7 Загальні методи моделювання фільму та ігор

Вступ до методів 3D-моделювання

На цьому сайті ми мали шанс висвітлити як наплавлення, так і відображення у відносній глибині, і ми нещодавно обговорили анатомію 3D-моделі. Але, на жаль, ми поки що нехтували надавати будь-яку детальну інформацію про процес 3D-моделювання.

Для того, щоб все правильно налаштувати, ми наполегливо працювали над підготовкою декількох статей, присвячених як художнім, так і технічним сторонам 3D-моделювання. Хоча ми і надавали загальне вступ до моделювання в нашому обговоренні конвеєра комп'ютерної графіки, це було далеко не всебічним. Моделювання - це велика тема, і невеликий абзац ледь може подряпати поверхню і зробити предмет справедливим.

Ми надамо інформацію про деякі загальні методи та міркування, які повинні дотримуватися модельєри, які працюють над вашими улюбленими фільмами та іграми.

У решті цієї статті ми розпочнемо з введення семи загальних методик, що використовуються для створення 3D-активів для індустрії комп'ютерної графіки:

Загальні методи моделювання

Моделювання коробки / підрозділу

Моделювання коробки - це полігональна техніка моделювання, в якій художник починає з геометричного примітиву (куба, сфери, циліндра тощо) і потім вдосконалює свою форму до досягнення бажаного вигляду.
Модельні коробки часто працюють поетапно, починаючи з сітки з низькою роздільною здатністю, уточнюючи форму, а потім підрозділяючи сітку, щоб згладити жорсткі краї та додати деталі. Процес поділу та уточнення повторюється до тих пір, поки сітка не містить достатньо багатокутних деталей, щоб правильно передати намічену концепцію.
Моделювання коробки, мабуть, є найпоширенішою формою полігонального моделювання і часто використовується в поєднанні з методами моделювання ребер (про які ми поговоримо лише за мить). Тут ми детальніше вивчаємо процес моделювання коробки / краю.

Моделювання краю / контуру

Моделювання країв - ще одна полігональна техніка, яка принципово відрізняється від аналогічного моделювання коробки. При крайовому моделюванні, а не починаючи з примітивної форми і вдосконалюючи, модель, по суті, будується по частинах, розміщуючи петлі багатокутних граней уздовж видатних контурів і потім заповнюючи між ними будь-які прогалини.
Це може здатися непотрібно складним, але певні сітки складно виконати лише за допомогою моделювання коробки, людське обличчя - хороший приклад. Для правильного моделювання обличчя потрібно дуже чітке управління крайовим потоком і топологією, а точність, яку забезпечує контурне моделювання, може бути неоціненною. Замість того, щоб намагатися сформувати чітко виражену очну розетку з твердого полігонального куба (що є заплутаним і протиінтуїтивним), набагато простіше побудувати контур очей, а потім моделювати решту звідти. Після того, як основні орієнтири (очі, губи, лінія очей, ніс, щелепа) змодельовані, решта, як правило, стає на місце майже автоматично.

НУРБ / Модельне сплайнування

NURBS - це техніка моделювання, яка найбільше використовується для автомобільного та промислового моделювання. На відміну від багатокутної геометрії, сітка NURBS не має граней, країв і вершин. Натомість моделі NURBS складаються з плавно інтерпретованих поверхонь, створених шляхом "піднесення" сітки між двома або більше кривими Безьє (також відомими як сплайни).
Криві NURBS створюються за допомогою інструменту, який працює дуже аналогічно інструменту ручки у фарбі MS або Adobe Illustrator. Крива малюється в тривимірному просторі та редагується переміщенням серії ручок під назвою CV (контрольні вершини). Для моделювання поверхні NURBS художник розміщує криві вздовж чітких контурів, і програмне забезпечення автоматично інтерполює простір між ними.
Крім того, поверхня NURBS може бути створена шляхом обертання кривої профілю навколо центральної осі. Це звичайна (і дуже швидка) техніка моделювання для радіальних за своєю природою предметів - фужери, вази, тарілки тощо.

