In diesem Beitrag konzentrieren wir uns auf einige der Werkzeuge und Prozesse, die bei der polygonalen 3D-Modellierung verwendet werden.
Im Polygonale ModellierungEin Künstler erstellt eine digitale Darstellung eines 3D-Objekts mit einem geometrischen Netz, das aus Flächen, Kanten und Scheitelpunkten besteht. Flächen sind normalerweise vierseitig oder dreieckig und bilden die Oberfläche des 3D-Modells. Mithilfe der folgenden Techniken wandelt ein Modellierer ein primitives 3D-Netz (normalerweise Würfel, Zylinder oder Kugel) methodisch in ein vollständiges 3D-Modell um:
Extrusion
Extrusion ist eine Methode zum Hinzufügen von Geometrie zu einem Polygon-Grundelement. Eines der Hauptwerkzeuge, mit dem ein Modellierer die Formung eines Netzes vornimmt.
Durch die Extrusion manipuliert ein Modellierer das 3D-Netz, indem er entweder ein Gesicht in sich zusammenfällt (um eine Einbuchtung zu erzeugen) oder das Gesicht entlang dessen nach außen extrudieren Oberflächennormal - der Richtungsvektor senkrecht zur Polygonfläche.
Durch die Extrusion einer vierseitigen Fläche werden vier neue Polygone erzeugt, um die Lücke zwischen Start- und Endposition zu schließen. Die Extrusion kann ohne ein konkretes Beispiel schwierig zu visualisieren sein:
- Betrachten Sie eine einfache Pyramidenform, mit vierseitiger (4-kantiger) Basis. Ein Modellierer könnte diese primitive Pyramide in eine hausartige Form umwandeln, indem sie die Basis der Pyramide auswählt und sie in die negative Y-Richtung extrudiert. Der Sockel der Pyramide wird nach unten verschoben, und im Raum zwischen Sockel und Kappe werden vier neue vertikale Flächen erstellt. Ein ähnliches Beispiel könnte man beim Modellieren der Beine eines Tisches oder Stuhls sehen.
- Kanten können auch extrudiert werden. Wenn eine Kante extrudiert wird, wird sie im Wesentlichen dupliziert. Die doppelte Kante kann dann in jede Richtung vom Original weggezogen oder gedreht werden, wobei automatisch eine neue polygonale Fläche erstellt wird, die die beiden verbindet. Dies ist das wichtigste Mittel zur Formung der Geometrie in Konturmodellierung verarbeiten.
Unterteilung
Die Unterteilung ist eine Möglichkeit für Modellierer, eine polygonale Auflösung entweder einheitlich oder selektiv zu einem Modell hinzuzufügen. Da ein polygonales Modell in der Regel von einem Grundelement mit niedriger Auflösung mit sehr wenigen Flächen ausgeht, ist es nahezu unmöglich, ein fertiges Modell ohne zumindest eine gewisse Unterteilung zu erstellen.
- EIN einheitliche Unterteilung teilt die gesamte Oberfläche eines Modells gleichmäßig. Einheitliche Unterteilungen werden normalerweise auf einer linearen Skala ausgeführt, dh jede polygonale Fläche wird in vier Teile unterteilt. Eine gleichmäßige Unterteilung hilft, "Blockigkeit" zu beseitigen, und kann verwendet werden, um die Oberfläche eines Modells gleichmäßig zu glätten.
- Kantenschleifen - Die Auflösung kann auch durch selektives Platzieren zusätzlicher Kantenschleifen hinzugefügt werden. Eine Kantenschleife kann über jeden zusammenhängenden Satz von polygonalen Flächen hinzugefügt werden, wobei die ausgewählten Flächen unterteilt werden, ohne dass der Rest des Netzes unnötig aufgelöst wird. Kantenschleifen werden normalerweise verwendet, um die Auflösung in Bereichen eines Modells hinzuzufügen, für die ein Detailgrad erforderlich ist, der in der Nähe der Geometrie unverhältnismäßig ist.Kantenschleifen können auch verwendet werden, um eine Oberfläche für die Extrusion oder für eine gleichmäßige Unterteilung vorzubereiten. Wenn eine Fläche gleichmäßig unterteilt ist, werden alle harten Kanten abgerundet und geglättet. Wenn eine Unterteilung erforderlich ist, der Modellierer jedoch bestimmte harte Kanten beibehalten möchte, können sie durch Auflegen einer Kantenschleife auf beiden Seiten der betreffenden Kante beibehalten werden. Der gleiche Effekt kann durch die Verwendung von a erreicht werden Fase , nachfolgend diskutiert.
Fasen oder Fasen
Wenn Sie sich mit den Bereichen Technik, Industriedesign oder Holzbearbeitung befasst haben, ist das Wort Fase vielleicht schon etwas Gewicht für dich.
Standardmäßig sind die Kanten eines 3D-Modells unendlich scharf - ein Zustand, der in der realen Welt so gut wie nie vorkommt. Sieh Dich um. Bei näherer Betrachtung hat fast jede Kante, auf die Sie stoßen, eine gewisse Verjüngung oder Rundheit.
Eine Abschrägung oder Fase berücksichtigt dieses Phänomen und wird verwendet, um die Härte der Kanten eines 3D-Modells zu reduzieren:
- Zum Beispiel tritt jede Kante eines Würfels bei einer Konvergenz von 90 Grad zwischen zwei Polygonflächen auf. Durch das Abschrägen dieser Kanten entsteht eine schmale 45-Grad-Fläche zwischen den zusammenlaufenden Ebenen, um das Erscheinungsbild der Kante zu mildern, und der Würfel kann realistischer mit Licht interagieren. Die Länge (oder Versatz ) der Abschrägung, sowie deren Rundheit kann vom Modellierer bestimmt werden.
Verfeinern / Formen
Die meisten Modelle werden auch als "Schieben und Ziehen von Scheitelpunkten" bezeichnet und erfordern eine gewisse manuelle Verfeinerung. Wenn Sie ein Modell verfeinern, bewegt der Künstler einzelne Scheitelpunkte entlang der x-, y- oder z-Achse, um die Konturen der Oberfläche zu optimieren.
Eine hinreichende Analogie zur Verfeinerung könnte man in der Arbeit eines traditionellen Bildhauers sehen: Wenn ein Bildhauer arbeitet, blockiert er zuerst die großen Formen der Skulptur und konzentriert sich dabei auf die Gesamtform seines Bildes. Dann besucht er jeden Bereich der Skulptur mit einem "Rechenpinsel", um die Oberfläche feiner einzustellen und die notwendigen Details herauszuarbeiten.
Die Verfeinerung eines 3D-Modells ist sehr ähnlich. Jede Extrusion, Abschrägung, Kantenschleife oder Unterteilung wird typischerweise von etwas weniger Scheitelpunkt für Scheitelpunktverfeinerung begleitet.
Die Verfeinerungsphase kann mühsam sein und verbraucht wahrscheinlich 90 Prozent der Gesamtzeit, die ein Modellbauer für ein Stück verbringt.Es dauert möglicherweise nur 30 Sekunden, um eine Kantenschleife zu platzieren oder eine Extrusion herauszuziehen, aber es ist für einen Modellierer nicht unübertroffen, Stunden damit zu verbringen, die nahegelegene Oberflächentopologie zu verfeinern (insbesondere bei der organischen Modellierung, wo Oberflächenänderungen glatt und subtil sind ).
Verfeinerung ist letztlich der Schritt, der ein Modell von einer laufenden Arbeit zu einem fertigen Asset führt.
