3D-modellkomponenter - vertikaler, kanter, polygoner och mer

3D-modeller är ett av de väsentliga byggstenarna i 3D-datorgrafik. Utan dem skulle det inte finnas någon datoranimation - nej Toy Story , Nej Wall-E , ingen stor grön ogre.

Det finns inget 3D-spel, vilket innebär att vi aldrig fick utforska Hyrule Ocarina of Time , och huvudchefen var aldrig på Halo. Det skulle vara nej transformers filmer (åtminstone det sätt vi känner dem idag) och bilannonser kan inte låta bli så stora som de gör idag.

Varje objekt, karaktär och miljö, i varje datoranimerad film eller 3D-videospel, består av 3D-modeller. Så ja, de är ganska viktiga i CGs värld.

Vad är en 3D-modell?

En 3D-modell är en matematisk representation av ett tredimensionellt objekt (verkligt eller inbillat) i en 3D-programmiljö. Till skillnad från en 2D-bild kan 3D-modeller ses i specialiserade programvarusuper från vilken som helst vinkel, och kan skalas, roteras eller modifieras fritt. Processen att skapa och forma en 3D-modell är känd som 3D-modellering.

Typer av 3D-modeller

Det finns två primära typer av 3D-modeller som används inom film- och spelindustrin, de mest uppenbara skillnaderna är hur de skapas och manipuleras (det finns skillnader i den underliggande matematiken också, men det är mindre viktigt för slutet -användare).

1. NURBS Yta: En ojämn, rationell B-spline eller NURBS-yta är en slät yta som skapas genom användning av Bezier-kurvor (som en 3D-version av MS Paint-pennverktyget). För att bilda en NURBS-yta, drar konstnären två eller flera kurvor i 3D-rymden, som kan manipuleras genom att flytta handtag som kallas kontrollpunkter (CV) längs x-, y- eller z-axeln.
   1. Programvaran interpolerar utrymmet mellan kurvorna och skapar ett jämnt nät mellan dem. NURBS-ytor har högsta nivå av matematisk precision och används därför oftast inom modellering för konstruktion och fordonsdesign.
2. Polygonal Modell: Polygonala modeller eller "maskar" som de ofta kallas är den vanligaste formen av 3D-modellen som finns i animations-, film- och spelindustrin, och de kommer att vara det slag som vi kommer att fokusera på för resten av artikel.

Komponenterna i en polygonal modell

• Faces: Den definierande egenskapen hos en polygonal modell är att (till skillnad från NURBS Surfaces) polygonala nät är fasetterad , vilket innebär att ytan av 3D-modellen består av hundratals eller tusentals geometriska ansikten.

I bra modellering är polygoner antingen fyrsidiga ( fyrtal - normen i karaktär / organisk modellering) eller tredelad ( tris - används vanligare i spelmodellering). Bra modellers strävar efter effektivitet och organisation, och försöker hålla polygonantal så låga som möjligt för den avsedda formen. Antalet polygoner i ett nät, kallas poly-count, medan polygontäthet kallas upplösning. De bästa 3D-modellerna har hög upplösning? där mer detalj krävs - som en karaktärs händer eller ansikte, och låg upplösning i nätverksnäts detaljområden. Typiskt, ju högre den övergripande upplösningen av en modell desto mjukare kommer den att visas i en slutgiltig bild. Lägre upplösningsmaskor ser boxiga ut (kom ihåg Mario 64 ?).

• Kanter: En kant är någon punkt på ytan av en 3D-modell där två polygonala ansikten möts.
• hörn: Korspunkten mellan tre eller flera kanter kallas ett vertex ( pl. vertex ). Manipulering av vertikaler på x-, y- och z-axlarna (känd som "pushing and pulling verts") är den vanligaste tekniken för att forma ett polygonalt nät i sin slutliga form i traditionella modelleringspaket som Maya, 3Ds Max, etc . (Tekniker är väldigt olika i skulpteringsapplikationer som ZBrush eller Mudbox.)

Polygonala modeller liknar de geometriska formerna som du förmodligen lärt dig om i gymnasiet. Precis som en grundläggande geometrisk kub består 3D-polygonala modeller av ansikten, kanterna och vinklarna. Faktum är att de mest komplexa 3D-modellerna börjar som en enkel geometrisk form, som en kub, sfär eller cylinder. Dessa grundläggande 3D-former kallas objekt primitiv. Primitiverna kan sedan modelleras, formas och manipuleras i vilket syfte konstnären försöker skapa (så mycket som vi vill gå in i detalj, vi kommer att täcka processen med 3D-modellering i en separat artikel).

Det finns ytterligare en del av 3D-modeller som behöver åtgärdas:

Texturer och Shaders

Utan texturer och shaders skulle en 3D-modell inte se ut så mycket. I själva verket skulle du inte kunna se det alls. Även om texturer och shaders inte har något att göra med den övergripande formen av en 3D-modell, har de allt att göra med sitt visuella utseende.

• shaders: En skuggare är en uppsättning instruktioner som tillämpas på en 3D-modell som låter datorn veta hur den ska visas. Även om skuggningsnät kan kodas manuellt, har de flesta 3D-programvarupaket verktyg som gör det möjligt för artisten att tweakera shaderparametrar med stor lätthet. Med hjälp av dessa verktyg kan artisten styra hur modellens yta interagerar med ljus, inklusive opacitet, reflektivitet, spegelhöjd (glans) och dussintals andra.
• strukturer: Texturer bidrar också starkt till en modells visuella utseende. Texturer är tvådimensionella bildfiler som kan kartläggas på modellens 3D-yta genom en process som kallas textur kartläggning . Texturer kan sträcka sig i komplexitet från enkla plana färgtexturer upp till fullständigt fotorealistiska ytdetaljer.

Texturering och skuggning är en viktig aspekt av datorgrafikledningen, och blir bra när du skriver shader-nätverk eller utvecklar texturkartor är en specialitet i sig själv. Textur och shaderartister är lika instrumentella i det övergripande utseendet på en film eller bild som modellerare eller animatörer.

Att avsluta

Förhoppningsvis, vid denna tidpunkt vet du lite mer om 3D-modeller och deras primära egenskaper. I grunden är 3D-modeller bara komplexa geometriska former med hundratals små polygonala ansikten. Det är utan tvekan roligt att läsa om 3D-modeller, det är ännu mer spännande att göra dem själv.