Polygonale 3D-Modellierung: Gemeinsame Box- und Kantenmodellierungs-Workflows

Extrusion

Extrusion ist eine Methode zum Hinzufügen von Geometrie zu einem Polygon-Grundelement und eines der wichtigsten Werkzeuge, die ein Modellierer verwendet, um mit der Formgebung eines Netzes zu beginnen.

Durch die Extrusion manipuliert ein Modellierer das 3D-Netz, indem er entweder eine Fläche in sich zusammenfaltet (um eine Einrückung zu erzeugen) oder die Fläche entlang ihrer. nach außen extrudiert Oberflächennormal– der Richtungsvektor senkrecht zur polygonalen Fläche.

Beim Extrudieren einer vierseitigen Fläche werden vier neue Polygone erstellt, um die Lücke zwischen ihrer Anfangs- und Endposition zu schließen. Extrusion kann ohne konkretes Beispiel schwer vorstellbar sein:

• Betrachten Sie eine einfache Pyramidenform, mit viereckiger (4-kantiger) Basis. Ein Modellierer könnte diese primitive Pyramide in eine hausähnliche Form umwandeln, indem er die Basis der Pyramide auswählt und sie in die negative Y-Richtung extrudiert. Die Basis der Pyramide wird nach unten verschoben und im Raum zwischen der Basis und der Kappe entstehen vier neue vertikale Flächen. Ein ähnliches Beispiel könnte man beim Modellieren der Beine eines Tisches oder Stuhls sehen.
• Kanten können auch extrudiert werden. Beim Extrudieren einer Kante wird diese im Wesentlichen dupliziert – die duplizierte Kante kann dann gezogen oder gedreht werden weg vom Original in jede Richtung, wobei automatisch eine neue polygonale Fläche erstellt wird, die die zwei. Dies ist das primäre Mittel zur Formgebung der Geometrie in der Konturmodellierung Prozess.

Unterteilen

Unterteilung ist eine Möglichkeit für Modellierer, hinzuzufügen polygonale Auflösung zu einem Modell, entweder einheitlich oder selektiv. Da ein polygonales Modell normalerweise mit einem Grundelement mit niedriger Auflösung und sehr wenigen Flächen beginnt, ist es fast unmöglich, ein fertiges Modell ohne zumindest eine gewisse Unterteilung zu erzeugen.

• EIN einheitliche Unterteilung teilt die gesamte Oberfläche eines Modells gleichmäßig. Gleichmäßige Unterteilungen werden normalerweise auf einer linearen Skala abgeschlossen, dh jede polygonale Fläche wird in vier unterteilt. Eine gleichmäßige Unterteilung hilft, "Blockierungen" zu beseitigen und kann verwendet werden, um die Oberfläche eines Modells gleichmäßig zu glätten.
• Kantenschleifen - Die Auflösung kann auch durch selektives Platzieren zusätzlicher Kantenschleifen hinzugefügt werden. Eine Kantenschleife kann über jeden zusammenhängenden Satz polygonaler Flächen hinzugefügt werden, wodurch die ausgewählten Flächen unterteilt werden, ohne dem Rest des Netzes unnötig die Auflösung hinzuzufügen. Kantenschleifen werden normalerweise verwendet, um die Auflösung in Bereichen eines Modells hinzuzufügen, die einen Detaillierungsgrad erfordern unverhältnismäßig zur nahegelegenen Geometrie (die Knie- und Ellbogengelenke eines Charaktermodells sind ein Paradebeispiel, ebenso wie Lippen und Augen).
  Kantenschlaufen können auch verwendet werden, um eine Oberfläche für die Extrusion oder gleichmäßige Unterteilung vorzubereiten. Wenn eine Fläche gleichmäßig unterteilt ist, werden alle harten Kanten abgerundet und geglättet – wenn eine Unterteilung erforderlich ist, aber der Modellierer bestimmte harte Kanten beibehalten möchten, können Sie diese beibehalten, indem Sie eine Kantenschlaufe auf beiden Seiten der Kante anbringen Frage. Der gleiche Effekt kann durch die Verwendung von a. erreicht werden Fase, nachfolgend diskutiert.

Fasen oder Fasen

Wenn Sie in den Bereichen Ingenieurwesen, Industriedesign oder Holzbearbeitung tätig waren, ist das Wort Fase könnte schon einiges an Gewicht für dich halten.

Standardmäßig sind die Kanten auf a 3D-Modell sind unendlich scharf – ein Zustand, der in der realen Welt praktisch nie auftritt. Sieh Dich um. Bei genauer Betrachtung weist fast jede Kante, auf die Sie stoßen, eine Art Verjüngung oder Rundung auf.

Eine Fase oder Fase trägt diesem Phänomen Rechnung und wird verwendet, um die Härte der Kanten eines 3D-Modells zu reduzieren:

• Beispielsweise tritt jede Kante eines Würfels bei einer 90-Grad-Konvergenz zwischen zwei polygonalen Flächen auf. Das Abschrägen dieser Kanten erzeugt eine schmale 45-Grad-Fläche zwischen den konvergierenden Ebenen, um das Erscheinungsbild der Kante zu mildern und dem Würfel zu helfen, realistischer mit Licht zu interagieren. Die Länge (oder Versatz) der Fase, sowie deren Rundheit können vom Modellierer bestimmt werden.

Veredelung/Formgebung

Die meisten Modelle werden auch als "Schieben und Ziehen von Scheitelpunkten" bezeichnet und erfordern ein gewisses Maß an manueller Verfeinerung. Beim Verfeinern eines Modells verschiebt der Künstler einzelne Scheitelpunkte entlang der x-, y- oder z-Achse um die Konturen der Oberfläche zu verfeinern.

Eine hinreichende Analogie zur Verfeinerung könnte in der Arbeit eines traditionellen Bildhauers gesehen werden: Wenn a Bildhauer arbeitet, blockt er zunächst die großen Formen der Skulptur aus und konzentriert sich auf die Gesamtform der sein Stück. Dann untersucht er jeden Bereich der Skulptur mit einem "Rechenpinsel", um die Oberfläche zu verfeinern und die notwendigen Details herauszuarbeiten.

Die Verfeinerung eines 3D-Modells ist sehr ähnlich. Jede Extrusion, Fase, Kantenschleife oder Unterteilung wird normalerweise von mindestens einer kleinen Verfeinerung von Scheitelpunkt für Scheitelpunkt begleitet.

Die Verfeinerungsphase kann mühsam sein und nimmt wahrscheinlich 90 Prozent der Gesamtzeit ein, die ein Modellbauer für ein Stück aufwendet. Es kann nur 30 Sekunden dauern, eine Kantenschlaufe zu platzieren oder eine Extrusion herauszuziehen, aber es wäre für einen Modellierer nicht ungewöhnlich, dass verbringen Stunden damit, die Oberflächentopologie in der Nähe zu verfeinern (insbesondere in der organischen Modellierung, wo Oberflächenänderungen glatt und subtil).

Die Verfeinerung ist letztendlich der Schritt, der ein Modell von einer laufenden Arbeit zu einem fertigen Vermögenswert führt.