Что такое полигон в 3d моделировании

Editable Poly – осваиваем полигональное моделирование в 3ds Max

Перед вами четыре абсолютно чистых окна проекции в 3ds Max, и в этих полях вам предстоит создавать с нуля сложные модели. Это сначала кажется удивительным: как из ничего сделать целый объект?

Один из инструментов такой 3D-магии — Editable Poly. Он позволяет из отдельных частей — полигонов — формировать абсолютно любые формы.
Подробно рассмотрим все основные инструменты работы с ним, а также решение популярных проблем.

Что такое полигоны в 3D-моделировании?

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Понятие Editable Poly

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Чтобы получить возможность видоизменять его форму с помощью полигонов, нужно его трансформировать в Editable Poly (рус. — «Регулируемые полигоны»). Для этого щелкните правой кнопкой мыши по объекту и в отобразившемся меню выберите Convert to, и и затем Convert to Editable Poly.

Также есть важное отличие: если результат изменений не устроил, Edit Poly можно удалить, и сцена вернется к первоначальному виду, до применения модификатора. В случае с Editable Poly придется либо все начинать сначала, либо долго применять команду отмены действия (Ctrl+Z).

Работа с полигонами

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

При создании сложных объектов чертеж просто необходим. Например, смоделировать автомобиль без него практически невозможно.

Рассмотрим инструменты, которые применяют в работе с полигонами в 3ds Max.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

За выбор каждого конкретного подобъекта отвечают горячие клавиши 1, 2, 3, 4 и 5 (в соответствии с порядком в списке).
При выборе какого-либо подобъекта программа 3ds Max его подсвечивает в окне проекции.

Список необходимых инструментов находится в меню справа.

Selection

Soft Selection

Edit Vertices

Edit Edges

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Edit Borders

Edit Polygons

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Edit Geometry

Решение распространённых проблем

Время от времени в процессе полигонального моделирования возникают сложности, за решением которых приходится идти на форумы и советоваться с коллегами.
Но не всем комфортно общаться с абсолютно незнакомыми людьми.

Ученики школы 3D CLUB имеют возможность сначала обсудить появившиеся проблемы между собой или проконсультироваться с нашими кураторами.

Кроме этого, на этапе обучения преподаватели делимся огромным количеством лайфхаков по оптимизации своей работы, которые сами собирали много лет на своих заказах.
Некоторые фишки и полезные советы выкладываем в открытый доступ, для всех.
Руководитель школы 3D CLUB Семен Потамошнев рассказал, как новичкам в 3D-дизайне стоит относиться к правкам, чтобы расти как специалист:

На каждом потоке есть спонсор, который даёт реальное практическое задание ученикам, а затем выбирает до 10 наиболее понравившихся ему работ и покупает их.
Таким образом, ученики не только не платят за обучение на базовом курсе, но и могут заработать первые деньги в сфере 3D-дизайна.

А ещё у всех остаются качественные работы для портфолио.

Запись на новый поток доступна постоянно, а о дате начала проходит дополнительное уведомление заранее.

Сейчас рассмотрим, как можно решить наиболее распространенные проблемы при полигональном моделировании.

Как посчитать полигоны в 3ds Max

Иногда специалистам нужно узнать количество полигонов в сцене, чтобы определить, нужно ли упрощать топологию объекта. Например, визуально небольшой предмет может тормозить всю работу как раз из-за того, что в нём много подобъектов.

Источник

Полигональное моделирование в 3Ds Max

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Полигональное моделирование — распространенный и гибкий способ создания 3D-модели. Благодаря ему в программе 3D Studio Max (3Ds Max) вы сможете создать практически любой объект интерьера или экстерьера. В статье подробнее разберем принцип метода и рассмотрим основные инструменты, которыми должен владеть визуализатор.

Что такое полигональное моделирование

Полигональное моделирование — это способ построения трехмерного объекта в условиях полигональной сетки. Сетка представляет собой сумму одинаковых полигонов-многоугольников, из которых формируется база для будущего объекта.

