3D-modelkomponenter - hjørner, kanter, polygoner og mere

3D-modeller er en af ​​de væsentlige byggesten i 3D-computergrafik. Uden dem ville der ikke være nogen computer animation - nej Toy Story , nr Wall-E , ingen stor grøn ogre.

Der ville ikke være noget 3D-spil, hvilket betyder, at vi aldrig fik at udforske Hyrule i Ocarina of Time , og hovedchef var aldrig på halo. Der ville være nej transformers film (i det mindste den måde vi kender dem i dag), og bil reklamer kan muligvis ikke se så godt ud som de gør i dag.

Hver genstand, karakter og miljø i hver computer animeret film eller 3D videospil består af 3D-modeller. Så ja, de er ret vigtige i CG's verden.

Hvad er en 3D-model?

En 3D-model er en matematisk repræsentation af enhver tredimensionel genstand (ægte eller forestillet) i et 3D-software miljø. I modsætning til et 2D-billede kan 3D-modeller ses i specialiserede softwarepakker fra enhver vinkel og kan skaleres, roteres eller ændres frit. Processen med at skabe og forme en 3D-model er kendt som 3D-modellering.

Typer af 3D-modeller

Der er to primære typer 3D-modeller, der bruges i film- og spilbranchen, de mest tilsyneladende forskelle er i den måde, de oprettes og manipuleres (der er også forskelle i den underliggende matematik, men det er mindre vigtigt for enden -bruger).

1. NURBS Overflade: En ikke-ensartet, rationel B-spline eller NURBS-overflade er en glat overflademodel, der er skabt ved brug af Bezier-kurver (som en 3D-version af MS Paint pen-værktøjet). For at danne en NURBS-overflade tegner kunstneren to eller flere kurver i 3D-rummet, som kan manipuleres ved at flytte håndtag kaldet kontrolpunkter (CV'er) langs x-, y- eller z-aksen.
   1. Softwaren interpolerer mellemrummet mellem kurver og skaber et glat netværk mellem dem. NURBS-overflader har det højeste niveau af matematisk præcision og bruges derfor mest til modellering til ingeniør- og bildesign.
2. Polygonal Model: Polygonale modeller eller "masker", som de ofte kaldes, er den mest almindelige form for 3D-model, der findes i animations-, film- og spilindustrien, og de vil være den slags, som vi vil fokusere på for resten af genstand.

Komponenterne af en polygonal model

• Ansigter: Den definerende egenskab ved en polygonal model er, at (i modsætning til NURBS Surfaces) polygonale masker er facetteret , hvilket betyder, at overfladen af ​​3D-modellen består af hundreder eller tusinder af geometriske ansigter.

I god modellering er polygoner enten firesidede ( quads - normen i karakter / organisk modellering) eller tresidet ( tris - bruges mere almindeligt i spillet modellering). Gode ​​modelfolk stræber efter effektivitet og organisation, og forsøger at holde polygontællinger så lave som muligt for den påtænkte form. Antallet af polygoner i et maske hedder poly-count, mens polygontætheden kaldes løsning. De bedste 3D-modeller har høj opløsning? hvor der kræves flere detaljer - som et tegns hænder eller ansigt, og lav opløsning i nøjagtige områder af masken. Typisk er jo højere den samlede opløsning af en model, jo glattere vil den fremstå i en endelig gengivelse. Lavere opløsning masker ser boxy (husk Mario 64 ?).

• kanter: En kant er et punkt på overfladen af ​​en 3D-model, hvor to polygonale ansigter mødes.
• hjørner: Krydsningspunktet mellem tre eller flere kanter kaldes et hjertepunkt ( pl. knuder ). Manipulering af hjørner på x-, y- og z-akserne (kærligt betegnet "pushing and pulling verts") er den mest almindelige teknik til at forme et polygonalt net i den endelige form i traditionelle modelleringspakker som Maya, 3Ds Max osv. . (Teknikkerne er meget, meget forskellige i sculpting applikationer som ZBrush eller Mudbox.)

Polygonale modeller ligner meget de geometriske former, du sikkert har lært om i mellemskolen. Ligesom en grundlæggende geometrisk kube består 3D polygonale modeller af ansigter, kanter og hjørner. Faktisk starter de mest komplekse 3D-modeller som en simpel geometrisk form, som en terning, kugle eller cylinder. Disse grundlæggende 3D-former kaldes objekt primitiver. Primitiverne kan så modelleres, formes og manipuleres i det formål, som kunstneren forsøger at skabe (så meget som vi gerne vil gå i detaljer, dækker vi 3D-modelleringsprocessen i en separat artikel).

Der er en yderligere komponent af 3D-modeller, der skal løses:

Teksturer og shaders

Uden teksturer og shaders ville en 3D-model ikke se meget ud. Faktisk ville du ikke kunne se det overhovedet. Selvom teksturer og shaders ikke har noget at gøre med den overordnede form af en 3D-model, har de alt at gøre med dets visuelle udseende.

• shaders: En shader er et sæt instruktioner, der anvendes på en 3D-model, som gør det muligt for computeren at vide, hvordan den skal vises. Selvom skygge netværk kan kodes manuelt, har de fleste 3D-softwarepakker værktøjer, der gør det muligt for kunstneren at tilpasse shaderparametrene med stor lethed. Ved hjælp af disse værktøjer kan kunstneren kontrollere, hvordan overfladen af ​​modellen interagerer med lys, herunder opacitet, refleksivitet, spekulativ højdepunkt (glans) og dusinvis af andre.
• textures: Teksturerne bidrager også meget til en models visuelle udseende. Teksturer er todimensionelle billedfiler, som kan kortlægges på modelens 3D overflade gennem en proces, der kaldes tekstur kortlægning . Teksturerne kan variere i kompleksitet fra simple flade farvestrukturer op til fuldstændig fotorealistisk overflade detalje.

Teksturering og skygger er et vigtigt aspekt ved computergrafikpipeline, og det bliver en god ide at skrive shader-netværk eller udvikle teksturkort. Det er en specialitet i sig selv. Teksturer og shader-kunstnere er lige så vigtige i det overordnede udseende af en film eller et billede som modeller eller animatorer.

At konkludere

Forhåbentlig ved du nu lidt mere om 3D-modeller og deres primære egenskaber. I deres kerne er 3D-modeller bare komplekse geometriske former med hundredvis af små polygonale ansigter. Selvom det utvivlsomt er sjovt at læse om 3D-modeller, er det endnu mere spændende at lave dem selv.