Mediatechnologie-syllabus-2b-v2.pdf

# Module 5: 3D technologie Dit hoofdstuk behandelt de uitgebreide aspecten van 3D-technologie, inclusief invoer- en uitvoermethoden zoals 3D-modellering, 3D-scanning, 3D-printen en 3D-projecties [4](#page=4). ### 1.1 3d input #### 1.1.1 3d modeling 3D-modellering is het proces van het creëren van een driedimensionale digitale representatie van een object. In het begin werd 3D-technologie voornamelijk omarmd door industrieën zoals machinebouw en architectuur met behulp van CAD-software (Computer Aided Design). Later ontwikkelde zich ook 3D-software voor de creatieve markt en het bredere publiek, zoals Cinema 4D, Maya, 3D Studio, Blender en TinkerCAD. Typische 3D-bestandsformaten zijn onder andere `.obj`, `.stl` en `.dae` [4](#page=4). Er zijn verschillende technieken voor 3D-modellering: ##### 1.1.1.1 Polygonal modeling Bij polygonal modeling wordt gewerkt met polygonen, vergelijkbaar met vectoren in 2D-tekenprogramma's, maar dan in drie dimensies. Twee veelgebruikte methoden binnen polygonal modeling zijn [4](#page=4): * **Boxmodeling:** Deze techniek begint met basisvormen, ook wel \_primitives genoemd (zoals een kubus, bol of balk), en verfijnt deze vervolgens door polygonen te splitsen om meer detail toe te voegen. Dit proces is vergelijkbaar met beeldhouwen [4](#page=4). * **Point-to-point modeling:** Hierbij start men vanaf nul en tekent men nieuwe polygonen door punten met elkaar te verbinden. Dit kan met zowel rechten als curven en is te vergelijken met het tekenen in Adobe Illustrator [5](#page=5). Het resultaat van modellering is een **mesh model**, een object opgebouwd uit een netwerk van driehoeken of vierkanten. Een mesh kan \_high poly zijn, met een fijne structuur en veel data, of \_low poly, met een grover grid, wat populair is in games en kunst (bv. Minecraft) [5](#page=5). ##### 1.1.1.2 Sculpting Sculpting is een andere modelleertechniek waarbij men begint met een bestaand object met een dichte polygoonstructuur. Door te duwen, trekken en wrijven worden polygonen op een organische manier verplaatst, vergelijkbaar met het werken met klei [5](#page=5). ##### 1.1.1.3 Texturing en UV-map 3D-objecten kunnen worden voorzien van kleur en afbeeldingen op hun buitenoppervlak door middel van texturing en UV-mapping. De vlakken van de polygonen kunnen een RGB-kleur krijgen, of worden bekleed met pixelinformatie. Texturing en UV-mapping passen een 2D-pixelbeeld toe op de schil van een 3D-object. Deze informatie wordt opgeslagen in een 2D-pixelbeeld, de **texture map** of **UV-map**, die bij het 3D-bestand wordt bewaard. Dit 2D-beeld kan ook extern worden bewerkt in beeldverwerkingsprogramma's zoals Adobe Photoshop [6](#page=6). #### 1.1.2 3d scanning 3D-scanning maakt het mogelijk om bestaande objecten, gebouwen en personen driedimensionaal vast te leggen. Het is belangrijk om alle delen en hoeken van het object te scannen, wat soms softwarematige nabewerking vereist. Het resultaat is doorgaans een \_high poly beeld. Door ook een RGB-camera te gebruiken tijdens het scannen, kan kleur worden geregistreerd [6](#page=6). Verschillende scanmethoden worden gebruikt: ##### 1.1.2.1 Structured light Bij deze techniek worden strepen of dot-patronen op het object geprojecteerd. De vervorming van deze patronen wordt geregistreerd om de diepte te berekenen en zo het 3D-model op te bouwen. Dit is een veelgebruikte techniek in (goedkopere) handscanners [6](#page=6). ##### 1.1.2.2 Time of flight Deze methode projecteert continu lichtstralen op het object en meet de tijd tussen het verzenden van de puls en het ontvangen van de reflectie. Door middel van driehoeksmeetkunde kan de precieze afstand van elk punt tot de camera en onderling op het object worden berekend. Deze methode is zeer nauwkeurig en wordt doorgaans in professionele 3D-scanners gebruikt [7](#page=7). ##### 1.1.2.3 Photogrammetry Photogrammetry (fotogrammetrie) is een passieve scanmethode die gebruikmaakt van een groot aantal gewone 2D-foto's. Software legt deze foto's samen om een 3D-object te berekenen. Dankzij drones wordt deze techniek ingezet om grote gebouwen en omgevingen in 3D te registreren [7](#page=7). ##### 