3D model komponente - Vertices, robovi, mnogokotniki in še več

3D modeli so eden od osnovnih gradnikov 3D računalniške grafike. Brez njih ne bi bilo računalniške animacije - ne Svet igrač , št Wall-E , brez velikega zelenega ogreja.

Ne bi bilo 3D igre na srečo, kar pomeni, da v Hyrule ne bomo nikoli raziskovali Ocarina časa in Master Chief nikoli ni bil na Halo. Ne bi bilo Transformatorji filme (vsaj tako, kot jih poznamo danes), in reklame v avtomobilih ne bi mogle izgledati enako kot danes.

Vsak objekt, značaj in okolje v vsakem računalniškem animiranem filmu ali 3D video igri sestavljajo 3D modeli. Tako da, so zelo pomembni v svetu CG.

Kaj je 3D-model?

3D model je matematična predstavitev katerega koli tridimenzionalnega objekta (realnega ali imaginarnega) v 3D-programskem okolju. Za razliko od 2D slike, 3D modelov lahko ogledate v specializiranih programskih paketih iz katerega koli kota in jih je mogoče prilagoditi, vrteti ali prosto spremeniti. Proces oblikovanja in oblikovanja 3D modela je znan kot 3D modeliranje.

Vrste 3D modelov

Obstajata dve primarni vrsti 3D modelov, ki se uporabljajo v industriji filmov in iger, najbolj očitne razlike pa so v načinu, kako so ustvarjene in manipulirane (v osnovni matematiki obstajajo tudi razlike, vendar je to manj pomembno za konec - uporabnik).

1. NURBS Površina: Neenotna racionalna B-splina ali površina NURBS je gladek površinski model, ustvarjen z uporabo Bezierjevih krivulj (kot je 3D različica orodja MS Paint pen). Da bi oblikovali površino NURBS, umetnik črpa dve ali več krivulj v 3D prostor, ki ga lahko manipulirajo gibljive ročke, imenovane kontrolne točke (CV), vzdolž osi x, y ali z.
   1. Programska aplikacija interpolira prostor med krivuljami in ustvarja gladko mrežo med njimi. Površine NURBS imajo najvišjo stopnjo matematične natančnosti in se zato najpogosteje uporabljajo pri modeliranju za inženiring in avtomobilsko oblikovanje.
2. Poligonalni model: Poligonalni modeli ali "očesa", kot jih pogosto imenujemo, so najpogostejša oblika 3D modela, ki jih najdemo v industriji animacije, filma in iger, in bodo takšna, da se bomo osredotočili na preostali del članek.

Komponente poligonskega modela

• Obrazi: Določajoča značilnost poligonskega modela je, da (za razliko od površin NURBS) so mnogokotna očesa faceted , kar pomeni, da je površina 3D modela sestavljena iz več sto ali tisoč geometrijskih obrazov.

Pri dobrem modeliranju so mnogokotniki bodisi štiri strani ( štirikolesniki - norma po značaju / organsko modeliranje) ali tristransko ( tris - pogosteje uporabljajo pri modeliranju iger). Dobri modelarji si prizadevajo za učinkovitost in organizacijo, pri čemer poskušajo ohraniti število poligonov čim nižje za predvideno obliko. Število mnogokotnikov v mrežnem očesu se imenuje poli-count, medtem ko se imenuje poligonska gostota resolucija. Najboljši 3D modeli imajo visoko ločljivost? kjer je potrebnih več podrobnosti - kot so roke ali obraz osebnosti, in nizka ločljivost v predelih z majhnimi podrobnostmi očesa. Značilno je, da je višja celotna ločljivost modela, bolj gladko bo prikazana v končnem ometu. Očeske z nižjo ločljivostjo izgledajo kot vroče (zapomnite si Mario 64 ?).

• Robovi: Rob je katera koli točka na površini 3D modela, kjer se srečata dve poligonalni obrazi.
• Vertices: Točka presečišča med tremi ali več robovi se imenuje vertex ( pl. vrvi ). Manipulacija tock na x, y in z-oseh (ki se imenujejo "potiskanje in vlečenje verti") je najpogostejša tehnika za oblikovanje poligonalne mreže v končno obliko v tradicionalnih paketih modeliranja, kot so Maya, 3Ds Max itd. (Tehnike so zelo različne pri aplikacijah, kot so ZBrush ali Mudbox.)

Poligonalni modeli so zelo podobni geometrijskim oblikam, ki ste se jih verjetno naučili v srednji šoli. Tako kot osnovna geometrijska kocka so sestavljeni 3D poligonalni modeli obraze, robove in tocke. Dejansko se najbolj zapleteni 3D modeli začnejo kot preprosta geometrijska oblika, kot so kocka, krogla ali cilinder. Te osnovne 3D oblike se imenujejo predmet primitivov. Primitivi se nato lahko oblikujejo, oblikujejo in manipulirajo v kateri koli predmet, ki ga umetnik poskuša ustvariti (kolikor želimo podrobneje preučiti, bomo 3D modeliranje pokrivali v ločenem članku).

Obstaja še ena komponenta 3D modelov, ki jih je treba obravnavati:

Teksture in Shaders

Brez tekstur in senc, 3D model ne bi bil videti veliko. Pravzaprav ga sploh ne bi mogli videti. Čeprav teksture in senčniki nimajo nič skupnega s celotno obliko 3D modela, imajo vse, kar je povezano z njenim videzom.

• Shaders: Shader je niz navodil, ki se uporabljajo za 3D model, ki računalniku omogoča, da ve, kako naj bo prikazan. Čeprav se omrežja senčenja lahko kodirajo ročno, večina programskih paketov 3D ponuja orodja, ki umetniku omogočajo, da z lahkoto prilagajajo parametre shaderja. Z uporabo teh orodij lahko umetnik nadzoruje način, kako površina modela medsebojno vpliva na svetlobo, vključno z motnjami, odsevnostjo, sijajnim poudarkom (glossiness) in več desetimi drugimi.
• Teksture: Teksture prav tako močno prispevajo k vizualnemu videzu modela. Teksture so dvodimenzionalne slikovne datoteke, ki jih je mogoče preslikati na 3D površino modela skozi postopek, znan kot preslikava teksture . Teksture se lahko zapletajo v preprostih ravnih barvnih teksturah do popolnoma fotorealističnih površinskih detajlov.

Teksturiranje in senčenje sta pomemben vidik računalniške grafike in postajajo dobri pri pisanju shader-mrež ali razvijanju teksturnih zemljevidov, je prav posebnost. Besedilni in senčni umetniki so enako pomembni pri celovitem videzu filma ali slike kot modelarji ali animatorji.

Zaključiti

Upajmo, da na tej točki veste malo več o modelih 3D in njihovih osnovnih značilnostih. 3D modeli so v njihovem jedru kompleksne geometrijske oblike s stotinami malo poligonalnih obrazov. Medtem ko je nedvomno zabavno brati o 3D modelih, je še bolj vznemirljivo, da jih naredite sami.