Neste site, tivemos a chance de cobrir tanto a superfície quanto a renderização em profundidade e discutimos recentemente a anatomia de um modelo 3D. Mas, infelizmente, até agora negligenciamos fornecer qualquer tipo de informação detalhada sobre o processo de modelagem 3D.
Para acertar as coisas, trabalhamos muito na preparação de um punhado de artigos que enfocam os aspectos artísticos e técnicos da modelagem 3D. Embora tenhamos fornecido uma introdução geral à modelagem em nossa discussão sobre o pipeline de computação gráfica, estava longe de ser abrangente. A modelagem é um tópico expansivo, e um pequeno parágrafo mal consegue arranhar a superfície e fazer justiça ao assunto.
Nos próximos dias, forneceremos informações sobre algumas das técnicas e considerações comuns que devem ser feitas pelos modeladores que trabalham em seus filmes e jogos favoritos.
Para o restante deste artigo, começaremos apresentando sete técnicas comuns usadas para criar recursos 3D para o setor de computação gráfica:
Técnicas comuns de modelagem
Modelagem Caixa / Subdivisão
A modelagem de caixas é uma técnica de modelagem poligonal na qual o artista começa com uma primitiva geométrica (cubo, esfera, cilindro, etc.) e depois refina sua forma até que a aparência desejada seja alcançada.Os modeladores de caixas geralmente trabalham em etapas, começando com uma malha de baixa resolução, refinando a forma e, em seguida, subdividindo a malha para suavizar as arestas e adicionar detalhes. O processo de subdivisão e refinamento é repetido até que a malha contenha detalhes poligonais suficientes para transmitir adequadamente o conceito pretendido.A modelagem de caixas é provavelmente a forma mais comum de modelagem poligonal e é frequentemente usada em conjunto com técnicas de modelagem de bordas (que discutiremos daqui a pouco). Nós exploramos o processo de modelagem de caixa / borda com mais detalhes aqui. Modelagem de Borda / Contorno A modelagem de borda é outra técnica poligonal, embora fundamentalmente diferente de sua contraparte de modelagem de caixa. Na modelagem de bordas, em vez de começar com uma forma primitiva e refinamento, o modelo é essencialmente construído peça por peça, colocando-se loops de faces poligonais ao longo de contornos proeminentes e, em seguida, preenchendo quaisquer lacunas entre eles.Isso pode soar desnecessariamente complicado, mas certas malhas são difíceis de completar por meio da modelagem de caixa sozinha, sendo o rosto humano um bom exemplo. Para modelar adequadamente um rosto é necessário um gerenciamento muito rigoroso fluxo de borda e topologia, e a precisão proporcionada pela modelagem de contorno pode ser inestimável. Em vez de tentar moldar uma cavidade ocular bem definida a partir de um cubo poligonal sólido (o que é confuso e contraintuitivo), é muito mais fácil construir um esboço do olho e modelar o restante a partir daí. Uma vez que os principais marcos (olhos, lábios, testa, nariz, mandíbula) são modelados, o resto tende a se encaixar quase automaticamente. NURBS é uma técnica de modelagem usada principalmente para modelagem automotiva e industrial. Em contraste com a geometria poligonal, uma malha NURBS não possui faces, arestas ou vértices. Em vez disso, os modelos NURBS são compostos por superfícies suavemente interpretadas, criadas pelo "lofting" de uma malha entre duas ou mais curvas de Bézier (também conhecidas como splines).As curvas NURBS são criadas com uma ferramenta que funciona de maneira muito semelhante à ferramenta caneta no MS Paint ou no Adobe Illustrator. A curva é desenhada no espaço 3D e editada movendo-se uma série de alças chamadas CVs (vértices de controle). Para modelar uma superfície NURBS, o artista coloca curvas ao longo de contornos proeminentes e o software automaticamente interpola o espaço entre elas.Como alternativa, uma superfície NURBS pode ser criada revolvendo uma curva de perfil em torno de um eixo central. Essa é uma técnica de modelagem comum (e muito rápida) para objetos de natureza radial - taças de vinho, vasos, pratos etc. A indústria de