1.1.2.4 LiDAR LiDAR (Light Detection And Ranging) is een techniek die aan belang wint. Een pulslaser meet de afstand tot het object door de terugkaatsing van de laserstraal. Net als bij photogrammetry, kunnen via drones grote objecten en omgevingen worden ingescand. In tegenstelling tot photogrammetry worden er geen 2D-foto's gemaakt, maar talloze meetpunten verzameld die gecombineerd worden tot één beeld. De hoge snelheid maakt het mogelijk om reeksen 3D-beelden na elkaar te maken, waardoor beweging van het object kan worden vastgelegd. Deze techniek wordt ook in auto's gebruikt als rijhulpsysteem [7](#page=7). ##### 1.1.2.5 Verwerking van de scan tot een 3d-beeld De meetpunten van het scanproces worden in een 3D-ruimte geplaatst, wat resulteert in een **point cloud** of **puntenwolk**. Deze punten worden vervolgens met polygonen verbonden, en indien aanwezig, worden gekleurde pixelbeelden erop gemapt. Het eindresultaat is een \_high poly beeld. Vanwege de complexe structuur is het vaak moeilijk om ingrijpende wijzigingen aan te brengen of het object te gebruiken voor verdere bewerking; in dergelijke gevallen is het beter om het object opnieuw te modelleren [8](#page=8). ##### 1.1.2.6 Toepassingen van 3d scanning 3D-scanning is nuttig in diverse industrieën, waaronder bouw en architectuur, vastgoed (immo), industrie, 3D-printen en meer [8](#page=8). ### 1.2 3d output #### 1.2.1 3d print 3D-printen, ook bekend als additieve manufacturing, is een productieproces waarbij een object laag voor laag wordt opgebouwd door materiaal toe te voegen. Dit staat in contrast met \_subtractive manufacturing, waarbij materiaal wordt verwijderd (bv. snijden, frezen) [9](#page=9). ##### 1.2.1.1 3d-print technieken De meest bekende techniek bij het grote publiek is **Fused Deposition Modeling (FDM)**. Hierbij wordt plastic filament gesmolten en door een nozzle geperst, waarna een bewegende kop de gesmolten plasticlaagjes op elkaar aanbrengt om het object te vormen. Andere technieken gebruiken polymeren in vloeibare of poedervorm die door een laserstraal worden verhard, laag voor laag. Met deze technieken kunnen ook metalen objecten worden geprint [10](#page=10) [9](#page=9). ##### 1.2.1.2 3d-print flow (van FDM) Het 3D-printproces kan worden gereduceerd tot drie hoofdfasen: 1. **STL-bestand:** Er is een 3D-bestand nodig als input, vaak in het `.stl`\-formaat. Dit digitale model is het resultaat van 3D-modellering of 3D-scanning. 3D-databases zoals thingiverse.com bieden modellen die gratis of tegen betaling gedownload kunnen worden [10](#page=10). 2. **Slicing:** Het 3D-bestand wordt herberekend in laagjes met behulp van slicingsoftware, zoals CURA. Hierbij worden de specificaties van de 3D-printer (laagdikte, snelheid, materiaalsoort) ingesteld. Het 3D-beeld kan ook worden geschaald, geroteerd of vermenigvuldigd. Technische hulpsystemen worden hier ook toegevoegd. De output is een specifiek 3D-printbestand voor de printer [10](#page=10). 3. **3D-printing:** Het 3D-printbestand wordt ingelezen door de printer (bv. Ultimaker), en het object wordt laagje voor laagje op een verwarmd printerbed opgebouwd [10](#page=10). ##### 1.2.1.3 Technische hulpsystemen Technische hulpsystemen worden meegeprint om het printproces te verbeteren of mogelijk te maken: * **Support:** Omdat er niet 'in de lucht' geprint kan worden (een beperkte hoek van ongeveer 30° tot 45° is mogelijk), worden ondersteunende constructies ('support') geplaatst onder overhangende delen. Deze lichte constructies zijn slechts op enkele punten bevestigd en makkelijk verwijderbaar. Printers met twee printkoppen kunnen ook speciaal, makkelijker of oplosbaar supportmateriaal gebruiken [11](#page=11). * **Brim:** Om het contactoppervlak met het printbed te vergroten bij objecten met een smalle onderbouw (bv. dunne poten van een giraf), worden brede horizontale vlakjes meegeprint die groter zijn dan het object. Dit helpt voorkomen dat het object loskomt van het printbed en kan na het printen eenvoudig worden verwijderd [11](#page=11). * **Infill:** Om de sterkte van het object te verhogen en scheuren te voorkomen, kan de binnenzijde worden opgevuld met een geprinte structuur. Deze