作者：Artem Shupa-Dubrova
3d建模软件
Autodesk的3D Studio Max(原Discreet公司，后被Autodesk收购)是一款基于PC系统的3D建模、动画和渲染软件，是应用最广泛的3D建模软件之一。常用于建筑模型、工业模型、室内设计等行业。因为它的通用性，所以它有很多插件，有些插件非常强大，基本上可以满足一般3D建模的需求。
Maya也是Autodesk出品的3D软件，集成了早期的两个3D软件Alias和Wavefront。与3DS Max相比，Maya更加专业、强大、逼真，是电影级别的高端制作软件。在行业中，Maya多用于影视广告、人物动画、电影特技等行业。
Softimage曾经是加拿大Avid公司旗下的专业3D动画设计软件，后来被Autodesk收购。在影视动画中非常强大，尤其是在角色功能上。很多电影，比如《泰坦尼克号》，《失落的世界》，《第五元素》等。已经用Softimage做出了很多惊艳的视觉效果。
光波是美国NewTek公司开发的3D动画软件，历史悠久。它的功能非常强大，尤其是在生物建模和角色动画方面。广泛应用于电影、电视、游戏、网页、广告、印刷、动漫等领域。在电影《泰坦尼克号》中，细致逼真的船体模型以及其他许多游戏的场景和动画都是由光波制作的。
Rhino是美国罗伯特麦克尼尔公司开发的专业三维建模软件。它对机器配置要求低，安装文件只有几十兆。不过麻雀虽小五脏俱全，但其设计和创建3D模型的能力却非常强大，尤其是在创建NURBS曲线和曲面方面，也受到很多建模专业人士的喜爱。使用Rhino建模和修改NURBS船体曲面非常方便和灵活。
4D影院(C4D)是德国马辰公司的3D创作软件，广泛应用于MAC电脑上，尤其是欧美和日本，是最受欢迎的3D动画工具。
Creator由MultiGen-Paradigm公司开发，是一种为大规模三维虚拟仿真创建实时三维模型的专用软件。它的力量在于管理三维模型数据的数据库，这使得输入、构造、修改、创建原型和优化模型数据库变得非常容易。使用Creator可以非常方便地快速创建大量的城市建筑模型，并生成数据库来管理这些模型。
从上面的介绍可以看出，美国Autodesk公司不愧是3D建模与动画的“老大”，拥有3DS Max、Maya、Softimage等专业的3D建模与动画软件。Max和Maya在3D建模上各有特色。前者更受欢迎，相对容易掌握，后者在专业行业应用更广泛，尤其是在动画和高质量渲染方面。学生使用Maya相对较多，包括建模、渲染、动画。Softimage和LightWave在3D动画中非常强大。Rhino更好地支持NURBS曲面。Creator适用于建立大量的三维模型和数据库进行管理和修改。
CAD建模和产品设计软件
Autocad(Auto Computer-Aided Design)是美国Autodesk公司生产的自动化计算机辅助设计(CAD)软件，用于2D绘图、文档规划和三维设计。适用于制作平面图、平面图、水电图、节点图、大样图等。广泛应用于土木建筑、装饰、城市规划、景观设计、电子电路、机械设计、航空航天、轻工化工等诸多领域。人们买房时看的房型图，大部分都是用AutoCAD做的。
CATIA是法国达索系统公司开发的CAD/CAE/CAM一体化三维软件，支持产品开发的全过程，从概念(CAID)，到设计(CAD)，到分析(CAE)，到制造(CAM)。它可以帮助制造商设计未来的产品，并支持从项目前期阶段、具体设计、分析、模拟、装配到维护的所有工业设计流程。广泛应用于机械工业、航空航天工业、汽车工业和造船工业。其实车身建模和曲面设计的功能都很强大。
UG是美国Unigraphics Solutions (UGS)公司开发的CAD/CAE/CAM一体化三维软件，后被德国西门子公司收购。广泛应用于通用机械、航空航天、汽车工业、医疗器械等领域。现在西门子在上海有专门的研发机构对UG NX产品进行升级，上海易维对NX进行了二次开发，可以专门用于泵液元件的水力设计。
