我发过很多3D可视化项目,大家最感兴趣的是用到什么技术栈,本文和库存都呈现出来,重点讲解建模和渲染的知识,以及常用的JS库,文末有更详细的回顾往事。3D 可视化项目是使用 3D 技术和工具对数据、场景或概念进行可视化,以便更好地理解和分析。 这些项目通常涉及使用 3D 建模、渲染和动画技术将数据或概念转换为具有深度和真实感的视觉场景或对象。10位经验丰富的前端开发和UI设计资深司机在Berg前端工坊,与大家分享。
在3D可视化项目中,可以使用各种数据源,如地理空间数据、科学数据、工程数据、财务数据等,并将其转换为3D模型或场景。 这些数据可以是静态的,也可以是动态的,并且可以交互式地进行探索和分析。
3D 可视化项目可应用于地理信息系统 (GIS)、医学、工程、游戏开发、虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 等多个领域。 它们可用于可视化地球表面、分析分子结构、模拟物理过程、演示产品设计等。
通过3D可视化项目,人们可以更直观地理解和解释复杂的数据和概念,发现潜在的模式和关联,并进行更深入的分析和决策。 这些计划可以帮助人们更好地沟通和传达信息,并提高对复杂问题的认识和解决问题的能力。
一个3D可视化项目涉及的技术栈主要包括以下几个方面:
3D 建模和渲染
使用专业的建模软件(如Blender、Maya)对3D对象进行建模和设计,使用渲染引擎(如Unity和虚幻引擎)进行逼真的渲染和光影效果的实现。
编程语言
常用的编程语言包括C++,C,Python等。 C++和C通常用于游戏引擎开发和性能优化,Python通常用于数据处理和算法开发。
图形化编程库
使用图形编程库(例如 OpenGL、DirectX)进行图形渲染和图形加速。 这些库提供丰富的图形绘图和渲染功能,以实现复杂的 3D 效果。
数据可视化库
使用数据可视化库,例如 D3js、three.js)用于数据的可视化展示。这些库提供丰富的图表和图形功能,以 3D 形式显示数据。
虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 技术
使用VR和AR技术,可以与现实世界进行3D场景的交互和融合。 常用的 VR 和 AR 开发平台包括 Unity、Unreal Engine、ARKit、Arcore 等。
数据处理和算法
对于大规模数据集或复杂的算法计算,可能需要数据处理和算法库(如numpy、pandas、scikit-learn)进行数据处理和分析。
网络通信和数据库
如果需要与远程服务器交互或存储数据,则可能需要使用网络通信库(如套接字)io、websocket)和数据库(如MySQL和MongoDB)进行数据传输和存储。
用户界面设计
用户界面设计也是 3D 可视化项目的一个重要方面。 用户界面设计工具(如Adobe XD、Sketch)可用于界面设计,前端开发技术(如HTML、CSS、J**Ascript)可用于界面实现和交互。
以上是3D可视化项目中常用的技术栈,具体的技术选择可以根据项目需求和开发团队的技术栈偏好来决定。
建模和渲染是 3D 可视化项目中的两个重要步骤。
建 模:建模是指使用专业建模软件(例如,Blender、Maya)创建三维对象或场景的过程。 通过建模,可以将现实世界的物体或概念转换为计算机可以理解和处理的 3D 模型。 建模人员使用建模软件中的工具和技术,通过创建、编辑和组合基本几何图形(例如立方体、球体、圆柱体)或使用高级建模技术(例如曲面建模、细分曲面建模)来创建复杂的 3D 模型。 还可以在建模过程中添加纹理、材质和颜色等属性,以增加模型的真实感和视觉冲击力。
呈现:渲染是指使用光照、阴影、材质等对建模后的 3D 模型进行处理,以生成最终图像或动画的过程。 渲染引擎(例如 Unity、Unreal Engine)通过模拟光传播和反射等物理原理将 3D 模型转换为 2D 图像。 在渲染过程中,您可以设置光源的类型和位置、材质的属性、摄像机的透视等参数来调整场景的光照和视觉效果。 渲染引擎还可以支持实时渲染和离线渲染。 实时渲染支持在交互式应用程序中实时显示 3D 场景,而离线渲染支持在后台进行高质量渲染,以生成静态或动态图像或动画。
建模和渲染是 3D 可视化项目中的关键步骤,通过这些步骤,可以将现实世界的对象或概念转换为计算机中的可视化并渲染以使其逼真和可视化。 这些步骤需要专门的建模软件和渲染引擎,以及建模师和渲染师的技能和经验。
简而言之:我想控制、移动模型并与之交互,但前提是存在模型文件,以及操作前后的状态。
在 3D 可视化项目中,常用的建模软件有几种类型:
blender:Blender 是一款功能强大、免费的开源建模软件,支持多种建模技术,包括多边形建模、曲面建模和细分曲面建模。 它还提供了丰富的建模工具和功能来创建复杂的 3D 模型。
autodesk maya:Maya是一款专业建模软件,广泛应用于电影、动漫、游戏行业。 它提供了一组丰富的建模工具和功能,支持各种建模技术,例如多边形建模、曲面建模和细分曲面建模。 Maya 还具有强大的动画和渲染功能。
