Uvod u tehnike 3D modeliranja
Na ovoj web stranici imali smo priliku pokriti površinu i prikazivanje u relativnoj dubini, a nedavno smo raspravljali o anatomiji 3D modela . Nažalost, dosad smo zanemarili pružanje bilo kakvih detaljnih informacija o procesu 3D modeliranja.
Da bismo ispravno postavili stvari, teško smo na poslu pripremajući pregršt članaka koji se usredotočuju na umjetničke i tehničke strane 3D modeliranja. Iako smo pružili opći uvod u modeliranje u našoj raspravi o? računalne grafike , daleko je od sveobuhvatnog. Modeliranje je ekspanzivna tema, a mali odlomak jedva može ogrebotati površinu i učiniti subjekt pravdu.
U narednim danima pružit ćemo informacije o nekim od uobičajenih tehnika i razmatranja koje moraju napraviti modeli koji rade na vašim omiljenim filmovima i igrama.
Za ostatak ovog članka počet ćemo uvođenjem sedam uobičajenih tehnika za izradu 3D alata za industriju računalne grafike:
Uobičajene tehnike modeliranja
Okvir / model podjele
Moduliranje polja je tehnika poligonalne modeliranja u kojoj umjetnik počinje s geometrijskim primitivnim (kocka, sfera, cilindar, itd.), A zatim pročišćava njegov oblik do postizanja željenog izgleda.
Modeli kutija često rade u fazama, počevši od mrežice s niskom razlučivosti, rafiniranjem oblika, a zatim podjelom mrežice kako bi izravnali teške rubove i dodali detalje. Proces podjele i rafiniranja se ponavlja sve dok mreža ne sadrži dovoljno poligonalnih detalja kako bi pravilno prenijeli namijenjeni koncept.
Modeliranje kutija vjerojatno je najčešći oblik poligonalnog modeliranja i često se koristi zajedno s tehnikama rubnih modela (o kojima ćemo raspravljati u samo trenutak). Ovdje detaljnije istražujemo proces box / edge modeliranja.
Edge / Contour Modeliranje
Edge modeliranje je još jedna poligonalna tehnika, iako temeljno drugačija od modela kutija modela. U rubnim modelima, a ne počevši od primitivnog oblika i rafiniranja, model se uglavnom gradi po komadu postavljanjem petlji poligonalnih lica uz istaknute konture, a zatim ispunjavajući sve praznine između njih.
To može zvučati nepotrebno komplicirano, ali određene mreže su teško završiti kroz modeliranje kutija, a ljudsko je lice dobar primjer. Pravilno oblikovanje lica zahtijeva vrlo strogo upravljanje protočnim rubom i topologijom , a preciznost koju daje konturno modeliranje može biti od neprocjenjive vrijednosti. Umjesto da pokušavate oblikovati dobro definiranu utičnicu oka iz čvrste poligonalne kocke (što je zbunjujuće i suprotno intuitivno), mnogo je lakše izgraditi obris oka, a zatim modelirati ostatak od tamo. Jednom kada su glavne orijentire (oči, usne, obrve, nos, jawline) modelirane, ostatak skoro automatski pada na svoje mjesto.
NURBS / Spline Modeliranje
NURBS je tehnika modeliranja koja se najviše koristi za automobilsku i industrijsku modeliranje. Za razliku od poligonalne geometrije, NURBS mreža nema lica, rubova ili vrhova. Umjesto toga, NURBS modeli sastoje se od glatko interpretiranih površina, stvorenih "lofting" mrežom između dvije ili više Bezier krivulja (također poznat kao splines).
NURBS krivulje izrađuju se pomoću alata koji je vrlo slično alatu olovke u MS Paintu ili Adobe Illustratoru. Krivulja je nacrtana u 3D prostoru i uređena pomicanjem niza ručki zvanih CV (kontrolni vrhovi). Za modeliranje NURBS površine, umjetnik postavlja krivulje uz istaknute konture, a softver automatski interpolira razmak između.
Alternativno, NURBS površina može se stvoriti okretanjem krivulje profila oko središnje osi. Ovo je uobičajena (i vrlo brzo) tehnika modeliranja predmeta koji su radijalni u prirodi - naočale, vaze, tanjure itd.