Solidworks3D设计软件
SolidWorks是基于Windows的三维CAD系统，被法国达索系统公司(开发Catia的公司)收购。与其他同类产品相比，SolidWorks操作简单，简单易学。国内外很多教育机构(大学)都把SolidWorks列为制造类专业的必修课。
Creo参数
Oparametric原名Pro/Engineer，是一款集CAD/CAM/CAE于一体的三维软件，隶属于PTC技术公司。在参数化设计中，基于特征的建模方法具有独特的功能，在模具设计和制造中功能强大，在机械行业中应用广泛。
注：除了上述CAD/CAE /CAM系统软件(各具特色，在市场上占有一定份额)，还有其他类似产品，如法国Missler公司的Topsolid，以色列Cimatron公司的Cimatron，Autodesk公司的Invertor。这些软件一般只在机械设计和产品研发相关的行业才有，专业性很强，所以在官网，软装之家(阮富家. com)很容易找到它们的相关信息。
三维雕塑建模软件：笔刷型高精度建模软件
美国Pixologic公司开发的ZBrush软件是世界上第一个让艺术家不受约束地自由创作的3D设计工具。ZBrush可以雕刻多达10亿个多边形的模型，所以极限只取决于艺术家自己的想象力。
MudBox是Autodesk的3D雕塑建模软件，不同于ZBrush。在某些人看来，MudBox的功能甚至超越了ZBrush，可谓是ZBrush的超级杀手。
Autodesk还开发了一个笔刷3D建模工具MeshMixer，用户可以通过笔刷交互来融合现有模型，创建3D模型(这似乎是一种类似于泊松融合或拉普拉斯融合的技术)，例如类似于“牛头马面”的混合3D模型。值得注意的是，最新版本的MeshMixer还增加了3D打印支持优化的新算法。
3d-coat是乌克兰开发的数字雕塑软件。我们可以先看一下官方的介绍：3D -Coat是一款专门为游戏美工设计的软件。它专注于游戏模型的细节设计，集成了3D模型的实时纹理绘制和细节雕刻功能，可以加快细节设计过程，在更短的时间内创建更多的内容。只需导入一个低精度模型，3D-Coat就能自动为其创建UV，一次性绘制法线贴图、位移贴图、颜色贴图、透明度贴图、高光贴图。
Sculptris是一款虚拟建模软件，其核心是建模粘土的概念。如果用户想创建俑，这个软件非常适合使用。
Modo是一个全面的3D软件，用于高级多边形细分、建模、雕刻、3D绘画、动画和渲染。由Luxology，LLC设计和维护。该软件拥有许多先进的技术，如N-gons(允许超过4条边的多边形)、多级3D绘图和边缘加权工具，可以在苹果的Mac OS X和微软的微软Windows操作平台上运行。
基于照片的三维建模软件
Autodesk 123D
Autodesk 123D Catch是建模软件的重点。用户使用相机或手机从不同角度拍摄物体、人物或场景，然后上传到云端。然后，软件利用云计算强大的计算能力，可以在几分钟内将数码照片转换成3D模型，并自动带来纹理信息。我们试了几次，发现用起来很方便。然而，这种方法生成的三维几何图形细节较少，纹理信息主要用于表达真实感。有时软件会失败，生成的几何图形不正确。
3DSOM Pro是一款从高质量照片中生成3D建模的软件。它可以通过实物照片进行三维建模，生成的模型可以在网络上交互呈现。
光合
微软开发了一款产品PhotoSynth，可以处理大量的3D照片。但它并不是真正创建一个3D模型，而是根据相机参数和照片间的空间对应关系构建一个虚拟的3D场景，让用户从不同的角度和位置观看场景，显示的场景图像是由给定的照片合成的。
基于扫描的三维建模软件(逆向设计)