autodesk 3ds max:3ds Max 是电影、电视和游戏行业常用的专业建模和渲染软件。 它提供了一组丰富的建模工具和功能,支持各种建模技术,例如多边形建模、曲面建模和细分曲面建模。 3ds Max 还具有强大的渲染和动画功能。
zbrush:ZBrush是一款专业的数字雕刻软件,主要用于创建高细节模型。 它提供了一系列画笔工具和雕刻功能,可为您的模型添加细节和纹理。 ZBrush还支持多边形建模和曲面建模。
sketchup:SketchUp 是一款易于使用的建模软件,用于快速建模和设计。 它提供了直观的用户界面和简化的建模工具,适合初学者和非专业人士使用。 SketchUp主要应用于建筑和室内设计等领域。
这些建模软件都具有不同的特性和功能,您可以根据自己的项目需求和个人喜好选择合适的建模软件来使用。
3D可视化的渲染引擎是指用于对具有光照、阴影、材质等的3D模型进行处理,最终生成逼真感和视觉效果的软件工具。 渲染引擎模拟物理原理,例如光的传播和反射,将 3D 模型转换为 2D 图像或动画。
重要提示:前端工程师所说的渲染不同于传统的渲染,传统渲染是制作渲染或动画。
前端渲染是对模型进行各种交互动作,如放大缩小、旋转拖动、全景漫游、光影变化、状态变化等,这些都是通过驱动模型来实现的。
下面的 Unity 和 UE 就是这样做的,适用于桌面 3D 可视化项目。
常见的 3D 可视化渲染引擎包括:
unity:Unity是一个广泛使用的实时渲染引擎,主要用于游戏开发和交互式应用程序。 它支持实时渲染,可以在运行时实时展示3D场景,并提供丰富的光照和材质效果。
unreal engine:虚幻引擎是一个强大的实时渲染引擎,广泛用于游戏开发和虚拟现实应用。 它支持具有高质量图形和逼真度的实时渲染,并提供丰富的照明和材质功能。
blender:除了作为建模软件外,Blender 还用作渲染引擎。 它有一个内置的循环渲染引擎,支持基于物理的渲染,可以生成高质量的图像和动画。
arnoldArnold 是一款专业的离线渲染引擎,常用于电影和动画制作。 它具有高质量的渲染和逼真度,并支持复杂的照明和材质效果。
v-rayV-Ray 是一个广泛使用的离线渲染引擎,适用于电影、建筑和产品设计等多个领域。 它提供高质量的渲染和逼真度,并支持复杂的照明和材质效果。
345 说的是传统的渲染。
这些渲染引擎中的每一个都有不同的特性和功能,您可以根据项目需求和个人喜好选择合适的渲染引擎来使用。
在 Web 端,您可以使用一些流行的 3D 可视化渲染引擎,如下所示:
three.js:three.JS 是一个基于 J**Ascript 的开源 3D 渲染引擎,用于在 Web 浏览器中创建交互式 3D 场景和动画。 它提供了一组丰富的功能和一个易于使用的 API,支持各种渲染效果和材质。
babylon.js:babylon.JS 是一个基于 J**Ascript 的开源 3D 渲染引擎,用于在 Web 浏览器中创建高性能的 3D 场景。 它具有强大的渲染功能和支持各种渲染效果和材质的物理引擎。
A-Frame:A-Frame 是一个基于 Web 的虚拟现实框架,它使用 HTML 语言创建 3D 和虚拟现实场景。 它基于三个JS 并提供简化的组件和实体定义,以便更轻松地创建 Web VR 体验。
playcanvas:p LayCanvas 是一个基于 Web 的游戏引擎,用于创建高性能 3D 游戏和应用程序。 它具有强大的渲染功能和物理引擎,支持广泛的渲染效果和材质,并提供协作和部署的能力。
verge3d:Verge3D是一款基于Web的可视化开发工具,用于创建交互式3D和AR VR应用程序。 它提供了一个可视化编辑器和一个 J**Ascript API,支持广泛的渲染效果和材质,并与物理引擎和动画系统集成。
cesiumCesium 是一个基于 Web 的地理信息系统 (GIS) 引擎,用于创建高性能的地球和地理空间可视化应用程序。 它支持地球表面的渲染和交互,并提供丰富的地理数据和效果。
pixi.js:pixi.JS 是一个基于 Web 的 2D 渲染引擎,用于创建高性能的 2D 游戏和应用程序。 它具有强大的渲染功能和动画系统,支持广泛的渲染效果和精灵动画。
unity webgl:Unity WebGL 是 Unity 引擎的 WebGL 版本,用于在 Web 浏览器中运行 Unity 游戏和应用程序。 它支持 Unity 的所有功能和效果,并提供高性能 3D 渲染。
react 3dReact 3D 是一个基于 React 框架的 3D 渲染库,用于在 Web 应用程序中创建 3D 场景和动画。 它提供了 React 组件和钩子,允许开发人员使用 React 的开发模型进行 3D 可视化开发。
vtk.js:vtk.JS 是一个基于 Web 的数据可视化工具包,用于创建高性能的科学和工程可视化应用程序。 它基于 VTK(可视化工具包),并使用 WebGL 进行渲染,以支持各种数据集和可视化。
每个JS库的优缺点是什么,可以自己搜索一下。