Componenti del modello 3D - Vertici, bordi, poligoni e altro

I modelli 3D sono uno dei componenti essenziali della grafica computerizzata 3D. Senza di loro, non ci sarebbe animazione al computer - no Toy Story , no Wall-E , nessun grande orco verde.

Non ci sarebbero giochi 3D, il che significa che non abbiamo mai avuto modo di esplorare Hyrule Ocarina of Time e Master Chief non era mai stato su Halo. Non ci sarebbe trasformatori i film (almeno il modo in cui li conosciamo oggi) e gli spot pubblicitari delle auto non potrebbero sembrare grandi come oggi.

Ogni oggetto, personaggio e ambiente, in ogni film animato di computer o videogioco 3D, è composto da modelli 3D. Quindi sì, sono piuttosto importanti nel mondo del CG.

Cos'è un modello 3D?

Un modello 3D è una rappresentazione matematica di qualsiasi oggetto tridimensionale (reale o immaginario) in un ambiente software 3D. A differenza di un'immagine 2D, i modelli 3D possono essere visualizzati in suite software specializzate da qualsiasi angolazione e possono essere ridimensionati, ruotati o modificati liberamente. Il processo di creazione e modellazione di un modello 3D è noto come modellazione 3D.

Tipi di modelli 3D

Esistono due tipi principali di modelli 3D utilizzati nell'industria dei film e dei giochi, le differenze più evidenti sono nel modo in cui vengono create e manipolate (ci sono anche differenze nella matematica di base, ma ciò è meno importante per la fine -utente).

Superficie NURBS: Una B-spline razionale non uniforme o una superficie NURBS è un modello di superficie liscia creato mediante l'uso delle curve di Bezier (come una versione 3D dello strumento penna di MS Paint). Per formare una superficie NURBS, l'artista disegna due o più curve nello spazio 3D, che possono essere manipolate spostando le maniglie chiamate control vertici (CV) lungo l'asse x, yoz.
1. L'applicazione software interpola lo spazio tra le curve e crea una mesh uniforme tra di esse. Le superfici NURBS hanno il più alto livello di precisione matematica e sono quindi più comunemente utilizzate nella modellazione per l'ingegneria e la progettazione automobilistica.
Modello poligonale: I modelli poligonali o "meshes" come vengono spesso chiamati, sono la forma più comune di modello 3D trovato nell'industria dell'animazione, dei film e dei giochi, e saranno il tipo su cui ci concentreremo per il resto del articolo.

I componenti di un modello poligonale

Faces: La caratteristica che definisce un modello poligonale è che (diversamente dalle superfici NURBS) sono le mesh poligonali sfaccettato , il che significa che la superficie del modello 3D è composta da centinaia o migliaia di facce geometriche.

In buona modellazione, i poligoni sono o a quattro lati ( quad - la norma nel modello / modellazione organica) o tre lati ( tris - usato più comunemente nella modellazione del gioco). I buoni modellisti cercano efficienza e organizzazione, cercando di mantenere il conteggio dei poligoni il più basso possibile per la forma desiderata. Il numero di poligoni in una mesh, è chiamato il poli-count, mentre viene chiamata la densità del poligono risoluzione. I migliori modelli 3D hanno l'alta risoluzione? dove sono necessari maggiori dettagli, come le mani o il viso di un personaggio, e una bassa risoluzione in regioni con dettagli bassi della mesh. In genere, maggiore è la risoluzione complessiva di un modello, più fluida verrà visualizzata in un rendering finale. Le mesh a risoluzione inferiore sembrano squadrate (ricorda Mario 64 ?).

bordi: Un bordo è qualsiasi punto sulla superficie di un modello 3D in cui due facce poligonali si incontrano.

vertici: Il punto di intersezione tra tre o più spigoli è chiamato vertice ( pl. vertici ). La manipolazione dei vertici sugli assi x, yez (chiamati affettuosamente "verte che spingono e tirano") è la tecnica più comune per modellare una mesh poligonale nella sua forma finale in pacchetti di modellazione tradizionali come Maya, 3Ds Max, ecc. . (Le tecniche sono molto, molto diverse nella scultura di applicazioni come ZBrush o Mudbox.)

I modelli poligonali sono molto simili alle forme geometriche che probabilmente hai imparato nella scuola media. Proprio come un cubo geometrico di base, sono inclusi i modelli poligonali 3D facce, bordi e vertici. In effetti, i modelli 3D più complessi iniziano come una semplice forma geometrica, come un cubo, una sfera o un cilindro. Queste forme 3D di base sono chiamate oggetto primitivo. I primitivi possono quindi essere modellati, modellati e manipolati in qualsiasi oggetto l'artista stia cercando di creare (per quanto vorremmo andare nei dettagli, tratteremo il processo di modellazione 3D in un articolo separato).
C'è un altro componente dei modelli 3D che deve essere affrontato:

Trame e shader

Senza trame e shader, un modello 3D non sembrerebbe molto. In effetti, non saresti in grado di vederlo affatto. Sebbene trame e shader non abbiano nulla a che fare con la forma generale di un modello 3D, hanno tutto a che fare con il suo aspetto visivo.

shaders: Uno shader è un insieme di istruzioni applicate a un modello 3D che consente al computer di sapere come deve essere visualizzato. Sebbene le reti di ombreggiatura possano essere codificate manualmente, la maggior parte dei pacchetti software 3D dispone di strumenti che consentono all'artista di modificare con estrema facilità i parametri dello shader. Utilizzando questi strumenti, l'artista può controllare il modo in cui la superficie del modello interagisce con la luce, tra cui opacità, riflettività, evidenziazione speculare (lucentezza) e dozzine di altre.

Textures: Anche le trame contribuiscono notevolmente all'aspetto visivo di un modello. Le trame sono file di immagini bidimensionali che possono essere mappati sulla superficie 3D del modello attraverso un processo noto come mappatura della trama . Le trame possono variare in complessità, dalle semplici trame piatte fino al dettaglio della superficie completamente fotorealistica.

La texturizzazione e l'ombreggiatura sono un aspetto importante della pipeline grafica per computer, e diventare bravi a scrivere reti di shader o sviluppare mappe di texture è una specialità a sé stante. Gli artisti di texture e shader sono altrettanto strumentali nell'aspetto generale di un film o di un'immagine come modellisti o animatori.

Concludere

Speriamo, a questo punto, di conoscere un po 'di più i modelli 3D e le loro caratteristiche principali. Al loro centro, i modelli 3D sono solo forme geometriche complesse con centinaia di piccole facce poligonali. Mentre è indubbiamente divertente leggere sui modelli 3D, è ancora più emozionante realizzarli da soli.