Johdatus 3D-mallinnustekniikoihin
Tällä sivustolla meillä on ollut tilaisuus kattaa sekä pintakerrokset että renderöinti suhteellisessa syvyydessä, ja äskettäin keskustelimme 3D-mallin anatomian kanssa . Mutta valitettavasti emme ole tähän mennessä laiminlyöneet minkäänlaista yksityiskohtaista tietoa 3D-mallinnusprosessista.
Oikeiden asioiden määrittämiseksi olemme työskennelleet kovalla työllä valmistelemalla kourallinen artikkeleita, jotka keskittyvät sekä 3D-mallinnuksen taiteellisiin että teknisiin puolisiin. Vaikka me tarjosimme yleisen johdannon mallinnukseen keskustelumme aiheesta? tietokonegrafiikkaputki , se oli kaukana kattavuudesta. Mallinnus on ekspansiivinen aihe, ja pieni kappale voi tuskin naarmuttaa pintaa ja tehdä kohteen oikeudenmukaiseksi.
Tulevina päivinä annamme tietoa joistakin yleisistä tekniikoista ja näkökohdista, jotka on tehtävä suosikkielokuviesi ja pelien tekijöiden tekijöiden tehtäväksi.
Tämän artikkelin loppuosassa alamme esitellä seitsemän yleistä tekniikkaa, joita käytetään 3D-varojen luomiseen tietokoneen grafiikkateollisuudelle:
Yleiset mallinnustekniikat
Laatikko / osastoimistointi
Laatikon mallinnus on monikulmainen mallinnustekniikka, jossa taiteilija aloittaa geometrisen alkukantaisuuden (kuutio, pallo, sylinteri jne.) Ja tarkentaa sen muotoa, kunnes haluttu ulkonäkö saavutetaan.
Laatikonmallinnusohjelmat työskentelevät usein vaiheittain, aloittaen matalan resoluution silmäkoko , jalostamalla muotoa ja sitten jakamalla verkko osuakseen kovaa reunaa ja lisäämällä yksityiskohtia. Jako- ja jalostusprosessi toistetaan, kunnes silmäkoko sisältää tarpeeksi monikulmio-osaa tarkoituksenmukaisen käsitteen välittämiseksi.
Laatikon mallinnus on luultavasti monikulmainen mallinnus ja sitä käytetään usein reunamallinnustekniikoiden yhteydessä (josta keskustelemme vain hetkessä). Tarkastelemme tässä laatikko / reunamallinnusprosessia tarkemmin.
Edge / Contour-mallinnus
Edge-mallinnus on toinen monikulmainen tekniikka, vaikka se eroaa olennaisesti laatikkomallinnuksen vastineestaan. Reunamallinnuksessa sen sijaan, että aloittaisiin alkukantaisella muotoilulla ja jalostuksella, malli on olennaisesti rakennettu palasiksi asettamalla monikulmapintaisia silmukoita pitkin näkyviä ääriviivoja ja täyttämällä niiden väliset aukot.
Tämä voi kuulua tarpeettomasti monimutkaiselta, mutta tietyt silmät on vaikea saada loppuun laatikkomallinnuksen kautta, ihmisen kasvot ovat hyvä esimerkki. Kasvojen oikea mallintaminen vaatii erittäin tarkkaa reunavirtauksen ja topologian hallintaa , ja ääriviivojen mallinnuksen ansaitsemaa tarkkuutta voi olla korvaamatonta. Sen sijaan, että yritettäisiin muotoilla hyvin määriteltyä silmäsuppia kiinteästä monikulmakudoksesta (joka on sekava ja vasta-intuitiivinen), on paljon helpompi rakentaa silmän ääriviivat ja mallintaa sitten jäljelle. Kun tärkeimmät maamerkit (silmät, huulet, browline, nenä, jawline) mallinnetaan, loput pyrkivät asettumaan lähes automaattisesti.
NURBS / Spline mallinnus
NURBS on mallinnustekniikka, jota käytetään voimakkaimmin autoteollisuudessa ja teollisessa mallinnuksessa. Toisin kuin monikulmion muotoinen, NURBS-verkolla ei ole kasvoja, reunoja tai huippupisteitä. Sen sijaan NURBS-malleissa on pehmeästi tulkittuja pintoja, jotka on luotu silmien "lofting" avulla kahden tai useamman Bezier-käyrän (kutsutaan myös splineiksi) välillä.
NURBS-käyrät luodaan työkalulla, joka toimii hyvin samaan tapaan kuin MS-maalissa tai Adobe Illustratorissa. Käyrä piirretään 3D-tilaan ja sitä muokataan siirtämällä useita käsityksiä, joita kutsutaan CV: ksi (vertailukohdat). NURBS-pinnan mallintamiseksi taiteilija asettaa käyrät näkyviin ääriviivoihin ja ohjelmisto interpoloi automaattisesti välilyönnin.
Vaihtoehtoisesti NURBS-pinta voidaan muodostaa kääntämällä profiilikäyrää keskiakselin ympäri. Tämä on yleinen (ja erittäin nopea) mallintekniikka kohteille, jotka ovat säteittäisiä luonto-viinilaseilla, maljakoilla, levyillä jne.
