Uvod u tehnike 3D modeliranja
Na ovom sajtu, imali smo priliku da pokrijemo i površinu i rendering u relativnoj dubini, a nedavno smo razgovarali o anatomiji 3D modela . Ali, nažalost, do sada smo zanemarili da pružimo bilo kakvu detaljnu informaciju o 3D modeliranju.
Da bismo ispravno odredili stvari, bili smo muči na pripremi nekoliko članaka koji se fokusiraju na umetničke i tehničke strane 3D modela. Iako smo pružili opšti uvod u modeliranje u našoj diskusiji o? kompjuterska grafika , to nije bilo sveobuhvatno. Modeliranje je ekspanzivna tema, a mali paragraf jedva može grebati površinu i učiniti predmetu pravičnosti.
U narednim danima ćemo pružiti informacije o nekim od uobičajenih tehnika i razmatranja koje moraju izraditi modeleri koji rade na vašim omiljenim filmovima i igricama.
Za ostatak ovog članka, započeti ćemo sa uvodom sedam zajedničkih tehnika korištenih za kreiranje 3D sredstava za industriju računarske grafike:
Zajedničke tehnike modelovanja
Modeliranje polja / podjela
Modeliranje polja je poligonalna tehnika modeliranja u kojoj umetnik počinje sa geometrijskim primitivom (kocka, sfera, cilindar, itd.), A zatim poboljšava svoj oblik dok se ne postigne željeni izgled.
Modeleri boksova često rade u fazama, počevši od mreže sa niskom rezolucijom, prečišćavajući oblik, a zatim podeljuju mrežu kako bi izvukli čvrste ivice i dodali detalje. Proces podjele i rafiniranja se ponavlja sve dok mreža ne sadrži dovoljno poligonalnih detalja kako bi pravilno prenijela predloženi koncept.
Modeliranje kutije je verovatno najčešći oblik poligonalnog modeliranja i često se koristi u kombinaciji sa tehnikama modeliranja ivica (o čemu ćemo razgovarati za trenutak). Ovde detaljnije istražujemo proces modeliranja kutije / ivica.
Edge / Contour Modeling
Modeliranje ivice je još jedna poligonalna tehnika, mada fundamentalno drugačija od njegove kutije za modeliranje kutija. U ivičnom modeliranju, umjesto da se započinje sa primitivnim oblikom i rafiniranjem, model je u suštini izgrađen komad po komadu postavljanjem petlji poligonalnih lica uz istaknute konture, a zatim popunjavati praznine između njih.
Ovo može zvučati nepotrebno komplikovano, ali neke mreže je teško završiti samo kroz modeliranje kutija, ljudsko lice je dobar primer. Za pravilno modeliranje lica potrebno je strogo upravljanje robnim protokom i topologijom , a preciznost koja se pruža konturnim modeliranjem može biti neprocenjiva. Umesto da pokušavate oblikovati dobro definisano utikač za oči iz čvrste poligonalne kocke (što je zbunjujuće i kontra-intuitivno), mnogo je lakše napraviti kontekst očiju, a zatim napraviti ostatak odavde. Kada se modeliraju glavne orijentire (oči, usne, bradavica, nos, jajna linija), ostatak teži da padne na svoje mesto skoro automatski.
Modeliranje NURBS / Spline
NURBS je tehnika modelovanja koja se najviše koristi za automobilsko i industrijsko modeliranje. Za razliku od poligonalne geometrije, mreža NURBS nema lica, ivice ili vertikale. Umjesto toga, modeli NURBS se sastoje od glatko tumačenih površina, stvorenih "lofting" mrežom između dvije ili više Bezierovih krivina (poznatih i kao spline).
NURBS krivine se kreiraju pomoću alata koji funkcioniše vrlo slično kao alat za olovke u MS bojama ili Adobe Illustrator. Krive su nacrtane u 3D prostoru i uređene pomeranjem serije ručica zvanih CVs (kontrolne vertikale). Za modeliranje površine NURBS, umetnik postavlja krivine duž istaknutih kontura, a softver automatski interpolira prostor između.
Osim toga, površina NURBS može se kreirati okretanjem krivulje profila oko centralne ose. Ovo je uobičajena (i vrlo brza) tehnika modeliranja objekata koji su radijalni u prirodi - vinska čaša, vaze, ploče, itd.
