ในกราฟิกคอมพิวเตอร์ 3 มิติการสร้างแบบจำลอง 3 มิติคือกระบวนการพัฒนาการแสดงพื้นผิวของวัตถุ (สิ่งไม่มีชีวิตหรือสิ่งมีชีวิต) ในสามมิติโดยใช้พิกัดทางคณิตศาสตร์ผ่านซอฟต์แวร์เฉพาะทางโดยการจัดการขอบ จุดยอด และรูปหลายเหลี่ยมในพื้นที่ 3 มิติจำลอง^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

แบบจำลองสามมิติ (3D) แสดงถึงวัตถุทางกายภาพโดยใช้ชุดของจุดในพื้นที่สามมิติที่เชื่อมต่อกันด้วยรูปทรงเรขาคณิตต่างๆ เช่น สามเหลี่ยม เส้น พื้นผิวโค้ง ฯลฯ^{[ 4 ]}เนื่องจากเป็นชุดของข้อมูล ( จุดและข้อมูลอื่นๆ) แบบจำลองสามมิติสามารถสร้างได้ด้วยตนเอง โดยใช้อัลกอริทึม ( การสร้างแบบจำลองเชิงกระบวนการ ) หรือโดยการสแกน^{[ 5 ] [ 6 ]}พื้นผิวของแบบจำลองเหล่านี้อาจได้รับการกำหนดเพิ่มเติมด้วยการแมปพื้นผิว

ผลิตภัณฑ์นั้นเรียกว่าโมเดล 3 มิติ ในขณะที่ผู้ที่ทำงานกับโมเดล 3 มิติอาจถูกเรียกว่าศิลปิน 3 มิติ หรือนักสร้างโมเดล 3 มิติ

แบบจำลอง 3 มิติยังสามารถแสดงผลเป็นภาพสองมิติได้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการเรนเดอร์ 3 มิติหรือใช้ในการจำลองปรากฏการณ์ทางกายภาพ ด้วยคอมพิวเตอร์

แบบจำลอง 3 มิติสามารถสร้างได้ทั้งแบบอัตโนมัติและแบบด้วยตนเอง กระบวนการสร้างแบบจำลองด้วยตนเองเพื่อเตรียมข้อมูลทางเรขาคณิตสำหรับกราฟิกคอมพิวเตอร์ 3 มิติคล้ายคลึงกับศิลปะพลาสติกเช่นการแกะสลักแบบจำลอง 3 มิติสามารถสร้างขึ้นได้จริงโดยใช้ อุปกรณ์ การพิมพ์ 3 มิติที่สร้างชั้น 2 มิติของแบบจำลองด้วยวัสดุสามมิติทีละชั้น หากไม่มีแบบจำลอง 3 มิติ การพิมพ์ 3 มิติก็เป็นไปไม่ได้

ซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติ เป็นซอฟต์แวร์ กราฟิกคอมพิวเตอร์ 3 มิติประเภทหนึ่งที่ใช้ในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ โปรแกรมแต่ละโปรแกรมในประเภทนี้เรียกว่าแอปพลิเคชันการสร้างแบบจำลอง^{[ 7 ]}

3D models are now widely used anywhere in 3D graphics and CAD but their history predates the widespread use of 3D graphics on personal computers.

In the past, many computer games used pre-rendered images of 3D models as sprites before computers could render them in real-time. The designer can then see the model in various directions and views, this can help the designer see if the object is created as intended to compared to their original vision. Seeing the design this way can help the designer or company figure out changes or improvements needed to the product.^[9] Simple wireframes were the first versions of early 3D models, which were mainly used to view construction plans and mechanical parts. Better graphics hardware and software allowed for the creation of solid and surface models in the 1970s and 1980s, giving designers a more realistic and clear representation of physical objects. By the 1990s, parametric modeling became popular, letting designers change a model by changing its basic parameters instead of redrawing it from scratch. Thanks to virtual reality, artificial intelligence and generative design tools, 3D modeling today goes past engineering and is influencing fields like animation, gaming, product design and cinema.^[10][11]

Representation

Almost all 3D models can be divided into two categories:

• Solid – These models define the volume of the object they represent (like a rock). Solid models are mostly used for engineering and medical simulations, and are usually built with constructive solid geometry.
• Shell or boundary – These models represent the surface, i.e., the boundary of the object, not its volume (like an infinitesimally thin eggshell). Almost all visual models used in games and film are shell models.

Solid and shell modeling can create functionally identical objects. Differences between them are mostly variations in the way they are created and edited and conventions of use in various fields and differences in types of approximations between the model and reality.