Цифрове скульптування

Технологічна галузь любить говорити про певні прориви, які вони назвали руйнівними технологіями. Технологічні інновації, які змінюють те, як ми думаємо про досягнення певного завдання. Автомобіль змінив те, як ми подорожуємо. Інтернет змінив спосіб доступу до інформації та спілкування. Цифрова скульптура - це руйнівна технологія в тому сенсі, що вона допомагає звільнити модельєрів від кропітких обмежень топології та крайових потоків, а також дозволяє інтуїтивно створювати 3D-моделі таким чином, як подібні до ліплення цифрової глини.
У цифровій скульптурі сітки створюються органічно, використовуючи планшет (Wacom) планшетний пристрій, щоб формувати та формувати модель майже так само, як скульптор використовував граблі-щітки на справжньому шматку глини. Цифрова скульптура підняла моделювання персонажів та істот на новий рівень, зробивши процес більш швидким, ефективним та дозволивши художникам працювати з сітками високої роздільної здатності, що містять мільйони багатокутників. Скульптурні сітки відомі раніше немислими рівнями деталей поверхні та природним (навіть стихійним) естетичним.

Процедурне моделювання

Слово процедурне в комп'ютерній графіці стосується всього, що генерується алгоритмічно, а не створюється вручну рукою художника. У процедурному моделюванні сцени або об'єкти створюються на основі визначених користувачем правил або параметрів.
У популярних пакетах моделювання навколишнього середовища Vue, Bryce та Terragen цілі ландшафти можна генерувати, встановлюючи та змінюючи такі параметри навколишнього середовища, як щільність листя та діапазон висоти, або вибираючи з попередньо встановлених ландшафтів, таких як пустеля, альпійські, прибережні тощо.
Процедурне моделювання часто використовується для органічних конструкцій, таких як дерева та листя, де є майже нескінченні варіації та складність, які художнику забиратимуть дуже багато часу (або взагалі неможливо). Додаток SpeedTree використовує рекурсивний / фрактальний алгоритм для генерування унікальних дерев та чагарників, які можна налаштувати за допомогою редагованих параметрів для висоти стовбура, щільності гілки, кута, вигину та десятки, якщо не сотні інших варіантів. CityEngine використовує подібні методи для створення процедурних міських пейзажів.

Моделювання на основі зображень

Моделювання на основі зображень - це процес, за допомогою якого перетворювані 3D-об'єкти алгоритмічно виводяться з набору статичних двовимірних зображень. Модельне моделювання часто застосовується в ситуаціях, коли обмеження часу або бюджету не дозволяють повністю реалізувати 3D-актив вручну.
Мабуть, найвідоміший приклад моделювання на основі зображень був у «Матриці», де у команди не було ані часу, ані ресурсів для моделювання повних 3D-наборів. Вони знімали послідовності дій з 360-градусних масивів камер, а потім використовували інтерпретаційний алгоритм, щоб забезпечити "віртуальний" рух 3D-камери за допомогою традиційних реальних наборів.

3D-сканування

3D-сканування - це метод оцифрування об'єктів реального світу, коли потрібен неймовірно високий рівень фотореалізму. Об'єкт реального світу (або навіть актор) сканується, аналізується, а необроблені дані (як правило, хмара точок x, y, z) використовуються для створення точної полігональної або NURBS-сітки. Сканування часто застосовується тоді, коли потрібне цифрове представлення актора реального світу, як у "Цікавому випадку Бенджаміна Баттона", де головний герой (Бред Пітт) у віці фільму старіє.
Перш ніж перейти до занепокоєння з приводу того, що 3D-сканери замінять традиційні моделери, подумайте на мить, що основна маса об’єктів, змодельованих для індустрії розваг, не має еквіваленту реального світу. Поки ми не почнемо бачити космічних кораблів, прибульців та мультиплікаційних героїв, що бігають навколо, можна з упевненістю припустити, що позиція модельєра в CG-галузі, ймовірно, безпечна.