structuur is niet zichtbaar van buitenaf en varieert in dichtheid en bescherming, wat ook het gewicht van het object beïnvloedt [12](#page=12). ##### 1.2.1.4 Nabewerking Na het printen worden support en brim verwijderd. Het model kan verder worden afgewerkt door op te poetsen, te polijsten (fysiek of chemisch met alcoholdampen) [12](#page=12). ##### 1.2.1.5 Toepassingen van 3d printen 3D-printing wordt ingezet voor prototypes, productie van objecten op lage oplage, hobby en kunst, grote bewegwijzering (signage), medische objecten, en zelfs bouwconstructies [12](#page=12). #### 1.2.2 Projecties/ar/vr/xr Digitale 3D-bestanden kunnen ook worden gebruikt in digitale projecties, zoals 3D Cinema, hologrammen en 3D LED-fans. Daarnaast kunnen 3D-projecten worden toegevoegd aan de realiteit (Augmented Reality - AR) of gebruikers volledig worden ondergedompeld in een virtuele 3D-wereld (Virtual Reality - VR) [13](#page=13). ##### 1.2.2.1 Augmented reality Augmented Reality (AR) voegt digitale 3D-objecten toe aan de reële wereld. Voorbeelden zijn Pokémon die via een smartphone in een realistische omgeving worden gezocht, of het gebruik van AR-brillen zoals HoloLens die de normale wereld aanvullen met 3D-projecties [13](#page=13). ##### 1.2.2.2 Virtual reality Virtual Reality (VR) plaatst de gebruiker volledig tussen 3D-objecten. Dit gebeurt door middel van een VR-bril die 3D-beelden projecteert, waardoor de gebruiker zich afsluit van de reële wereld [13](#page=13). ##### 1.2.2.3 Mixed reality Mixed Reality (MR) combineert elementen van VR en de reële wereld. Gebruikers bevinden zich in een VR-omgeving maar kunnen toch interageren met de fysieke wereld, bijvoorbeeld door digitale elementen toe te voegen [13](#page=13). ##### 1.2.2.4 Digitaal 2d 3D-objecten kunnen ook op traditionele wijze, zoals op een TV- of bioscoopscherm, worden bekeken door ze terug te vertalen naar 2D. Veel animatiefilms worden in 3D gemaakt om vervolgens in 2D te worden gerenderd, wat het mogelijk maakt om digitale poppen te animeren in plaats van elk frame afzonderlijk te maken. Veel games worden ook in 3D-omgevingen gespeeld, maar in realtime gerenderd naar een 2D-monitor, wat aanzienlijke rekenkracht vereist [14](#page=14). ### 1.3 3d animatie Het productieproces van een 3D-animatiefilm omvat verschillende stappen, waarbij een 3D-object beweging krijgt en vervolgens wordt gerenderd naar pixels [14](#page=14). #### 1.3.1 Art & story (preproductie) Net als bij andere audiovisuele producties, is er een grondige voorbereiding in scenario en technische productie [14](#page=14). #### 1.3.2 Modeling (modeleren) Alle figuren, decors en objecten moeten in 3D worden getekend. Vanwege de arbeidsintensiviteit worden 3D-objecten vaak vermenigvuldigd en hergebruikt [14](#page=14). #### 1.3.3 Rigging Een gemodelleerd 3D-object is statisch. Om beweging toe te voegen, wordt een 'skelet' met 'bones' en gewrichten in het 3D-object ingevoerd, wat de basis legt voor toekomstige beweging. Dit proces heet 'rigging' [14](#page=14). #### 1.3.4 Surfaces (texturing) Kleuren of pixelbeelden worden aangebracht op de schil van het 3D-object [15](#page=15). #### 1.3.5 Sets en staging - composition Verschillende aparte 3D-objecten worden samengevoegd tot een compositie [15](#page=15). #### 1.3.6 Animation De beweging van de 3D-objecten in hun 3D-omgeving wordt bepaald. Om niet elk frame (24 per seconde) handmatig te hoeven programmeren, wordt gebruikgemaakt van keyframes; het object wordt in enkele sleutelposities geplaatst, waarna de computer de tussenliggende frames berekent [15](#page=15). #### 1.3.7 Lighting Objecten worden zichtbaar door de manier waarop ze belicht zijn, wat ook schaduweffecten creëert. Deze belichting moet consequent worden toegepast [15](#page=15). #### 1.3.8 Rendering De voltooide 3D-animatie wordt naar pixels gerenderd om in 2D te kunnen worden getoond, omdat de complexe 3D-structuur niet universeel reproduceerbaar is in bioscopen of huiskamers [15](#page=15). ### 1.4 Motion capturing Motion capturing is een techniek om bewegingen van echte personen digitaal te registreren en toe te passen op 3D-personages. Dit gebeurt door middel van optische, elektromagnetische