عمليات النمذجة في التصميم ثلاثي الأبعاد

البثق (Extrusion)

البثق هو عملية نمذجة ثلاثية الأبعاد شائعة تتضمن “سحب” الهندسة في بعد ثالث. يمكن استخدامها لإضافة الارتفاع إلى الأشكال ثنائية الأبعاد أو تكوين هندسة معقدة من الأشكال البسيطة.

على سبيل المثال، يمكننا استخدام البثق لتحويل دائرة ثنائية الأبعاد إلى أسطوانة ثلاثية الأبعاد. تبدأ العملية بإنشاء الدائرة ثم “سحب” هذا الشكل لإعطائه ارتفاع.

إذا كنت تستخدم برنامج نمذجة ثلاثية الأبعاد، فستكون هناك خيارات متعددة للبثق تسمح لك بالتحكم في الشكل والاتجاه والعمق للجزء المبثوط. هذه العملية أساسية في النمذجة ثلاثية الأبعاد ويمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك النمذجة الصلبة والنمذجة السطحية.

واحدة من القضايا التي يجب الانتباه إليها عند استخدام البثق هي الجغرافيا الناتجة. على سبيل المثال، إذا تم بثق الشكل بشكل لا يتناسب مع الجغرافيا الموجودة، يمكن أن تنتج عنه هندسة سيئة أو “غير صالحة”، مثل الأوجه الذاتية التقاطع. إذاً، من الأفضل دائمًا التحقق من الجغرافيا بعد البثق.

مسار السحب (البثق على مسار) (path extrusion)

البثق على مسار، أو ما يعرف بـ “sweep path”، هو تقنية في النمذجة ثلاثية الأبعاد يتم فيها سحب الشكل على طول مسار محدد. يمكن أن يكون هذا المسار بسيطًا كخط مستقيم أو معقدًا كمسار منحنى.

على سبيل المثال، إذا أردت تصميم خاتم ذهبي، يمكنك ببساطة بدءًا بشكل دائري واحد ومن ثم سحبها على مسار دائري للحصول على شكل الخاتم.

عندما تقوم بعملية البثق على مسار، تحتاج أولاً إلى تحديد الشكل الذي ستقوم ببثقه (المقطع العرضي) والمسار الذي ستقوم بسحب الشكل على طوله. في معظم البرامج، يمكنك تحديد المسار والمقطع العرضي ومن ثم استخدام الأداة المناسبة للبثق على المسار.

من المهم أن تتذكر أن الجودة والتفصيل في النموذج الناتج يمكن أن تتأثر بشكل كبير بالشكل الأصلي والمسار الذي تم اختياره. لذا، يجب أن تكون حذرًا عند اختيار هذه العناصر.

الدوران Revolution (الخراطة)

تقنية الدوران، أو ما يُعرف بالخراطة في مجال النمذجة الثلاثية الأبعاد، تعتبر من الأساسيات. يتم فيها اتخاذ مسار محدد (عادةً ما يكون خطًا أو منحنى) وتدويره حول محور لإنشاء شكل ثلاثي الأبعاد. هذه التقنية تعمل بشكل جيد للأشكال التي تتمتع بتماثل دوراني، مثل الأواني الخزفية، الإطارات، الأكواب، وغيرها.

فلنفترض أنك ترغب في تصميم قمع باستخدام برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد. في هذه الحالة، يمكنك ببساطة رسم محور من المركز إلى الحافة ومن ثم دوران هذا المحور حول محور مركزي للحصول على الشكل الثلاثي الأبعاد للقمع.

الجدير بالذكر أن الدوران يختلف عن البثق في أنه لا يتطلب سوى مسار واحد ومحور دوران. ويمكن تحقيق تأثيرات مختلفة من خلال تغيير الشكل المستخدم للدوران وموقع محور الدوران.

الخراطة تستخدم في العديد من التطبيقات المختلفة، بدءًا من تصميم الأثاث وصولًا إلى تصميم قطع السيارات.

الحواف القطعية (Bevel)

الحواف القطعية هي تقنية مهمة في عالم التصميم ثلاثي الأبعاد. عند التعامل مع الأشكال الصلبة، يمكن أن تكون الأطراف حادة وغير واقعية. الحواف القطعية تساعد على تقريب الحواف وجعل الأشياء تبدو أكثر واقعية. عند إضافة الحواف القطعية، تتم إزالة الحواف الحادة عن طريق استبدالها بسطح منحنى أو مائل.

هناك نوعان من الحواف القطعية: الحواف القطعية المستوية (Chamfer) والحواف القطعية الدائرية (Fillet).

الحواف القطعية المستوية تحل محل الحافة بسطح مائل. يتم الحفاظ على الأبعاد الخطية في هذه العملية، ولكن يتم تقريب الحواف. في بعض الأحيان، قد تكون هذه الطريقة أكثر ملاءمة عند العمل مع الأشكال الجغرافية الدقيقة.

الحواف القطعية الدائرية، من ناحية أخرى، تحل محل الحافة بسطح منحنى. هذه العملية تتطلب قيمة الشعاع لتحديد مدى التقريب. يمكن أن تعطي الحواف القطعية الدائرية مظهرًا أكثر نعومة وواقعية للأشكال.

بغض النظر عن النوع، تعد الحواف القطعية أداة قوية تعزز واقعية النموذج ثلاثي الأبعاد وتحسن من جودة الصورة النهائية.

