Componenti del modello 3D: vertici, bordi, poligoni e altro

I modelli 3D sono uno degli elementi costitutivi essenziali della computer grafica 3D. Senza di loro, non ci sarebbe l'animazione al computer, né "Toy Story", né "Wall-E", né grande orco verde. Non ci sarebbero nemmeno i giochi 3D, e pubblicità di auto non sarebbe bello come oggi.

Ogni oggetto, personaggio e ambiente in ogni film di animazione al computer o videogioco 3D è composto da modelli 3D. In questa guida, analizziamo i componenti principali di un modello 3D, spiegando facce, bordi, vertici e altro.

Che cos'è un modello 3D?

Un modello 3D è una rappresentazione matematica di qualsiasi oggetto tridimensionale (reale o immaginario) in un ambiente software 3D. A differenza di un Immagine 2D, i modelli 3D possono essere visualizzati in suite software specializzate da qualsiasi angolazione, dove possono essere ridimensionati, ruotati o modificati liberamente.

Tipi di modelli 3D

Nell'industria cinematografica e dei giochi vengono utilizzati due tipi principali di modelli 3D. La differenza più evidente tra loro è il modo in cui vengono creati e manipolati (ci sono anche differenze nella matematica sottostante, ma questo è meno importante per l'utente finale).

Superficie NURBS

Una B-spline razionale non uniforme, o NURBS, è un modello di superficie liscia creato tramite l'uso delle curve di Bezier (pensatelo come una versione 3D dello strumento penna MS Paint). Per formare una superficie NURBS, l'artista disegna due o più curve in uno spazio 3D, che vengono manipolate spostando maniglie chiamate vertici di controllo (CV) lungo l'asse x, y o z.

L'applicazione software interpola lo spazio tra le curve e crea una mesh uniforme tra di esse. Le superfici NURBS hanno il più alto livello di precisione matematica e sono più comunemente utilizzate nella modellazione per l'ingegneria e la progettazione automobilistica.

Modello poligonale

I modelli poligonali, o "mesh" come vengono spesso chiamati, sono la forma più comune di modello 3D che si trova in l'industria dell'animazione, dei film e dei giochi, e sono il tipo su cui ci concentreremo per il resto del tempo articolo.

I componenti di un modello poligonale

Nella buona modellazione, poligoni sono a quattro lati (quad—la norma nella modellazione caratteriale/organica) o trilaterale (tris—usato più comunemente nella modellazione di giochi). I bravi modellisti si sforzano per l'efficienza e l'organizzazione, cercando di mantenere il numero di poligoni il più basso possibile per la forma prevista.

Il numero di poligoni in una mesh si chiama numero di poligoni, mentre la densità del poligono è chiamata risoluzione. I migliori modelli 3D hanno un'alta risoluzione dove sono richiesti maggiori dettagli, come le mani o il viso di un personaggio, e una bassa risoluzione nelle regioni a basso dettaglio della mesh.

Modelli poligonali sono molto simili alle forme geometriche che probabilmente hai imparato alle medie. Proprio come un cubo geometrico di base, i modelli poligonali 3D sono composti da facce, bordi,e vertici. In effetti, i modelli 3D più complessi iniziano come una semplice forma geometrica, come un cubo, una sfera o un cilindro. Queste forme 3D di base sono chiamate oggetti primitivi. I primitivi vengono quindi modellati, modellati e manipolati in qualsiasi oggetto l'artista stia cercando di creare.

• Facce: La caratteristica distintiva di un modello poligonale è che (a differenza delle superfici NURBS) le mesh poligonali sono sfaccettato, il che significa che la superficie del modello 3D è composta da centinaia o migliaia di facce geometriche.
• bordi: Un bordo è qualsiasi punto sulla superficie di un modello 3D in cui due facce poligonali si incontrano.
• vertici:Il punto di intersezione tra tre o più spigoli è detto vertice (pl. vertici). La manipolazione dei vertici sugli assi x, y e z (definita affettuosamente come "spingere e tirare i vertici") è la più tecnica comune per modellare una mesh poligonale nella sua forma finale nei tradizionali pacchetti di modellazione come Maya, 3Ds Max, eccetera.

Texture e shader

Privo di trame e shader, un modello 3D non assomiglierebbe a molto. In effetti, non saresti in grado di vederlo affatto. Sebbene le trame e gli shader non abbiano nulla a che fare con la forma complessiva di un modello 3D, hanno tutto a che fare con il suo aspetto visivo.

• Shader: uno shader è un insieme di istruzioni applicate a un modello 3D che consente al computer di sapere come deve essere visualizzato. Sebbene le reti di ombreggiatura possano essere codificate manualmente, la maggior parte dei pacchetti software 3D dispone di strumenti che consentono all'artista di modificare i parametri dello shader con grande facilità. Utilizzando questi strumenti, l'artista può controllare il modo in cui la superficie del modello interagisce con la luce, inclusi opacità, riflettività, luci speculari (lucentezza) e dozzine di altri.
• trame: Anche le trame contribuiscono notevolmente all'aspetto visivo di un modello. Le trame sono file di immagine bidimensionali che vengono mappati sulla superficie 3D del modello attraverso un processo noto come mappatura delle texture. Le trame possono variare in complessità da semplici trame a colori piatti fino a dettagli di superficie completamente fotorealistici.

Texturing e shading sono un aspetto importante della pipeline della computer grafica e diventare bravi a scrivere reti di shader o sviluppare mappe di texture è una specialità a sé stante. Gli artisti di texture e shader sono altrettanto determinanti nell'aspetto generale di un film o di un'immagine quanto i modellisti o gli animatori.