of mechanische sensoren die zijn afgestemd op de rigging van een 3D-object [15](#page=15). * * * # 3D invoer: 3D-modellering en 3D-scanning 3D invoer omvat de methoden voor het creëren van driedimensionale modellen, hetzij door digitale modelleringstechnieken of door het scannen van fysieke objecten [4](#page=4). ### 2.1 3D-modellering 3D-modellering is het proces van het creëren van driedimensionale modellen in een digitale omgeving, een technologie die oorspronkelijk werd omarmd door industrieën zoals machinebouw en architectuur voor CAD-toepassingen en later werd uitgebreid naar animatie met CGI. Diverse softwarepakketten zijn beschikbaar, variërend van professionele tools zoals Cinema 4D en Maya tot gratis opties zoals Blender en TinkerCAD. Typische 3D-bestandsformaten zijn onder andere.obj,.stl, en.dae [4](#page=4). #### 2.1.1 Polygonal modeling Polygonal modeling is een veelgebruikte techniek die vergelijkbaar is met vectorgebaseerd tekenen in 2D, maar dan in drie dimensies. Binnen polygonal modeling zijn er verschillende benaderingen [4](#page=4): * **Boxmodeling:** Deze methode begint met basisvormen, 'primitives' genoemd (zoals kubussen of bollen), die vervolgens stapsgewijs worden verfijnd door polygonen te splitsen, wat vergelijkbaar is met een beeldhouwer die vanuit een steenblok werkt [4](#page=4). * **Point-to-point modeling:** Hierbij worden nieuwe polygonen getekend en met elkaar verbonden, beginnend vanaf nul. Dit kan zowel met rechte lijnen als met curven, en kan worden vergeleken met het tekenen in programma's zoals Adobe Illustrator [5](#page=5). Het resultaat van modellering is een 'mesh model', bestaande uit een netwerk van driehoeken of vierkanten. Dit netwerk kan fijnmazig zijn (high poly), wat resulteert in meer data en grotere bestandsgroottes, of grofmazig (low poly), wat een trend is in kunst en games zoals Minecraft (low poly art) [5](#page=5). #### 2.1.2 Sculpting Sculpting is een andere modelleertechniek waarbij men start met een bestaand object met een dichte polygoonstructuur. Door middel van duwen, trekken en wrijven worden groepen polygonen organisch verplaatst, vergelijkbaar met het werken met klei [5](#page=5). #### 2.1.3 Texturing en UV-map 3D-objecten kunnen worden voorzien van kleur en afbeeldingen door middel van texturing en UV-mapping. Vlakken van polygonen kunnen specifieke RGB-kleuren krijgen, of worden bedekt met pixelinformatie. Texturing en UV-mapping leggen een 2D-pixelafbeelding op de buitenkant van een 3D-object. Deze pixelinformatie wordt opgeslagen in een 2D-pixelbestand, de 'texture map' of 'UV-map', die zowel binnen 3D-software als extern in programma's zoals Adobe Photoshop bewerkt kan worden [6](#page=6). ### 2.2 3D Scanning 3D-scanning maakt het mogelijk om bestaande fysieke objecten, gebouwen en personen driedimensionaal vast te leggen. Net als bij 2D-scanning is het essentieel om alle delen van het object, inclusief hoeken en holtes, vast te leggen, wat met fysieke scanners soms uitdagend kan zijn en nabewerking in software vereist. De output is vaak een high poly-model. Door gelijktijdig met een RGB-camera pixelbeelden te scannen, kan ook kleur worden geregistreerd. Er zijn diverse scanmethodes [6](#page=6): #### 2.2.1 Gestructureerd licht (Structured light) Bij deze techniek worden patronen van strepen of stippen op het object geprojecteerd. De vervorming van deze patronen wordt geregistreerd om de diepte te berekenen en zo het 3D-model op te bouwen. Deze methode wordt vaak toegepast in goedkopere handscanners [6](#page=6). #### 2.2.2 Time of flight De 'time of flight' methode projecteert continu lichtstralen op een object en registreert de weerkaatsing ervan. De tijd tussen het verzenden en ontvangen van een lichtimpuls wordt gemeten. Door middel van driehoeksmeetkunde kan de precieze afstand van elk punt ten opzichte van de camera en onderling op het object worden berekend. Dit is een zeer precieze methode die doorgaans in professionele 3D-scanners wordt gebruikt [7](#page=7). #### 2.2.3 Fotogrammetrie (Photogrammetry) Fotogrammetrie is een passieve methode die gebruikmaakt van een grote hoeveelheid 2D-foto's, genomen vanaf verschillende