นจึงจะเพิ่มรายละเอียดและลวดลาย เพื่อเข้ารูปด้วยซอฟต์แวร์ อย่าง Autodesk Maya, Blender, หรือ Cinema 4D เพื่อช่วยในการสร้างและปรับแต่งโมเดลออกมาเป็นรูปแบบไฟล์ 3D ที่สามารถนำไปใช้งานในโครงการต่าง ๆ ตามวัตถุประสงค์ที่กำหนดไว้ได้

3D Modeling ใช้ทำอะไรได้บ้าง มีประโยชน์กับธุรกิจอย่างไร

การสร้างแบบจำลองสามมิติ (3D Modeling) มีประโยชน์มากมายในอุตสาหกรรมและธุรกิจ ดังนี้

• การออกแบบผลิตภัณฑ์: 3D Modeling เป็นเครื่องมือที่ช่วยในการออกแบบและพัฒนาสินค้าก่อนที่จะเข้าสู่กระบวนการผลิตจริง เช่น รถยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น
• การออกแบบสถาปัตยกรรม: เช่น การสร้างแบบจำลองโครงการบ้าน ห้างสรรพสินค้า ระบบคมนาคมต่าง ๆ เพื่อให้สามารถวิเคราะห์โครงสร้าง และปรับปรุงการออกแบบก่อนการสร้างจริง
• การสร้างภาพยนตร์ เกมส์ และภาพเคลื่อนไหว: ด้วยการสร้างโลกและตัวละคร 3 มิติ ทำให้ผู้ชมได้สัมผัสประสบการณ์ที่น่าตื่นเต้นและสมจริงมากยิ่งขึ้น
• การออกแบบจำลองเพื่อการศึกษา : โดยเฉพาะทางการแพทย์ ที่ได้มีการสร้างโมเดลโครงสร้างภายในของร่างกาย หรือการฝึกผ่าตัดโดยใช้โมเดลจำลอง
• การออกแบบเพื่อ 3D Printing : ไม่ว่าจะเป็นงานพุทธศิลป์ Art toys หรือว่าชิ้นส่วนอะไหล่ต่างๆที่ต้องการปริ้นสามมิติ ต้องผ่านกระบวนการออกแบบก่อนที่จะปริ้นสามมิติ เพื่อให้ได้ไฟล์ .stl มาก่อนเพื่อนำไปพิมพ์สามมิติ

ประเภทของการ ออกแบบสามมิติ

1. Primitive Modeling

การออกแบบสามมิติด้วยรูปทรงพื้นฐาน เช่น ทรงกรวย ทรงกระบอก และรูปทรงอื่น ๆ จากนั้นจึงนำรูปทรงต่าง ๆ มารวมกันและออกแบบเป็นรูปร่างที่ต้องการ โดยปกติแล้วการออกแบบโมเดลรูปแบบนี้จะใช้คำสั่ง Boolean ซึ่งสามารถตัดต่อออกมาเป็นรวมรูปร่างและสามารถลบรูปร่างหนึ่งเพื่อสร้างเส้นโครงที่ถูกต้องได้ ถือว่าเป็นหนึ่งในวิธีที่พบบ่อยที่สุดในการสร้างพื้นผิวและรูปทรงสามมิติ

2. Polygonal Modeling

Polygonal Modeling เป็นการ ออกสามมิติ ด้วยรูปทรงหลายเหลี่ยม เช่น รูปสามเหลี่ยม รูปสี่เหลี่ยม โดยนำเรื่องพิกัด X, Y และ Z มาใช้เพื่อกำหนดรูปร่างและพื้นผิวต่าง ๆ ด้วย จะแยกสร้างตัว model ออกเป็นชิ้นส่วนต่าง ๆ จากนั้นจึงรวมพื้นผิวของวัตถุเข้าด้วยกันเป็นแบบจำลองขนาดชิ้นงานขึ้นมา ทำให้สามารถแบ่งแยกส่วนงานกับในทีมได้ดี แต่ไม่สามารถนำเสนอพื้นที่โค้งได้ เพราะหากใช้ polygon เยอะ ๆ เพื่อสร้างความโค้ง จะทำให้เครื่องทำงานช้าได้ซึ่งในการสร้างแบบจำลองด้วยวิธีนี้ จำเป็นต้องอาศัยความรู้และเทคนิคเฉพาะ เลยอาจจะไม่เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น

3. Rational B-Spline Modeling

Rational B-Spline เป็นการสร้างแบบจำลองสามมิติที่พบมากที่สุดด้วยเทคนิคการรวมและการปรับรูปร่างและสัดส่วนเรขาคณิต ด้วยการลดขนาดของแต่ละรูปร่าง จากนั้นบสามารถบิดและทำให้เกิดภาพโค้งได้ สามารถสร้างพื้นผิวที่มีความซับซ้อนและรายละเอียดสูงได้ หนึ่งในเหตุผลที่ทำให้การออกแบบสามมิติด้วยวิธีนี้ได้รับความนิยมคือง่ายต่อการเรียนรู้ นิยมในทั้งในกลุ่มนักออกแบบหน้าใหม่และมืออาชีพ

4. Non-Uniform Rational Basis Spline (NURBS)

การสร้างแบบจำลองสามมิติแบบ Non-Uniform Rational Basis Spline หรือเรียกสั้น ๆ ว่า “NURBS” เป็นเทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการสร้างและจัดการกับพื้นผิว 3 มิติออกมาได้อย่างสวยงาม โดยใช้เส้นโค้งส่วนย่อยที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน สามารถสร้างเส้นโค้งและพื้นผิวโค้งได้ ข้อดีของ NURBS คือเทคโนโลยีการสร้างแบบ 3 มิติที่สามารถสร้างแบบจำลองได้เสมือนจริง ขณะเดียวกันนักออกแบบเองก็สามารถเข้าไปปรับแต่งเพิ่มเติมได้ด้วย