แบบจำลองเปลือกต้องเป็นแบบแมนิโฟลด์ (ไม่มีรูหรือรอยแตกในเปลือก) จึงจะมีความหมายในฐานะวัตถุจริง ตัวอย่างเช่น ในแบบจำลองเปลือกของลูกบาศก์ ด้านทั้งหกต้องเชื่อมต่อกันโดยไม่มีช่องว่างที่ขอบหรือมุมตาข่ายรูปหลายเหลี่ยม (และในระดับที่น้อยกว่าคือพื้นผิวแบบแบ่งย่อย ) เป็นการแสดงผลที่พบได้บ่อยที่สุดชุดระดับ เป็นการแสดงผลที่มีประโยชน์สำหรับพื้นผิวที่เปลี่ยนรูปซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงทางโทโพโล ยีมากมาย เช่นของเหลว

กระบวนการแปลงภาพแทนของวัตถุ เช่น พิกัดจุดกึ่งกลางของทรงกลมและจุดบนเส้นรอบวงของทรงกลม ให้เป็นภาพแทนรูปหลายเหลี่ยมของทรงกลม เรียกว่าเทสเซลเลชันขั้นตอนนี้ใช้ในการเรนเดอร์แบบอิงรูปหลายเหลี่ยม ซึ่งวัตถุจะถูกแบ่งย่อยจากภาพแทนแบบนามธรรม (" รูปทรงพื้นฐาน ") เช่น ทรงกลม กรวย ฯลฯ ไปเป็น ตาข่ายที่เรียกว่า เมช ซึ่งเป็นโครงข่ายของสามเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกัน เมชของสามเหลี่ยม (แทนที่จะเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส)เป็นที่นิยมเนื่องจากพิสูจน์แล้วว่าง่ายต่อการแรสเตอร์ (พื้นผิวที่อธิบายโดยสามเหลี่ยมแต่ละรูปเป็นระนาบ ดังนั้นการฉายภาพจึงเป็นนูนเสมอ) ^{[ 12 ]}ภาพแทนรูปหลายเหลี่ยมไม่ได้ใช้ในเทคนิคการเรนเดอร์ทั้งหมด และในกรณีเหล่านี้ ขั้นตอนเทสเซลเลชันจะไม่รวมอยู่ในการเปลี่ยนจากภาพแทนแบบนามธรรมไปเป็นฉากที่เรนเดอร์

มีวิธีการนำเสนอแบบจำลองที่นิยมใช้กันอยู่ 4 วิธี ได้แก่:

• การสร้างแบบจำลองพาราเมตริก – โครงสร้างการสร้างแบบจำลองพาราเมตริกตามคุณลักษณะ ซึ่งอาศัยความสัมพันธ์ระหว่างคุณลักษณะแบบพ่อ-ลูก ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองเฉพาะในบริบทของระบบ CAD ทางกลได้หลายวิธี^{[ 13 ]}

• การสร้างแบบจำลองรูปหลายเหลี่ยม – จุดในพื้นที่ 3 มิติ เรียกว่าจุดยอดจะเชื่อมต่อกันด้วยส่วนของเส้นตรงเพื่อสร้างตาข่ายรูปหลายเหลี่ยมแบบจำลอง 3 มิติส่วนใหญ่ในปัจจุบันสร้างขึ้นเป็นแบบจำลองรูปหลายเหลี่ยมที่มีพื้นผิว เนื่องจากมีความยืดหยุ่นและคอมพิวเตอร์สามารถแสดงผลได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม รูปหลายเหลี่ยมเป็นระนาบและสามารถใช้ประมาณพื้นผิวโค้งได้โดยใช้รูปหลายเหลี่ยมจำนวนมากเท่านั้น
• การสร้างแบบจำลองด้วยเส้นโค้ง – พื้นผิวถูกกำหนดด้วยเส้นโค้ง ซึ่งได้รับอิทธิพลจากจุดควบคุมที่มีน้ำหนัก เส้นโค้งจะเคลื่อนตาม (แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นการประมาณค่าระหว่างจุด) จุดเหล่านั้น การเพิ่มน้ำหนักให้กับจุดใดจุดหนึ่งจะดึงเส้นโค้งให้เข้าใกล้จุดนั้นมากขึ้น ประเภทของเส้นโค้ง ได้แก่ เส้นโค้ง NURBS ( Nonuniform Rational B-spline ), สปลายน์ (Splines), แพทช์ (Patchs) และ รูป ทรงเรขาคณิตพื้นฐาน (Geometric Primitives )
• การปั้นแบบดิจิทัล – การปั้นแบบดิจิทัลมีสามประเภท ได้แก่:การเปลี่ยนตำแหน่ง (Displacement ) ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน ใช้โมเดลที่มีความหนาแน่นสูง (มักสร้างขึ้นโดยการแบ่งพื้นผิวของตาข่ายควบคุมรูปหลายเหลี่ยม) และจัดเก็บตำแหน่งใหม่สำหรับตำแหน่งจุดยอดโดยใช้แผนที่ภาพที่จัดเก็บตำแหน่งที่ปรับแล้ว ปริมาตร (Volumetric ) ซึ่ง อิงตามแนวคิดของว็อกเซลมีความสามารถคล้ายกับการเปลี่ยนตำแหน่ง แต่จะไม่ประสบปัญหาการยืดของรูปหลายเหลี่ยมเมื่อมีรูปหลายเหลี่ยมไม่เพียงพอในบริเวณนั้นที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง การแบ่ง พื้นผิว แบบไดนามิก (Dynamic tessellation ) ซึ่งคล้ายกับว็อกเซล จะแบ่งพื้นผิวโดยใช้การสร้างสามเหลี่ยมเพื่อรักษาพื้นผิวให้เรียบและช่วยให้สามารถสร้างรายละเอียดที่ละเอียดขึ้นได้ วิธีการเหล่านี้ช่วยให้สามารถสำรวจทางศิลปะได้ เนื่องจากโมเดลจะมีโครงสร้างใหม่ที่สร้างขึ้นทับลงไปเมื่อโมเดลก่อตัวขึ้นและอาจมีการปั้นรายละเอียดเพิ่มเติม ตาข่ายใหม่มักจะมีการถ่ายโอนข้อมูลตาข่ายความละเอียดสูงดั้งเดิมไปยังข้อมูลการเปลี่ยนตำแหน่งหรือ ข้อมูล แผนที่ปกติหากใช้สำหรับเอนจิ้นเกม

