Σε ένα προηγούμενο άρθρο, παρουσιάσαμε επτά από τις βασικές τεχνικές 3D μοντελοποίησης που χρησιμοποιούνται στη σημερινή βιομηχανία γραφικών υπολογιστών. Ενώ γράψαμε αυτό το άρθρο, παρατηρήσαμε ότι οι ενότητες σχετικά με το κουτί και το μοντέλο περιγράμματος γινόταν αρκετά μακρύτερες από τις προβλέψεις μας.
Τελικά, αποφασίσαμε ότι θα ήταν καλύτερο να σπάσουμε την πλειονότητα αυτών των πληροφοριών σε ξεχωριστό άρθρο. Σε αυτό το κομμάτι, θα επικεντρωθούμε σε μερικά συγκεκριμένα εργαλεία και διαδικασίες που χρησιμοποιούνται στην πολυγωνική 3D μοντελοποίηση.
Στην πολυγωνική μοντελοποίηση , ένας καλλιτέχνης δημιουργεί μια ψηφιακή αναπαράσταση ενός 3D αντικειμένου με ένα γεωμετρικό πλέγμα που αποτελείται από πρόσωπα, άκρες και κορυφές . Τα πρόσωπα είναι συνήθως τετράπλευρα ή τριγωνικά και συνθέτουν την επιφάνεια του 3D μοντέλου. Μέσω της χρήσης των παρακάτω τεχνικών, ένας μοντελιστής μεταμορφώνει μεθοδικά ένα πρωτόγονο 3D πλέγμα (συνήθως κύβο, κύλινδρο ή σφαίρα) σε ένα ολοκληρωμένο 3D μοντέλο:
01 από 04
Εξώθηση
Η εξώθηση είναι μια μέθοδος προσθήκης γεωμετρίας σε ένα πρωτότυπο πολυγώνου και ένα από τα βασικά εργαλεία που χρησιμοποιεί ένας μοντελιστής για να αρχίσει να σχηματίζει ένα πλέγμα.
Μέσω της εξώθησης ένας μοντελιστής χειρίζεται το τρισδιάστατο πλέγμα, είτε καταρρέοντάς του ένα πρόσωπο μέσα του (για να δημιουργήσει μια εσοχή) είτε εξωθώντας την εξωτερική όψη κατά μήκος της κανονικής επιφάνειας του - κατευθυντικού διανύσματος κάθετου προς την πολυγωνική όψη.
Η εξώθηση ενός τετράπλευρου προσώπου δημιουργεί τέσσερα νέα πολύγωνα για να γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ της θέσης έναρξης και τερματισμού. Η εξώθηση μπορεί να είναι δύσκολο να απεικονιστεί χωρίς συγκεκριμένο παράδειγμα:
- Σκεφτείτε ένα απλό σχήμα πυραμίδας , με τετράπλευρη βάση (4 ακμών). Ένας μοντελιστής μπορεί να μεταμορφώσει αυτή την πρωτόγονη πυραμίδα σε σχήμα σπιτιού επιλέγοντας τη βάση της πυραμίδας και εξωθώντας την προς την αρνητική κατεύθυνση Υ. Η βάση της πυραμίδας μετατοπίζεται προς τα κάτω και δημιουργούνται τέσσερις νέες κατακόρυφες όψεις στο διάστημα μεταξύ της βάσης και του καπακιού. Ένα παρόμοιο παράδειγμα μπορεί να παρατηρηθεί στη μοντελοποίηση των ποδιών ενός τραπεζιού ή καρέκλας.
- Οι άκρες μπορούν επίσης να εξωθηθούν. Όταν εξάγεται μια άκρη, είναι κατ 'ουσίαν αντιγραφεί - η διπλή άκρη μπορεί στη συνέχεια να τραβηχτεί ή να περιστραφεί μακριά από το πρωτότυπο σε οποιαδήποτε κατεύθυνση, με μια νέα πολυγωνική επιφάνεια που δημιουργείται αυτόματα να συνδέει τα δύο. Αυτό είναι το κύριο μέσο για τη διαμόρφωση της γεωμετρίας στη διαδικασία μοντελοποίησης περιγράμματος .
02 από 04
Υποδιαίρεση
Η υποδιαίρεση είναι ένας τρόπος για τους μοντελιστές να προσθέσουν πολυγωνική ανάλυση σε ένα μοντέλο, είτε ομοιόμορφα είτε επιλεκτικά. Επειδή ένα πολυγωνικό μοντέλο συνήθως ξεκινά από ένα πρωτόγονο χαμηλής ανάλυσης με πολύ λίγα πρόσωπα, είναι σχεδόν αδύνατο να παραχθεί ένα τελικό μοντέλο χωρίς τουλάχιστον κάποιο επίπεδο υποδιαίρεσης.
- Μια ομοιόμορφη υποδιαίρεση διαιρεί ολόκληρη την επιφάνεια ενός μοντέλου ομοιόμορφα. Οι ομοιόμορφες υποδιαιρέσεις συνήθως ολοκληρώνονται σε γραμμική κλίμακα, που σημαίνει ότι κάθε πολυγωνικό πρόσωπο υποδιαιρείται σε τέσσερα. Η ομοιόμορφη υποδιαίρεση συμβάλλει στην εξάλειψη του "μπλοκαρίσματος" και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ομαλή ομαλότητα της επιφάνειας ενός μοντέλου.
