Na tej stronie mieliśmy szansę objaśnienia zarówno renderowania powierzchniowego, jak i renderowania we względnej głębi, a ostatnio omawialiśmy anatomię modelu 3D. Niestety, do tej pory zaniedbaliśmy dostarczanie jakichkolwiek szczegółowych informacji na temat procesu modelowania 3D.
Aby wszystko naprawić, ciężko pracowaliśmy, przygotowując garść artykułów poświęconych zarówno artystycznym, jak i technicznym aspektom modelowania 3D. Mimo że przedstawiliśmy ogólne wprowadzenie do modelowania w naszej dyskusji na temat "grafiki komputerowej", nie było to kompleksowe. Modelowanie jest ekspansywnym tematem, a mały akapit może zaledwie zarysować powierzchnię i uczynić przedmiot sprawiedliwym.
W najbliższych dniach udostępnimy informacje o niektórych typowych technikach i rozważaniach, które muszą wykonać modelarze pracujący nad Twoimi ulubionymi filmami i grami.
W dalszej części tego artykułu zaczniemy od wprowadzenia siedmiu popularnych technik używanych do tworzenia zasobów 3D dla branży grafiki komputerowej:
Wspólne techniki modelowania
Modelowanie w polu / poddziedzinie
Modelowanie pudełkowe jest techniką modelowania wielokątnego, w której artysta rozpoczyna od geometrycznego prymitywu (sześcianu, kuli, walca itp.), A następnie udoskonala swój kształt, aż do uzyskania pożądanego wyglądu.Modele pudełkowe często pracują etapami, zaczynając od siatki o niskiej rozdzielczości, udoskonalając kształt, a następnie dzieląc siatkę, aby wygładzić twarde krawędzie i dodać szczegóły. Proces dzielenia i rafinacji powtarza się, dopóki siatka nie zawiera wystarczającej ilości szczegółów wielokątnych, aby właściwie przekazać zamierzoną koncepcję.Modelowanie pudełkowe jest prawdopodobnie najczęstszą formą modelowania wielokątów i często jest używane w połączeniu z technikami modelowania krawędzi (które omówimy za chwilę). Bardziej szczegółowo badamy proces modelowania skrzyni / krawędzi. Modelowanie krawędzi / konturu Modelowanie krawędzi jest kolejną techniką wielokątną, choć zasadniczo różni się od jej odpowiednika w modelu pudełkowym. W modelowaniu krawędzi, zamiast rozpoczynać od pierwotnego kształtu i rafinacji, model jest zasadniczo budowany kawałek po kawałku poprzez umieszczanie pętli wielokątnych powierzchni wzdłuż widocznych konturów, a następnie wypełnianie luk między nimi.Może to zabrzmieć niepotrzebnie skomplikowane, ale niektóre siatki są trudne do ukończenia tylko poprzez modelowanie boksu, a ludzka twarz jest dobrym przykładem. Prawidłowe modelowanie twarzy wymaga bardzo ścisłego zarządzania przepływ krawędziowy i topologia, a precyzja zapewniona przez modelowanie konturów może być nieoceniona. Zamiast próbować kształtować dobrze określone oczodołu z solidnego sześcianu wielokątnego (co jest mylące i sprzeczne z intuicją), o wiele łatwiej jest zbudować kontur oka, a następnie modelować resztę. Gdy główne punkty orientacyjne (oczy, usta, brwi, nos, linia szczęki) są modelowane, reszta ma tendencję do zapadania się niemal automatycznie. NURBS jest techniką modelowania stosowaną najsilniej w modelowaniu samochodowym i przemysłowym. W przeciwieństwie do geometrii wielokąta, siatka NURBS nie ma ścian, krawędzi ani wierzchołków. Zamiast tego, modele NURBS składają się z gładko zinterpretowanych powierzchni, utworzonych przez "lofting" siatki pomiędzy dwiema lub więcej krzywymi Beziera (zwanymi również splajnami).Krzywe NURBS są tworzone za pomocą narzędzia, które działa bardzo podobnie do narzędzia Pióro w MS Paint lub Adobe Illustrator. Krzywa jest rysowana w przestrzeni 3D i edytowana przez przesunięcie szeregu uchwytów zwanych CV (wierzchołki kontrolne). Aby modelować powierzchnię NURBS, artysta umieszcza krzywe wzdłuż widocznych konturów, a oprogramowanie automatycznie interpoluje przestrzeń pomiędzy.Alternatywnie, powierzchnię NURBS można utworzyć obracając krzywą profilu wokół centralnej osi. Jest to powszechna (i bardzo szybka) technika modelowania obiektów o charakterze promieniowym w przyrodzie - kieliszki do wina, wazony, talerze itp. Branża technologiczna