ขั้นตอนการสร้างโมเดลประกอบด้วยการขึ้นรูปวัตถุแต่ละชิ้นที่จะนำไปใช้ในฉากในภายหลัง มีเทคนิคการสร้างโมเดลอยู่หลายวิธี ได้แก่:

• เรขาคณิตของแข็งเชิงสร้างสรรค์
• พื้นผิวโดยปริยาย
• พื้นผิวการแบ่งย่อย

การสร้างแบบจำลองสามารถทำได้โดยใช้โปรแกรมเฉพาะ (เช่น ซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติอย่างAdobe Substance , Blender , Cinema 4D , LightWave , Maya , Modo , 3ds Max , SketchUp , Rhinoceros 3Dและอื่นๆ) หรือส่วนประกอบของแอปพลิเคชัน (Shaper, Lofter ใน 3ds Max) หรือภาษาอธิบายฉากบางอย่าง (เช่นในPOV-Ray ) ในบางกรณี ไม่มีการแบ่งแยกที่ชัดเจนระหว่างขั้นตอนเหล่านี้ ในกรณีเช่นนั้น การสร้างแบบจำลองเป็นเพียงส่วนหนึ่งของกระบวนการสร้างฉาก (ตัวอย่างเช่น ในกรณีของ Caligari trueSpaceและRealsoft 3D )

สามารถสร้างแบบจำลอง 3 มิติได้โดยใช้เทคนิคโฟโตแกรมเมตรีด้วยโปรแกรมเฉพาะทาง เช่นRealityCapture , Metashapeและ3DF Zephyrการปรับแต่งและประมวลผลเพิ่มเติมสามารถทำได้ด้วยแอปพลิเคชันเช่นMeshLab , GigaMesh Software Framework , netfabb หรือ MeshMixer โฟโตแกรมเมตรีสร้างแบบจำลองโดยใช้อัลกอริทึมในการตีความรูปร่างและพื้นผิวของวัตถุและสภาพแวดล้อมในโลกแห่งความเป็นจริงโดยอาศัยภาพถ่ายที่ถ่ายจากหลายมุมของวัตถุ

วัสดุที่ซับซ้อน เช่น ทรายที่ปลิวว่อน เมฆ และละอองของเหลว จะถูกจำลองด้วยระบบอนุภาคซึ่งเป็นมวลของพิกัด 3 มิติ ที่มีทั้งจุดรูปหลายเหลี่ยมรอยเปื้อนพื้นผิวหรือสไปรท์กำหนดให้กับมัน

มีโปรแกรมสร้างแบบจำลอง 3 มิติหลากหลายประเภทที่สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น วิศวกรรม การออกแบบตกแต่งภายใน ภาพยนตร์ และอื่นๆ แต่ละโปรแกรมสร้างแบบจำลอง 3 มิติมีคุณสมบัติเฉพาะและสามารถนำมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมได้

เสื้อผ้า 3 มิติ

การพัฒนา ซอฟต์แวร์ จำลองผ้าเช่น Marvelous Designer, CLO3D และ Optitex ทำให้ศิลปินและนักออกแบบแฟชั่นสามารถสร้างแบบจำลองเสื้อผ้า 3 มิติแบบไดนามิกบนคอมพิวเตอร์ได้^{[ 15 ]} เสื้อผ้า 3 มิติแบบไดนามิกใช้สำหรับแคตตาล็อกแฟชั่นเสมือนจริง รวมถึงการแต่งกายตัวละคร 3 มิติสำหรับวิดีโอเกม ภาพยนตร์แอนิเมชั่น 3 มิติ สำหรับตัวละครดิจิทัลในภาพยนตร์^{[ 16 ]}เป็นเครื่องมือสร้างสรรค์สำหรับ แบรนด์ แฟชั่นดิจิทัลรวมถึงการทำเสื้อผ้าสำหรับอวตารในโลกเสมือนจริงเช่นSecondLife