Geomagic(俗称“杰魔”)包括Geomagic Studio、Geomagic Qualify、Geomagic Piano等一系列软件。Geomagic Studio是一款应用广泛的逆向工程软件，它具备以下所有特性：在处理复杂形状或自由曲面时，保证完美多边形和NURBS模型的生产效率比传统CAD软件高出数倍；可与主要三维扫描设备和CAD/CAM软件集成；它可以作为快速制造中的独立应用程序，也可以作为CAD软件的补充。是我们学生科研的必备软件之一。
Imageware由美国EDS公司生产，后被德国西门子PLM软件收购，现并入其NX产品线。它是最著名的逆向工程软件。Imageware以其强大的点云处理能力、曲面编辑能力和A级曲面构造能力，广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、电脑零件等设计制造领域。
RapidForm是韩国INUS公司生产的逆向工程软件。它提供了新一代的计算模式，可以实时地从点云数据计算出无缝的多边形表面，使其成为三维扫描数据的最佳接口。是很多3D扫描仪的OEM软件。柯尼卡美能达购买的激光扫描仪Range 7是RapidForm逆向设计的。
重构时间
ProFactor公司开发的ReconstructMe是一款功能强大且简单易用的3d重建软件，可以使用微软Kinect或华硕Xtion(核心算法是Kinect Fusion)扫描实时3D场景，在几分钟内完成一个全彩3D场景。我们试过，效果还可以。ReconstructMeQt使用ReconstructMe SDK(开源)为实时3D重建提供了一个图形用户界面。
注：法国ManCTL公司开发的Skanect是首款Mac平台的3D扫描软件，同时支持华硕的Xtion或微软的Kinect进行实时3D扫描。
Artec工作室
Artec公司生产的手持式结构光3D扫描仪，如Arteceva、ArteceSpider等，重量轻，使用方便，成为很多3D体验馆扫描物体的首选。我试用了Artec Eva之后，觉得扫描物体还需要更多的技巧，后期还需要用软件做更多的处理，比如数据去噪、数据恢复、数据平滑、孔洞填充等等。同时，Artec公司还开发了一款软件Artec Studio，可以配合微软的Kinect或华硕的Xtion以及其他厂商的体感外设使用，使其成为一款3d扫描仪。Kinect可以通过Artec Studio对模型进行扫描，然后进行后期处理、补洞、清理数据、测量、导出数据等。我不确定它是否也使用Kinect融合算法。
PolyWorks是由InnovMetric Canada开发的点云处理软件，为工程和制造行业提供3D测量解决方案，包括点云扫描、尺寸分析和比较、CAD和逆向工程。
CopyCAD是英国DELCAM公司生产的一款功能强大的逆向工程系统软件，可以从已有的零件或实体模型生成三维CAD模型。该软件为从数字化数据生成CAD表面提供了一个复杂的工具。CopyCAD可以接收坐标测量机床的数据，同时跟踪机床和激光扫描仪。
基于草图的三维建模软件
SketchUp是一款简单易用的3D建模软件，适合普通用户使用。使用SketchUp创建3D模型就像用铅笔在图纸上画画一样。软件可以自动识别你画的这些线，并自动捕捉。它的建模过程简单明了，就是把一条线画成一个面，然后拉伸成一个体，这也是建筑或室内场景建模最常用的方法。
Teddy是一款基于草图的3D建模软件，可以通过绘制自由形态的笔画来制作有趣的3D模型。泰迪需要在你的机器上安装Java，主要是为Windows设计的。
EasyToy是一款3D建模软件。它使用基于草图的建模方法和3D绘画方法。用户界面非常友好，操作非常简单。通过组合几个简单的操作，您可以快速创建复杂的3D模型。与现有的3D系统相比，EasyToy易学易用。EasyToy应用广泛，包括玩具设计、图形、动画和教育。
魔法画布
Magic Canvas是一款可以从手绘草图交互设计3D场景原型的软件。它将场景中模型的简单2D草图作为三维场景构建的输入。然后，系统自动识别数据库中的相应模型与用户输入的草图相匹配。
