3D-mudeli komponendid – tipud, servad, hulknurgad ja palju muud

3D-mudelid on 3D-arvutigraafika üks olulisi ehitusplokke. Ilma nendeta poleks arvutianimatsiooni – ei "Toy Story", ei "Wall-E" ega suurt rohelist ogret. Poleks ka 3D-mänge ja autoreklaamid ei näeks nii hea välja kui täna.

Iga arvutianimeeritud filmi või 3D-videomängu objekt, tegelane ja keskkond koosneb 3D-mudelitest. Selles juhendis kirjeldame 3D-mudeli põhikomponente, selgitades tahke, servi, tippe ja muud.

Mis on 3D-mudel?

3D-mudel on mis tahes kolmemõõtmelise objekti (reaalse või kujutletava) matemaatiline esitus 3D-tarkvarakeskkonnas. Erinevalt a 2D pilt, 3D-mudeleid saab vaadata spetsiaalsetes tarkvarakomplektides mis tahes nurga alt, kus neid saab skaleerida, pöörata või vabalt muuta.

3D-mudelite tüübid

Filmi- ja mängutööstuses kasutatakse kahte peamist tüüpi 3D-mudeleid. Kõige ilmsem erinevus nende vahel on nende loomise ja manipuleerimise viis (erinevusi on ka aluseks olevas matemaatikas, kuid see on lõppkasutaja jaoks vähem oluline).

NURBS Pind

Ebaühtlane ratsionaalne B-splain või NURBS, on Bezier' kõverate abil loodud sileda pinnamudel (mõelge sellele kui MS Paint pliiatsi tööriista 3D versioonile). NURBS-pinna moodustamiseks joonistab kunstnik 3D-ruumi kaks või enam kõverat, mida manipuleeritakse piki x-, y- või z-telge liikuvate käepidemetega, mida nimetatakse juhttippudeks (CV).

Tarkvararakendus interpoleerib kõverate vahelise ruumi ja loob nende vahele sujuva võrgu. NURBS pinnad on kõrgeima matemaatilise täpsusega ja neid kasutatakse kõige sagedamini inseneri- ja autodisaini modelleerimisel.

Hulknurkne mudel

Hulknurksed mudelid või "võrgud", nagu neid sageli nimetatakse, on kõige levinum 3D-mudeli vorm, mida leidub animatsiooni-, filmi- ja mängutööstusele ning neile keskendume ka ülejäänud osas artiklit.

Hulknurkse mudeli komponendid

Heas modelleerimises hulknurgad on kas neljapoolsed (neljarattalised— norm karakterite/orgaanilises modelleerimises) või kolmepoolne (tris— kasutatakse sagedamini mängude modelleerimisel). Head modelleerijad püüdlevad tõhususe ja organiseerituse poole, püüdes hoida hulknurkade arvu kavandatud kuju jaoks võimalikult madalal.

Hulknurkade arvu võrgus nimetatakse polü-count, samas kui hulknurga tihedust nimetatakse resolutsioon. Parimatel 3D-mudelitel on kõrge eraldusvõime, kus on vaja rohkem detaile, nagu tegelase käed või nägu, ja madal eraldusvõime võrgu madala detailitäpsusega piirkondades.

Hulknurksed mudelid on väga sarnased geomeetriliste kujunditega, mida arvatavasti õppisite keskkoolis. Nii nagu tavaline geomeetriline kuup, koosnevad ka 3D-hulknurksed mudelid näod, servad, ja tipud. Tegelikult algavad enamik keerukaid 3D-mudeleid lihtsast geomeetrilisest kujundist, nagu kuubik, kera või silinder. Neid põhilisi 3D-kujundeid nimetatakse objekti primitiivid. Seejärel modelleeritakse, kujundatakse ja manipuleeritakse primitiivid objektiks, mida kunstnik üritab luua.

• Näod: Hulknurkse mudeli tunnusjoon on see, et (erinevalt NURBS-pindadest) on hulknurksed võrgusilmad lihvitud, mis tähendab, et 3D-mudeli pind koosneb sadadest või tuhandetest geomeetrilistest tahkudest.
• Servad: serv on mis tahes punkt 3D-mudeli pinnal, kus kohtuvad kaks hulknurkset tahku.
• Tipud: Kolme või enama serva lõikepunkti nimetatakse tipuks (pl. tipud). Tippudega manipuleerimine x-, y- ja z-telgedel (mida hellitavalt nimetatakse "tõuke- ja tõmbamispunktideks") on kõige levinum. levinud tehnika hulknurkse võrgu lõplikuks vormimiseks traditsioonilistes modelleerimispakettides, nagu Maya, 3Ds Max, jne.

Tekstuurid ja varjundid

Ilma tekstuurid ja varjutajaid, ei näeks 3D-mudel eriti välja. Tegelikult ei saaks sa seda üldse näha. Kuigi tekstuuridel ja varjunditel pole 3D-mudeli üldise kujuga midagi pistmist, on neil kõik pistmist selle visuaalse välimusega.

• Varjutajad: Shader on 3D-mudelile rakendatud juhiste kogum, mis annab arvutile teada, kuidas seda kuvada. Kuigi varjutusvõrke saab käsitsi kodeerida, on enamikul 3D-tarkvarapakettidel tööriistad, mis võimaldavad kunstnikul väga hõlpsalt varjundi parameetreid kohandada. Neid tööriistu kasutades saab kunstnik juhtida seda, kuidas mudeli pind interakteerub valgusega, sealhulgas läbipaistmatus, peegelduvus, peegeldav esiletõst (läikiv) ja kümneid teisi.
• Tekstuurid: Tekstuurid aitavad oluliselt kaasa ka modelli visuaalsele välimusele. Tekstuurid on kahemõõtmelised pildifailid, mis kaardistatakse mudeli 3D-pinnale protsessi kaudu, mida nimetatakse tekstuuri kaardistamine. Tekstuuride keerukus võib ulatuda lihtsatest tasapinnalistest värvitekstuuridest kuni täiesti fotorealistlike pinnadetailideni.

Tekstuurimine ja varjutamine on arvutigraafika konveieri oluline aspekt ning varjundite võrkude kirjutamise või tekstuurikaartide väljatöötamise oskus on omaette eriala. Tekstuuri- ja varjundikunstnikud on filmi või pildi üldilmes sama olulised kui modelleerijad või animaatorid.