רכיבי 3D מודל - ורידים, קצוות, מצולעים ועוד

מודלים 3D הם אחד אבני הבניין החיוניים של גרפיקה ממוחשבת 3D. בלעדיהם, לא תהיה אנימציה במחשב - לא צעצוע של סיפור , לא קיר- E , לא מפלצת ירוקה גדולה.

לא יהיו משחקים תלת-ממדיים, ופירושו שלעולם לא הצלחנו לחקור את ה- Hyrule אוכרינה של זמן , ומאסטר צ'יף מעולם לא היה בהלו. לא יהיה רובוטריקים סרטים (לפחות כפי שאנחנו מכירים אותם היום), ופרסומות רכב לא יכול להיראות נהדר כמו שהם עושים היום.

כל אובייקט, אופי וסביבה, בכל סרט אנימציה במחשב או משחק וידאו 3D, מורכב מודלים 3D. אז כן, הם די חשובים בעולם של CG.

מהו מודל 3D?

מודל תלת מימדי הוא ייצוג מתמטי של כל אובייקט תלת ממדי (אמיתי או מדומה) בסביבת תוכנה תלת ממדית. בניגוד לתמונה דו-ממדית, ניתן להציג מודלים תלת-ממדיים בחבילות תוכנה מיוחדות מכל זווית, וניתן לשנות אותם, לסובב אותם או לשנות אותם באופן חופשי. תהליך היצירה והעיצוב של מודל תלת-ממד ידוע כמודל תלת ממדי.

סוגי מודלים תלת-ממדיים

ישנם שני סוגים עיקריים של מודלים 3D המשמשים את תעשיית הקולנוע והמשחק, ההבדלים הבולטים ביותר להיות בדרך שבה הם נוצרו ו מניפולציה (ישנם הבדלים במתמטיקה הבסיסית גם כן, אבל זה פחות חשוב לסוף -user).

1. NURBS משטח: A בלתי אחיד רציונלית B-spline, או משטח NURBS הוא מודל משטח חלק נוצר באמצעות שימוש עקומות Bezier (כמו גרסה 3D של הכלי עט צייר MS). כדי ליצור משטח NURBS, האמן מצייר שני עקומות או יותר בחלל תלת-ממדי, אשר ניתן לטפל בהן על ידי העברת ידיות הנקראות בקרת קודקודים (CV) לאורך ציר x, y או z.
   1. יישום התוכנה interpolates את החלל בין הקימורים ויוצר רשת חלקה ביניהם. משטחי NURBS יש את הרמה הגבוהה ביותר של דיוק מתמטי ולכן הם הנפוצים ביותר עבור מודלים של הנדסה ועיצוב הרכב.
2. דגם מצולע: מודלים פוליגונליים או "meshes" כפי שהם נקראים לעתים קרובות, הם הצורה הנפוצה ביותר של מודל 3D נמצא בתעשיית האנימציה, הסרטים והמשחקים, והם יהיו מהסוג שאנחנו נתמקד בו עבור שאר מאמר.

מרכיבי מודל מצולע

• פנים: המאפיין המגדיר של מודל polygonal היא כי (בניגוד למשטחים NURBS) רשת polygonal הם פנים , כלומר את פני השטח של מודל 3D מורכב מאות או אלפי פרצופים גיאומטריים.

ב דוגמנות טובה, פוליגונים הם גם ארבעה צדדית ( quads - הנורמה אופי / מודלים אורגניים) או שלושה צדדית ( tris - בשימוש נפוץ יותר מודלים המשחק). מודלים טובים שואפים ליעילות ולארגון, ומנסים לשמור על מצולע נמוך ככל האפשר עבור הצורה המיועדת. מספר המצולעים ברשת, נקרא poly לספור, בעוד צפיפות פוליגון נקרא פתרון הבעיה. מודלים 3D הטוב ביותר יש רזולוציה גבוהה? שבו נדרש פירוט נוסף - כמו הידיים של הידיים או הפנים, ברזולוציה נמוכה באזורים בפירוט נמוך של הרשת. בדרך כלל, ככל שהרזולוציה הכוללת של המודל גבוהה יותר, כך הוא יופיע בצורה חלקה יותר. ברזולוציה נמוכה meshes נראה boxy (זוכר מריו 64 ?).