เอฟเฟ็กต์ภาพ สามมิติที่สมจริงมักทำได้โดยไม่ต้องใช้การสร้างแบบจำลองโครงร่าง และบางครั้งก็แทบแยกไม่ออกในรูปแบบสุดท้ายโปรแกรมออกแบบกราฟิก บางโปรแกรม มีฟิลเตอร์ที่สามารถนำไปใช้กับกราฟิกเวกเตอร์สองมิติหรือกราฟิกแรสเตอร์ สองมิติ บนเลเยอร์โปร่งใสได้

ข้อดีของการสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบโครงร่าง (wireframe 3D modeling) เมื่อเทียบกับวิธีการสร้างแบบจำลอง 2 มิติเพียงอย่างเดียว ได้แก่:

• ความยืดหยุ่นความสามารถในการเปลี่ยนมุมมองหรือสร้างภาพเคลื่อนไหวด้วยการเรนเดอร์ที่รวดเรวยิ่งขึ้น
• ช่วยให้การแสดงผลง่ายขึ้นคำนวณอัตโนมัติ และสร้างเอฟเฟกต์ภาพเสมือนจริงได้ดีกว่าการจินตนาการหรือคาดเดาด้วยตนเอง
• ความสมจริงของภาพที่แม่นยำลดโอกาสเกิดข้อผิดพลาดจากมนุษย์ เช่น การวางผิดที่ การทำมากเกินไป หรือการลืมใส่เอฟเฟ็กต์ภาพ

ข้อเสียเปรียบเมื่อเทียบกับการเรนเดอร์ภาพเสมือนจริงแบบ 2 มิติ อาจรวมถึงระยะเวลาในการเรียนรู้ซอฟต์แวร์และความยากลำบากในการสร้างเอฟเฟกต์ภาพเสมือนจริงบางอย่าง เอฟเฟกต์ภาพเสมือนจริงบางอย่างอาจทำได้โดยใช้ฟิลเตอร์การเรนเดอร์พิเศษที่รวมอยู่ในซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติ เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากทั้งสองแบบ ศิลปินบางคนจึงใช้การสร้างแบบจำลอง 3 มิติร่วมกับการแก้ไขภาพเรนเดอร์ 2 มิติจากแบบจำลอง 3 มิติ

ตลาดสำหรับโมเดล 3 มิติ (รวมถึงเนื้อหาที่เกี่ยวข้องกับ 3 มิติ เช่น เท็กซ์เจอร์ สคริปต์ ฯลฯ) มีขนาดใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นโมเดลแต่ละชิ้นหรือคอลเลกชันขนาดใหญ่ มีตลาดออนไลน์หลายแห่งสำหรับเนื้อหา 3 มิติที่อนุญาตให้ศิลปินแต่ละคนขายผลงานที่พวกเขาสร้างขึ้น เช่นTurboSquid , MyMiniFactory , Patreon , Sketchfab , CGTraderและCultsบ่อยครั้งที่เป้าหมายของศิลปินคือการเพิ่มมูลค่าให้กับทรัพย์สินที่พวกเขาสร้างไว้ก่อนหน้านี้สำหรับโครงการต่างๆ ด้วยวิธีนี้ ศิลปินสามารถสร้างรายได้มากขึ้นจากเนื้อหาเก่าของพวกเขา และบริษัทต่างๆ สามารถประหยัดเงินได้โดยการซื้อโมเดลสำเร็จรูปแทนที่จะจ้างพนักงานสร้างขึ้นมาใหม่ทั้งหมด โดยทั่วไปแล้ว ตลาดเหล่านี้จะแบ่งยอดขายระหว่างตัวเองและศิลปินที่สร้างทรัพย์สินนั้น ศิลปินจะได้รับ 40% ถึง 95% ของยอดขาย ขึ้นอยู่กับตลาดนั้นๆ ในกรณีส่วนใหญ่ ศิลปินยังคงเป็นเจ้าของโมเดล 3 มิติ ในขณะที่ลูกค้าซื้อเพียงสิทธิ์ในการใช้และนำเสนอโมเดลเท่านั้น ศิลปินบางคนขายสินค้าของตนโดยตรงในร้านค้าของตนเอง ทำให้สามารถขายสินค้าได้ในราคาที่ต่ำกว่าเนื่องจากไม่ผ่านตัวกลาง