lubi mówić o pewnych przełomach, które nazwali destrukcyjne technologie . Innowacje technologiczne, które zmieniają sposób, w jaki myślimy o osiągnięciu określonego zadania. Samochód zmienił sposób, w jaki się poruszamy. Internet zmienił sposób, w jaki uzyskujemy dostęp do informacji i komunikacji. Cyfrowe rzeźbienie jest przełomową technologią w tym sensie, że pomogło to wolnemu modelarzowi od przykrych ograniczeń topologii i przepływu krawędzi i pozwala intuicyjnie tworzyć modele 3D w sposób bardzo podobny do rzeźbienia cyfrowej gliny.W rzeźbie cyfrowej siatki są tworzone organicznie, za pomocą tabletu (Wacom), aby kształtować i modelować model niemal dokładnie tak, jak rzeźbiarz używałby szczotek do zgryzienia na prawdziwym kawałku gliny. Cyfrowe rzeźbienie zmieniło charakter i modelowanie stworów na nowy poziom, dzięki czemu proces jest szybszy, bardziej wydajny i umożliwia artystom pracę z siatkami o wysokiej rozdzielczości zawierającymi miliony wielokątów. Wyrzeźbione oczka znane są z wcześniej niewyobrażalnych poziomów szczegółów powierzchni i naturalnej (nawet spontanicznej) estetyki. Słowo proceduralne w grafice komputerowej odnosi się do wszystkiego, co zostało wygenerowane algorytmicznie, zamiast tworzenia ręcznie przez artystę. W modelowaniu proceduralnym sceny lub obiekty są tworzone na podstawie zdefiniowanych przez użytkownika reguł lub parametrów.W popularnych pakietach modelowania środowiska Vue, Bryce i Terragen można generować całe krajobrazy poprzez ustawianie i modyfikowanie parametrów środowiskowych, takich jak gęstość ulistnienia i zasięg wzniesienia, lub wybierając z przedstawień krajobrazowych, takich jak pustynia, alpejski, przybrzeżny itp.Modelowanie proceduralne jest często stosowane w konstrukcjach organicznych, takich jak drzewa i liście, gdzie występuje prawie nieskończona różnorodność i złożoność, które byłyby bardzo czasochłonne (lub niemożliwe do całkowitego), aby artysta mógł je uchwycić ręcznie. Aplikacja SpeedTree wykorzystuje algorytm rekurencyjny / fraktalny do generowania unikalnych drzew i krzewów, które można modyfikować poprzez edytowalne ustawienia wysokości pnia, gęstości gałęzi, kąta, curl i dziesiątek, jeśli nie setek innych opcji. CityEngine wykorzystuje podobne techniki do generowania proceduralnych obrazów miast. Modelowanie oparte na obrazie to proces, w którym przekształcalne obiekty 3D są algorytmicznie wyprowadzane z zestawu statycznych obrazów dwuwymiarowych. Modelowanie oparte na obrazie jest często stosowane w sytuacjach, w których ograniczenia czasowe lub budżetowe nie pozwalają na ręczne utworzenie w pełni zrealizowanego zasobu 3D.Być może najbardziej znany był przykład modelowania opartego na obrazie Macierz , w którym zespół nie miał ani czasu, ani zasobów do modelowania kompletnych zestawów 3D. Filmowali sekwencje akcji z kamerami o 360 stopniach, a następnie wykorzystali algorytm interpretacyjny, aby umożliwić "wirtualny" ruch kamery 3D przez tradycyjne zestawy w świecie rzeczywistym. Skanowanie 3D jest metodą digitalizacji obiektów w świecie rzeczywistym, gdy wymagany jest niesamowicie wysoki poziom realizmu. Obiekt rzeczywisty (lub nawet aktor) jest skanowany, analizowany, a surowe dane (zazwyczaj chmura punktowa x, y, z) są używane do generowania dokładnej siatki wielokątnej lub NURBS. Skanowanie jest często używane, gdy wymagana jest cyfrowa reprezentacja prawdziwego aktora, tak jak w Ciekawy przypadek Benjamina Buttona, w którym prowadząca postać (Brad Pitt) postarzała się w odwrotnej kolejności w całym filmie.Zanim zaczniesz się martwić o skanery 3D zastępujące tradycyjne modele, zastanów się przez chwilę, że większość obiektów wzorowanych na przemyśle rozrywkowym nie ma odpowiednika w rzeczywistym świecie. Dopóki nie zaczniemy widzieć statków kosmicznych, kosmitów i postaci z kreskówek, można bezpiecznie założyć, że pozycja modelarza w branży CG jest prawdopodobnie bezpieczna. Modelowanie NURBS / Spline
Cyfrowe rzeźbienie
Modelowanie proceduralne
Modelowanie oparte na obrazie
Skanowanie 3D