5. CAD Software

CAD (Computer Aided Design) เป็นการนำเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์มาช่วยในการออกแบบสามมิติ (3D Modeling) หลากหลายที่เน้นในด้านช่วยเพื่อการผลิตโดยเฉพาะจะสามารถสร้างโมเดลที่แม่นยำเสมือนจริงมากเมื่อเทียบกับงาน 3D รูปแบบอื่น โดยจะเหมาะสำหรับสร้างภาพ 3D เช่น การสร้างภาพวัตถุจำลอง การออกแบบอาคาร 3 มิติ การปั้น 3 มิติ การเรนเดอร์ 3 มิติ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติมีสามประเภทหลักที่อยู่ภายใต้รูบริกของซอฟต์แวร์ CAD ได้แก่ การสร้างแบบจำลองแบบทึบ การสร้างแบบจำลองโครงลวด และการสร้างแบบจำลองพื้นผิว

6. Solid Modeling

การสร้างแบบจำลอง 3 มิติทรงทึบ โดยจะนำรูปทรงตันพื้นฐาน (solid primitives) เช่น ก้อนลูกบาศก์, ทรงกลม, ทรงกระบอก, พีระมิด มาสร้างสัมพันธ์ด้วย Boolean Operation เช่น รวมกัน, ลบออก, เอาเฉพาะส่วนที่ซ้อนทับกัน, หรือเอาทุกส่วนที่ไม่ซ้อนทับกัน เพื่อให้แน่ใจว่าทุกพื้นผิวมีความถูกต้องทางเรขาคณิตตามแบบที่ต้องการ ซึ่งรูปทรงที่ใช้การสร้างโดยวิธีนี้จะมีความถูกต้องสูง ใช้วิธีทำด้วย Boolean Operation เท่านั้น เป็นวิธีที่ธรรมดาและมีโครงสร้างของข้อมูลที่ไม่ซับซ้อน

• ข้อดี : ใช้งานง่าย ไม่จำเป็นต้องใช้ทักษะมากมาย
• ข้อเสีย : การสร้างแบบจำลองให้ดูเป็นธรรมชาติทำได้ค่อนข้างยาก

7. Wireframe modeling

การสร้างแบบจำลองโครงลวด โดยมีเส้นและจุดอย่างน้อย 3 จุดเป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งเส้นตรงและจุดจะเชื่อมต่อกันเกิดเป็นรูปทรงวัตถุ การแสดงผลของข้อมูลแบบนี้มักจะพบในซอฟแวร์รุ่นเก่า ซึ่งจะมีการเก็บข้อมูลของแบบจำลองเฉพาะเส้นขอบ (ทั้งเส้นตรงและเส้นโค้ง) และพิกัดของจุด ดังนั้นการเปลี่ยนตำแหน่งของจุดส่งผลให้รูปร่างและขนาดของวัตถุเปลี่ยนไปด้วย

• ข้อดี : สามารถสร้างพื้นผิวและเส้นโค้งที่ซับซ้อนได้มากกว่าการสร้างแบบจำลองทรงทึบ
• ข้อเสีย : มีความละเอียดสูง จำเป็นต้องใช้รูปหลายเหลี่ยมจำนวนมากและการคำนวณที่สูงขึ้น

8. Surface Modeling (ออกแบบสามมิติ แบบพื้นผิว)

Surface Modeling หรือโมเดลพื้นผิว เป็นกระบวนการสร้างแบบจำลองพื้นผิวที่มีความเรียบเนียนและสวยงาม โดยซอฟต์แวร์ (CAD) จะทำหน้าที่คำนวณความเรียบเนียนของพื้นผิวและเชื่อมต่อเส้นทาง เพื่อสร้างพื้นผิวที่สมบูรณ์ ซึ่งโปรแกรมที่รองรับการสร้างแบบจำลองพื้นผิว ได้แก่ Catia, FreeCAD, Inventor, ZBrush,Solidwork และ Slideworks

• ข้อดี : ความสามารถในการจัดการพื้นผิวที่ซับซ้อน นิยมใช้ในการออกแบบเครื่องบิน และเทอร์โมไดนามิกส์
• ข้อเสีย : จำเป็นต้องใช้โปรแกรมขั้นสูงและนักออกแบบที่มีความเชี่ยวชาญ

สรุป

3D modeling เป็นกระบวนการ ออกแบบสามมิติ ที่ได้รับความนิยมอยากมากในโลกดิจิทัล สามารถสร้างสรรค์งานให้ดูเสมือนจริงและจับต้องได้มากยิ่งขึ้น ดังนั้นการเลือกใช้ประเภทของการออกแบบสามมิติให้เหมาะสมขึ้นอยู่กับโครงการและวัตถุประสงค์ของการใช้งาน เช่น การออกแบบภาพสินค้า การสร้างตัวละครในวงการเกม หรือการจำลองสถานที่สำคัญในโลกจริงในรูปแบบของ 3D รวมไปถึงการออกแบบสามมิติสำหรับการผลิต เช่น ปริ้นสามมิติ CNC เป็นต้น TKK3D ของเรามีช่างผู้เชี่ยวชาญในแต่ละสายของการออกแบบไม่ว่าจะเป็น ออกแบบเชิงวิศวกรรม Reverse Engineer หรือ ออกแบบพุทธศิลป์ ออกแบบโมเดล ออกแบบ Art toy ทางเรายินดีให้คำปรึกษาตลอดโปรเจ็คแน่นอน