الحواف المستوية (Chamfer) والحواف الدائرية (Fillet)

في هذا القسم، سنتعمق في التفاصيل حول الحواف المستوية (Chamfer) والحواف الدائرية (Fillet).

الحواف المستوية (Chamfer): عند استخدام الحواف المستوية، يتم استبدال الحافة بسطح مائل. يتم تحديد مدى التقريب بواسطة القيمة التي تم تحديدها للقطع. يمكن أن يكون تأثير الحافة المستوية ملفتًا للنظر في التصميم، خاصة عند العمل مع الأشكال الجغرافية الدقيقة.

الحواف الدائرية (Fillet): هي تقنية تقوم بتقريب الحواف عن طريق استبدالها بسطح منحنى. يتم تحديد مدى التقريب بواسطة قيمة الشعاع التي تم تحديدها. يمكن أن تعطي الحواف الدائرية مظهرًا أكثر نعومة وواقعية للأشكال.

في النمذجة ثلاثية الأبعاد، قد تكون الحواف المستوية والدائرية ضرورية لتحقيق النتائج المطلوبة. من الأفضل استخدامهما حيث يكون مناسبًا، وذلك وفقًا لنوع النموذج والتأثير المرجو.

الشرائح والتقسيم (Segments & Subdivision)

في عملية التصميم ثلاثي الأبعاد، التقسيم والشرائح هما عنصرين مهمين. هذان العنصران يحددان مدى تفصيل وسلاسة الأشكال التي تنشئها.

الشرائح (Segments): هي الأقسام التي تقسم الأشكال إلى جزء من الأجزاء. بزيادة عدد الشرائح، يمكنك زيادة التفاصيل في النموذج الخاص بك.

التقسيم (Subdivision): هو عملية تقسيم الأشكال إلى أجزاء أصغر لزيادة التفاصيل. عملية التقسيم تعمل على تقسيم الواجهات إلى أجزاء أصغر لإعطاء نموذج أكثر تفصيلاً وسلاسة.

عند العمل في تصميم ثلاثي الأبعاد، يجب دائماً الأخذ في الاعتبار مدى التفصيل الذي تريده في النموذج الخاص بك وكم من الوقت والموارد ترغب في استثماره في هذا التفصيل.

التقاطع البوليني (Boolean Intersection)

التقاطع البوليني هو عملية تكوين شكل جديد من تقاطع جزئين مختلفين. ببساطة، تقوم بتحديد المنطقة التي تشترك فيها الأجزاء الثلاثية الأبعاد، وتستبعد باقي الأجزاء.

على سبيل المثال، إذا كان لديكم اثنين من الأسطوانات تتقاطع، فيمكنكم استخدام التقاطع البوليني لإنشاء شكل جديد يتكون فقط من الجزء المشترك بينهما.

هذه الطريقة مفيدة جدا عندما تحتاج إلى تكوين أشكال معقدة من أشكال بسيطة. لكن، يجب توخي الحذر عند استخدامها لأنها قد تؤدي إلى تكوين نماذج تحتوي على أوجه غير مرغوب فيها أو تحتوي على العديد من الرؤوس.

الطرح البوليني (Boolean Subtraction)

الطرح البوليني هو أحد أنواع العمليات البولينية في التصميم ثلاثي الأبعاد، ويعمل على خلق شكل جديد من خلال طرح شكل من آخر. ببساطة، يمكنك أن تتخيله كعملية تجويف أو نحت في الشكل الأصلي.

لنفترض أن لديكم مكعب وترغبون في خلق فتحة في الوسط. يمكنكم تصميم أسطوانة تتقاطع مع المكعب ومن ثم استخدام الطرح البوليني لطرح الأسطوانة من المكعب. النتيجة ستكون مكعبًا مع فتحة أسطوانية في الوسط.

كما هو الحال مع العمليات البولينية الأخرى، يجب أن تكون حذرًا عند استخدام الطرح البوليني لأنه قد يؤدي إلى إنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد غير منتظمة أو تحتوي على العديد من الرؤوس.

الاتحاد البوليني (Boolean Union)

الاتحاد البوليني هو عملية تجمع بين شكلين ثلاثيين الأبعاد لإنشاء شكل واحد جديد. في هذه العملية، تتم إزالة المناطق المتداخلة ويتم دمج الأشكال المتبقية معًا.

مثال: فلنتخيل أن لديكم مكعبًا وكرة. إذا قمتم بوضع الكرة فوق المكعب بحيث تتداخل جزء منها مع المكعب وقمتم بتنفيذ عملية الاتحاد البوليني، فستحصلون على شكل جديد يمثل مزيجًا من المكعب والكرة، ولن يكون هناك أي تداخل بينهما.

الجدير بالذكر أن جميع العمليات البولينية يجب استخدامها بحذر، لأنها قد تقلل من جودة الهندسة في المشهد وتسبب مشكلات في الرؤوس والحواف. لذا، من الأفضل استخدامها بعقلانية وفحص النتائج بعناية.

الختام

تعتبر عمليات النمذجة في التصميم ثلاثي الأبعاد من أساسيات فهم وإتقان النمذجة 3D. من خلال معرفة كيفية استخدام هذه العمليات بشكل فعال، يمكن للمصممين إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد معقدة ومفصلة. نأمل أن يكون هذا المقال قد أعطاكم نظرة عامة واضحة عن بعض من هذه العمليات وكيفية استخدامها.

أسئلة متكررة