tecnologia gosta de falar sobre certos avanços que eles denominaram tecnologias disruptivas . Inovações tecnológicas que mudam a maneira como pensamos em alcançar uma determinada tarefa. O automóvel mudou a maneira como nos movemos. A internet mudou a forma como acessamos informações e nos comunicamos. A escultura digital é uma tecnologia disruptiva, no sentido de que ajudou os modeladores livres das restrições minuciosas de topologia e fluxo de borda, e permite que eles criem intuitivamente modelos 3D de maneira muito semelhante à escultura de argila digital.Na escultura digital, as malhas são criadas organicamente, usando um dispositivo de mesa (Wacom) para moldar e moldar o modelo quase exatamente como um escultor usaria escovas de ancinho em um pedaço real de argila. A escultura digital levou a modelagem de personagens e criaturas a um novo nível, tornando o processo mais rápido, mais eficiente e permitindo que os artistas trabalhassem com malhas de alta resolução contendo milhões de polígonos. Malhas esculpidas são conhecidas por níveis anteriormente impensáveis de detalhes de superfície e uma estética natural (mesmo espontânea). A palavra processual em computação gráfica refere-se a qualquer coisa gerada por algoritmos, em vez de ser criada manualmente pela mão de um artista. Na modelagem procedural, cenas ou objetos são criados com base em regras ou parâmetros definidos pelo usuário.Nos populares pacotes de modelagem de ambientes Vue, Bryce e Terragen, paisagens inteiras podem ser geradas definindo e modificando parâmetros ambientais como densidade de folhagem e alcance de elevação, ou escolhendo a partir de paisagens presentes como o deserto, alpino, costeiro, etc.A modelagem de procedimentos é frequentemente usada para construções orgânicas como árvores e folhagens, onde há uma variação e complexidade quase infinitas que seriam muito demoradas (ou impossíveis) para um artista capturar à mão. O aplicativo SpeedTree usa um algoritmo recursivo / baseado em fractal para gerar árvores e arbustos únicos que podem ser ajustados através de configurações editáveis para altura do tronco, densidade do ramo, ângulo, ondulação e dúzias, se não centenas, de outras opções. O CityEngine usa técnicas semelhantes para gerar paisagens urbanas processuais. A modelagem baseada em imagem é um processo pelo qual objetos 3D transformáveis são algoritmicamente derivados de um conjunto de imagens bidimensionais estáticas. A modelagem baseada em imagem é frequentemente usada em situações em que restrições de tempo ou orçamentárias não permitem que um ativo 3D totalmente realizado seja criado manualmente.Talvez o exemplo mais famoso de modelagem baseada em imagens tenha sido em O Matrix , onde a equipe não tinha tempo nem recursos para modelar conjuntos 3D completos. Eles filmaram sequências de ação com matrizes de câmera de 360 graus e depois usaram um algoritmo interpretativo para permitir o movimento “virtual” da câmera 3D através de conjuntos tradicionais do mundo real. O 3D Scanning é um método de digitalização de objetos do mundo real quando é necessário um nível incrivelmente alto de realismo fotográfico. Um objeto do mundo real (ou mesmo ator) é varrido, analisado e os dados brutos (normalmente uma nuvem de pontos x, y, z) são usados para gerar uma malha poligonal ou NURBS precisa. A varredura é frequentemente usada quando uma representação digital de um ator do mundo real é necessária, como em O Curioso Caso de Benjamin Button, em que o personagem principal (Brad Pitt) envelheceu ao contrário no decorrer do filme.Antes de se preocupar com scanners 3D substituindo os modeladores tradicionais, considere por um momento que a maior parte dos objetos modelados para a indústria de entretenimento não tem equivalente no mundo real. Até começarmos a ver naves espaciais, alienígenas e personagens de desenhos animados correndo por aí, é seguro assumir que a posição do modelador na indústria de CG é provavelmente segura. Modelagem NURBS / Spline
Escultura Digital
Modelagem Procedural
Modelagem Baseada em Imagem
Digitalização 3D