Полигональное моделирование в 3Ds Max осуществляется при помощи модификатора Edit Poly. Это многофункциональный инструмент, позволяющий совершать разные операции. Трехмерное тело конвертируется в Edit Poly (режим редактирования) и превращается в плоскость, состоящую из ребер, точек, граней. Перечисленные компоненты можно изменять любым доступным образом: передвигать, выдавливать, вытягивать в длину или ширину, масштабировать, вращать, удалять, объединять в группы. Так первоначальное объемное тело может принять совершенно новый вид, стать абстрактным или реалистичным.

Вершины объекта свободно двигаются в любом направлении, иногда поверхности перекрещиваются между собой. Зачастую привязки к реальным единицам измерения нет, ориентироваться приходится на свою интуицию и глазомер. Это творческий, почти ювелирный процесс: иногда приходится выполнить тысячи кликов мышью, чтобы добиться желаемого результата.

Чтобы понять принципы полигонального моделирования, рекомендуем разобраться с базовыми понятиями:

Эффективнее применить моделирование с помощью полигонов, когда:

Невозможно полноценно освоить «3Д Макс» без изучения полигонального моделирования. Это первый и основной способ проектирования объектов людей, животных, автомобилей и целых архитектурных сооружений. На нашем курсе по 3D-моделированию и архитектурной визуализации мы подробно рассказываем о работе с полигонами. В процессе обучения вы сможете применить полученные знания в своем индивидуальном проекте.

Работа с полигонами

Полигональное моделирование разделяется на три типа:

Перед тем как приступить к непосредственно манипуляциям с полигонами, конвертируйте текущий объект в режим editable poly. Для этого кликните ПКМ в окошке проекции, далее в выпадающем меню выберите команду Convert to Editable Poly.

Во вкладке Selection предстоит выбрать подобъекты, которые необходимо видоизменять. Для каждого трехмерного тела существует пять уровней:

Каждому подобъекту соответствует цифра на клавиатуре от 1 до 5. Горячая клавиша пригодится для быстрого переключения между уровнями. Набор функций и параметры различаются в зависимости от уровня.

Точки, ребра и целые полигоны можно вращать, масштабировать и двигать в желаемом направлении. Так вы шаг за шагом придадите объекту нужную форму. Все инструменты для взаимодействия с подобъектами находятся на командной панели Main Toolbar. Удаление целых полигонов осуществляется при помощи клавиши Delete. Ребра проще всего удалить кнопкой Backspace. Нажатая клавиша Shift позволяет копировать полигоны целиком, создавать новые.

Обзор инструментов

После конвертации объекта в режим полигонов откроется перечень основных инструментов:

Источник

3ds Max. Часть 7. Полигональное моделирование для новичков

Раскрываем хитрости полигонального моделирования сложного объекта. Подскажем, с чего начать и как работать с референсами.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Подходы к моделированию автомобиля

Есть разные подходы к моделированию автомобиля, при этом невозможно выбрать наиболее правильный или более простой. Каждый моделлер использует тот способ, при котором ему будет комфортнее работать и проще контролировать топологию.

Способ не подходит для новичков. Облик автомобиля получается быстро и начинающим кажется, что большая часть работы уже сделана. Дьявол кроется в деталях: при таком подходе легко допустить ошибки, которые будет очень сложно исправить. Для профи в моделинге это осознанный выбор, им просто так удобней моделировать.

Моделирование из бокса, к слову, было моим первым неудачным опытом создания автомобиля, на который я потратил довольно много времени.

Этот способ хорош тем, что проще контролировать топологию и выявлять артефакты на ранних этапах.

Мы будем моделировать автомобиль с помощью третьего способа — полигон за полигоном — и начнём с передней правой арки.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Автор статей по дизайну. В веб-дизайн пришел в 2013 году, осознанно начал заниматься с 2015 года. Параллельно освоил верстку. Время от времени публикую переводы на хабре.