FiberMesh是一个专门的网格生成工具。它可以动态创建真实的几何图形，也可以作为新的子工具添加到现有模型中。FiberMesh调色板中的设置可以为纤维、头发、毛发甚至植被生成完全不同的形状。
关于人体模型和动画的构建，Metacreations的Poser软件(俗称“角色建模大师”)和开源的MakeHuman软件是最先推广的。这两款软件都是基于大量的人类学形态数据，可以快速形成不同年龄男女的面部和肢体模型，并调整局部体型。您可以轻松快速地设计人体形状、动作和动画。我读博的时候用Poser搭建过人体模型用于变形，挺方便的。
加拿大公司CityEngine是3D城市建模的首选软件，它可以从2D数据快速创建3D场景，并高效地进行规划和设计。应用于数字城市、城市规划、轨道交通、管道、建筑、游戏开发、电影制作等领域。此外，CityEngine对ArcGIS的完美支持，使得许多现有的基础GIS数据无需转换即可快速实现3D建模，从而缩短3D GIS系统的建设周期。该软件早期由苏黎世联邦理工学院Pascal Mueller研究小组创立的Procedural Company开发，后被Esri公司收购。
3D (Web3D)建模工具
一些基于web开发的三维模型设计软件，即基于WebGL，可以作为浏览器中三维建模的工具。比如3DTin，TinkerCAD(被Autodesk收购)等。他们的界面简单直观。有Chrome等浏览器插件，可以在线生成3D模型，直接存在云端，在社区共享模型。
其他紧凑型3D建模软件
这些软件大部分都很小，开源，完全免费。许多媒体工作者和艺术家使用这些小软件制作3D作品，其中Blender，K-3D，Art of Illusion，Seamless 3D和Wings 3D应用广泛。
虚拟现实软件本质上不是用于3D建模，而是用于提供视觉、听觉、触觉等方面的虚拟仿真。对于生成的3D模型和场景，让用户能够感觉像是生活在自己的环境中。相关软件很多，常用的只有几个。
VirTools和Quest3D
法国Virtuols公司的Virtuols和美国Act-3D公司的Quest3D都是老牌的虚拟现实制作软件。简单来说，它们是面向工业或游戏的实时图形渲染引擎，是3D虚拟和交互技术的集成工具。没有程序基础的艺术家可以使用内置的行为模块快速制作出具有许多不同用途的3D产品，如互联网、电脑游戏、多媒体、建筑设计、互动电视、教育培训、模拟和产品展示等。网上有很多学习资料。
Unity3D (U3D)
Unity3D (U3D)由Unity Technologies开发，是近年来崛起的新秀，是一款完全集成的专业虚拟3D和游戏引擎。它在制作虚拟现实和3D游戏中非常容易使用，操作简单，交互性好，具有强大的地形渲染器。我们的学生可以通过使用U3D快速制作一个3D游戏，所以我们强烈建议您学习和使用它。
Vega是MultiGen-Paradigm公司开发的用于实时视觉模拟和虚拟现实应用的开发引擎。它提供了许多C/C语言的应用程序接口API，结合其应用程序的图形用户GUI界面软件LynX，可以快速创建各种实时交互式3D环境。对于开发3D游戏和3D场景漫游项目非常方便。
OSG(开放场景图)
OSG (Open Scene Graph)是一个基于C平台的开源应用程序接口API，使开发者能够快速方便地创建高性能、跨平台的交互式图形程序。它将三维场景定义为空间中一系列连续的对象，可以有效地管理三维场景。因为OSG是开源和完全免费的，许多3D应用选择OSG作为他们的基础设施。几年前，我们与一家公司合作开发的义齿软件选择了OSG作为管理3D数据的框架，这使得开发非常方便。
其他用于3D应用开发的软件开发工具包(SDK)或API包括GLUT (OpenGL实用工具工具包)、OpenGL Performer、CG2VTree、Quamtum 3D Mantis等。有关该软件的更多信息，感兴趣的读者也可以去soft house(ruanfujia.com)了解一下。