Digitaalinen kuvanveisto
Tekniikka haluaa puhua tietyistä läpimurroista, joita he ovat kutsuneet häiritseviksi tekniikoiksi . Teknologiset innovaatiot, jotka muuttavat tapaa, jolla ajattelemme tiettyä tehtävää. Auto muutti tapaa, jolla kiertymme. Internet muutti tapaa, jolla käytämme tietoja ja kommunikoimme. Digitaalinen kuvanveisto on häiritsevä tekniikka siinä mielessä, että se on auttanut vapaita mallinnuttajia topologian ja reunavirran ahtaista rajoituksista ja antaa heille mahdollisuuden luoda intuitiivisesti 3D-malleja tavalla, joka on hyvin samanlainen kuin veistämällä digitaalinen savi.
Digitaalisessa veistoksessa silmät luodaan orgaanisesti käyttäen (Wacom) -taululaitetta muotoutumaan ja muotoilemaan mallia lähes täsmälleen samalla tavoin kuin kuvanveistäjä käyttää rake-harjoja aidossa alayksikössä. Digitaalinen veistos on ottanut luonteeltaan ja olento-mallinnusta uudelle tasolle, tehostaen prosessia nopeammin, tehokkaammin ja antaen taiteilijoille mahdollisuuden työskennellä monien miljoonien polygoneja sisältävien suuriresoluutioisten verkkojen kanssa. Veistetyt silmät tunnetaan aiemmin käsittämätöntä pinta-alaa ja luonnollista (jopa spontaania) esteettistä tasoa.
Menettelymallinnus
Tietokonegrafiikan sana prosessuaalinen tarkoittaa mitä tahansa algoritmisesti generoitua, sen sijaan että se luodaan käsin artistin kädestä. Menetelmämallinnuksessa luodaan kohtauksia tai esineitä, jotka perustuvat käyttäjän määritteleviin sääntöihin tai parametreihin.
Suosittujen ympäristömallinnuspakkausten Vue, Bryce ja Terragen mukaan koko maisemia voidaan tuottaa asettamalla ja muokkaamalla ympäristöparametrejä, kuten lehtien tiheys ja korkeusalue, tai valitsemalla maisema-esitykset, kuten aavikko, alppi, rannikko jne.
Menetelmämallinnusta käytetään usein orgaanisiin rakenteisiin, kuten puihin ja lehtisiin, missä on melkein äärettömän vaihtelua ja monimutkaisuutta, joka olisi aikaa vievää (tai mahdotonta kokonaan) taiteilijan käsin tarttumiselle. Sovellus SpeedTree käyttää rekursiivista / fraktaalipohjaista algoritmia luomaan ainutlaatuisia puita ja pensaita, joita voidaan muokata muokattavissa asetuksilla rungon korkeudelle, haaran tiheydelle, kulmalle, käyristölle ja kymmeniä, jos ei satoja muita vaihtoehtoja. CityEngine käyttää samanlaisia tekniikoita prosessoriskien luomiseksi.
Kuvapohjainen mallinnus
Kuvapohjainen mallinnus on prosessi, jolla muunnettavat 3D-objektit algoritmisesti johdetaan joukosta staattisia kaksiulotteisia kuvia. Kuvapohjaista mallinnusta käytetään usein tilanteissa, joissa aika tai budjettirajoitukset eivät salli täysin toteutuneen 3D-sisällön luomista käsin.
Ehkä tunnetuin esimerkki kuvapohjaisesta mallinnuksesta oli Matrixissa , jossa joukkueella ei ollut aikaa eikä resursseja täydellisten 3D-sarjojen mallintamiseen. He kuvasivat toimintasarjoja 360 asteen kammaryhmillä ja käyttivät sitten tulkitsevaa algoritmia mahdollistamaan "virtuaalisen" 3D-kameran liikkeen perinteisten reaalimaailmojen kautta.
3D-skannaus
3D-skannaus on menetelmä reaalimaailman objektien digitalisoimiseksi, kun tarvitaan uskomattoman korkeatasoista valokuvamallia. Todennäköinen objekti (tai jopa näyttelijä) skannataan, analysoidaan ja raakatietoja (tyypillisesti x, y, z pistepilvi) käytetään tuottamaan tarkka monikulmainen tai NURBS-verkko. Skannausta käytetään usein, kun vaaditaan reaalimaailman näyttelijän digitaalinen esitys, kuten Benjamin Buttonin utelias tapaus, jossa päähenkilö (Brad Pitt) päinvastoin koko elokuvan ajan.
Ennen kuin menet huoli 3D-skannereista, jotka korvaavat perinteisiä mallinnuttajia, harkitse hetki, että suurin osa viihdeteollisuuden mallien esineistä ei ole reaalimaailman vastaavia. Kunnes alkaa nähdä avaruusaluksia, ulkomaalaisia ja sarjakuvahahmoja, se on turvallista olettaa, että mallinjan asema CG-teollisuudessa on todennäköisesti turvallista.