อุตสาหกรรมสถาปัตยกรรม วิศวกรรม และการก่อสร้าง (AEC) เป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ โดยมีมูลค่าประมาณ 12.13 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2028 ^{[ 17 ]}ซึ่งเป็นผลมาจากการนำการสร้างแบบจำลอง 3 มิติมาใช้ในอุตสาหกรรม AEC เพิ่มมากขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงความแม่นยำในการออกแบบ ลดข้อผิดพลาดและการละเว้น และอำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกันระหว่างผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในโครงการ^{[ 18 ] [ 19 ]}

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มีตลาดออนไลน์จำนวนมากที่เชี่ยวชาญด้านการเรนเดอร์และการพิมพ์โมเดล 3 มิติเกิดขึ้น บางตลาดสำหรับการพิมพ์ 3 มิติเป็นการรวมตัวกันของเว็บไซต์แบ่งปันโมเดล โดยมีหรือไม่มีฟังก์ชันอีคอมเมิร์ซในตัว บางแพลตฟอร์มเหล่านั้นยังให้บริการพิมพ์ 3 มิติแบบตามสั่ง ซอฟต์แวร์สำหรับการเรนเดอร์โมเดล และการแสดงผลแบบไดนามิกของชิ้นงานอีกด้วย

คำว่าการพิมพ์ 3 มิติ หรือการพิมพ์สามมิติ เป็นรูปแบบหนึ่งของ เทคโนโลยี การผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุโดยสร้างวัตถุสามมิติจากวัสดุหลายชั้นที่ต่อเนื่องกัน^{[ 20 ]}สามารถสร้างวัตถุได้โดยไม่ต้องใช้แม่พิมพ์ที่ซับซ้อนและมีราคาแพง หรือการประกอบชิ้นส่วนหลายชิ้น การพิมพ์ 3 มิติช่วยให้สามารถสร้างต้นแบบและทดสอบแนวคิดได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการผลิตที่ใช้เวลานานกว่า^{[ 20 ] [ 21 ]}

โมเดล 3 มิติสามารถซื้อได้จากตลาดออนไลน์และพิมพ์โดยบุคคลหรือบริษัทโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่มีจำหน่ายทั่วไป ทำให้สามารถผลิตวัตถุต่างๆ ที่บ้านได้ เช่น ชิ้นส่วนอะไหล่และแม้แต่อุปกรณ์ทางการแพทย์^{[ 22 ] [ 23 ]}

การสร้างแบบจำลอง 3 มิติถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท^{[ 24 ]}