Digital Sculpting
Tehnička industrija voli da govori o određenim prodorima koje su nazivali neugodnim tehnologijama . Tehnološke inovacije koje menjaju način na koji razmišljamo o postizanju određenog zadatka. Automobil je promenio način na koji se približavamo. Internet je promenio način na koji pristupamo informacijama i komuniciramo. Digitalno skulptiranje je neugodna tehnologija u smislu da je besplatnim modelarima pomogao od teških ograničenja topologije i ivičnog toka i omogućava im intuitivno kreiranje 3D modela na način koji je vrlo sličan skulptovanju digitalne glina.
U digitalnom skulptovanju, mrežice se stvaraju organski, koristeći (Wacom) tablični uređaj za oblikovanje i oblikovanje modela skoro baš kao što bi skulptor koristio gumene četke na stvarnom dijelu gline. Digitalno skulptovanje uzima modeliranje stvorenja i karaktera na novi nivo, čineći proces bržim i efikasnijim i omogućavajući umetnicima da rade sa očima visoke rezolucije sa milionima poligona. Vijčane mreže su poznate po ranijim nezamislivim nivoima površinskih detalja, a prirodna (čak i spontana) estetika.
Proceduralno modeliranje
Reč proceduralno u računarskoj grafici odnosi se na bilo šta proizvedeno algoritmično, a ne ručno umetanje ruke umetnika. Kod proceduralnog modeliranja, scene ili predmeti se kreiraju na osnovu pravila i parametara koji se mogu definisati korisnicima.
U popularnim paketima za modeliranje okoline Vue, Bryce i Terragen, celokupni pejzaži mogu se generisati postavljanjem i modifikacijom parametara okoline, kao što su gustoća listova i nadmorska visina, ili biranjem poklonskih prezentacija kao što su pustinja, alpska, obalna itd.
Proceduralno modeliranje se često koristi za organske konstrukcije kao što su drveće i lišće, gde postoji gotovo beskonačna varijacija i složenost koja bi bila vrlo dugo vremena (ili nemoguća) za umetnika da ručno snima. Aplikacija SpeedTree koristi rekurzivni / fractal bazirani algoritam za generisanje jedinstvenih stabala i grmlja koji se mogu podesiti pomoću editabilnih postavki za visinu trupa, gustoću grana, ugao, uvrtanje i desetine, ako ne i stotine drugih opcija. CityEngine koristi slične tehnike da generiše proceduralne gradske scene.
Modeliranje zasnovano na slikama
Modeliranje zasnovano na slikama je proces pomoću koje se transformirani 3D objekti algoritamski izvedu iz skupa statičkih dvodimenzionalnih slika. Modeliranje zasnovano na slikama se često koristi u situacijama kada vremensko ili budžetsko ograničenje ne dozvoljava da se ručno stvori potpuno realizovana 3D sredstva.
Možda je najpoznatiji primer modeliranja zasnovan na slikama bio u Matriksu , gde tim nije imao vremena niti resursa za modeliranje kompletnih 3D setova. Snimili su akcione sekvence sa nizovima foto-aparata od 360 stepeni, a zatim su koristili algoritam interpretacije kako bi omogućili "virtuelni" 3D kretanje kroz tradicionalne skupove stvarnog sveta.
3D skeniranje
3D skeniranje je metoda digitalizacije objekata stvarnog sveta kada je potreban neverovatno visok nivo fotorealizma. Realni objekat (ili čak glumac) se skenira, analizira, a neobrađeni podaci (obično oblak x, y, z tačka) se koriste za stvaranje precizne poligonalne ili NURBS mreže. Skeniranje se često koristi kada se traži digitalna reprezentacija glumca iz stvarnog sveta, kao što je slučaj sa The Curious Case of Benjamin Button, gde glavni lik (Brad Pitt) stari u režimu tokom celog filma.
Pre nego što brinete o 3D skenerima koji zamenjuju tradicionalne modelere, uzmite u obzir na trenutak da većina objekata modeliranih za industriju zabave nema ekvivalent u stvarnom svetu. Dok ne počnemo vidjeti svemirske brodove, vanzemaljce i likove crtanih filmova, sigurno je pretpostaviti da je pozicija modela u industriji CG vjerovatno sigurna.