На цьому сайті у нас була можливість розповісти про поверхню і рендеринг у відносній глибині, і ми нещодавно обговорювали анатомію 3D-моделі. Але, на жаль, ми досі не надали будь-якої детальної інформації про процес 3D-моделювання.
Щоб виправити ситуацію, ми старанно працювали над підготовкою декількох статей, присвячених як художнім, так і технічним аспектам тривимірного моделювання. Хоча ми і представили спільне введення в моделювання в нашому обговоренні конвеєра комп'ютерної графіки, воно було далеко не повним. Моделювання - це велика тема, і маленький абзац ледь може подряпати поверхню і зробити предмет справедливим.
Ми надамо інформацію про деякі спільні прийоми та міркування, які повинні враховувати розробники моделей, що працюють над вашими улюбленими фільмами та іграми.
У решті цієї статті ми почнемо з представлення семи загальних методів, що використовуються для створення 3D-ресурсів для індустрії комп'ютерної графіки:
Box/підрозділ моделювання
Блочне моделювання - це техніка полігонального моделювання, при якій художник починає з геометричного примітиву (куб, сфера, циліндр і т. Д.), а потім уточнює його форму, поки не буде досягнуто бажаного зовнішнього вигляду.
Боксові моделювальники часто працюють поетапно, починаючи з сітки з низькою роздільною здатністю, уточнюючи форму, а потім підрозділюючи сітку, щоб згладити тверді краї і додати деталі. Процес поділу та уточнення повторюється до тих пір, поки сітка не містить достатньо багатокутних деталей, щоб належним чином передати задуману концепцію. Блочне
моделювання, ймовірно, є найбільш поширеною формою полігонального моделювання і часто використовується в поєднанні з методами моделювання ребер (які ми обговоримо трохи пізніше).
Edge/Contour Моделювання
Edge моделювання - це ще один полігональний метод, хоча і принципово відрізняється від його аналога блочного моделювання. У моделюванні країв, замість того, щоб починати з примітивної форми та уточнення, модель по суті будується по частинах, розміщуючи петлі багатокутних граней уздовж видатних контурів, а потім заповнюючи будь-які проміжки між ними.
Це може здатися надміру складним, але деякі сітки складно завершити тільки за допомогою блочного моделювання, хорошим прикладом є людське обличчя. Для правильного моделювання обличчя потрібне дуже суворе управління крайовим потоком і топологіейі точність, що забезпечується контурним моделюванням, може бути неоціненною. Замість того, щоб намагатися сформувати чітко окреслену очницю з суцільного багатокутного куба (що заплутано і нелогічно), набагато простіше побудувати контур ока, а потім змоделювати інше. Як тільки основні орієнтири (очі, губи, брови, ніс, щелепа) змодельовані, інші мають тенденцію ставати на місце майже автоматично.
NURBS/Сплайн моделювання
NURBS - це метод моделювання, який найактивніше використовується для автомобільного та промислового моделювання. На відміну від полігональної геометрії, сітка NURBS не має граней, ребер або вершин. Замість цього, NURBS-моделі складаються з гладко інтерпретованих поверхонь, створених шляхом «переміщення» сітки між двома або більше кривими Безьє (також відомими як сплайни).
Криві NURBS створюються за допомогою інструменту, який дуже схожий на інструмент пера в MS Paint або Adobe Illustrator. Крива малюється в тривимірному просторі і редагується шляхом переміщення кількох маркерів, що називаються CV (контрольні вершини). Щоб змоделювати поверхню NURBS, художник розміщує криві вздовж контурів, і програмне забезпечення автоматично інтерполює простір між ними
. Альтернативно, поверхня NURBS може бути створена обертанням кривої профілю навколо центральної осі. Це звичайна (і дуже швидка) методика моделювання радіальних об'єктів - келихів, ваз, тарілок тощо.