• อุตสาหกรรมการแพทย์ใช้แบบจำลองอวัยวะโดยละเอียดที่สร้างขึ้นจากภาพตัดขวางสองมิติหลายภาพจาก การ สแกนMRIหรือCT ^{[ 25 ]}สาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ สามารถใช้แบบจำลอง 3 มิติเพื่อแสดงภาพและสื่อสารข้อมูล เช่น แบบจำลองของสารประกอบทางเคมี^{[ 26 ]}นอกจากนี้ยังใช้ในการสร้างแบบจำลองเฉพาะบุคคลของผู้ป่วย แบบจำลองเหล่านี้ใช้สำหรับการวางแผนก่อนการผ่าตัด การออกแบบรากฟันเทียม และคู่มือการผ่าตัด มักใช้ร่วมกับการพิมพ์ 3 มิติเพื่อผลิตแบบจำลองทางกายวิภาคและแม่แบบการตัด^{[ 27 ] [ 28 ]}
• อุตสาหกรรมภาพยนตร์ใช้โมเดล 3 มิติสำหรับตัวละครและวัตถุที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ใน ภาพยนตร์แอนิเมชั่นและภาพยนตร์จริงในทำนองเดียวกันอุตสาหกรรมวิดีโอเกมใช้โมเดล 3 มิติเป็นสินทรัพย์สำหรับเกมคอมพิวเตอร์และวิดีโอเกมแหล่งที่มาของรูปทรงเรขาคณิตสำหรับรูปร่างของวัตถุอาจมาจากนักออกแบบ วิศวกรอุตสาหกรรม หรือศิลปินที่ใช้ระบบ CAD 3 มิติ วัตถุที่มีอยู่ซึ่งได้รับการวิศวกรรมย้อนกลับหรือคัดลอกโดยใช้เครื่องแปลงรูปทรง 3 มิติหรือเครื่องสแกน หรือข้อมูลทางคณิตศาสตร์ที่อิงตามคำอธิบายเชิงตัวเลขหรือการคำนวณของวัตถุ^{[ 20 ]}
• อุตสาหกรรมสถาปัตยกรรมใช้แบบจำลอง 3 มิติเพื่อแสดงอาคารและภูมิทัศน์ที่เสนอแทนแบบจำลองทางสถาปัตยกรรม แบบดั้งเดิม นอกจากนี้ การใช้ระดับรายละเอียด (LOD)ในแบบจำลอง 3 มิติกำลังมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในด้านสถาปัตยกรรม วิศวกรรม และการก่อสร้าง (AEC) การสร้างแบบจำลอง 3 มิติยังถูกนำมาใช้ในการกำหนดขนาด เวิร์กโฟลว์ BIM การตรวจจับการชน และการแสดงภาพ สิ่งนี้สามารถให้แนวคิดเกี่ยวกับเจตนาในการออกแบบแก่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียและเชื่อมโยงกับการผลิตขั้นต่อไปผ่าน CNC และการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}
• นักโบราณคดีสร้างแบบจำลอง 3 มิติของ สิ่งของ มรดกทางวัฒนธรรมเพื่อการวิจัยและการแสดงภาพ^{[ 32 ] [ 33 ]}ตัวอย่างเช่น สถาบันเมตาเมิสมาติกส์ระหว่างประเทศ (INIMEN) ศึกษาการประยุกต์ใช้การสร้างแบบจำลอง 3 มิติสำหรับการแปลงเป็นดิจิทัลและการอนุรักษ์โบราณวัตถุทางเหรียญกษาปณ์ นอกจากนี้ การถ่ายภาพทางอากาศและการสแกนด้วยเลเซอร์ยังสนับสนุนการจัดทำเอกสารของวัตถุต่างๆ มีการใช้เพื่ออนุรักษ์มรดกและให้ประชาชนเข้าถึงได้ การสร้างสิ่งของขึ้นใหม่เสมือนจริงช่วยให้สามารถศึกษาโบราณวัตถุที่เปราะบางได้โดยไม่ต้องเสี่ยงต่อการทำลายทางกายภาพ และสามารถนำไปจัดแสดงในเว็บไซต์แบบโต้ตอบหรือพิพิธภัณฑ์ได้^{[ 34 ] [ 35 ]}
• ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ชุมชน วิทยาศาสตร์โลกได้เริ่มสร้างแบบจำลองทางธรณีวิทยา 3 มิติเป็นมาตรฐาน การวิเคราะห์น้ำใต้ดิน ภัยพิบัติ และการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินสามารถระบุได้โดยใช้แบบจำลองภูมิประเทศและใต้พื้นดิน 3 มิติเพื่อบูรณาการข้อมูลการสำรวจระยะไกลและข้อมูลภาคสนาม เครื่องมือสร้างแบบจำลอง 3 มิติสร้างแบบจำลองเหล่านี้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวางแผนและการศึกษา^{[ 36 ]}
• โมเดล 3 มิติยังใช้ในการสร้างแบบจำลองดิจิทัลของชิ้นส่วนทางกลก่อนการผลิต โดยใช้ ซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องกับ CAD และ CAMวิศวกรสามารถทดสอบการทำงานของชุดประกอบชิ้นส่วน จากนั้นใช้ข้อมูลเดียวกันเพื่อสร้างเส้นทางเครื่องมือสำหรับการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNCหรือการพิมพ์ 3 มิติซึ่งช่วยให้สามารถสร้างต้นแบบดิจิทัลและการจำลองในสายการผลิต ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดของเสียของกระบวนการ นอกจากนี้ยังช่วยให้เกิดการบูรณาการที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นกับแบบจำลองดิจิทัลและคำจำกัดความตามแบบจำลอง (MBD) รวมถึงเวิร์กโฟลว์แบบเพิ่มเนื้อวัสดุ^{[ 37 ]}
• การสร้างแบบจำลอง 3 มิติถูกนำมาใช้ในการออกแบบอุตสาหกรรมโดยผลิตภัณฑ์จะถูกสร้างแบบจำลอง 3 มิติ^{[ 38 ]}ก่อนที่จะนำเสนอให้กับลูกค้า
• ในอุตสาหกรรมสื่อและอีเวนต์ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติถูกนำมาใช้ในการออกแบบเวทีและฉาก^{[ 39 ]}
• ในด้านการศึกษา ความเข้าใจเชิงแนวคิดของนักเรียนได้รับการปรับปรุงด้วยการนำแบบจำลอง 3 มิติและแอนิเมชั่นมาใช้ โดยเฉพาะในห้องเรียน STEM การเปิดรับอย่างเป็นระบบในด้านการสร้างแบบจำลอง 3 มิติยังสามารถส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์และการให้เหตุผลเชิงพื้นที่ได้อีกด้วย^{[ 40 ] [ 41 ]}
• ในวงการแฟชั่นและเครื่องแต่งกาย นักออกแบบสามารถทดสอบความพอดีของเสื้อผ้าผ่านการสแกนและจำลองร่างกาย เพื่อตรวจสอบแม้กระทั่งการทิ้งตัวและการเคลื่อนไหว ซึ่งช่วยลดของเสียและเร่งกระบวนการปรับปรุงและสร้างต้นแบบ
• โมเดล 3 มิติของมนุษย์อาจใช้ในVTubingได้^{[ 42 ]}

