3D моделирование при помощи ИИ (AI)

Содержание

• Задачи и возможности ИИ в создании 3D моделей.
• Примеры сервисов 3D моделирования.
• Работа с AIPRINTGEN.
• Выводы.
• FAQ.

Задачи и возможности ИИ в создании 3D моделей

Мощь Искусственного Интеллекта (ИИ) во всех отраслях творчества крепчает не по дням, а по часам. Еще недавно электронный болван с трудом отличал человека от забора и восемь пальцев на каждой руке было для него нормой. Теперь же понять, где снято камерой, а где создано в недрах сервера можно только по сюжету происходящего. Если откровенная чушь и небылица, значит поработал ИИ, а с визуальной точки зрения и не придерешься.

К счастью, творением потешных картинок, видеороликов и песенок способности ИИ не ограничиваются. Нам, как любителям и профессионалам 3D печати, важно знать, может ли искусственный интеллект создать по фотографии или по словесному описанию объекта его трехмерную модель? Далеко не все печатники владеют непростым искусством трехмерного моделирования на высоком уровне, да и времени на создание даже простого 3D изображения уходит очень много. Оказывается, что да, ИИ может сделать это и по фото, и по тексту, многократно облегчая нам жизнь и безгранично расширяя горизонты творчества.

Среднестатистическому 3D печатнику, вооруженному САПРом и более склонному к техническому образу мышления, проще создавать технические детали, механизмы и прочие модели, с ровными краями и поверхностями, регулярно повторяющимися элементами, имеющими конкретные размеры. Хаотичные художественные изделия, фигуры животных, растений и тем более людей технарям даются с болью и, как правило, без особого успеха.

ИИ же, как выяснилось, “человек” творческий, ему проще ровно наоборот. Все перечисленные и многие другие объекты живой и неживой природы он изображает легко и непринужденно. Посмотрев на многочисленные примеры в базе данных, нейросеть додумывает даже то, чего нет в исходном задании, но есть у известных ей аналогов. Сделать фигуру человека в полный рост по фрагменту фотографии? Запросто. Бюст или барельеф себя любимого на полку или на стенку? Да я вас умоляю. Болт с резьбой и гайку? Лучше не надо, то и другое получится с шестью пальцами.

Впрочем, часть особо продвинутых САПРов уже не первый год успешно развивают так называемое “генеративное” моделирование. Суть в оптимизации геометрии функциональных изделий с учетом предъявляемых к ним требований. Сохраняя изначальную прочность (или гибкость) искусственный интеллект перерабатывает тело детали так, чтобы на ее создание уходило минимум материала. А может сделать так, чтобы процесс производства этой детали упростился до минимума, смотря что важнее и экономически целесообразнее. Результаты иногда весьма непривычны для человеческого глаза и ума, но вполне соответствуют поставленным задачам.

Особо продвинутые системы способны даже полностью спроектировать второстепенные детали в механизмах, например, втулки, нестандартные шайбы, кронштейны, части корпуса, крышки, опоры и прочее. Не удивимся, если скоро промпта “изготовь лучший в мире мотоцикл” будет достаточно, чтобы такой мотоцикл появился на свет. Отметив для себя эту возможность ИИ, пойдем дальше. В техническую отрасль моделирования мы пока углубляться не будем.

Итак, сильная сторона нейросетей в создании сложных геометрических моделей с нелинейной геометрией, то есть в художестве. В донейросеточную эпоху немного облегчить такие задачи помогали 3D сканеры. Вы видели сколько они стоят? А пробовали оцифровать ими хотя бы плюшевого мишку? Это долгий, трудоемкий и квалифицированный труд, но даже так вы получите изображение лишь того объекта, который у вас был в реальности. Нарисовать то, чего нет под рукой, они не способны, в отличие от нейросетей.

На данный момент в открытом, но, к сожалению, в платном доступе имеется несколько сервисов, предоставляющих такую возможность всем желающим. Большая их часть, разумеется, находится в руках не слишком дружественных нам стран, и доступ к ним затруднен. Коротко расскажем про некоторые из них для общего понимания ситуации.

Но есть и хорошие новости, российские нейросети тоже существуют и способны побороться за наше внимание, об одной такой мы поговорим подробнее чуть дальше.

