In dit stuk zullen we ons concentreren op enkele van de specifieke tools en processen die worden gebruikt bij polygonale 3D-modellering. In veelhoekige modellering, maakt een kunstenaar een digitale weergave van een 3D-object met een geometrisch netwerk dat bestaat uit vlakken, randen en hoekpunten. Gezichten zijn meestal vierhoekig of driehoekig en vormen het oppervlak van het 3D-model. Door het gebruik van de volgende technieken transformeert een modelleur methodisch een primitief 3D-net (meestal een kubus, cilinder of bol) in een compleet 3D-model:
Extrusie
Extrusie is een methode om geometrie toe te voegen aan een veelhoek-primitief en een van de belangrijkste gereedschappen die een modelleur gebruikt om een mesh te vormen. Door middel van extrusie manipuleert een modelleur het 3D-gaas door ofwel een gezicht op zichzelf in te klappen (om een inkeping te creëren), of door het gezicht naar buiten te extruderen langs zijn oppervlakte normaal—de richtingsvector loodrecht op het veelhoekige vlak. Het extruderen van een vierhoekig vlak creëert vier nieuwe polygonen om de kloof tussen de begin- en eindpositie te overbruggen. Extrusie kan moeilijk te visualiseren zijn zonder een concreet voorbeeld:
- Overweeg een eenvoudige piramidevorm, met een vierhoekige (4-randige) basis. Een modelbouwer zou deze primitieve piramide in een huisachtige vorm kunnen transformeren door de basis van de piramide te selecteren en deze in de negatieve Y-richting te extruderen. De basis van de piramide wordt naar beneden verschoven en er worden vier nieuwe verticale vlakken gecreëerd in de ruimte tussen de basis en de dop. Een soortgelijk voorbeeld is te zien bij het modelleren van de poten van een tafel of stoel.
- Randen kunnen ook worden geëxtrudeerd. Wanneer een rand wordt geëxtrudeerd, wordt deze in wezen gedupliceerd – de dubbele rand kan vervolgens in elke richting van het origineel worden weggetrokken of gedraaid, waarbij automatisch een nieuw veelhoekig vlak wordt gemaakt dat de twee verbindt. Dit is het belangrijkste middel voor het vormgeven van geometrie in de contourmodellering Verwerken.
onderverdelen
Onderverdeling is een manier voor modelbouwers om veelhoekige resolutie aan een model toe te voegen, hetzij uniform of selectief. Omdat een veelhoekig model doorgaans uitgaat van een primitief met een lage resolutie en heel weinig vlakken, is het bijna onmogelijk om een voltooid model te produceren zonder op zijn minst enige mate van onderverdeling.
- EEN uniforme onderverdeling verdeelt het gehele oppervlak van een model gelijkmatig. Uniforme onderverdelingen worden meestal voltooid op een lineaire schaal, wat betekent dat elk veelhoekig vlak in vier is onderverdeeld. Uniforme onderverdeling helpt om “blokkering” te elimineren en kan worden gebruikt om het oppervlak van een model gelijkmatig glad te maken.
- Randlussen – Resolutie kan ook worden toegevoegd door selectief extra randlussen te plaatsen. Een randlus kan worden toegevoegd over elke aaneengesloten reeks veelhoekige vlakken, waardoor de geselecteerde vlakken worden onderverdeeld zonder onnodig resolutie aan de rest van de mesh toe te voegen. Randlussen worden meestal gebruikt om resolutie toe te voegen in gebieden van een model die een detailniveau vereisen dat niet in verhouding staat tot de nabijgelegen geometrie (de knie- en ellebooggewrichten van een personagemodel zijn een goed voorbeeld, evenals lippen en ogen).
Randlussen kunnen ook worden gebruikt om een oppervlak voor te bereiden op extrusie of uniforme onderverdeling. Wanneer een oppervlak uniform is onderverdeeld, worden eventuele harde randen afgerond en gladgemaakt – als een onderverdeling nodig is maar de modelleur bepaalde harde randen wil behouden, kunnen deze worden gehandhaafd door een randlus aan beide zijden van de betreffende rand te plaatsen. Ditzelfde effect kan worden bereikt door het gebruik van een schuine kant, hieronder besproken.
Afschuiningen of afschuiningen
Als je al in de techniek, industrieel ontwerp of houtbewerking bent geweest, dan is het woord schuine kant kan al wat gewicht voor je vasthouden. Standaard zijn de randen van een 3D-model oneindig scherp – een toestand die in de echte wereld vrijwel nooit voorkomt. Kijk om je heen. Nauwlettend genoeg geïnspecteerd, zal bijna elke rand die je tegenkomt een soort tapsheid of ronding hebben. Een afschuining of afschuining houdt rekening met dit fenomeen en wordt gebruikt om de hardheid van de randen op een 3D-model te verminderen:
- Elke rand op een kubus komt bijvoorbeeld voor bij een convergentie van 90 graden tussen twee veelhoekige vlakken. Door die randen af te schuinen, ontstaat een smal vlak van 45 graden tussen de convergerende vlakken om het uiterlijk van de rand te verzachten en de kubus realistischer met licht te laten interageren. De lengte (of offset) van de afschuining, evenals de ronding ervan kan worden bepaald door de modelleur.
Verfijning/vormgeving
Ook wel “duwen en trekken van hoekpunten” genoemd, vereisen de meeste modellen een zekere mate van handmatige verfijning. Bij het verfijnen van een model verplaatst de kunstenaar individuele hoekpunten langs de x-, y- of z-as om de contouren van het oppervlak te verfijnen. Een voldoende analogie voor verfijning kan worden gezien in het werk van een traditionele beeldhouwer: wanneer een beeldhouwer werkt, blokkeert hij eerst de grote vormen van de sculptuur, waarbij hij zich concentreert op de algehele vorm van zijn stuk. Vervolgens bezoekt hij elk deel van het beeldhouwwerk opnieuw met een “harkborstel” om het oppervlak te verfijnen en de nodige details uit te snijden. Het verfijnen van een 3D-model lijkt erg op elkaar. Elke extrusie, afschuining, randlus of onderverdeling gaat meestal gepaard met op zijn minst een klein beetje vertex-per-vertex-verfijning. De verfijningsfase kan nauwgezet zijn en kost waarschijnlijk 90 procent van de totale tijd die een modelbouwer aan een stuk besteedt. Het duurt misschien maar 30 seconden om een randlus te plaatsen of een extrusie eruit te trekken, maar het zou niet ongehoord zijn voor een modelleur om uren te besteden aan het verfijnen van de nabijgelegen oppervlaktetopologie (vooral bij organische modellering, waar oppervlakteveranderingen soepel en subtiel zijn) ). Verfijning is uiteindelijk de stap die een model van een onderhanden werk naar een voltooid activum brengt.