เนื่องจากระบบนิเวศของซอฟต์แวร์มีความแตกต่างกันในแต่ละโดเมน จึงเป็นเรื่องปกติที่จะแยกความแตกต่างระหว่างเครื่องมือสร้างเนื้อหาดิจิทัล (DCC) (ซึ่งประกอบด้วยการสร้างแบบจำลองรูปหลายเหลี่ยม/การแบ่งย่อย การแกะสลัก และการจัดโครงสร้าง) CAD, CAM (ซึ่งเป็นการสร้างแบบจำลองพาราเมตริกและของแข็งสำหรับการออกแบบและการผลิตทางกล) BIM (ซึ่งเป็นการสร้างแบบจำลองข้อมูลอาคารสำหรับ AEC) และแพลตฟอร์มเฉพาะโดเมน (เช่น การแพทย์หรือภูมิสารสนเทศ) เครื่องมือโอเพนซอร์ส (เช่น Blender, FreeCAD, MeshLab, OpenSCAD) มีอยู่ร่วมกับแพ็กเกจเชิงพาณิชย์ (ตัวอย่างบางส่วนได้แก่: Autodesk Maya/3ds Max/Fusion 360, SolidWorks, CATIA, Cinema 4D, ZBrush, Rhino, Houdini, SketchUp, CLO 3D/Marvelous Designer, Revit, Archicad) ^{[ 43 ]}

การแปล คำศัพท์ของX3Dเป็น OWL 2 สามารถใช้เพื่อให้คำอธิบายเชิงความหมายสำหรับโมเดล 3 มิติซึ่งเหมาะสมสำหรับการจัดทำดัชนีและการเรียกค้นโมเดล 3 มิติโดยใช้คุณลักษณะต่างๆ เช่น รูปทรงเรขาคณิต ขนาด วัสดุ พื้นผิว การสะท้อนแสงแบบกระจาย สเปกตรัมการส่งผ่าน ความโปร่งใส การสะท้อนแสง ความขุ่นมัว การเคลือบ การเคลือบเงา และการเคลือบฟัน (ตรงข้ามกับคำอธิบายข้อความที่ไม่มีโครงสร้างหรือพิพิธภัณฑ์และนิทรรศการเสมือนจริงแบบ 2.5 มิติ โดยใช้ Google Street ViewบนGoogle Arts & Cultureเป็นต้น) ^{[ 44 ]}การแสดงโมเดล 3 มิติ ในรูปแบบ RDFสามารถใช้ในการให้เหตุผลซึ่งช่วยให้แอปพลิเคชัน 3 มิติอัจฉริยะ เช่น สามารถเปรียบเทียบโมเดล 3 มิติสองโมเดลโดยอัตโนมัติตามปริมาตรได้^{[ 45 ]}

โดยรวมแล้ว ตัวอย่างเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการสร้างแบบจำลอง 3 มิติเป็นเครื่องมืออเนกประสงค์ที่เป็นชั้นการแสดงผลที่สร้างสะพานเชื่อมระหว่างการรับรู้ การวิเคราะห์ การออกแบบ การสื่อสาร และการผลิต

แม้ว่าการสร้างแบบจำลอง 3 มิติจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา แต่ข้อจำกัดหลายประการก็ส่งผลต่อการใช้งานเทคโนโลยีนี้ การเข้าถึงและต้นทุนยังคงเป็นปัญหาในหลายภูมิภาคของโลก ใบอนุญาตเชิงพาณิชย์ การฝึกอบรม และฮาร์ดแวร์ที่มีประสิทธิภาพอาจหาได้ยากในบางภูมิภาค นอกจากนี้ยังอาจเข้าถึงได้ยากสำหรับนักเรียนและสตูดิโอขนาดเล็กที่ไม่สามารถจ่ายได้ ระบบนิเวศแบบโอเพนซอร์สและโปรแกรมในโรงเรียนสามารถช่วยลดปัญหานี้ได้ แต่ความพร้อมใช้งานและการสนับสนุนยังไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลให้เกิดช่องว่างความเท่าเทียมกันในการเรียนรู้และการประยุกต์ใช้การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ^{[ 46 ] [ 47 ]}

ความซับซ้อนของเวิร์กโฟลว์เป็นข้อจำกัดอีกประการหนึ่ง การฝึกฝนการสร้างแบบจำลอง 3 มิติอย่างมีประสิทธิภาพต้องอาศัยความรู้ในหลายด้าน ผู้เชี่ยวชาญด้านการสร้างแบบจำลอง 3 มิติจำเป็นต้องเข้าใจโทโพโลยี การทำแผนที่ UV การจัดโครงสร้าง การจำลอง และการเรนเดอร์สำหรับ DCC สำหรับการสร้างแบบจำลอง CAD/CAM นักพัฒนาต้องทราบข้อจำกัดเชิงพาราเมตริก ความคลาดเคลื่อน และข้อจำกัดในการผลิต แผนผังข้อมูลและการประสานงานเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ BIM การย้ายสินทรัพย์ระหว่างเครื่องมืออาจทำให้เกิดปัญหาความไม่เข้ากัน (ตาข่ายเทียบกับ NURBS/ของแข็ง/คุณลักษณะเชิงพาราเมตริก การปรับขนาดหน่วย ปกติ คำจำกัดความของวัสดุ) และการแปลงรูปแบบอาจทำให้ข้อมูลสูญหายหากไม่มีการจัดการอย่างระมัดระวัง^{[ 48 ] [ 49 ]}