posities. Software combineert deze foto's om een 3D-object te reconstrueren. Deze techniek, die mede dankzij drones populair is geworden, wordt ingezet voor het vastleggen van grote gebouwen en omgevingen in 3D [7](#page=7). #### 2.2.4 LiDAR (Light Detection And Ranging) LiDAR meet de afstand tot objecten door middel van teruggekaatste pulslasers. Net als bij fotogrammetrie kunnen met behulp van drones grote objecten en omgevingen worden gescand. In tegenstelling tot fotogrammetrie worden geen 2D-foto's gemaakt, maar talloze meetpunten die samen een beeld vormen. Door de hoge snelheid kan deze techniek ook reeksen 3D-beelden na elkaar maken, waardoor beweging kan worden vastgelegd, wat de toepassing ervan in zelfrijdende auto's als rijhulpsysteem verklaart [7](#page=7). #### 2.2.5 Verwerking van de scan tot een 3D-beeld De meetpunten van het scanproces worden in een 3D-ruimte geplaatst, resulterend in een 'point cloud' of 'puntenwolk'. Deze punten worden vervolgens met polygonen verbonden, en indien beschikbaar, worden gekleurde pixelbeelden hierop gemapt. Het resultaat is een 'high poly'-model. Vanwege de complexe structuur is het achteraf vaak lastig om ingrijpende wijzigingen aan te brengen of het model te gebruiken voor verdere objectcreatie; in dergelijke gevallen is het beter om het object opnieuw te modelleren [8](#page=8). #### 2.2.6 Toepassingen van 3D-scanning 3D-scanning vindt toepassing in diverse industrieën, waaronder: * Bouw en architectuur [8](#page=8). * Onroerend goed (Immo) [8](#page=8). * Industrie [8](#page=8). * 3D-printing [8](#page=8). * En andere [8](#page=8). > **Tip:** Bij het maken van 3D-modellen, overweeg of een low poly-aanpak volstaat, zeker voor toepassingen waar performance belangrijk is (bijvoorbeeld games) en de visuele impact van hoge detailniveaus minder cruciaal is. Dit kan leiden tot significant kleinere bestandsgroottes en snellere verwerkingstijden [5](#page=5). > **Tip:** Voor realistische texturen op 3D-modellen is het vaak efficiënt om de UV-map extern te bewerken in een gespecialiseerd 2D-beeldverwerkingsprogramma zoals Adobe Photoshop, omdat dit meer flexibiliteit en geavanceerde tools biedt [6](#page=6). > **Voorbeeld:** Een architect wil een bestaand historisch gebouw documenteren voor restauratiedoeleinden. LiDAR-scanning zou hier ideaal zijn omdat het snel een nauwkeurige, grote hoeveelheid meetpunten genereert, die de exacte afmetingen en vorm van het gebouw vastleggen zonder directe foto's nodig te hebben [7](#page=7). * * * # 3D uitvoer: 3D-printen en projectietechnologieën Dit hoofdstuk behandelt de diverse methoden om driedimensionale ontwerpen te realiseren, variërend van fysiek 3D-printen tot digitale projectietechnologieën zoals augmented reality (AR), virtual reality (VR) en extended reality (XR). ### 3.1 Productieprocessen voor 3D-objecten De productie van driedimensionale objecten kan worden onderverdeeld in drie hoofdtypen productieprocessen [9](#page=9): #### 3.1.1 Formative manufacturing Dit proces berust op vervorming van materiaal. Voorbeelden zijn spuitgieten en gipsgieten in mallen, het smeden van metaal, en het vervormen van materiaal door buigen of uitrekken [9](#page=9). #### 3.1.2 Subtractive manufacturing Bij subtractief produceren wordt materiaal verwijderd om een gewenst object te creëren. Typische voorbeelden zijn steenkappen, snij- en draaiwerk in hout, lasercutting, graveren en frezen [9](#page=9). #### 3.1.3 Additive manufacturing Additive manufacturing, of additief productieproces, bouwt een object op door continu materiaal toe te voegen. 