Componentes do modelo 3D - Vértices, bordas, polígonos e mais

Modelos 3D são um dos elementos essenciais da computação gráfica 3D. Sem eles, não haveria animação por computador - não História de brinquedos , não Wall-E nenhum grande ogro verde.

Não haveria jogos em 3D, o que significa que nunca conseguimos explorar Hyrule em Ocarina of Time e Master Chief nunca esteve em Halo. Não haveria Transformadores filmes (pelo menos do jeito que os conhecemos hoje), e os comerciais de carros não poderiam ser tão bons quanto hoje.

Todos os objetos, personagens e ambientes, em todos os filmes animados em computador ou videogames em 3D, são compostos por modelos 3D. Então, sim, eles são muito importantes no mundo do CG.

O que é um modelo 3D?

Um modelo 3D é uma representação matemática de qualquer objeto tridimensional (real ou imaginado) em um ambiente de software 3D. Ao contrário de uma imagem 2D, os modelos 3D podem ser visualizados em conjuntos de software especializados de qualquer ângulo e podem ser dimensionados, girados ou modificados livremente. O processo de criação e modelagem de um modelo 3D é conhecido como modelagem 3D.

Tipos de modelos 3D

Existem dois tipos principais de modelos 3D que são usados ​​na indústria de filmes e jogos, sendo as diferenças mais aparentes na forma como são criadas e manipuladas (também há diferenças na matemática subjacente, mas isso é menos importante para o fim). -do utilizador).

1. Superfície NURBS: Uma superfície não uniforme de B-spline racional, ou NURBS, é um modelo de superfície suave criado através do uso de curvas de Bezier (como uma versão 3D da ferramenta de caneta MS Paint). Para formar uma superfície NURBS, o artista desenha duas ou mais curvas no espaço 3D, que podem ser manipuladas por alças móveis chamadas vértices de controle (CVs) ao longo do eixo x, y ou z.
   1. O aplicativo de software interpola o espaço entre as curvas e cria uma malha suave entre elas. NURBS superfícies têm o mais alto nível de precisão matemática e, portanto, são mais comumente usadas na modelagem de engenharia e design automotivo.
2. Modelo Poligonal: Modelos poligonais ou "malhas", como são frequentemente chamados, são a forma mais comum de modelo 3D encontrado na indústria de animação, filme e jogos, e eles serão o tipo em que vamos nos concentrar para o resto do mundo. artigo.

Os componentes de um modelo poligonal

• Rostos: A característica definidora de um modelo poligonal é que (ao contrário das superfícies NURBS) as malhas poligonais são lapidado , significando que a superfície do modelo 3D é composta por centenas ou milhares de faces geométricas.

Em boa modelagem, os polígonos são de quatro lados ( quads - a norma em carácter / modelação orgânica) ou em três lados ( tris - usado mais comumente na modelagem de jogos). Os bons modeladores buscam eficiência e organização, tentando manter as contagens de polígonos o mais baixo possível para a forma pretendida. O número de polígonos em uma malha é chamado de contagem de polígonos, enquanto a densidade de polígonos é chamada resolução. Os melhores modelos 3D possuem alta resolução? onde mais detalhes são necessários - como as mãos ou o rosto de um personagem e baixa resolução em regiões com detalhes baixos da malha. Normalmente, quanto maior a resolução geral de um modelo, mais suave ele aparecerá em uma renderização final. Malhas de resolução inferior parecem quadradas (lembre-se Mario 64 ?).

• Arestas: Uma aresta é qualquer ponto na superfície de um modelo 3D onde duas faces poligonais se encontram.
• Vértices: O ponto de intersecção entre três ou mais arestas é chamado de vértice ( pl. vértices ). A manipulação de vértices nos eixos x, ye z (carinhosamente chamados de "empurrar e puxar verts") é a técnica mais comum para moldar uma malha poligonal em sua forma final em pacotes de modelagem tradicionais como Maya, 3Ds Max, etc. (As técnicas são muito diferentes em esculpir aplicações como ZBrush ou Mudbox).

Os modelos poligonais são muito semelhantes às formas geométricas que você provavelmente aprendeu no ensino médio. Assim como um cubo geométrico básico, os modelos 3D poligonais são compostos de faces, arestas e vértices. De fato, a maioria dos modelos 3D complexos começa como uma forma geométrica simples, como um cubo, esfera ou cilindro. Essas formas básicas de 3D são chamadas primitivos de objeto. As primitivas podem ser modeladas, modeladas e manipuladas em qualquer objeto que o artista esteja tentando criar (por mais que queiramos entrar em detalhes, abordaremos o processo de modelagem 3D em um artigo separado).

Há mais um componente de modelos 3D que precisam ser abordados:

Texturas e Shaders

Sem texturas e shaders, um modelo 3D não seria muito parecido. Na verdade, você não seria capaz de ver nada disso. Embora texturas e shaders não tenham nada a ver com a forma geral de um modelo 3D, eles têm tudo a ver com sua aparência visual.

• Shaders: Um shader é um conjunto de instruções aplicadas a um modelo 3D que permite ao computador saber como ele deve ser exibido. Embora as redes de sombreamento possam ser codificadas manualmente, a maioria dos pacotes de software 3D possui ferramentas que permitem ao artista ajustar os parâmetros do shader com grande facilidade. Usando essas ferramentas, o artista pode controlar o modo como a superfície do modelo interage com a luz, incluindo opacidade, refletividade, realce especular (brilho) e dezenas de outras.
• Texturas: Texturas também contribuem muito para a aparência visual de um modelo. Texturas são arquivos de imagem bidimensionais que podem ser mapeados na superfície 3D do modelo através de um processo conhecido como mapeamento de textura . As texturas podem variar em complexidade, desde simples texturas de cores planas até detalhes de superfície totalmente fotorrealistas.

Texturização e sombreamento são um aspecto importante do pipeline de computação gráfica, e tornar-se bom em escrever redes shader ou desenvolver mapas de textura é uma especialidade por si só. Os artistas de textura e sombreamento são tão instrumentais na aparência geral de um filme ou imagem quanto modeladores ou animadores.

Concluir

Espero que, neste momento, você saiba um pouco mais sobre modelos 3D e suas principais características. Em seu núcleo, os modelos 3D são apenas formas geométricas complexas com centenas de pequenas faces poligonais. Embora, sem dúvida, seja divertido ler sobre modelos 3D, é ainda mais emocionante criá-los você mesmo.