Примеры сервисов 3D моделирования

Meshy

Вероятно, самый популярный сервис на сегодняшний день. Заточен на производство полностью готовых к 3D печати моделей, для чего особое внимание уделено отсутствию ошибок геометрии и герметичности оболочки. Создает фигурки даже по одной фотографии, но справится точнее, если пришлете несколько. При этом “додумывает” те элементы, которые на исходнике не видно вовсе. Например, мы “скормили” Meshy фотографию девушки “без ног”, он решил, что так быть не должно и вернул ноги, причем сразу с подходящей к образу обувью.

Кроме взятого за основу фото, Meshy способна создавать модели по текстовому описанию, в том числе на русском языке. Надо признаться, получается весьма неплохо даже при очень краткой постановке задачи. Для ИИ словоохотливость имеет значение, чем подробнее и правильнее вы распишете свои желания, тем лучше будет результат.

В базе данных огромное количество созданных другими пользователями моделей любого содержания и качества, можно медитировать, просматривая их сутками. Сервис поддерживает экспорт в популярные форматы STL, 3MF, OBJ и другие, но скачать бесплатно не дает даже на пробу. Смотри глазами, не трогай руками. При желании, некоторой сумме денег и острой необходимости, можно получить полный доступ и насладиться всем списком услуг.

Tripo AI

Интерфейс подозрительно напоминает предыдущего кандидата, но сама работа несколько отличается. Сперва на экране появляется призрачный образ оторванного от фона главного, по мнению нейросети, героя, который в течение нескольких минут наполняется содержимым, включающим не только геометрию, но и текстуру.

Модель, имеющая фотопокрытие, выглядит более реалистично и в таком виде готова сразу занять место в виртуальном пространстве, например, в игре. Но, в отличие от неудержимого на фантазию Meshy, в данную 3D модель войдут только те части тела, которые были видны на фото.

Для законченности образа ИИ, конечно, дорисует невидимые стороны, но выглядит это немного неестественно, и, не побоимся этого слова, халтурно.

По части экспорта Tripo AI солидарен с политикой Meshy, пока не получит денег, скачать ничего не даст.

Sloyd

Еще один брат-близнец как по интерфейсу, так и по возможностям. Впрочем, поняв как работает одна нейросеть, вы уже сможете работать с любой другой. Тут как с воробьями - видел одного, значит видел всех. Но результат трехмерной обработки в данном сервисе, мягко говоря, отличился не в лучшую сторону.

Геометрия топорная в прямом смысле, поверхности рубили широкими ударами, не иначе. Детализация на уровне компьютерных игр конца 90-х годов. Про обтяжку текстурой вообще лучше промолчим. Да, возможно фотография показалась нейросети недостаточно информативной, но на то он и ИИ, чтобы додумать то, чего не видно или видно плохо. Данному сервису еще есть куда стремиться.

Hyper3D (Rodin)

Точность и детализированность данного ИИ радует глаз. Все создано натурально и правдоподобно, включая невидимые стороны объекта.

Дальнейшая многоэтапная обработка выполняется по желанию заказчика. Улучшение геометрии, текстурирование, повышение разрешающей способности, восстановление лица и прочее. Кому что нужно и для каких задач.

На данный момент Hyper3D состоит из двух версий и все хорошее, о чем рассказано и показано выше, относится к новой платной v2.5. Генерация и скачивание моделей на старой версии v1.5 является бесплатной. Но если форма в устаревшем варианте более-менее терпима и сгодится для печати в небольших размерах на FDM принтере, то текстуру лучше бы не натягивало совсем.

neThing.xyz

Наконец-то нашелся генератор моделей, скрещенный с элементами CAD-проектирования. Работает в двух режимах. Первый - преобразует CAD код, своего рода программу, в 3D изображение. Такой подход требует от пользователя немалых знаний и умений, к собственно ИИ генерации почти не относится.

Второй - создание модели по словесному описанию, что ближе к нашей теме. К великому сожалению, даже просто посмотреть, что получилось бы, система бесплатно не дает, не говоря уже про скачать.

По любви к деньгам данный сервис идеологически близок с другой технически-ориентированной нейросетью Adam CAD, в которой регистрация упирается в попытку выжать из вас хоть что-то даже за “бесплатный” пробный период. Поэтому отмечаем для себя, что нейросети, настроенные больше на механизмы, чем на людей, в принципе есть даже в отрыве от настоящих “взрослых” САПРов, но они жутко жадные и наверняка необычайно сложные. На том и заканчиваем знакомство с этим типом ИИ.

Работа с AIPRINTGEN

AIPRINTGEN - один из немногих сервисов, чья работа в нашей стране не омрачена никакими препонами. Страшно сказать, у него даже есть бесплатная возможность генерировать модели, правда, в небольшом количестве и с ограниченными возможностями, но при этом можно полноценно скачивать их в любом удобном формате.