ในระดับใหญ่ การใช้พลังงานอาจมีมาก (เนื่องจากการจำลองและการเรนเดอร์ที่มีความละเอียดสูงและการสแกน 3 มิติที่มีความหนาแน่นสูง) ซึ่งทำให้ทีมต้องพยายามปรับความซับซ้อนของการออกแบบให้เหมาะสมและนำกระบวนการทำงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นมาใช้ ในงานวิจัยและงานด้านมรดกทางวัฒนธรรม ยังมีข้อจำกัดอีกประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับคำถามด้านจริยธรรมและนโยบาย เช่น ที่มา การอนุญาต และการนำเสนอ (การสร้างใหม่ที่ “มีอำนาจ” ควรได้รับการติดป้ายกำกับอย่างไร) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการสร้างใหม่เหล่านี้ถูกนำไปใช้เพื่อการสื่อสารสาธารณะและวัตถุประสงค์ทางการศึกษา^{[ 31 ] [ 50 ]}

สุดท้ายนี้ การนำไปใช้ในห้องเรียนและการเผยแพร่จะต้องคำนึงถึงการสนับสนุนด้านการสอนด้วย ผู้เรียนต้องการคำแนะนำทีละขั้นตอน ตัวอย่างที่ชัดเจน และแบบจำลองให้ปฏิบัติตาม หากปราศจากสิ่งนี้ ความซับซ้อนของเครื่องมือจะเป็นอุปสรรคที่ทำให้ผู้เรียนช้าลง แทนที่จะช่วยให้พวกเขาเข้าใจและสร้างสรรค์ได้^{[ 51 ] [ 52 ]}

• ลดความจำเป็นในการสร้างต้นแบบจริง – นักออกแบบสามารถทำการทดสอบการใช้งานในระยะเริ่มต้นได้โดยไม่ต้องสร้างต้นแบบจริง โดยใช้โมเดล CAD 3 มิติเป็นแบบจำลองเสมือน ซึ่งช่วยลดของเสียและการสิ้นเปลืองวัสดุ^{[ 53 ]}
• การค้นพบข้อบกพร่องด้านการออกแบบตั้งแต่เนิ่นๆ – การทดสอบด้วยแบบจำลองเสมือนจริงสามารถช่วยให้นักออกแบบเห็นปัญหาด้านสรีรศาสตร์หรือการใช้งานได้ตั้งแต่เนิ่นๆ และสามารถลดโอกาสในการสร้างสินค้าที่ชำรุดได้ การทำเช่นนี้จะช่วยลดของเสียจากต้นแบบทางกายภาพที่ถูกทิ้ง^{[ 53 ]}
• การทำซ้ำอย่างรวดเร็วโดยมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด – การแก้ไขแบบดิจิทัลในโมเดล CAD เกิดขึ้นเกือบจะในทันทีเมื่อเทียบกับการปรับแต่งหรือสร้างต้นแบบทางกายภาพขึ้นใหม่ ซึ่งช่วยเร่งวงจรการออกแบบโดยไม่ต้องใช้วัสดุเพิ่ม^{[ 53 ]}

ในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ การจำลองเป็นกระบวนการดิจิทัลที่จำลองพฤติกรรมของสิ่งต่างๆ ในโลกแห่งความเป็นจริงในพื้นที่เสมือนจริง โดยไม่ต้องสร้างต้นแบบจริง การจำลองช่วยให้นักออกแบบและนักสร้างแอนิเมชั่นสามารถทดสอบการเคลื่อนไหว การโต้ตอบ หรือการตอบสนองต่อแรงของวัตถุได้ ด้วยการสร้างกระบวนการต่างๆ ขึ้นใหม่ เช่น การชน การเคลื่อนที่ของของเหลว การทิ้งตัวของผ้า หรือการเคลื่อนที่ของอนุภาค การจำลองจะช่วยเพิ่มความแม่นยำในการออกแบบ เพิ่มประสิทธิภาพของเอฟเฟกต์ภาพ และประหยัดทั้งเวลาและวัสดุ^{[ 54 ]}

ลองค้นหาคำว่า "modeler"ในวิกิพีเดีย ซึ่งเป็นพจนานุกรมเสรี

สื่อที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติที่ Wikimedia Commons