3D模型的解剖学
3D模型是3D计算机图形的重要组成部分之一。 没有他们,没有电脑动画 - 没有玩具总动员 ,没有Wall-E ,也没有大绿色食人魔。
没有3D游戏,这意味着我们永远不会在时光 O explore中探索海尔乐,而且师长从来没有在晕。 不会有变形金刚的电影(至少我们今天知道他们的方式),汽车广告不可能看起来像这样。
每个电脑动画电影或3D视频游戏中的每个对象,角色和环境都由3D模型组成。 所以是的,他们在CG的世界中非常重要。
什么是3D模型?
3D模型是3D软件环境中任何三维物体(真实或想象的)的数学表示。 与2D图像不同,3D模型可以从任何角度在特定的软件套件中查看,并且可以缩放,旋转或自由修改。 创建和塑造3D模型的过程称为3D建模。
3D模型的类型
在电影和游戏行业中使用的3D模型主要有两种类型,最明显的区别在于它们被创建和操纵的方式(在底层数学方面也存在差异,但这对于最终结果并不重要-用户)。
- NURBS曲面:非均匀有理B样条或NURBS曲面是通过使用贝塞尔曲线(如MS Paint笔工具的3D版本)创建的光滑曲面模型。 为了形成NURBS曲面,艺术家在3D空间绘制两条或更多曲线,可以通过沿着x,y或z轴移动称为控制顶点(CV)的控制柄来操作。
- 软件应用程序插入曲线之间的空间并在它们之间建立平滑的网格。 NURBS曲面具有最高的数学精度,因此最常用于工程和汽车设计的建模。
- 多边形模型:通常称为多边形模型或“网格”是动画,电影和游戏行业中最常见的三维模型 ,它们将是我们关注的文章的其余部分。
多边形模型的组件
- 面:多边形模型的定义特征是(与NURBS曲面不同)多边形网格具有多面 ,这意味着3D模型的表面由数百或数千个几何面组成。
在良好的建模中,polgons要么是四面的(quads--角色/有机建模的常态),要么是三面的(在游戏建模中更常用的是tris )。 良好的建模者努力提高效率和组织结构,尽量保持多边形的数量尽可能小,以达到预期的形状。
网格中的多边形数称为多计数 ,而多边形密度称为分辨率 。 最好的3D模型具有高分辨率? 需要更多细节 - 如角色的手或脸,以及网格低细节区域的低分辨率。 通常情况下,模型的整体分辨率越高,它将在最终渲染中显示得越平滑。 降低分辨率的网格看起来很方便(记得马里奥64 ?)。
- 边缘:边缘是两个多边形面相交的3D模型表面上的任意点。
- 顶点:三个或更多边之间的交点称为顶点( 顶点 )。 对x,y和z轴上的顶点(亲切地称为“推拉垂直”)的操纵是将多边形网格塑造成传统建模包(如Maya,3Ds Max等)中的最终形状的最常用技术(技术在ZBrush或Mudbox等雕刻应用中非常不同。)
多边形模型与您在中学时可能学到的几何形状非常相似。 就像一个基本的几何立方体一样,三维多边形模型由面,边和顶点组成 。
实际上,大多数复杂的3D模型都是以简单的几何形状开始的,如立方体,球体或圆柱体。 这些基本的3D形状称为对象基元 。 然后,可以将原始图像建模,塑造和操纵为艺术家试图创建的任何对象(尽我们想详细说明,我们将在单独的文章中介绍3D建模的过程)。
还有一个需要解决的3D模型组件:
纹理和着色器
没有纹理和着色器,3D模型看起来不会太多。 事实上,你根本无法看到它。 尽管纹理和着色器与3D模型的整体形状没有任何关系,但它们与其视觉外观有关。
- 着色器:着色器是一组应用于3D模型的指令,可以让计算机知道应该如何显示它。 虽然阴影网络可以手动编码,但大多数3D软件包都有工具,可让艺术家轻松调整着色器参数。 使用这些工具,艺术家可以控制模型表面与光线相互作用的方式,包括不透明度,反射率,镜面高光(光泽度)以及其他几十种。
- 纹理:纹理对模型的视觉外观也有很大贡献。 纹理是二维图像文件,可以通过称为纹理映射的过程映射到模型的3D表面。 纹理的复杂程度可以从简单的平面色彩纹理到完全照片真实的表面细节。
纹理和着色是计算机图形处理流水线的一个重要方面,擅长编写着色器网络或开发纹理贴图是它自己的一项专长。 纹理和着色器艺术家与作为建模者或动画师的电影或图像的整体外观一样。
你做到了!
希望在这一点上,您可以更多地了解3D模型及其主要特征。 在他们的核心,3D模型只是具有数百个小多边形面的复杂几何形状。 虽然阅读3D模型无疑是件有趣的事情,但自己制作3D模型更加令人兴奋。