Unha introdución ás técnicas de modelización en 3D
Neste sitio, tivemos a oportunidade de cubrir tanto a superficie como a renderización en profundidade relativa, e hai pouco falamos sobre a anatomía dun modelo 3D . Pero, lamentablemente, ata agora descoidámonos de proporcionar calquera tipo de información detallada sobre o proceso de modelado en 3D.
Para definir as cousas ben, traballamos duro preparando un puñado de artigos que se centran tanto no lado artístico como técnico do modelo 3D. Aínda que fixemos unha introdución xeral á modelización na nosa discusión sobre a? A tecnoloxía de compoñentes dixitais , estaba lonxe de ser completa. A modelaxe é un tema expansivo e un pequeno párrafo pode apenas rabuñar a superficie e facer o asunto xustiza.
Nos próximos días, proporcionaremos información sobre algunhas das técnicas e consideracións comúns que deben facer os modelos que traballan nas túas películas e xogos favoritos.
Para o resto do artigo, comezaremos introducindo sete técnicas comúns utilizadas para crear activos 3D para a industria de computación gráfica:
Técnicas de Modelización Común
Modelización da caixa / subdivisión
O modelo de caixa é unha técnica de modelaxe poligonal na que o artista comeza cunha primitiva xeométrica (cubo, esfera, cilindro, etc.) e logo refina a súa forma ata conseguir a aparencia desexada.
Modeladores de caixas adoitan funcionar en etapas, comezando cunha malla de baixa resolución, refinando a forma e, a continuación, subdividindo a malla para suavizar os bordos duros e engadir detalles. O proceso de subdividir e refinar repítese ata que a malla contén suficiente detalle poligonal para transmitir adecuadamente o concepto desexado.
A modelización de caixas é probablemente a forma máis común de modelado poligonal e úsase a miúdo en combinación coas técnicas de modelado de bordos (que discutiremos en só un momento). Exploramos aquí o proceso de modelización de caixa / bordo.
Modelado de contorno / contorno
A modelaxe de bordo é outra técnica poligonal, aínda que fundamentalmente diferente á súa contraparte de modelización de caixas. No modelo de punta, no canto de comezar cunha forma primitiva e refinar, o modelo está esencialmente construído por anaco, colocando bucles de caras poligonales a través de contornos prominentes e, a continuación, enchendo as lagoas entre elas.
Isto pode soar innecesariamente complicado, pero certas mallas son difíciles de completar a través de modelos de caixas por separado, o rostro humano é un bo exemplo. Para modelar axeitadamente un rostro precisa dunha xestión moi estrita do fluxo de bordo e topoloxía , e a precisión que proporciona o modelado de contorno pode ser inestimable. En vez de tratar de moldear un enchufe ocular ben definido dun cubo poligonal sólido (que é confuso e contraintuitivo), é moito máis fácil construír un contorno do ollo e modelar o resto a partir de aí. Unha vez que os principais hitos (ollos, beizos, browline, nariz, mandíbula) son modelados, o resto tende a caer case automaticamente.
NURBS / modelado de spline
NURBS é unha técnica de modelización que se usa máis fortes para o modelo automotivo e industrial. En contraste coa xeometría poligonal, unha malla NURBS non ten rostros, bordos ou vértices. En cambio, os modelos NURBS están compostos por superficies suavemente interpretadas, creadas por "lofting" unha malla entre dúas ou máis curvas de Bezier (tamén coñecidas como splines).
As curvas NURBS son creadas cunha ferramenta que funciona de xeito similar á ferramenta de pluma en MS Paint ou Adobe Illustrator. A curva debúxase en espazo 3D e editouse movendo unha serie de tiradores chamados CVs (vértices de control). Para modelar unha superficie de NURBS, o artista coloca curvas ao longo de contornos prominentes, eo software interpola automaticamente o espazo entre.
Alternativamente, unha superficie NURBS pode ser creada xirando unha curva de perfil en torno a un eixe central. Esta é unha técnica de modelado común (e moi rápida) para obxectos que son radiais na natureza: vasos de viño, vasos, pratos, etc.