Нас встречает интерфейс в пиксельном стиле 80-х годов с примерами работ и вариантами наших возможных действий.

Давайте попробуем его немного пощупать. Первым делом попросим создать 3D модель по одной фотографии. Небеспочвенно уверены, что большая часть заказов от клиентов поступает именно в таком формате, потому что это самое простое и очевидное.

На предварительном просмотре выглядит немного жутковато. Во-первых, не хватает руки, делаем вывод, что AIPRINTGEN не дорисовывает то, чего не видит, а значит впредь выбираем фотки тщательнее. Во-вторых, геометрия и текстура смотрится на троечку, о чем сервис честно предупреждает, мол, это предварительный просмотр, полное качество получите, скачав настоящий 3D файл. Что мы и сделаем. При экспорте указываем желаемый формат и размер модели, выбираем STL и 100 мм, загружаем. Файл получился довольно крупный, почти 70 мб, что обнадеживает.

А знаете, очень даже не плохо. Сходство с оригиналом и детализация приятно впечатляют. Руки так и нет, но все, что находится с обратной стороны, дорисовано правдоподобно и даже с какими-то подробностями, вроде висящего шнурка. На руке заметен браслет, на шее кулон, волосы развеваются на ветру, не до каждой волосинки, конечно, но по-скульптурному правдоподобно. Лицо похоже на настоящее и легко узнаваемо.

Попробуем более профессиональный подход и дадим нейронке больше информации. Отправим на рендер четыре изображения одного сложного предмета с четырех сторон.

На предварительном облегченном превью фотоаппарат выглядит достаточно реалистично, хоть чутка кривовато. Скачиваем полноценную модель формата STL по улучшенной платной версии. Вот теперь действительно впечатляет без всякой иронии. Отсюда извлекаем очередной вывод: по возможности все снимаем с четырех сторон, это заметно повысит качество и натуральность результата.

Можно сразу распечатать в натуральную величину и использовать, например, как макет для пошива индивидуального чехла. Не забываем, что есть возможность скачать в других форматах, в том числе с текстурами. В раскрашенном варианте модель выглядит особенно шикарно.

Напоминаем, это результат всего с четырех фотографий, сделанных смартфоном на коленке за одну минуту и обработанных нейросетью минут за пять. Сколько труда и времени ушло бы на оцифровку дорогим 3D сканером?

Теперь давайте узнаем как ИИ понимает человеческую речь. Пишем незатейливый промпт из пары предложений: “Толстый кот вальяжно сидит на попе. На носу круглые очки. В левой передней лапе рыбка, в правой сосиска. На морде кота счастливое выражение с улыбкой.” Смотрим, что получилось.

Вполне соответствует запросу. Модель в файле традиционно гораздо детализированней, но мы забыли указать, что на одного кота, в реальности, приходится всего один хвост. Делаем очередной вывод, что не надо скупиться на описание даже очевидных вещей и следует всегда внимательно контролировать результат.

Барельеф - еще одна интересная возможность платной версии AIPRINTGEN. С живыми людьми выглядит жутковато, поэтому попробуем с неодушевленными объектами.

Вышло вполне похоже, даже с настройками по умолчанию. Настроек там, к слову, миллион, перфекционист крутить с ума сойдет от радости. Для чего подойдет такая сверхспособность сети кроме высекания памятников? Например, для изготовления трехмерного логотипа из плоской картинки, оригинальной формы для литья свинцом или выпекания печенья, объемного пейзажа с тремя медведями на стену, да мало ли чего еще. Услуга есть, значит и спрос на нее будет.

Литофания. Это непривычное нашему уху слово обозначает картину, которую следует смотреть на просвет. Различная яркость участков определяется толщиной картины в различных точках. Внешне выглядит как очень тонкий барельеф, но принцип построения отличается. Давайте попробуем создать пример, пока есть такая возможность. Загружаем фотку, жмем кнопку “Создать” и буквально через пару секунд видим на экране предварительный результат. Разумеется, в реальности качество рисунка будет сильно зависеть от вашего принтера, его настроек, а также самого пластика, который не должен быть слишком оптически плотным. Избегайте непрозрачных материалов, и чрезмерно прозрачных тоже.

Если нас все устраивает, скачиваем модель в удобном для печати формате. Процесс подготовки, по сравнению с обычными 3D моделями, происходит моментально, файл тоже на порядок легче. На вид модель как чеканка, сделанная нетрезвым начинающим мастером.

