3D-mallikomponentit - huippupisteet, reunat, monikulmio ja paljon muuta

3D-mallit ovat yksi 3D-tietokonegrafiikan tärkeimmistä rakennuspalikoista. Ilman heitä ei olisi tietokoneanimaatiota - ei Lelu tarina , ei Wall-E , ei iso vihreä ogre.

Ei olisi 3D-pelaamista, joten Hyrulea ei ole koskaan tutkittu Ocarina of Time , eikä päällikkö koskaan ollut Haloon. Ei olisi Muuntajat elokuvista (ainakin tapaa, jolla me tunnemme ne tänään), ja autoilmoitukset eivät voi näyttää yhtä hyvältä kuin nykyään.

Jokainen objekti, luonne ja ympäristö jokaisessa tietokoneen animoitavassa elokuvassa tai 3D-videopelissä koostuu 3D-malleista. Joten kyllä, he ovat melko tärkeitä CG: n maailmassa.

Mikä on 3D-malli?

3D-malli on matemaattinen esitys kaikista kolmiulotteisesta objektista (todellinen tai kuviteltava) 3D-ohjelmistokehityksessä. Toisin kuin 2D-kuva, 3D-malleja voidaan tarkastella erikoistuneissa ohjelmistopaketeissa mistä tahansa kulmasta ja niitä voidaan skaalata, kääntää tai muokata vapaasti. 3D-mallin luominen ja muotoilu tunnetaan 3D-mallinnuksena.

Tyypit 3D-malleja

Elokuva- ja peliteollisuudessa käytetään pääasiassa 3D-malleja, joista ilmeisimpiä eroja on siinä, miten ne luodaan ja manipuloidaan (myös taustalla oleva matematiikka on eroja, mutta se on vähemmän tärkeä loppuun asti -user).

1. NURBS Pinta: Epätasainen rationaalinen B-spline tai NURBS-pinta on sileä pintamalli, joka on luotu käyttämällä Bezier-käyrämuotoja (kuten MS Paintin kynätyökalun 3D-versio). NURBS-pinnan muodostamiseksi taiteilija piirtää kaksi tai useampia käyrät 3D-tilaan, jota voidaan manipuloida liikuttamalla kädensijoiksi nimeltään vertailukohdat (CV) x-, y- tai z-akselin suuntaisesti.
   1. Ohjelmistosovellus interpoloi käyrän välisen tilan ja luo sileän verkon niiden väliin. NURBS-pinnoilla on korkein matemaattisen tarkkuuden taso ja siksi niitä käytetään yleisimmin mallinnuksen suunnittelussa ja autoteollisuudessa.
2. Monikulmainen malli: Monikäyttöiset mallit tai "silmät", kuten heitä usein kutsutaan, ovat yleisimpiä 3D-malleja, jotka löytyvät animaatio-, elokuva- ja pelialalta. Ne ovat sellaisia, että keskitymme muihin artikla.

Monikulmainen mallin komponentit

• Faces: Monikulmainen malli on se, että (toisin kuin NURBS-pinnat) polygoniset silmät ovat monimuotoisen , eli 3D-mallin pinta koostuu satoista tai tuhansista geometrisista kasvoista.

Hyvässä mallinnuksessa polygonit ovat joko nelisivuisia ( neloset - luonteeltaan orgaaninen mallinnus) tai kolmiosaiset ( tris - käytetään tavallisemmin pelimallinnuksessa). Hyvät mallintajat pyrkivät tehokkuuteen ja organisointiin, yrittäen pitää monikulmioiden lasku mahdollisimman alhaisena suunnitellulle muodolle. Polygonien lukumäärää verkossa kutsutaan nimellä poly-count, kun taas polygonin tiheys on nimeltään päätöslauselma. Parhaat 3D-malleissa on korkea resoluutio? jossa tarvitaan enemmän yksityiskohtia - kuten hahmon kädet tai kasvot ja matala tarkkuus verkon pienillä yksityiskohdilla. Tyypillisesti, sitä korkeampi on mallin kokonaisresoluutio, sitä sujuvammin se näkyy lopullisessa renderöinnissä. Pienemmät tarkkuusmallit näyttävät laatikoilta (muista Mario 64 ?).

