Auf dieser Website hatten wir die Möglichkeit, sowohl Oberflächen als auch Rendering relativ tief zu behandeln, und wir haben kürzlich die Anatomie eines 3D-Modells diskutiert. Leider haben wir bisher versäumt, detaillierte Informationen zum 3D-Modellierungsprozess bereitzustellen.
Um die Dinge richtig zu stellen, haben wir hart daran gearbeitet, eine Handvoll Artikel zu erstellen, die sich sowohl auf die künstlerischen als auch auf die technischen Aspekte der 3D-Modellierung konzentrieren. Obwohl wir in unserer Diskussion der Computergraphik-Pipeline eine allgemeine Einführung in die Modellierung gegeben haben, war sie bei weitem nicht umfassend. Modellieren ist ein weitreichendes Thema, und ein kleiner Absatz kann die Oberfläche kaum zerkratzen und dem Thema gerecht werden.
In den nächsten Tagen informieren wir Sie über einige der üblichen Techniken und Überlegungen, die von den Modellierern, die an Ihren Lieblingsfilmen und -spielen arbeiten, gemacht werden müssen.
Für den Rest dieses Artikels werden zunächst sieben allgemeine Techniken vorgestellt, mit denen 3D-Assets für die Computergrafikbranche erstellt werden:
Gemeinsame Modellierungstechniken
Modellierung der Box / Unterteilung
Die Box-Modellierung ist eine polygonale Modellierungstechnik, bei der der Künstler mit einem geometrischen Grundelement (Würfel, Kugel, Zylinder usw.) beginnt und seine Form verfeinert, bis das gewünschte Erscheinungsbild erreicht ist.Box-Modellierer arbeiten oft stufenweise, beginnen mit einem Netz mit niedriger Auflösung, verfeinern die Form und unterteilen das Netz, um harte Kanten zu glätten und Details hinzuzufügen. Der Vorgang der Unterteilung und Verfeinerung wird wiederholt, bis das Netz genügend polygonale Details enthält, um das beabsichtigte Konzept richtig zu vermitteln.Die Box-Modellierung ist wahrscheinlich die gebräuchlichste Form der polygonalen Modellierung und wird häufig in Verbindung mit Kantenmodellierungstechniken verwendet (die wir gleich besprechen werden). Wir untersuchen hier den Box / Edge-Modellierungsprozess genauer. Kanten- / Konturmodellierung Die Kantenmodellierung ist eine andere polygonale Technik, unterscheidet sich jedoch grundlegend von ihrem Gegenstück zur Box-Modellierung. Bei der Kantenmodellierung wird das Modell nicht mit einer primitiven Form begonnen und verfeinert, sondern es wird im Wesentlichen Stück für Stück gebaut, indem Schleifen mit polygonalen Flächen entlang auffälliger Konturen platziert werden und dann alle Lücken zwischen ihnen gefüllt werden.Dies mag unnötig kompliziert klingen, aber bestimmte Netze sind nur durch Box-Modellierung schwierig zu vervollständigen, wobei das menschliche Gesicht ein gutes Beispiel ist. Um ein Gesicht richtig zu modellieren, bedarf es einer strengen Verwaltung von Kantenfluss und Topologie, und die Genauigkeit, die die Konturmodellierung bietet, kann von unschätzbarem Wert sein. Anstatt zu versuchen, eine gut definierte Augenhöhle aus einem soliden polygonalen Würfel zu formen (was verwirrend und kontraintuitiv ist), ist es viel einfacher, eine Kontur des Auges zu erstellen und den Rest von dort aus zu modellieren. Sobald die wichtigsten Orientierungspunkte (Augen, Lippen, Augenbrauenlinie, Nase, Kinnlinie) modelliert sind, neigt der Rest dazu, fast automatisch zu sitzen. NURBS ist eine Modellierungstechnik, die am häufigsten für die Automobil- und Industriemodellierung verwendet wird. Im Gegensatz zur polygonalen Geometrie hat ein NURBS-Netz keine Flächen, Kanten oder Scheitelpunkte. Stattdessen bestehen NURBS-Modelle aus glatt interpretierten Oberflächen, die durch "Lofting" eines Netzes zwischen zwei oder mehr Bezier-Kurven (auch als Splines bezeichnet) erstellt werden.NURBS-Kurven werden mit einem Werkzeug erstellt, das dem Stiftwerkzeug in MS Paint oder Adobe Illustrator sehr ähnlich ist. Die Kurve wird im 3D-Raum gezeichnet und durch Verschieben einer Reihe von Ziehpunkten namens CVs (Kontrollvertices) bearbeitet. Um eine NURBS-Oberfläche zu modellieren, platziert der Künstler Kurven entlang markanter Konturen, und die Software interpoliert automatisch den Abstand dazwischen.Alternativ kann eine NURBS-Oberfläche erstellt werden, indem eine Profilkurve um eine zentrale Achse gedreht wird. Dies ist eine übliche (und sehr schnelle) Modellierungsmethode