Цифрова скульптура
Технічна індустрія любить говорити про певні прориви, які вони назвали проривними технологіями. Технологічні інновації, які змінюють спосіб вирішення певної задачі. Автомобіль змінив спосіб, яким ми обходимо. Інтернет змінив спосіб доступу до інформації та спілкування. Цифрове моделювання - це проривна технологія в тому сенсі, що вона допомагає звільнити моделістів від копітких обмежень топології і крайового потоку і дозволяє їм інтуїтивно створювати тривимірні моделі способом, дуже схожим на моделювання цифрової глини.
У цифровій скульптурі сітки створюються органічно, за допомогою планшетного пристрою (Wacom), щоб ліпити і надавати форму моделі майже так само, як скульптор використовував би граблі на реальному шматочку глини. Цифрова скульптура вивела моделювання персонажів і істот на новий рівень, роблячи процес більш швидким, більш ефективним і дозволяючи художникам працювати з сітками високої роздільної здатності, що містять мільйони полігонів. Скульптурні сітки відомі раніше немислимими рівнями деталізації поверхні і природною (навіть спонтанною) естетикою.
Процедурне моделювання
Слово процедурний у комп'ютерній графіці належить до чогось, згенерованого алгоритмічно, а не створеного вручну рукою художника. У процедурному моделюванні сцени або об'єкти створюються на основі визначених користувачем правил або параметрів.
У популярних пакетах моделювання навколишнього середовища Vue, Bryce і Terragen можна створювати цілі ландшафти, встановлюючи і змінюючи параметри навколишнього середовища, такі як щільність листя і діапазон висот, або вибираючи з передвстановок ландшафту, таких як пустеля, альпійський, прибережний і т.Д.Процедурне
моделювання часто використовується для органічних конструкцій, таких як дерева і листя, де є майже нескінченні варіації і складність, які можуть бути дуже трудомісткими (або взагалі неможливими) для художника, щоб відобразити вручну. Програма SpeedTreeіспользує рекурсивний/фрактальний алгоритм для генерації унікальних дерев і чагарників, які можна налаштувати за допомогою редагованих налаштувань висоти стовбура, щільності гілок, кута, скручування і десятків, якщо не сотень інших опцій. CityEngine використовує аналогічні методи для створення процедурних міських пейзажів.
Засноване на зображенні моделювання
Моделювання на основі зображень - це процес, за допомогою якого трансформовані тривимірні об'єкти алгоритмічно виводяться з набору статичних почесних зображень. Моделювання на основі зображень часто використовується в ситуаціях, коли тимчасові або бюджетні обмеження не дозволяють створювати повністю реалізований тривимірний актив вручну.
Можливо, найвідоміший приклад моделювання на основі зображень був у «Матриці», де команда не мала ні часу, ні ресурсів для моделювання повних 3D-наборів. Вони знімали послідовності дій з масивами камер на 360 градусів, а потім використовували інтерпретуючий алгоритм, щоб дозволити «віртуальній» 3D-камері переміщатися по традиційних реальних сетах.
3D сканування
3D-сканування - це метод оцифрування об'єктів реального світу, коли потрібен неймовірно високий рівень фотореалізму. Реальний об'єкт (або навіть суб'єкт) сканується, аналізується, і необроблені дані (зазвичай хмара точок x, y, z) використовуються для створення точної полігональної сітки або сітки NURBS. Сканування часто використовується, коли потрібне цифрове уявлення чинного актора, як, наприклад, у «Загадковій історії Бенджаміна Баттона», де головний герой (Бред Пітт) старів у зворотному напрямку протягом усього фільму.
Перш ніж турбуватися про те, що 3D-сканери замінять традиційні моделі, задумайтеся на хвилину, що основна маса об'єктів, змодельованих для індустрії розваг, не має аналогів у реальному світі. Поки ми не почнемо бачити космічні кораблі, інопланетян і героїв мультфільмів, можна з упевненістю припустити, що позиція моделіста в індустрії комп'ютерної графіки, ймовірно, безпечна.