Uvod v 3D modeliranje tehnike
Na tej strani smo imeli priložnost, da pokrijemo tako površino kot renderiranje v relativni globini, zato smo pred kratkim razpravljali o anatomiji 3D modela . Žal pa smo doslej zanemarili, da bi zagotovili kakršne koli podrobne informacije o 3D modeliranju.
Za pravilno postavitev stvari smo bili težko pripravljeni na pripravo peščica člankov, ki se osredotočajo na umetniško in tehnično stran 3D modeliranja. Čeprav smo zagotovili splošen uvod v modeliranje v naši razpravi o? računalniško grafiko , je bilo daleč od celovite. Modeliranje je ekspanzivna tema, majhen odstavek pa komaj lahko opraska površino in opravi predmet pravičnost.
V prihodnjih dneh bomo posredovali informacije o nekaterih skupnih tehnikah in premislekih, ki jih morajo izdelati modelarji, ki delajo na vaših najljubših filmih in igrah.
Za preostanek tega članka bomo začeli z uvajanjem sedmih skupnih tehnik, ki se uporabljajo za ustvarjanje 3D sredstev za industrijo računalniške grafike:
Tehnike skupnega modeliranja
Modeliranje polja / podrazdelka
Modeliranje poligonov je tehnika poligonskega modeliranja, v kateri umetnik začne z geometrijskim primitivom (kocka, krogla, cilinder itd.) In nato izboljša svojo obliko, dokler se ne doseže želeni videz.
Box modelarji pogosto delujejo v etapah, začenši z mrežo z nizko ločljivostjo, rafiniranjem oblike in nato razdelitvijo mreže, da se gladi robove in dodajo podrobnosti. Postopek razdeljevanja in rafiniranja se ponovi, dokler mreža ne vsebuje dovolj poligonskih detajlov, da bi ustrezno prenesla predvideni koncept.
Modeliranje polj je verjetno najpogostejša oblika mnogokotnega modeliranja in se pogosto uporablja v povezavi s tehnikami modeliranja robov (o čemer bomo razpravljali v samo trenutek). Tu podrobneje raziskujemo proces modeliranja okvirja / robov.
Edge / Contour Modeling
Modeliranje robov je še ena poligonska tehnika, čeprav je bistveno drugačna od njegovega vzorca. Pri modeliranju robov, namesto da začnemo s primitivno obliko in rafiniranjem, je model v bistvu zgrajen kos po delih, tako da postavlja zank poligonalnih obrazov vzdolž vidnih kontur in nato zapolnjuje vse reže med njimi.
To se morda zdi nepotrebno zapleteno, toda nekatere mreže je težko dokončati s samo modeliranjem škatle, človeški obraz pa je dober zgled. Za pravilno oblikovanje obraza je potrebno zelo strogo upravljanje robnega pretoka in topologije , natančnost, ki jo ponuja konturo modeliranje, je lahko neprecenljiva. Namesto da bi poskušali oblikovati dobro opredeljeno vtičnico iz trdne poligonalne kocke (kar je zmedeno in kontra-intuitivno), je veliko lažje sestaviti okrog oči in nato modelirati ostalo od tam. Ko se oblikujejo glavne mejnike (oči, ustnice, browline, nos, čeljust), se ostane skoraj samodejno.
Modeliranje NURBS / Spline
NURBS je tehnika modeliranja, ki se najbolj uporablja za avtomobilsko in industrijsko modeliranje. Za razliko od poligonalne geometrije mreža NURBS nima obrazov, robov ali tock. Namesto tega so modeli NURBS sestavljeni iz gladko interpretiranih površin, ustvarjenih z "lofting" mrežo med dvema ali več brezier krivuljami (znanimi tudi kot splines).
Krivulje NURBS so izdelane z orodjem, ki deluje zelo podobno orodju za pero v MS barvi ali Adobe Illustratorju. Krivulja je narisana v 3D prostoru in urejena s premikanjem serije ročk, imenovanih CV (kontrolne točke). Za modeliranje površine NURBS umetnik postavlja krivine vzdolž vidnih kontur in programska oprema samodejno interpolira prostor med.
Namesto tega se lahko površina NURBS ustvari z vrtenjem profilne krivulje okrog osrednje osi. To je običajna (in zelo hitra) tehnika modeliranja objektov, ki so radialni v naravnem kozarcu, vaze, plošče itd.