- Μύλοι άκρων - Η ανάλυση μπορεί επίσης να προστεθεί με την επιλεκτική τοποθέτηση πρόσθετων βρόχων ακμής. Μπορεί να προστεθεί ένας βρόχος ακμής σε κάθε γειτονικό σύνολο πολυγωνικών προσώπων, υποδιαιρώντας τις επιλεγμένες όψεις χωρίς να προσθέσετε αναπόφευκτα ανάλυση στο υπόλοιπο πλέγμα. Οι βρόχοι άκρης τυπικά χρησιμοποιούνται για να προσθέσουν ανάλυση σε περιοχές ενός μοντέλου που απαιτούν ένα επίπεδο λεπτομέρειας δυσανάλογο με την κοντινή γεωμετρία (οι αρθρώσεις γόνατος και αγκώνα ενός μοντέλου χαρακτήρα είναι ένα πρωταρχικό παράδειγμα, όπως τα χείλη και τα μάτια).
Οι βρόχοι άκρης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την προετοιμασία μιας επιφάνειας για εξώθηση ή ομοιόμορφη υποδιαίρεση. Όταν μια επιφάνεια είναι ομοιόμορφα υποδιαιρεμένη, οι τυχόν σκληρές άκρες στρογγυλεύονται και εξομαλύνονται - εάν απαιτείται υποδιαίρεση αλλά ο μοντελιστής επιθυμεί να διατηρήσει ορισμένες σκληρές άκρες, μπορεί να διατηρηθεί με την τοποθέτηση ενός βρόχου ακμής σε κάθε πλευρά της εν λόγω άκρης. Το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση μιας λοξοτμήσεως , που συζητείται παρακάτω.
03 του 04
Λοξές ή χαλαροί
Αν έχετε βρεθεί γύρω από τη μηχανική, το βιομηχανικό σχεδιασμό ή τα ξυλουργικά πεδία καθόλου, η λέξη λοξοτομή μπορεί να κρατήσει κάποιο βάρος για σας.
Από προεπιλογή, τα άκρα σε ένα 3D μοντέλο είναι άπειρα αιχμηρά - μια κατάσταση που δεν συμβαίνει ποτέ στον πραγματικό κόσμο. Κοίτα γύρω σου. Ελέγχοντας αρκετά στενά, σχεδόν κάθε άκρη που συναντάτε θα έχει κάποιο κωνικό ή στρογγυλό σημείο.
Μια κλίση ή λοξότμηση λαμβάνει υπόψη αυτό το φαινόμενο και χρησιμοποιείται για να μειώσει την σκληρότητα των άκρων σε ένα 3D μοντέλο:
- Για παράδειγμα, κάθε άκρη σε έναν κύβο εμφανίζεται σε σύγκλιση 90 μοιρών μεταξύ δύο πολυγωνικών όψεων. Η κλίση αυτών των άκρων δημιουργεί ένα στενό πρόσωπο 45 μοιρών μεταξύ των συγκλίνοντων επιπέδων για να μαλακώσει την εμφάνιση της άκρης και βοηθά τον κύβο να αλληλεπιδράσει με το φως πιο ρεαλιστικά. Το μήκος (ή η μετατόπιση ) της κλίσης, καθώς και η στρογγυλότητά του μπορούν να καθοριστούν από τον μονταριστή.
04 του 04
Διύλιση / Σχηματισμός
Επίσης αναφέρεται ως "ώθηση και τράβηγμα κορυφών", τα περισσότερα μοντέλα απαιτούν κάποιο επίπεδο χειροκίνητης βελτίωσης. Κατά τον εξευγενισμό ενός μοντέλου, ο καλλιτέχνης μετακινεί μεμονωμένες κορυφές κατά μήκος του άξονα x, y ή z για να ρυθμίσει με ακρίβεια τα περιγράμματα της επιφάνειας.
Μια επαρκής αναλογία για την τελειοποίηση μπορεί να φανεί στο έργο ενός παραδοσιακού γλύπτη: Όταν ένας γλύπτης λειτουργεί, αποκλείει πρώτα τις μεγάλες μορφές του γλυπτού, εστιάζοντας στο συνολικό σχήμα του έργου του. Στη συνέχεια επανεξετάζει κάθε περιοχή του γλυπτού με μια "βούρτσα" για να ρυθμίσει την επιφάνεια και να χαράξει τις απαραίτητες λεπτομέρειες.
Ο εξευγενισμός ενός 3D μοντέλου είναι πολύ παρόμοιος. Κάθε εξώθηση, λοξότμηση, βρόχος ή υποδιαίρεση, συνοδεύεται συνήθως από τουλάχιστον ένα κομμάτι βελτίωσης κορυφής προς κόρνα.
Το στάδιο βελτίωσης μπορεί να είναι επίπονο και πιθανότατα καταναλώνει το 90% του συνολικού χρόνου που ένας μοντελοποιητής ξοδεύει σε ένα κομμάτι. Θα μπορούσε να διαρκέσει μόνο 30 δευτερόλεπτα για να τοποθετηθεί ένας βρόχος άκρης ή να βγει μια εξώθηση, αλλά δεν θα ήταν ανήκουστο για τον μοντελιστή να περάσει ώρες να εξευγενίσει την κοντινή τοπολογία της επιφάνειας (ειδικά στο βιολογικό μοντέλο, όπου οι αλλαγές επιφάνειας είναι ομαλές και λεπτές ).
Η βελτίωση είναι τελικά το βήμα που λαμβάνει ένα μοντέλο από μια εργασία σε εξέλιξη σε ένα τελικό στοιχείο.