3D-printen is hier een prominent voorbeeld van, naast opbouw-kleitechnieken [9](#page=9). ### 3.2 3D-printtechnieken Er bestaan diverse 3D-printtechnieken. De meest bekende techniek bij het grote publiek is 'Fused Deposition Modeling' (FDM). Hierbij wordt plastic filament gesmolten en door een nozzle geperst. Een bewegende kop deponeert de gesmolten plasticstroom in lagen om zo een object op te bouwen. Andere technieken maken gebruik van vloeibare of poedervormige polymeren die in lagen worden aangebracht en vervolgens met een laserstraal worden verhard. Deze technieken kunnen ook worden toegepast voor het printen van metalen objecten [10](#page=10) [9](#page=9). ### 3.3 De 3D-print flow (met FDM) Het 3D-printproces, specifiek FDM, kan worden teruggebracht tot drie kernacties [10](#page=10): #### 3.3.1 STL-bestand Als input is een 3D-bestand vereist, waarbij het `.stl`\-formaat zeer populair is. Dit digitale 3D-model is het resultaat van 3D-modellering of 3D-scannen. Er zijn ook 3D-databases zoals thingiverse.com waar 3D-modellen gratis of betalend gedownload kunnen worden [10](#page=10). #### 3.3.2 Slicing Het 3D-bestand moet worden omgezet naar een reeks lagen waaruit het object wordt opgebouwd. Dit proces heet 'slicing' en gebeurt met speciale slicingsoftware, zoals CURA. Tijdens dit proces worden de specificaties van de 3D-printer ingesteld, zoals de laagdikte, printsnelheid en materiaalsoort. Het is tevens mogelijk om het 3D-model te schalen, roteren of vermenigvuldigen. Ook technische hulpsystemen kunnen hier worden toegevoegd. De output van de slicing is een specifiek 3D-printbestand voor de betreffende printer [10](#page=10). #### 3.3.3 3D-printing Na het slicen wordt het 3D-printbestand ingelezen door de 3D-printer. Populaire en degelijke merken zijn bijvoorbeeld Ultimaker. Het object wordt laag voor laag opgebouwd op een verwarmd printerbed [10](#page=10). ### 3.4 Technische hulpsystemen Om het printen van objecten te verbeteren, te vergemakkelijken of zelfs mogelijk te maken, worden technische hulpsystemen meegeprint. Deze worden na het printen verwijderd [11](#page=11) [12](#page=12). #### 3.4.1 Support Het is onmogelijk om te printen 'in de lucht' zonder onderliggende ondersteuning. Men kan printen onder een beperkte hoek van ongeveer 30° tot 45°. Om overhangende delen te ondersteunen, wordt een constructie van hetzelfde materiaal meegeprint, genaamd 'support'. Dit is een lichte constructie die op enkele punten vastzit aan het object en makkelijk te verwijderen is. Printers met twee printkoppen kunnen een speciaal, makkelijker of zelfs oplosbaar supportmateriaal gebruiken [11](#page=11). > **Tip:** Zonder support kunnen overhangende delen naar beneden vallen, maar de vorm kan zich soms wonderbaarlijk herstellen naarmate de print vordert [11](#page=11). #### 3.4.2 Brim Een 'brim' vergroot het contactoppervlak van de eerste printlaag met het printbed. Dit is nuttig voor objecten met een smalle onderbouw en weinig contactoppervlakte, zoals de poten van een giraf, om loskomen van het printbed te voorkomen. De brim bestaat uit horizontale, brede vlakjes die enkele millimeters groter zijn dan het object en kunnen na het printen eenvoudig worden verwijderd [11](#page=11). #### 3.4.3 Infill Om de buitenschil van een 3D-model te verstevigen en te voorkomen dat deze scheurt of breekt, kan het object van binnenuit worden opgevuld met een printbare structuur. Deze 'infill' is niet zichtbaar van buitenaf en kan variëren in structuur om verschillende niveaus van bescherming te bieden, wat ook de zwaarte van het object kan beïnvloeden. In tegenstelling tot support en brim, wordt de infill niet verwijderd [12](#page=12). ### 3.5 Nabewerking Na het printen worden support- en brim-constructies verwijderd. Het model kan vervolgens worden opgepoetst of gepolijst, zowel fysiek als chemisch door middel van alcoholdampen die het oppervlak licht oplossen [12](#page=12). ### 3.6 Toepassingen van 3D-printen 3D-printen vindt brede toepassing in diverse industrieën en contexten waaronder [12](#page=12): * Prototypes [12](#page=12). * Productie van objecten in lage oplages [12](#page=12). * Hobby en kunst [12](#page=12). * Grootschalige signage [12](#page=12). * Medische toepassingen [12](#page=12). * Bouwconstructies [12](#page=12). ### 3.7 3D-output – Projecties, AR, VR, XR Digitale 3D-bestanden kunnen ook worden ingezet voor digitale projecties. Voorbeelden hiervan zijn 3D-cinema, hologrammen en 3D LED-fans. Daarnaast kunnen 3D-projecten worden toegevoegd aan de werkelijkheid (Augmented Reality) of men kan zich volledig onderdompelen in een virtuele 3D-wereld (Virtual Reality) [13](#page=13). #### 3.7.1 Augmented Reality (AR) Augmented reality treedt op wanneer digitale 3D-objecten worden toegevoegd aan de reële