Digitalna skulptura
Tehnična industrija se rada pogovarja o določenih prodorih, ki so jih označili kot moteče tehnologije . Tehnološke inovacije, ki spremenijo način razmišljanja o doseganju določene naloge. Avtomobil je spremenil način, kako se približujemo. Internet je spremenil način dostopa do informacij in komuniciranja. Digitalna skulptura je moteča tehnologija v smislu, da je brezplačnim modelarjem pomagal pri težavnih omejitvah topologije in robnega pretoka, ter jim omogoča intuitivno ustvarjanje 3D modelov na način, ki je zelo podoben kiparski digitalni glini.
V digitalnem kipovanju se mrežnice ustvarjajo ekološko, z uporabo (Wacom) tablične naprave za oblikovanje in oblikovanje modela, skoraj tako kot kipar, bi uporabil rake ščetke na pravem kosu gline. Digitalna skulptura je vzbudila značaja in bitje na novo raven, s čimer je proces hitrejši in učinkovitejši ter omogoča umetnikom, da delajo z mrežnimi očesi z visoko ločljivostjo, ki vsebujejo milijone poligonov. Izrezane mreže so znane po predhodno nepredstavljivih ravneh površinskih detajlov in naravnih (celo spontanih) estetskih.
Postopkovno modeliranje
Beseda proceduralna v računalniški grafiki se nanaša na vse, ki se generirajo algoritemsko, namesto da jih ročno ustvarijo umetniki. Pri procesnem modeliranju so prizori ali predmeti ustvarjeni na podlagi uporabniško določljivih pravil ali parametrov.
V popularnih paketih za modeliranje okolja Vue, Bryce in Terragen se lahko ustvarijo celotne pokrajine z nastavljanjem in spreminjanjem okoljskih parametrov, kot so gostota listja in razpon višine, ali z izbiro iz pokrajinskih daril, kot so puščava, alpska, obalna itd.
Postopno modeliranje se pogosto uporablja za organske konstrukte, kot so drevesa in listje, kjer je skoraj neskončna sprememba in zapletenost, ki bi bila zelo dolgotrajna (ali celo nemogoča), da bi umetnik lahko ujel ročno. Aplikacija SpeedTree uporablja rekurzivni / fraktalni algoritem za ustvarjanje edinstvenega drevesa in grmičevja, ki se lahko prilagajajo nastavitvam za višino trupa, gostoto veje, kot, curl in ducate, če ne na stotine drugih možnosti. CityEngine uporablja podobne tehnike za ustvarjanje proceduralnih mestnih krajev.
Modeliranje na podlagi slike
Modeliranje na podlagi slike je proces, s katerim se transformirani 3D-objekti algoritmično izpeljejo iz množice statičnih dvodimenzionalnih slik. Modeliranje na podlagi slike se pogosto uporablja v primerih, ko čas ali proračunske omejitve ne omogočajo ročno ustvarjanja v celoti realiziranega 3D-sredstva.
Morda je bil najbolj znan primer modeliranja na sliki v The Matrixu , kjer ekipa ni imela niti časa niti sredstev za izdelavo celovitih 3D sklopov. Snemali so akcijske sekvence s 360-stopinjskimi nizi kamer in nato uporabili interpretativni algoritem, ki omogoča virtualno 3D-premikanje kamer skozi tradicionalne množice realnih svetov.?
3D skeniranje
3D skeniranje je metoda digitalizacije predmetov v realnem svetu, ko je potrebna neverjetno visoka raven fotografskega realizma. Realni svet (ali celo igralec) je skeniran, analiziran in neobdelani podatki (navadno oblak x, y, z točke) se uporabljajo za ustvarjanje natančne poligonalne ali mrežne mreže NURBS. Skeniranje se pogosto uporablja, če je potrebna digitalna predstavitev igralca iz resničnega sveta, kot v The Curious Case of Benjamin Button, kjer je vodilni lik (Brad Pitt) stari v nasprotni smeri celotnega filma.
Preden greste skrbeti za 3D skenerje, ki nadomeščajo tradicionalne modelerje, za trenutek razmislite, da večina predmetov, oblikovanih za industrijo zabave, nimajo enakovrednega v realnem svetu. Dokler ne začnemo opazovati vesoljskih ladij, tujcev in risank, ki jih teče okoli, je varno domnevati, da je položaj modelov v industriji CG verjetno varen.