Escultura dixital
A industria de tecnoloxía gusta de falar sobre certos avances que denominaron tecnoloxías disruptivas . Innovacións tecnolóxicas que modifican a nosa forma de pensar sobre a realización dunha determinada tarefa. O automóbil cambiou a forma en que nos movemos. Internet cambiou a forma de acceder a información e comunicarnos. A escultura dixital é unha tecnoloxía disruptiva no sentido de que axudou aos modeladores gratuítos das meticulosas restricións de topoloxía e fluxo de bordo e permítelles crear modelos tridimensionalmente de forma moi similar á escultura de arxila dixital.
Na escultura dixital, as mallas son creadas de forma orgánica, usando un dispositivo de tableta (Wacom) para moldear e moldear o modelo case exactamente coma se un escultor empregase pinceles de recheo nun anaco de arxila. A escultura dixital tomou un modelo de carácter e criatura a un novo nivel, facendo o proceso máis rápido, máis eficiente e permitindo aos artistas traballar con mallas de alta resolución que conteñen millóns de polígonos. As mallas esculpidas son coñecidas por niveis de detalle previamente impensables e unha estética natural (mesmo espontánea).
Modelización procesual
A palabra procedural en informática refírese a algo xerado algoritmicamente, en lugar de ser creado manualmente pola man dun artista. No modelo de procedemento, creáronse escenas ou obxectos baseados en regras ou parámetros definibles polo usuario.
No entorno popular os paquetes de modelaxe Vue, Bryce e Terragen pódense xerar paisaxes completas configurando e modificando parámetros ambientais como a densidade de follaxe e o rango de elevación ou escollendo entre paisaxes como o deserto, o alpino, o litoral, etc.
O modelado procesual úsase a miúdo para construcións orgánicas como árbores e follaxe, onde hai variacións e complexidades case infinitas que tardan moito (ou imposible por completo) que un artista capture a man. A aplicación SpeedTree usa un algoritmo recursivo / baseado en fractal para xerar árbores e arbustos únicos que se poden axustar a través das configuracións editables para a altura do tronco, a densidade da rama, o ángulo, o rizo e as ducias senón centos de outras opcións. CityEngine usa técnicas similares para xerar paisaxes procesuais.
Modelado baseado en imaxes
A modelización baseada en imaxes é un proceso polo cal os obxectos 3D transformables son algorítmicamente derivados dun conxunto de imaxes bidimétricas estáticas. A modelización baseada en imaxes adoita empregarse en situacións onde o tempo ou as restricións orzamentarias non permiten que se realice un activo 3D completamente realizado.
Quizais o exemplo máis famoso de modelización baseada en imaxes estivese en The Matrix , onde o equipo non tiña nin o tempo nin os recursos para modelar conxuntos 3D completos. Eles filmaron secuencias de acción con matrices de cámara de 360 graos e logo usaron un algoritmo interpretativo para permitir o movemento de cámara "virtual" 3D a través de conxuntos tradicionais do mundo real.?
Escaneo en 3D
A escaneo en 3D é un método de dixitalización de obxectos do mundo real cando se require un nivel de foto-realismo incrible elevado. Un obxecto do mundo real (ou mesmo o actor) é escaneado, analizado, e os datos en bruto (normalmente unha x, y, punto de cero z) úsanse para xerar unha malla poligonal ou NURBS precisa. A escaneada úsase a miúdo cando se require unha representación dixital dun actor do mundo real, como no caso curioso de Benjamin Button onde o personaxe principal (Brad Pitt) envelleceu ao revés durante todo o filme.
Antes de preocuparse polos escáneres 3D que substitúen aos modelos tradicionais, considere por un momento que a maior parte dos obxectos modelados para a industria do entretenimiento non teñen un equivalente do mundo real. Ata que comezamos a ver naves espaciais, estranxeiros e personaxes de debuxos animados que roldan, é seguro asumir que a posición do modelo na industria CG probablemente sexa segura.