für Objekte mit radialer Natur - Weingläser, Vasen, Teller usw. Die Tech-Industrie spricht gerne über bestimmte Durchbrüche, die sie genannt haben disruptive Technologien . Technologische Innovationen, die das Denken einer bestimmten Aufgabe verändern. Das Auto hat die Art, wie wir uns bewegen, verändert. Das Internet veränderte den Zugang zu Informationen und die Kommunikation. Digital Sculpting ist eine disruptive Technologie in dem Sinne, dass es Modellierern dabei geholfen hat, die mühsamen Zwänge der Topologie und des Kantenflusses zu lösen, und ermöglicht ihnen, intuitiv 3D-Modelle in einer Weise zu erstellen, die der Bildgebung von digitalem Ton sehr ähnlich ist.Bei der digitalen Bildhauerei werden Maschen organisch erstellt. Das Modell wird mit einem (Wacom) Tablet-Gerät fast genau so geformt und geformt, als würde ein Bildhauer Rechenpinsel auf einem echten Tonblock verwenden. Die digitale Bildhauerei hat die Charakter- und Kreaturmodellierung auf ein neues Niveau gehoben, wodurch der Prozess schneller und effizienter wird und Künstler mit hochauflösenden Netzen arbeiten können, die Millionen von Polygonen enthalten. Sculpted Meshes sind bekannt für ein undenkbares Maß an Oberflächendetails und eine natürliche (sogar spontane) Ästhetik. Das Wort prozedural in der Computergrafik bezieht sich auf alles, was algorithmisch generiert wird, anstatt manuell von einem Künstler erstellt zu werden. Bei der prozeduralen Modellierung werden Szenen oder Objekte basierend auf benutzerdefinierbaren Regeln oder Parametern erstellt.In den beliebten Umgebungsmodellierungspaketen Vue, Bryce und Terragen können gesamte Landschaften durch Einstellen und Ändern von Umgebungsparametern wie Laubdichte und Höhenbereich oder durch Auswahl von Landschaftsgeschenken wie Wüste, Alpen, Küste usw. erstellt werden.Prozedurales Modellieren wird häufig für organische Konstrukte wie Bäume und Blätter verwendet, bei denen es nahezu unbegrenzte Variationen und Komplexität gibt, die für einen Künstler mit der Hand sehr zeitaufwändig (oder überhaupt nicht möglich) wären. Die Anwendung SpeedTree verwendet einen rekursiven / fraktalbasierten Algorithmus, um eindeutige Bäume und Büsche zu erzeugen, die durch bearbeitbare Einstellungen für Stammhöhe, Zweigdichte, Winkel, Wellung und Dutzende, wenn nicht hunderte von anderen Optionen, angepasst werden können. CityEngine verwendet ähnliche Techniken, um prozedurale Stadtlandschaften zu erstellen. Bildbasierte Modellierung ist ein Prozess, bei dem transformierbare 3D-Objekte aus einem Satz statischer zweidimensionaler Bilder algorithmisch abgeleitet werden. Die bildbasierte Modellierung wird häufig in Situationen eingesetzt, in denen zeitliche oder budgetäre Einschränkungen die Erstellung eines vollständig realisierten 3D-Assets nicht manuell ermöglichen.Das bekannteste Beispiel für die bildbasierte Modellierung war in Die Matrix , wo das Team weder die Zeit noch die Ressourcen hatte, um komplette 3D-Sets zu modellieren. Sie filmten Action-Sequenzen mit 360-Grad-Kamera-Arrays und verwendeten dann einen Interpretationsalgorithmus, um eine "virtuelle" 3D-Kamerabewegung durch traditionelle Sets zu ermöglichen.? 3D-Scannen ist eine Methode zum Digitalisieren realer Objekte, wenn ein unglaublich hoher Fotorealismus erforderlich ist. Ein reales Objekt (oder sogar Akteur) wird gescannt, analysiert und die Rohdaten (normalerweise eine x-, y-, z-Punktewolke) werden verwendet, um ein genaues Polygon- oder NURBS-Netz zu erzeugen. Das Scannen wird häufig verwendet, wenn eine digitale Darstellung eines realen Schauspielers erforderlich ist, wie in Der kuriose Fall von Benjamin Button, wo der Hauptcharakter (Brad Pitt) während des gesamten Films in umgekehrter Richtung gealtert wurde.Bevor Sie sich Sorgen machen, dass 3D-Scanner herkömmliche Modellierer ersetzen, sollten Sie einen Moment lang berücksichtigen, dass der Großteil der für die Unterhaltungsindustrie modellierten Objekte keine Entsprechung in der realen Welt hat. Bis wir anfangen, Raumschiffe, Außerirdische und Zeichentrickfiguren herumlaufen zu sehen, können wir davon ausgehen, dass die Position des Modellbauers in der CG-Industrie wahrscheinlich sicher ist. NURBS / Spline-Modellierung
Digital Sculpting
Verfahrensmodellierung
Bildbasierte Modellierung
3D-Scannen