• reunat: Reuna on mikä tahansa piste 3D-mallin pinnalla, jossa kaksi polygonaalista kasvot kohtaavat.
• kärkipisteet: Kolmen tai useamman reunan leikkauspistettä kutsutaan huippupisteeksi ( pl. kärkipisteet ). X-, y- ja z-akseleiden vertikaalien manipulointi on yleisin tekniikka monikulmaisen verkon muokkaamiseksi sen lopulliseen muotoon perinteisissä mallipaketeissa, kuten Maya, 3Ds Max jne. (Tekniikka on hyvin, hyvin erilainen veistosohjelmissa, kuten ZBrush tai Mudbox.)

Monikulmainen mallit ovat hyvin samanlaisia ​​kuin geometriset muodot, joiden luultavasti oppi keskiasteen koulussa. Aivan kuten perus geometrinen kuutio koostuu kolmesta kolmiulotteisesta mallista kasvot, reunat ja pisteet. Itse asiassa monimutkaisimmat 3D-mallit alkavat yksinkertaisena geometrisena muotona, kuten kuutio, pallo tai sylinteri. Näitä perus-3D-muotoja kutsutaan objektin primitiivit. Primitivejä voidaan sitten mallintaa, muotoilla ja manipuloida mihin tahansa esineeseen, jonka taiteilija yrittää luoda (niin kuin haluamme mennä yksityiskohtiin, kattavat 3D-mallinnuksen prosessin erillisessä artikkelissa).

On vielä yksi 3D-malleista, joita on käsiteltävä:

Tekstuurit ja shaderit

Ilman tekstuureja ja varjoreita 3D-malli ei näyttäisikään paljon. Itse asiassa et voi nähdä sitä lainkaan. Vaikka tekstuureissa ja varjostimissa ei ole mitään tekemistä 3D-mallin yleisen muodon kanssa, niillä on kaikki tekemistä sen visuaalisen ulkonäön kanssa.

• shaders: Shader on joukko ohjeita, joita sovelletaan kolmiulotteiseen malliin, jonka avulla tietokone voi tietää, miten se näytetään. Vaikka varjostusverkot voidaan koodata manuaalisesti, useimmissa 3D-ohjelmistopaketeissa on työkaluja, joiden avulla taiteilija voi helposti säätää shader-parametreja. Näiden työkalujen avulla taiteilija voi ohjata mallin pinnan vuorovaikutusta valon kanssa, kuten peittävyyden, heijastuvuuden, specular korostuksen (kiilto) ja kymmeniä muita.
• tekstuurit: Myös tekstuurit vaikuttavat merkittävästi mallin ulkonäköön. Tekstit ovat kaksiulotteisia kuvatiedostoja, jotka voidaan kartoittaa mallin 3D-pinnalle prosessin avulla tekstuurin kartoitus . Tekstuurit voivat vaihdella monimutkaiselta yksinkertaisilta tasomaisilta kuvioilta aina täysin photorealistiseen pinta-alaan.

Tekstuuri ja varjostus ovat tärkeä osa tietokonegrafiikkadirektiiviä, ja tulossa hyväksi shader-verkostojen kirjoittamisessa tai tekstuurikarttojen kehittämisessä on oma erikoisuutensa. Tekstuuri- ja shader-taiteilijat ovat yhtä vaikuttavia elokuvaan tai kuvaan kuin mallinnuttajiin tai animaattoreihin.

Loppuun

Toivottavasti tässä vaiheessa tiedät hieman enemmän 3D-malleista ja niiden ensisijaisista ominaisuuksista. 3D-malleissa on vain monimutkaisia ​​geometrisia muotoja, joissa on satoja pieniä monikulmaisia ​​kasvot. Vaikka onkinkin hauskaa lukea 3D-malleista, on vieläkin jännittävää tehdä ne itse.