Úvod do techník 3D modelovania
Na tejto stránke sme mali šancu pokryť povrch aj vykresľovanie v relatívnej hĺbke a nedávno sme diskutovali o anatómii 3D modelu . Je nám však ľúto, že sme doteraz zanedbávali poskytovanie akýchkoľvek detailných informácií o procese 3D modelovania.
Aby sme mohli správne napraviť veci, bolo ťažké pracovať pri príprave niekoľkých článkov, ktoré sa zameriavajú na umeleckú aj technickú stránku 3D modelovania. Hoci sme poskytli všeobecný úvod do modelovania v našej diskusii o? počítačové grafické potrubie , nebola zďaleka komplexná. Modelovanie je rozsiahla téma a malý odsek môže sotva poškriabať povrch a urobiť spravodlivosť.
V nasledujúcich dňoch poskytneme informácie o niektorých spoločných technikách a úvahách, ktoré musia robiť modelári, ktorí pracujú na vašich obľúbených filmoch a hrách.
Pre zvyšok tohto článku začneme zavedením sedem bežných techník, ktoré sa používajú na vytváranie 3D poznatkov pre priemysel počítačovej grafiky:
Spoločné modelovacie techniky
Boxovanie / modelovanie podradení
Box modelovanie je polygonálna modelovacia technika, v ktorej umelca začína geometrickým primitívom (kocka, guľa, valec atď.) A potom upravuje svoj tvar, kým sa nedosiahne požadovaný vzhľad.
Modely boxu často pracujú postupne, začínajúc okami s nízkym rozlíšením, úpravou tvaru a následným rozdelením oka, aby sa vyhladili tvrdé hrany a priblížili sa detaily. Proces rozdeľovania a rafinácie sa opakuje dovtedy, kým oko neobsahuje dostatočné množstvo polygonálnych detailov, aby správne prenieslo zamýšľaný koncept.
Modelovanie boxov je pravdepodobne najbežnejšou formou polygonálneho modelovania a často sa používa v spojení s technikami modelovania okrajov (o ktorých sa budeme zaoberať len v okamihu). Podrobnejšie skúmame proces modelovania boxov / okrajov.
Modelovanie okrajov / obrysov
Modelovanie okrajov je ďalšou polygonálnou technikou, aj keď sa zásadne líši od jeho modelu boxu. Pri modelovaní okrajov je model namiesto toho, aby sa začal s primitívnym tvarom a rafináciou, v podstate zostavený kus po kúsku umiestnením slučiek polygonálnych tvárí pozdĺž výrazných obrysov a potom vyplnením medzery medzi nimi.
Môže to znieť zbytočne komplikované, ale niektoré oká sa len ťažko dokážu skompilovať pomocou modelovania boxov, pretože ľudská tvár je dobrým príkladom. Správne modelovanie tváre si vyžaduje veľmi prísne riadenie toku a topológie okrajov a presnosť poskytovaná modelovaním obrysu môže byť neoceniteľná. Namiesto toho, aby sme sa snažili vytvoriť dobre definovanú očku z pevnej mnohouholníckej kocky (čo je mätúce a protiintuitívne), je oveľa jednoduchšie vytvoriť obrys oka a potom modelovať zvyšok odtiaľ. Akonáhle sú modelované hlavné orientačné body (oči, pery, obruba, nos, čeľusť), zvyšok má tendenciu padnúť na miesto takmer automaticky.
Modelovanie NURBS / Spline
NURBS je modelová technika, ktorá sa najviac využíva pre automobilové a priemyselné modelovanie. Na rozdiel od mnohouholníkovej geometrie nemá sieťka NURBS žiadne tváre, hrany ani vrcholy. Navyše modely NURBS pozostávajú z hladko interpretovaných povrchov vytvorených "lofting" oka medzi dvoma alebo viacerými Bezierovými krivkami (tiež známymi ako spline).
Krivky NURBS sú vytvorené pomocou nástroja, ktorý funguje veľmi podobne ako nástroj pera v programe MS Paint alebo Adobe Illustrator. Krivka je nakreslená v 3D priestore a editovaná posunom série kľučiek nazývaných CV (kontrolné vrcholy). Ak chcete modelovať povrch NURBS, umelca umiestni krivky pozdĺž výrazných obrysov a softvér automaticky interpoluje medzi nimi priestor.
Alternatívne môže byť povrch NURBS vytvorený otočením profilovej krivky okolo stredovej osi. Toto je bežná (a veľmi rýchla) modelovacia technika pre objekty, ktoré sú radiálne v prírode - poháre na víno, vázy, taniere atď.
