Въведение в техниките за 3D моделиране
На този сайт имахме шанс да покрием както повърхността, така и рендерирането в относителна дълбочина и наскоро обсъдихме анатомията на 3D модел . За съжаление, досега сме пренебрегнали да предоставим някаква подробна информация за процеса на 3D моделиране.
За да оправим нещата, работихме усилено и подготвихме няколко статии, които се съсредоточават върху художествената и техническата страна на 3D моделирането. Въпреки че ние направихме общо въведение към моделирането в нашата дискусия за? компютърен график тръбопровод , тя далеч не е изчерпателна. Моделирането е широкообхватна тема, а малък параграф може едва да надраска повърхността и да направи субекта справедлив.
През следващите дни ще предоставим информация за някои от общите техники и съображения, които трябва да бъдат направени от моделиращите, които работят върху любимите ви филми и игри.
За останалата част от тази статия ще започнем с въвеждането на седем общи техники, използвани за създаване на 3D активи за индустрията на компютърните графики:
Общи техники за моделиране
Моделиране на касетки / подразделения
Моделът на кутията е техника на полигонално моделиране, в която художникът започва с геометричен примитив (куб, сфера, цилиндър и т.н.) и след това усъвършенства формата си до постигането на желания вид.
Моделирачите на кутии често работят на етапи, като започват с мрежа с ниска резолюция, пречистват формата, а след това подразделят мрежата, за да изгладят твърдите ръбове и да добавят подробности. Процесът на подразделяне и рафиниране се повтаря, докато мрежата съдържа достатъчно многоъгълни детайли, за да предаде правилно концепцията.
Моделът на кутията е може би най-често срещаната форма на полигонално моделиране и често се използва във връзка с техниките за моделиране на ръбовете (които ще обсъдим само за миг). Ние изследваме процеса на моделиране на кутии / ръбове по-подробно тук.
Edge / Contour Modeling
Edge моделирането е друга многоъгълна техника, макар и фундаментално различна от тази на кутията за моделиране на кутията. При моделирането на ръбовете, вместо да се започне с примитивна форма и рафиниране, моделът се конструира по същество парче по парче, като се поставят циркуляри на многоъгълни лица по изпъкнали контури и след това се запълват празнините между тях.
Това може да звучи ненужно сложно, но някои мрежи са трудни за завършване само чрез моделиране на кутията, като човешкото лице е добър пример. Правилното моделиране на лице изисква много стриктно управление на ръба и топологията , а точността, осигурена от моделирането на контурите, може да бъде безценен. Вместо да се опитваш да оформяш добре дефинирана очна ябълка от солидна полигонална куба (която е объркваща и противоинтуитивна), е много по-лесно да се създаде очертание на окото и след това да се моделират останалите оттам. След като се моделират основните забележителности (очи, устни, брада, нос, челюстна линия), останалата част има тенденция да попадне на място почти автоматично.
NURBS / Spline моделиране
NURBS е техника за моделиране, използвана най-вече за автомобилно и промишлено моделиране. За разлика от полигоналната геометрия, нишката NURBS няма лица, ръбове или върхове. Вместо това, моделите NURBS се състоят от гладко тълкувани повърхности, създадени от "lofting" мрежа между две или повече Bezier криви (известни също като splines).
Кривите NURBS се създават с инструмент, който работи много подобно на инструмента за писалка в MS paint или Adobe Illustrator. Кривата се изчертава в 3D пространство и се редактира чрез преместване на серия от дръжки, наречени автобиографии (контролни върхове). За да се моделира повърхността на NURBS, художникът поставя криви по изпъкнали контури и софтуерът автоматично интерполира пространството между тях.
Алтернативно, повърхността на NURBS може да се създаде чрез завъртане на профилна крива около централната ос. Това е често срещана (и много бърза) техника за моделиране на обекти, които са радиални в природата - винени чаши, вази, плочи и др.
Цифрово скулптуриране
Технологичната индустрия обича да говори за някои пробиви, които те наричат разрушителни технологии . Технологични иновации, които променят начина, по който мислим за постигането на определена задача. Автомобилът промени начина, по който се движим. Интернет промени начина, по който се доближаваме до информацията и комуникираме. Цифровото скулптуриране е разрушителна технология в смисъл, че тя е помогнала на свободните моделири от суровите ограничения на топологията и границите на потока и им позволява да създават интуитивно 3D модели по начин, много подобен на скулптурната цифрова глина.
При цифровото скулптури, окото се създава органично, като се използва таблетно устройство (Wacom), което да формова и оформя модела почти точно като скулптора, който използва грайферни четки на истинска парче глина. Цифровото скулптуриране е направило моделиране на образ и създание на ново ниво, което прави процеса по-бърз, по-ефективен и позволява на артистите да работят с мрежи с висока разделителна способност, съдържащи милиони полигони. Изваяните отвори са известни с немислими нива на повърхностни детайли и естествена (дори спонтанна) естетика.
Процедурно моделиране
Думата "процедурна" в компютърната графика се отнася до нещо, генерирано алгоритмично, вместо да се създава ръчно от ръката на художник. При процедурно моделиране се създават сцени или обекти въз основа на правила или параметри, дефинирани от потребителя.
В популярните пакети за моделиране на околната среда Vue, Bryce и Terragen, целият пейзаж може да бъде генериран чрез настройване и промяна на параметрите на околната среда като гъстота на листата и височина, или чрез избиране от пейзаж като пустиня, алпийска, крайбрежна и т.н.
Процедурното моделиране често се използва за органични конструкции като дървета и зеленина, където има почти безкрайно разнообразие и сложност, което би било много време (или невъзможно изобщо) за художник да улови ръчно. Приложението SpeedTree използва рекурсивен / фрактален алгоритъм за генериране на уникални дървета и храсти, които могат да бъдат променени чрез редактируеми настройки за височината на корпуса, гъстотата на клона, ъгъла, къдряне и десетки, ако не и стотици други опции. CityEngine използва подобни техники за генериране на процедурни градски пейзажи.
Моделиране на изображения
Образеното моделиране е процес, при който трансформируемите 3D обекти са алгоритмично извлечени от набор от статични двуизмерни изображения. Образеното моделиране често се използва в ситуации, при които времевите или бюджетни ограничения не позволяват да се създаде ръчно изцяло реализиран 3D актив.
Може би най-известният пример за моделиране на базата на изображения е в "Матрицата" , където екипът не е имал нито време, нито ресурси да моделира цялостни 3D комплекти. Те са заснели действие последователности с 360-градусови камери матрица и след това използва интерпретативен алгоритъм, за да позволи "виртуална" 3D камера движение чрез традиционните реални комплекти.
3D сканиране
Триизмерното сканиране е метод за дигитализиране на обекти от реалния свят, когато се изисква изключително високо ниво на фотореализъм. Реалният обект (или дори актьорът) се сканира, анализира и необработените данни (обикновено облак от точки x, y, z) се използват за генериране на точна полигонална или NURBS мрежа. Сканирането често се използва, когато се изисква дигитално представяне на реалния актьор, както в "Любопитен случай" на Бенджамин Бътън, където водещият герой (Брад Пит) остарява назад във филма.
Преди да се притеснявате от триизмерните скенери, които заменят традиционните моделири, помислете за момент, че по-голямата част от обектите, моделирани за развлекателната индустрия, нямат еквивалент в реалния свят. Докато не започнем да виждаме космически кораби, извънземни и анимационни герои, които обикалят наоколо, е безопасно да се предположи, че позицията на модератора в индустрията на CG е вероятно безопасна.