Анатомия 3D-моделей

03.02.2012

3D-модели являются важнейшими строительными блоками трехмерной графики. Без них не может идти речи о современной компьютерной анимации. Без 3D-моделей не было бы ни “Истории игрушек”, ни “Валл-и”, ни больших зеленых орков.

Анатомия 3D-моделей

Без этих моделей немыслимо существование 3D-игр, и мы никогда бы не узнали о приключениях в королевстве Хайрул из Ocarina of Time и Мастере Чифе из Halo. Как бы выглядел без них фильм "Трансформеры" и современная реклама новых автомобилей?

Любой объект и персонаж, а также окружающая среда в компьютерных анимационных фильмах или 3D-видеоиграх состоит из 3D-моделей. Именно поэтому они так важны в мире компьютерной графики.

Что такое 3D модель?

3D-модель – это математическое представление любого трехмерного объекта (реального или вымышленного) в трехмерной программной среде. В отличие от 2D-изображений, 3D-модели, при помощи специальных программных средств, можно увидеть с любой стороны и с любого расстояния. Кроме того, их относительно легко изменять. Процесс создания и придания формы 3D-моделям называется 3D-моделированием.

Типы 3D-моделей

Для создания анимации и компьютерных игр используется два основных типа 3D-моделей. Основные различия между ними состоят в способах создания и дальнейших манипуляций (существуют также различия в типе используемого для их описания математического аппарата, но для конечного пользователя это не очень важно).

1. NURBS поверхности (неравномерные рациональные би-сплайн поверхности) – это модели с гладкими поверхностями, построенными на основании кривых Безье (трехмерные аналоги кривых Безье используемых в большинстве графических редакторов). Для формирования NURBS поверхностей, художник создает две и более кривые в трехмерном пространстве, которыми затем можно манипулировать, перемещая вдоль осей x, y и z точки, называемые вершинами (CV).

На следующем этапе программа создает гладкие поверхности, интерпретируя пространство между вершинами. NURBS поверхности имеют самый высокий уровень математической точности, поэтому их часто используют для построения инженерных моделей и в дизайне автомобилей.

2. Полигональная модель или «меш-модель» чаще всего используется для создания 3D-объектов в кинематографе, мультипликации и игровой индустрии. Именно данному типу моделей будет посвящена остальная часть данной статьи.

Полигональная модель состоит из тех геометрических фигур, которые все мы изучали в школе. Например, элементарный куб состоит из поверхностей, вершин и ребер.

Подавляющее количество 3D-моделей начинаются с простых геометрических форм, таких как кубы, сферы и цилиндры. Эти элементарные 3D-фигуры называются примитивами. Художник видоизменяет, модифицирует и комбинирует примитивы, формируя из них задуманные объекты.

Компоненты полигональных моделей

Поверхности (полигоны) – это определяющие компоненты полигональных моделей. Сотни и тысячи геометрических поверхностей составляют грани трехмерного объекта. Поверхности, составленные из набора полигонов, имеют только отдаленное сходство с NURBS поверхностями.

Более качественные модели формируются из четырехугольных полигонов (кводы – стандарт для персонажей и природных объектов). Могут также использоваться треугольные полигоны (трисы – часто используются для создания трехмерных моделей в играх). Профессиональный модельер стремиться найти золотую середину между эффективностью и правдоподобием. Эффективность достигается при условии использования минимального количества поверхностей для формирования модели.

Каждая модель характеризуется своим количеством полигонов, а величина, показывающая плотность полигонов, называется разрешением. Чем больше разрешение, тем более детальную модель можно создать. Более высокое разрешение используется для таких объектов, как лицо человека и кисти его рук. Другие элементы требует гораздо меньшее количество поверхностей для своего построения. Как правило, чем больше полигонов используется для построения модели, тем более гладкой она выглядит при финальном рендеринге. Модели с небольшим количеством полигонов выглядят угловатыми (вспомните Mario 64).

Ребра - это линии соприкосновения двух различных полигонов.

Вершины - это точки, в которых соприкасается три или больше полигонов. Манипуляции с вершинами (их перемещение вдоль осей x, y и z) является наиболее распространенным методом формирования финальной модели в таких средах, как Maya, 3Ds Max и др. Эта техника сильно отличается от той, которая используется в скульптурных программах, таких как ZBrush или Mudbox.

Но это не все компоненты, которые используются для создания полигональных моделей. Необходимо еще рассмотреть …

Текстуры и шейдеры

Без текстур и шейдеров 3D-модель не сможет обрести жизнь. Точнее, без этих составляющих мы вообще не сможем увидеть, как она выглядит. Хотя текстуры и шейдеры не вносят ничего нового в форму 3D-модели, они определяют то, как она будет выглядеть.

Шейдеры – это набор инструкции, касающихся 3D модели, и несущих компьютеру информацию о том, как ее необходимо отображать. Хотя набор шейдеров программируется вручную, большинство пакетов для 3D моделирования имеют набор инструментов облегчающих эту работу для художников и позволяющих быстро настроить параметры многочисленных шейдеров. Изменяя эти параметры, художники контролируют особенности взаимодействия поверхностей создаваемых объектов с лучами света (прозрачность, отражение, поглощение, глянец и многие другие показатели).

Текстуры также очень много значат для внешнего вида трехмерной модели. Текстуры – это двухмерные изображения, которыми покрывается поверхность 3D модели, с помощью процесса, получившего название наложение текстур. Текстуры могут быть очень простыми – заливка определенным цветом, а могут быть и весьма сложными – иметь фотореалистичные подробности.

Наложение текстур и шейдеров является важным моментов в создании компьютерной графики, и требуют профессионального подхода. Художники по текстурам и шейдерам также важны для производства высококачественного фильма, как модельеры и аниматоры.

Это может сделать каждый!

Теперь вы знаете немного больше о 3D-моделях и их базовых характеристиках. По своей сути 3D модель – это набор геометрических фигур, состоящих из сотен многоугольных поверхностей. Хотя рассказы о 3D моделировании довольно увлекательны, еще интереснее попробовать сделать такие модели самостоятельно.

По материалам: http://3d.about.com/od/3d-101-The-Basics/a/Anatomy-Of-A-3d-Model.htm

Переводчик: Александр Никитин

Текст сообщения*
:) ;) :D 8) :( :| :cry: :evil: :o :oops: :{} :?: :!: :idea:
Защита от автоматических сообщений
 


Что такое интернет сообщество?
Интернет сообщество - это группа людей, которые имеют общие интересы и общаются по этому поводу в интернете.






Последние комментарии