Digitálne sochárstvo
Technologický priemysel rád hovorí o určitých prevratoch, ktoré nazvali ničivé technológie . Technologické inovácie, ktoré menia spôsob, akým premýšľame o dosiahnutí určitej úlohy. Automobil zmenil spôsob, akým sme sa dostali okolo. Internet zmenil spôsob prístupu k informáciám a komunikáciu. Digitálne sochárstvo je rušivou technológiou v tom zmysle, že pomáha bezplatným modelátorom od náročných obmedzení topológie a okrajového toku a umožňuje im intuitívne vytvárať 3D modely v podobe veľmi podobnej sochárskej digitálnej hliny.
Pri digitálnej sculptácii sa vytvárajú oká organicky, pomocou tabletového zariadenia (Wacom) na formovanie a tvarovanie modelu takmer presne tak, ako keby sochár použil nečisté kefy na skutočnom kusu hliny. Digitálne sochárstvo urobilo modelovanie postáv a tvorov na novú úroveň, čím sa proces zrýchli, zefektívnil a umožnil umelcom pracovať s oknami s vysokým rozlíšením obsahujúcimi milióny polygónov. Vytesané oká sú známe pre predtým nepredstaviteľné úrovne detailov povrchu a prirodzený (dokonca spontánny) estetický.
Procesné modelovanie
Slovo procedurálne v počítačovej grafike sa vzťahuje na niečo, čo sa generuje algoritmicky, namiesto toho, aby bolo ručne vytvorené rukou umelca. Pri procedurálnom modelovaní sú scény alebo objekty vytvorené na základe pravidiel alebo parametrov definovaných používateľom.
V populárnych modelovacích balíčkoch Vue, Bryce a Terragen môžu byť celá krajina vytvorená nastavením a úpravou environmentálnych parametrov, ako je hustota listov a elevácia, alebo výberom z krajinných darov ako je púšť, alpský, pobrežný atď.
Procedurálne modelovanie sa často používa pre organické konštrukcie ako stromy a lístie, kde je takmer nekonečná variácia a zložitosť, ktorá by bola časovo náročná (alebo nemožná) pre umelca, aby ho zachytil ručne. Aplikácia SpeedTree využíva rekurzívny / fraktálny algoritmus na vytvorenie unikátnych stromov a krov, ktoré je možné vylepšiť nastaviteľnými nastaveniami pre výšku kmeňa, hustotu odvetvia, uhol, zvlnenie a desiatky, ak nie stovky ďalších možností. CityEngine využíva podobné techniky na vytváranie procedurálnych mestských scenérií.
Obrázok založené na modelovaní
Obrázok založené na modelovaní je proces, pomocou ktorého sú transformovateľné 3D objekty algoritmicky odvodené zo súboru statických dvojrozmerných obrázkov. Modelovanie založené na obrázku sa často používa v situáciách, keď časové alebo rozpočtové obmedzenia neumožňujú vytvorenie plne realizovaného 3D aktíva manuálne.
Snáď najznámejším príkladom modelovania založeného na obrázku je Matrix , kde tím nemal ani čas ani zdroje na modelovanie kompletných 3D súborov. Filmovali akčné sekvencie s 360-stupňovými kamerovými poliami a potom použili interpretačný algoritmus umožňujúci "virtuálny" pohyb 3D kamery cez tradičné reálne sady.
3D skenovanie
3D skenovanie je metóda digitalizácie objektov v reálnom svete, keď je potrebná neuveriteľne vysoká úroveň fotorealismu. Objekt (alebo dokonca herec) v reálnom svete sa skenuje, analyzuje a surové dáta (zvyčajne cloud point x, y, z) sa používajú na generovanie presnej polygonálnej alebo NURBS siete. Skenovanie sa často používa vtedy, keď sa vyžaduje digitálne znázornenie skutočného aktéra, ako v prípade divného prípadu Benjamina Buttona, kde sa v celom filme stala vedúca postavička (Brad Pitt).
Než sa obávate o 3D snímače, ktoré nahrádzajú tradičných modelárov, zvážte na chvíľu, že väčšina objektov modelovaných pre zábavný priemysel nemá žiadny ekvivalent v reálnom svete. Kým nezačneme vidieť vesmírne lode, cudzincov a kreslené postavičky, ktoré sa pohybujú okolo, je bezpečné predpokladať, že postavenie modelára v odvetví CG je pravdepodobne bezpečná.