Как сказано выше, качество воплощенной в материале литофании критически зависит от физической печати, а также самого пластика. Лучше всего подходит белый матовый PLA, о чем вам сервис ненавязчиво напомнит, а в идеале вообще белый фотополимер.

Пользуясь случаем, создаем свою литофанию при помощи современного FDM 3D принтера. В качестве материала красный PETG, высота слоя 0,2 мм, сопло 0,4 мм. Извлеченная пластина выглядит как хаотичное нагромождение кусков пластика, в которых с трудом проглядывает контур человека.

Подсвечиваем этот бардак фонариком в темноте и любуемся на конечный результат.

В реальности смотрится замечательно и очень непривычно, ни на что не похоже. К сожалению, фотография литофании не передает живые ощущения, ее нужно сделать своими руками, уверяю, положительных впечатлений будет масса. Приспособив одну или несколько таких пластин к подходящему источнику света вы без особого труда создадите супер оригинальный и совершенно уникальный светильник.

Добавлена интересная возможность создать ложемент в полуавтоматическом режиме. Фотографируем предмет, которому требуется уютная “кроватка”, желательно на белом листе А4, так ИИ лучше поймет размеры. Ответим на несложные вопросы и запустим процесс.

Немного подумав, ИИ попросит вас проверить контур предмета и поправить его при необходимости.

Уточняем, добавляем или убавляем отрезки. Далее определяемся с габаритными размерами ложемента в целом, по умолчанию система даст по сантиметру с каждой стороны от крайних точек, но может быть вы хотите поместить его в готовую коробочку. Еще пара минут раздумий и 3D модель ложемента готова. Выемки для пальцев не забыты. Распечатывай и пользуйся (если, конечно же, поместится на рабочий стол принтера).

На фоне конкурентов AIPRINTGEN обладает еще одним редким преимуществом - зачатком технического моделирования, оно же “CAD-моделирование”. Мы, как технари, этой возможностью заинтересованы особенно. Эту функцию использовать тоже крайне просто, как и любую другую, специального образования и навыков не требуется. Своими словами передаем системе накопленные желания, указываем примерные размеры готового изделия, если они имеют значение, при необходимости прикрепляем фотографию, схему или рисунок от руки того изделия, которое мы ожидаем увидеть, и жмем кнопку “создать”.

На выбор две версии моделирования: простая и сложная, можно включить обе сразу, обойдется чуть дороже. Построение длится довольно долго, минут 5-10, но в процессе рендеринга, нейросеть может задавать уточняющие вопросы, поэтому далеко от экрана уходить не следует.

Попробуем нарисовать что-то простое. Например, напишем задание: “Изящная подставка под планшет 11 дюймов, чтобы держала его на столе под углом 45 градусов.” Укажем размер 150х120х120 мм, выберем второй вариант, что посложнее, и запустим в работу. Через пару минут нейросеть спросила: “Какова толщина планшета вместе с чехлом?” Пишем “14 мм” и продолжаем вычисления.

Назвать подставку слишком уж “изящной” язык не поворачивается, но задача выполнена. Изделие способно выполнять возложенные на него функции и даже оптимизировано под печать без поддержек.

Не совсем понятно назначение выемки снизу, вероятно, по мнению сети, это элемент декора, добавляющий подставке красоты и заказанного изящества.

Попросим сделать полочку для авторучек. Что-то подобное много лет назад мы делали вручную, хочется сравнить свой вариант с искусственным. В этот раз система уточнила, под какие шурупы делать отверстия и зенковку для потайной головки. На удивление получилось очень похоже, разве что без вентиляции снизу, да и та была бы, если про нее упомянуть в запросе. Причем оба метода построения выдали абсолютно одинаковый результат, зря только потеряли кредиты и время.

Полочка воплощена в пластик и успешно заняла свое рабочее место.

С простыми задачами AIPRINTGEN справляется удовлетворительно и даже хорошо. Проектирование даже таких простых моделей традиционным путем потребовало бы некоторого времени работы на САПР или в 3D редакторе, самих этих программ и умения ими пользоваться. Подобным набором скиллов могут похвастаться немногие начинающие DiY мастера. Привлекать стороннего специалиста не сильно проще и уж точно не дешевле. Нейросеть же за несколько минут и попыток создаст деталь или устройство приемлемого качества с заявленным функционалом. Неплохое подспорье для тех, кто циркуля в руках не держал. Налицо экономия времени, средств и усилий мозга.