wereld. Denk hierbij aan games zoals Pokémon GO, waarbij digitale wezens in een realistische omgeving worden waargenomen via een smartphone, of het gebruik van AR-brillen zoals de HoloLens, die de werkelijke wereld aanvullen met 3D-projecties [13](#page=13). #### 3.7.2 Virtual Reality (VR) Virtual reality kenmerkt zich door een volledige onderdompeling in een omgeving van 3D-objecten. Gebruikers sluiten zich af van de reële wereld met een VR-bril die 3D-beelden in het gezichtsveld projecteert [13](#page=13). #### 3.7.3 Mixed Reality (MR) of Extended Reality (XR) Mixed Reality (ook wel Extended Reality, XR, genoemd) vindt plaats wanneer men zich in een VR-omgeving bevindt, maar toch kan interageren met de reële, fysieke wereld, bijvoorbeeld door digitale elementen toe te voegen [13](#page=13). * * * # 3D animatie en motion capturing 3D animatie en motion capturing omvat het proces van het creëren van driedimensionale objecten en personages en het tot leven wekken ervan, waarbij motion capturing een sleutelrol speelt bij het efficiënt overbrengen van realistische bewegingen naar digitale karakters. ### 4.1 Het productieproces van 3D animatiefilms Het productieproces van een 3D animatiefilm bestaat uit een reeks stappen die variëren in benaming en volgorde, maar uiteindelijk gericht zijn op het creëren van bewegende 3D-objecten die naar pixels worden gerenderd [14](#page=14) [15](#page=15). #### 4.1.1 Art & Story (Preproductie) Dit is de fase van grondige voorbereiding, vergelijkbaar met elk ander audiovisueel product, waarin het scenario en de technische productie worden uitgewerkt [14](#page=14). #### 4.1.2 Modeling (Modelleren) In deze stap worden alle figuren, decorstukken en objecten getekend in 3D. Dit is een arbeidsintensief proces, waardoor 3D-objecten vaak worden vermenigvuldigd en gerecupereerd [14](#page=14). #### 4.1.3 Rigging Rigging is het proces waarbij een 'skelet' van 'bones' in een gemodelleerd 3D-object wordt geplaatst. Dit skelet bepaalt de volgorde waarin de onderdelen van het object ten opzichte van elkaar kunnen bewegen, en voorziet in de mogelijkheid tot beweging zonder de beweging zelf te definiëren [15](#page=15). #### 4.1.4 Surfaces (Texturing) Bij texturing worden kleuren of pixelbeelden aangebracht op de 'schil' van het 3D-object [15](#page=15). #### 4.1.5 Sets en staging - Composition Deze stap houdt in dat de verschillende, afzonderlijke 3D-objecten samengevoegd worden tot een compositie [15](#page=15). #### 4.1.6 Animation De animatiefase bepaalt de beweging van de 3D-objecten binnen hun 3D-omgeving. Om het handmatig programmeren van elk frame te vermijden, wordt gebruik gemaakt van keyframes. Hierbij worden enkele sleutelposities van het 3D-object gedefinieerd, waarna de computer de tussenliggende frames berekent [15](#page=15). #### 4.1.7 Lighting Net als in de echte wereld, zijn objecten zichtbaar door belichting. In 3D-animatie moet de belichting consequent worden toegepast, wat ook leidt tot schaduweffecten [15](#page=15). #### 4.1.8 Rendering Na voltooiing van de animatie, worden 3D-animaties gerenderd naar pixels om ze in 2D te kunnen tonen op schermen, aangezien een complexe 3D-weergave niet in elke bioscoop of huiskamer gereproduceerd kan worden. Dit wordt ook toegepast bij games die in 3D-omgevingen worden gespeeld maar in realtime naar een 2D-monitor worden gerenderd, wat aanzienlijke rekenkracht vereist [14](#page=14) [15](#page=15). ### 4.2 Motion capturing Motion capturing is een techniek die wordt gebruikt om het bewegen van 3D-personages te vergemakkelijken en te versnellen. Hierbij voeren echte personen bewegingen uit die digitaal worden geregistreerd en vervolgens worden toegepast op 3D-personages. Dit gebeurt via optische, elektromagnetische of mechanische sensoren die zijn afgestemd op de rigging van een 3D-object [15](#page=15). > **Tip:** Het renderen van 3D-animaties naar 2D is essentieel voor distributie op traditionele schermen, en games die in 3D worden weergegeven, vereisen aanzienlijke computerkracht voor realtime rendering [14](#page=14). * * * ## Veelgemaakte fouten om te vermijden * Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens * Let op formules