3D-mallin komponentit – kärjet, reunat, polygonit ja paljon muuta

3D-mallit ovat yksi 3D-tietokonegrafiikan olennaisista rakennuspalikoista. Ilman niitä ei olisi tietokoneanimaatiota – ei "Toy Storya", ei "Wall-E: tä" eikä isoa vihreää ogrea. Ei olisi myöskään 3D-pelaamista, ja automainokset eivät näyttäisi yhtä hyvältä kuin nykyään.

Jokainen esine, hahmo ja ympäristö jokaisessa tietokoneanimaatioelokuvassa tai 3D-videopelissä koostuu 3D-malleista. Tässä oppaassa erittelemme 3D-mallin pääkomponentit ja selitämme kasvoja, reunoja, pisteitä ja paljon muuta.

Mikä on 3D-malli?

3D-malli on matemaattinen esitys mistä tahansa kolmiulotteisesta kohteesta (todellisesta tai kuvitteellisesta) 3D-ohjelmistoympäristössä. Toisin kuin a 2D-kuva, 3D-malleja voidaan tarkastella erikoistuneissa ohjelmistosovelluksissa mistä tahansa kulmasta, jossa niitä voidaan skaalata, pyörittää tai vapaasti muokata.

3D-mallien tyypit

Elokuva- ja peliteollisuudessa käytetään kahta ensisijaista 3D-mallityyppiä. Näkyvin ero niiden välillä on tapa, jolla ne on luotu ja manipuloitu (erot ovat myös taustalla olevassa matematiikassa, mutta se on vähemmän tärkeää loppukäyttäjälle).

NURBS Pinta

Epäyhtenäinen rationaalinen B-spliini tai NURBS, on tasaisen pinnan malli, joka on luotu Bezier-käyrien avulla (ajattele sitä 3D-versiona MS Paint -kynätyökalusta). NURBS-pinnan muodostamiseksi taiteilija piirtää 3D-avaruuteen kaksi tai useampia käyriä, joita manipuloidaan liikkuvilla kahvoilla, joita kutsutaan ohjauspisteiksi (CV) x-, y- tai z-akselia pitkin.

Ohjelmistosovellus interpoloi käyrien välisen tilan ja luo niiden välille tasaisen verkon. NURBS-pinnoilla on korkein matemaattinen tarkkuus, ja niitä käytetään yleisimmin suunnittelussa ja autosuunnittelussa.

Monikulmio malli

Monikulmiomallit tai "verkot", kuten niitä usein kutsutaan, ovat yleisin 3D-mallin muoto animaatio-, elokuva- ja peliteollisuudessa, ja ne ovat sellaisia, joihin keskitymme loputkin artikla.

Monikulmiomallin komponentit

Hyvässä mallissa, monikulmiot ovat joko nelipuolisia (neloset-normi luonne/orgaanisessa mallintamisessa) tai kolmipuolinen (tris— käytetään useammin pelien mallintamisessa). Hyvät mallintajat pyrkivät tehokkuuteen ja järjestäytymiseen yrittäen pitää polygonien määrät mahdollisimman alhaisina aiottua muotoa varten.

Verkon monikulmioiden lukumäärää kutsutaan poly-laskenta, kun taas monikulmion tiheyttä kutsutaan resoluutio. Parhaissa 3D-malleissa on korkea resoluutio silloin, kun tarvitaan enemmän yksityiskohtia, kuten hahmon käsiä tai kasvoja, ja alhainen tarkkuus verkon alhaisilla yksityiskohdilla.

Monikulmiomallit ovat hyvin samankaltaisia ​​kuin geometriset muodot, joista opit todennäköisesti yläasteella. Aivan kuten perusgeometrinen kuutio, 3D-monikulmiomallit koostuvat kasvot, reunat,ja kärjet. Itse asiassa useimmat monimutkaiset 3D-mallit alkavat yksinkertaisesta geometrisesta muodosta, kuten kuutiosta, pallosta tai sylinteristä. Näitä 3D-perusmuotoja kutsutaan objektiprimitiivit. Sen jälkeen primitiivit mallinnetaan, muotoillaan ja manipuloidaan mihin tahansa esineeseen, jonka taiteilija yrittää luoda.

• Kasvot: Monikulmiomallin määrittävä ominaisuus on, että (toisin kuin NURBS-pinnat) monikulmioverkot ovat fasetoitu, mikä tarkoittaa, että 3D-mallin pinta koostuu sadoista tai tuhansista geometrisista pinnoista.
• reunat: Reuna on mikä tahansa piste 3D-mallin pinnalla, jossa kaksi monikulmion pintaa kohtaavat.
• Vertices: Kolmen tai useamman reunan leikkauspistettä kutsutaan kärjeksi (pl. kärjet). Pisteiden manipulointi x-, y- ja z-akseleilla (kutsutaan hellästi "työntö- ja vetopisteiksi") on eniten yleinen tekniikka monikulmioverkon muotoilemiseksi lopulliseen muotoonsa perinteisissä mallinnuspaketeissa, kuten Maya, 3Ds Max, jne.

Tekstuurit ja varjostimet

Ilman tekstuurit ja varjostimet, 3D-malli ei näyttäisi hyvältä. Itse asiassa et pystyisi näkemään sitä ollenkaan. Vaikka tekstuureilla ja varjostimilla ei ole mitään tekemistä 3D-mallin yleisen muodon kanssa, niillä on kaikki tekemistä sen visuaalisen ulkonäön kanssa.

• Varjostimet: Shader on 3D-malliin sovellettu ohjesarja, jonka avulla tietokone tietää, kuinka se tulee näyttää. Vaikka varjostusverkot voidaan koodata manuaalisesti, useimmissa 3D-ohjelmistopaketeissa on työkaluja, joiden avulla taiteilija voi säätää shader-parametreja helposti. Näiden työkalujen avulla taiteilija voi hallita tapaa, jolla mallin pinta on vuorovaikutuksessa valon kanssa, mukaan lukien opasiteetti, heijastavuus, heijastavuus (kiilto) ja kymmeniä muita.
• Tekstuurit: Tekstuurit vaikuttavat myös suuresti mallin visuaaliseen ulkonäköön. Tekstuurit ovat kaksiulotteisia kuvatiedostoja, jotka kartoitetaan mallin 3D-pinnalle prosessilla, joka tunnetaan ns. tekstuurikartoitus. Tekstuurit voivat olla monimutkaisia ​​yksinkertaisista tasaisista värikuvioista aina täysin fotorealistisiin pintayksityiskohtiin.

Tekstuurit ja varjostukset ovat tärkeä osa tietokonegrafiikkaa, ja varjostusverkkojen kirjoittaminen tai pintakuviokarttojen kehittäminen on oma erikoisuus. Tekstuuri- ja varjostajataiteilijat ovat yhtä tärkeitä elokuvan tai kuvan yleisilmeessä kuin mallintajat tai animaattorit.