Более продвинутые, чем базовый, тарифы, дают возможность разбивать модель на части и генерировать подвижные сочленения. Это может быть весьма полезно для некоторых изделий. Система поддерживает несколько типов шарниров, вращающихся вокруг одной, двух и всех трех осей.

Нейросеть пока не рассчитана на создание сверхсложных проектов, но развитие происходит столь стремительно, что ожидать можно чего угодно уже в ближайшее время. Будем зорко следить за эволюцией и посильно ей способствовать.

Наконец, AIPRINTGEN предлагает комплексную обработку фотографий “UltraGen”, которое является скорее подготовкой к 3D генерации. Выбираем два фото и объединяем персонажей в одно изображение.

Например, пишем: “Поставь людей с двух фото вместе, чтобы они стояли рядом и держались за руки”. Готово, стоят и держатся как настоящие. Разумеется, промпт можно сделать длиннее и подробнее, включающий повороты головы, положение рук и так далее. Примечание: прежде, чем экспериментировать с живыми людьми, убедитесь, что сами они не против, иначе можете вместе с красивой картинкой получить проблемы с законом. И не выходите за рамки приличия.

Заметьте, что в данном случае нейросеть правдоподобно достроила невидимую часть картины, ноги и сумочку. Полученное изображение можно использовать как основу для 3D модели. В результате получите не только картинку в рамке на стене, но и скульптуру на полочке.

Выводы

В наше время нейросети развиваются крайне стремительно и за последнее время достигли особо впечатляющих успехов во всех сферах творческой и технической деятельности. Не стало исключением и 3D моделирование. Теперь, благодаря возможностям ИИ, даже самый маленький и неопытный пользователь компьютера за несколько минут создает реалистичную модель машины, самолета, животного, любого человека и даже самого себя. Еще недавно на это уходили долгие часы, дни и недели, а результат редко был удовлетворительный. Простые модели полезных в хозяйстве предметов и аксессуаров тоже возможно теперь изготовить, не утруждая себя работой в 3D редакторе. Можно нас поздравить, “прекрасное далёко”, в котором “вкалывают роботы, а не человек”, уже наступило.

Справедливости ради следует заметить, что ИИ пока не всесилен, есть вещи, которые ему пока доверить нельзя. Да и для аналогового творчества “вручную” всегда найдется место. Удовольствие от обычного и трехмерного рисования на компьютере и бумаге или лепки 3D фигурок из глины никто не отменял. Но в каких-то случаях нейросеть становится действительно реальным помощником и даже важным инструментом для творца и инженера.

Пользуемся, но не забываем, что ИИ не заменит нам собственные руки и голову никогда, заниматься саморазвитием нужно, несмотря на все успехи современных технологий.

FAQ

Насколько сильно отечественная AIPRINTGEN отстает от зарубежных аналогов типа Meshy?
Однозначно сказать, что AIPRINTGEN сильно отстает, да и что отстает вообще - нельзя, и это уже хорошо. В лоб нейросети сравнивать трудно, список функций у них схож, а результат может отличаться в зависимости от описания и даже везения. Отечественный больше ориентирован на русский язык, поэтому промпты писать легче и ошибки прощаются чаще. По доступности же и сравнивать нельзя.

Можно ли распечатать полученные цветные 3D модели на цветном принтере?
Цвет на моделях при просмотре - это натянутая на них текстура, принтер ее не увидит и не поймет. Для мультиматериальной печати модель следует разбить на несколько частей и назначить на каждую свой филамент. Делается это непросто. На данный момент мы не видели подобной функции в сервисах нейросетей.

Что еще умеют нейросети с 3D?
Мы постарались кратко познакомить с основными функциями, свойственными большинству сетей, но дополнительные сервисы сильно разнятся от сайта к сайту. Кроме того, нейросети развиваются рекордными темпами, поэтому новые возможности будут появляться постоянно, наблюдаем.

На каком принтере лучше распечатывать скульптурные 3D модели?
Однозначно на фотополимерном. FDM тоже сгодится, но с оговорками. Модель делайте покрупнее, слои потоньше, скорость поменьше и очень желательны поддержки из другого материала.

Как максимально улучшить качество 3D моделей генерируемых с фотографий?
Качество модели больше всего зависит от качества исходной фотографии, поэтому делайте фото максимально возможного качества и разрешения, обеспечьте хорошее освещение, минимизируйте фон, в идеале снимайте на монотонном фоне, человек (или нужный предмет) должен целиком помещаться в кадр. Еще лучше, если сделаете 4 кадра с разных сторон, это резко повысит итоговое качество и реалистичность модели.