• קצוות: קצה הוא כל נקודה על פני השטח של מודל 3D שבו שני פנים polygonal להיפגש.
• ורדים: נקודת החיתוך בין שלושה קצוות או יותר נקראת קודקוד ( pl. קודקודים ). מניפולציה של קודקודים על x, y, z- צירים (המכונה בחיבה "דחיפה ומושך verts") היא הטכניקה הנפוצה ביותר בעיצוב רשת polygonal לתוך זה צורה סופית של חבילות דוגמנות מסורתית כמו מאיה, 3Ds מקס, וכו ' (טכניקות שונות מאוד, ביישומי פיסול כמו ZBrush או Mudbox).

מודלים פוליגונליים דומים מאוד לצורות הגיאומטריות שכנראה למדתם על בית הספר התיכון. בדיוק כמו קוביה גיאומטרית בסיסית, מודלים תלת-ממדיים תלת-ממדיים מורכבים פרצופים, קצוות ו קודקודים. למעשה, מודלים 3D המורכבים ביותר להתחיל כמו צורה גיאומטרית פשוטה, כמו קוביה, כדור, או צילינדר. אלה צורות בסיסיות 3D נקראים פרימיטיבים. פרימיטיבים אז יכול להיות מעוצב, מעוצב, ו manipulated לתוך כל אובייקט האמן מנסה ליצור (כמו שאנחנו רוצים להיכנס לפרטים, נוכל לכסות את התהליך של מודלים 3D במאמר נפרד).

יש עוד רכיב אחד של מודלים תלת-ממדיים שיש לטפל בו:

טקסטורות וצללים

ללא מרקמים ו shaders, 3D מודל לא ייראה הרבה. למעשה, אתה לא תוכל לראות את זה בכלל. למרות textures ו shaders אין שום דבר לעשות עם הצורה הכללית של מודל 3D, יש להם כל מה לעשות עם המראה החזותי שלה.

• Shaders: A Shader הוא אוסף של הוראות להחיל על מודל 3D המאפשר למחשב לדעת איך זה צריך להיות מוצג. למרות רשתות הצללה ניתן קידוד באופן ידני, רוב חבילות התוכנה 3D יש כלים המאפשרים האמן לצבוט פרמטרים Shader בקלות רבה. באמצעות כלים אלה, האמן יכול לשלוט על האופן שבו פני השטח של המודל אינטראקציה עם אור, כולל אטימות, רפלקטיביות, הדגשת specular (ברק), ועשרות אחרים.
• טקסטורות: מרקמים גם תורמים רבות למראה חזותי של המודל. מרקמים הם קובצי תמונה דו מימדיים שניתן למפותם על פני השטח התלת-ממדי של המודל באמצעות תהליך המכונה מיפוי מרקם . מרקמים יכולים לנוע במורכבות מרקמים צבעוניים פשוטים עד לפרטי משטח פוטוריאליסטיים לחלוטין.

Texturing ו הצללה הם היבט חשוב של המחשב גרפיקה צינור, ולהיות טובים בשעה בכתב Shader רשתות או מפות מרקם מפתחת היא המומחיות של זה משלו. מרקם ו Shader אמנים הם פשוט אינסטרומנטלי במבט הכללי של סרט או תמונה כמו modelers או animators.

להסיק

יש לקוות, בשלב זה, אתה יודע קצת יותר על מודלים 3D המאפיינים העיקריים שלהם. בליבתם, מודלים 3D הם רק צורות גיאומטריות מורכבות עם מאות פרצופים מצולעים קטנים. אמנם, זה ללא ספק כיף לקרוא על מודלים 3D, זה אפילו יותר מרגש לעשות אותם בעצמך.