3D-modellkomponenter - vertikaler, kanter, polygoner og mer

3D-modeller er en av de grunnleggende byggesteinene i 3D-datagrafikk. Uten dem ville det ikke være noen datamaskin animasjon - nei Toy Story , Nei Wall-E , ingen stor grønn ogre.

Det ville ikke være noe 3D-spill, noe som betyr at vi aldri fikk utforske Hyrule Ocarina of Time , og mesterlederen var aldri på Halo. Det ville være nei transformers filmer (i det minste den måten vi kjenner dem i dag), og bilreklamer kan ikke se ut så bra som de gjør i dag.

Hvert objekt, karakter og miljø, i hver datamaskin animert film eller 3D videospill, består av 3D-modeller. Så ja, de er ganske viktige i CGs verden.

Hva er en 3D-modell?

En 3D-modell er en matematisk fremstilling av et tredimensjonalt objekt (ekte eller forestilt) i et 3D-programvaremiljø. I motsetning til et 2D-bilde kan 3D-modeller ses i spesialiserte programvarepakker fra alle vinkler, og kan skaleres, roteres eller fritt endres. Prosessen med å skape og forme en 3D-modell er kjent som 3D-modellering.

Typer 3D-modeller

Det er to primære typer 3D-modeller som brukes i film- og spillbransjen, de mest synlige forskjellene er i måten de er opprettet og manipulert (det er forskjeller i den underliggende matematikken også, men det er mindre viktig for slutten -bruker).

1. NURBS Overflate: En ikke-jevn rasjonell B-spline eller NURBS-overflate er en glatt overflate-modell opprettet ved bruk av Bezier-kurver (som en 3D-versjon av MS Paint-pennverktøyet). For å danne en NURBS-overflate tegner kunstneren to eller flere kurver i 3D-rom, som kan manipuleres ved å flytte håndtak kalt kontrollpunktene (CV) langs x-, y- eller z-aksen.
   1. Programvaren interpolerer mellomrummet mellom kurver og skaper et jevnt nett mellom dem. NURBS-overflater har det høyeste nivået av matematisk presisjon og er derfor mest brukt i modellering for engineering og automotive design.
2. Polygonal Modell: Polygonale modeller eller "masker" som de ofte kalles, er den vanligste formen for 3D-modellen som finnes i animasjons-, film- og spillbransjen, og de vil være den typen vi vil fokusere på for resten av artikkel.

Komponentene til en polygonal modell

• Faces: Den definerende egenskapen til en polygonal modell er at (i motsetning til NURBS Surfaces) polygonale masker er fasettert , som betyr at overflaten til 3D-modellen består av hundrevis eller tusenvis av geometriske ansikter.

I god modellering er polygoner enten firesidige ( quads - normen i karakter / organisk modellering) eller tresidig ( tris - brukes mer vanlig i spillmodellering). Gode ​​modellere strever etter effektivitet og organisering, og prøver å holde polygontallene så lave som mulig for den tiltenkte form. Antallet polygoner i et nett, kalles poly-count, mens polygontetthet kalles Vedtak. De beste 3D-modellene har høy oppløsning? hvor det er behov for flere detaljer - som tegnets hender eller ansikt, og lav oppløsning i små detaljområder av nettverket. Vanligvis, jo høyere den totale oppløsningen til en modell, jo glattere vil det vises i en endelig gjengivelse. Lavere oppløsning masker ser kasse ut (husk Mario 64 ?).

• kanter: En kant er et hvilket som helst punkt på overflaten av en 3D-modell hvor to polygonale ansikter møtes.
• toppunkter: Krysspunktet mellom tre eller flere kanter kalles et toppunkt ( pl. toppunkter ). Manipulering av vinkler på x-, y- og z-aksene (kjærlig kalt "pushing and pulling verts") er den vanligste teknikken for å forme et polygonalt nett inn i den endelige formen i tradisjonelle modelleringspakker som Maya, 3Ds Max osv. . (Teknikker er veldig, veldig forskjellige i skulpturer som ZBrush eller Mudbox.)

Polygonale modeller er svært lik de geometriske formene du sikkert har lært om i middelskolen. På samme måte som en grunnleggende geometrisk kube, består 3D-polygonale modeller av ansikter, kanter og hjørner. Faktisk starter de mest komplekse 3D-modellene som en enkel geometrisk form, som en terning, sfære eller sylinder. Disse grunnleggende 3D-formene kalles objekt primitiver. Primitivene kan da modelleres, formes og manipuleres til hva objektet kunstneren prøver å lage (så mye som vi ønsker å gå i detalj, vil vi dekke prosessen med 3D-modellering i en egen artikkel).

Det er en annen komponent av 3D-modeller som må tas opp:

Teksturer og shaders

Uten teksturer og shaders ville en 3D-modell ikke se ut som mye. Faktisk ville du ikke kunne se det i det hele tatt. Selv om teksturer og shaders ikke har noe å gjøre med den generelle formen til en 3D-modell, har de alt å gjøre med sitt visuelle utseende.

• shaders: En shader er et sett med instruksjoner som brukes på en 3D-modell som lar datamaskinen vite hvordan den skal vises. Selv om skygge nettverk kan kodes manuelt, har de fleste 3D-programvarepakker verktøy som gjør at artisten kan tilpasse skyggeparametere med stor letthet. Ved hjelp av disse verktøyene kan kunstneren kontrollere måten overflaten av modellen samhandler med lys, inkludert opasitet, reflektivitet, spekulant høydepunkt (glans) og dusinvis av andre.
• Tekstur: Teksturer bidrar også sterkt til modellens visuelle utseende. Teksturer er todimensjonale bildefiler som kan kartlegges på modellens 3D-overflate gjennom en prosess kjent som tekstur kartlegging . Teksturer kan variere i kompleksitet fra enkle, flade teksturer til fullstendig fotorealistisk overflate detalj.

Teksturering og skygge er et viktig aspekt ved datamaskingrafikkrøret, og det blir en god ide å skrive shader-nettverk eller utvikle teksturkart. Det er en spesialitet i sin egen rettighet. Tekstur- og shader-artister er like instrumental i det generelle utseendet til en film eller et bilde som modellere eller animatorer.

Å konkludere

Forhåpentligvis, på dette punktet, vet du litt mer om 3D-modeller og deres primære egenskaper. I kjernen er 3D-modeller bare komplekse geometriske former med hundrevis av små polygonale ansikter. Mens det er utvilsomt morsomt å lese om 3D-modeller, er det enda mer spennende å lage dem selv.