en belangrijke definities * Oefen met de voorbeelden in elke sectie * Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | 3D-modellering | Het proces van het creëren van driedimensionale objecten met behulp van gespecialiseerde software, waarbij vaak gebruik wordt gemaakt van polygonen. | | Polygonal modeling | Een 3D-modelleringstechniek waarbij objecten worden opgebouwd uit polygonen, die kunnen worden vergeleken met vectoren in een driedimensionale ruimte. | | Sculpting | Een 3D-modelleermethode waarbij een object met een dichte polygoonstructuur organisch wordt gevormd door te duwen, trekken en wrijven, vergelijkbaar met het werken met klei. | | UV-mapping | Een techniek die wordt gebruikt om een tweedimensionaal (2D) pixelbeeld (texture map) op het oppervlak van een driedimensionaal (3D) model te projecteren en te plaatsen. | | 3D-scanning | Het proces van het driedimensionaal vastleggen van bestaande objecten, gebouwen of personen om een digitaal 3D-model te creëren. | | Structured light scanning | Een 3D-scanmethode waarbij patronen of strepen op een object worden geprojecteerd; de vervorming ervan wordt geregistreerd om de diepte en het 3D-model te berekenen. | | Time of flight scanning | Een 3D-scanmethode die de tijd meet die lichtstralen nodig hebben om te reizen van de scanner naar het object en terug, om zo de afstand en de 3D-vorm te bepalen. | | Photogrammetry | Een passieve 3D-scanmethode die een groot aantal 2D-foto's gebruikt die vanuit verschillende hoeken zijn genomen om een 3D-object te reconstrueren met behulp van software. | | LiDAR (Light Detection And Ranging) | Een techniek die pulslasers gebruikt om de afstand tot objecten te meten door de reflectie ervan, vaak gebruikt voor het scannen van grote gebieden en beweging. | | Point cloud (puntenwolk) | Een verzameling van meetpunten in een 3D-ruimte die het resultaat is van een scanproces, die vervolgens met polygonen wordt verbonden om een 3D-model te vormen. | | Additive manufacturing (additief productieproces) | Een productieproces waarbij een object laag voor laag wordt opgebouwd door continu materiaal toe te voegen, zoals bij 3D-printen. | | Fused Deposition Modeling (FDM) | Een veelgebruikte 3D-printtechniek waarbij een plastic filament wordt gesmolten en laag voor laag wordt afgezet om een object te vormen. | | Slicing (slicingsoftware) | Het proces van het verdelen van een digitaal 3D-model in dunne horizontale lagen, zodat een 3D-printer het object laag voor laag kan printen; dit gebeurt met slicingsoftware zoals CURA. | | Support (ondersteuning) | Een tijdelijke constructie die tijdens het 3D-printen wordt meegeprint om overhangende delen van het object te ondersteunen, en die na het printen wordt verwijderd. | | Brim | Een techniek die bij 3D-printen wordt gebruikt om de hechting van de eerste laag aan het printbed te verbeteren door brede horizontale vlakjes mee te printen rond de basis van het object. | | Infill (opvulling) | Een interne structuur die binnen de buitenste schil van een 3D-geprint object wordt meegeprint om het sterker te maken, de dichtheid te vergroten of gewicht toe te voegen. | | Augmented Reality (AR) | Een technologie waarbij digitale 3D-objecten worden toegevoegd aan de reële wereld, zichtbaar gemaakt via apparaten zoals smartphones of AR-brillen. | | Virtual Reality (VR) | Een technologie die gebruikers volledig onderdompelt in een virtuele 3D-omgeving, meestal via een VR-bril die het zichtveld afsluit van de reële wereld. | | Mixed Reality (MR) | Een geavanceerdere vorm van AR/VR waarbij gebruikers interactie kunnen hebben met zowel de virtuele 3D-omgeving als de reële fysieke wereld. | | Rigging | Het proces in 3D-animatie waarbij een "skelet" van "bones" en gewrichten wordt toegevoegd aan een 3D-model, waardoor het model kan worden geanimeerd. | | Rendering | Het proces waarbij een 3D-scène of -animatie wordt omgezet in een tweedimensionaal (2D) beeld of reeks beelden, geschikt voor weergave op schermen. | | Motion capturing | Een techniek waarbij de bewegingen van echte personen of objecten worden geregistreerd met sensoren en vervolgens worden toegepast op digitale 3D-personages of -modellen. |