Digitalni kiparstvo
Tehnološka industrija voli razgovarati o određenim otkrićima koje su nazvali razorne tehnologije . Tehnološke inovacije koje mijenjaju način na koji razmišljamo o postizanju određene zadaće. Automobil je promijenio način na koji smo se kretali. Internet je promijenio način na koji pristupamo informacijama i komuniciramo. Digitalna sculpting je razorna tehnologija u smislu da je pomogla slobodnim modelarima od mukotrpnih ograničenja topologije i rubnog protoka te im omogućuje intuitivno stvaranje 3D modela na način vrlo sličan kiparskoj digitalnoj glini.
U digitalnom oblikovanju mrežice se kreiraju organskim putem pomoću uređaja za tabletiranje (Wacom) koji oblikuje i oblikuje model skoro točno onako kako bi kipar koristio četke za rake na pravi komadi gline. Digitalni kipar je preuzeo modeliranje likova i stvorenja na novu razinu, čime je proces brži i učinkovitiji, a umjetnicima omogućuje rad s mrežama visoke rezolucije koje sadrže milijune poligona. Oblikovane mrežice poznate su po dosada nezamislivim razinama površinskih detalja i prirodnom (pa čak i spontanom) estetiku.
Proceduralno modeliranje
Riječ postupovnih u računalnoj grafici odnosi se na sve generirane algoritamski, umjesto da se ručno stvori rukom umjetnika. U proceduralnom modeliranju, scene ili objekti izrađuju se na temelju korisnički definiranih pravila ili parametara.
U popularnim paketima za modeliranje okoliša Vue, Bryce i Terragen mogu se generirati cjelokupni krajolici postavljanjem i promjenom parametara okoliša poput gustoće lišća i visine, ili odabirom iz krajolika kao što su pustinja, alpska, priobalna i sl.
Proceduralno modeliranje često se koristi za organske konstrukcije kao što su stabla i lišće, gdje postoji skoro beskonačna varijacija i složenost koja bi bila vrlo dugotrajna (ili nemoguće zajedno) kako bi umjetnik mogao uhvatiti ručno. Aplikacija SpeedTree koristi algoritam baziran na rekurzivnom / fraktalnom alatu radi generiranja jedinstvenih stabala i grmlja koji se mogu ugađati kroz uređivačke postavke za visinu debla, gustoću grana, kut, nabore i desetke, ako ne i stotine drugih mogućnosti. CityEngine koristi slične tehnike za generiranje proceduralnih gradskih slika.
Modeliranje temeljeno na slikama
Modeliranje temeljeno na slikama je proces kojim se transformirajuci 3D objekti algoritamski izvode iz skupa statičnih dvodimenzionalnih slika. Modeliranje temeljeno na slikama često se koristi u situacijama u kojima vrijeme ili proračunska ograničenja ne dopuštaju ručno izradu potpuno ostvarene 3D prednosti.
Možda je najpoznatiji primjer modeliranja na slici bio u Matrixu , gdje tim nije imao ni vremena niti resursa za modeliranje kompletnih 3D setova. Snimali su akcijske sekvence s kamerama od 360 stupnjeva, a zatim upotrijebili algoritam za interpretaciju kako bi se omogućio "virtualni" kretanje 3D kamere kroz tradicionalne setove stvarnog svijeta.
3D skeniranje
3D skeniranje je metoda digitalizacije objekata u stvarnom svijetu kada je potrebna nevjerojatno visoka razina foto-realizma. Skenira se, analizira i analizira stvarni objekt (ili čak glumac), a neobrađeni podaci (tipično x, y, z point cloud) koriste se za generiranje točne poligonalne ili NURBS mreže. Skeniranje se često koristi kada je potrebna digitalna reprodukcija glumca u stvarnom svijetu, kao u The Curious Case of Benjamin Button, gdje glavni lik (Brad Pitt) stoji u naličju tijekom cijelog filma.
Prije nego što počnete brinuti o 3D skenerima koji zamjenjuju tradicionalne modelere, razmislite na trenutak da najveći dio predmeta koji se temelje na zabavnoj industriji nema ekvivalent u stvarnom svijetu. Dok ne započnemo razgledavati svemirske brodove, vanzemaljce i crtane likove, može se pretpostaviti da je položaj modela u industriji CG vjerojatno siguran.