Создаём примитив Tube

Можно начать моделирование с помощью одного полигона на арке и затем наращивать арку с помощью перетаскивания рёбер с зажатым Shift, вот так:

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Но при таком подходе приходится внимательно контролировать поверхность и постоянно подгонять вершины, поэтому мы воспользуемся примитивом Tube (Труба). Поверхность ляжет прямо по арке, рёбра будут на одинаковом расстоянии друг от друга и сетка получится очень ровной.

Откройте созданный ранее файл виртуальной студии в программе 3ds Max. Перейдите в окно проекции Left.

Выберите примитив Tube (на командной панели во вкладке Create в выпадающем списке должны быть выбраны стандартные примитивы).

Источник

3ds Max. Часть 4. Основы полигонального моделирования

Без знания основ полигонального моделирования невозможно спроектировать чуть более сложные объекты, чем примитивы. Разбираемся с вертексами и рёбрами.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Перед тем как начать моделирование такого сложного 3D-объекта, как автомобиль, нужно понимать основные принципы полигонального моделирования и знать назначение и функциональные возможности инструментов.

Что такое полигон

Полигон — плоскость, состоящая из нескольких точек в пространстве, соединённых рёбрами.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Автор статей по дизайну. В веб-дизайн пришел в 2013 году, осознанно начал заниматься с 2015 года. Параллельно освоил верстку. Время от времени публикую переводы на хабре.

Что такое полигональное моделирование (polygonal modeling)

Полигональное моделирование — это один из видов трёхмерного моделирования, позволяющий моделировать любой объект (ну или почти любой) и за счёт соединения полигонов создавать из них группы и формировать нужный облик модели. Например так:

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Разбираемся с полигональным моделированием на примере

Давайте создадим примитив box, конвертируем его в Editable Poly (редактируемые полигоны) и на этом примере детально рассмотрим, что такое полигон и из чего он состоит. В этом уроке вы можете посмотреть, как создать примитив.

Чтобы конвертировать объект в редактируемые полигоны, нажмите правой кнопкой мыши в активном окне проекции и в контекстном меню выберите Convert To — Convert to Editable Poly.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Итак, вы создали примитив box и перевели его в Editable Poly. Далее рассмотрим, из каких подобъектов состоит Editable Poly.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Уровень подобъектов Editable Poly

Нажмите стрелку на командной панели во вкладке Modify перед названием Editable Poly, чтобы перейти на уровень подобъектов. Их мы и будем сейчас разбирать.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Vertex (вершины)

Чтобы работать с этим уровнем подобъектов, нажмите клавишу 1 на клавиатуре. Вершина — это одномерный объект (точка) в пространстве. Если соединить, например, две вершины, получится ребро.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Edge (рёбра)

Нажмите на клавишу 2 на клавиатуре, чтобы работать с этим уровнем подобъектов. Ребро — это двумерный объект, который определяется двумя вершинами и представляет собой линию. Три ребра и более образуют многоугольник.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Border (граница)

Нажмите на клавишу 3 на клавиатуре, чтобы работать с этим уровнем подобъектов.

В том виде, в котором сейчас представлен наш объект, Border выделить не получится. Border — это граница, где что-то должно заканчиваться, а у нас объект замкнутый.

Перейдите на подобъект, выделите любой видимый полигон и удалите его по нажатию на Del на клавиатуре. Теперь края удалённого полигона и будут тем самым бордером.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Polygon (полигон)

Polygon вызывается по клавише 4 на клавиатуре. Состоит из трёх и более рёбер.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Element (элемент)

Element вызывается по клавише 5 на клавиатуре. Этот подобъект необходим в случае, когда нужно выделить целиком весь объект.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

В свитке Selection иконками представлены все подобъекты Editable Poly. Когда вы выбираете один из подобъектов, там активируется нужная иконка, и наоборот: когда вы нажимаете на какую-либо из иконок, у вас будет выделяться один из подобъектов в списке.

Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Источник

3D в играх: Полигоны

3D в играх. Часть 2

Как мы выяснили в прошлой части, современные трехмерные компьютерные игры строятся на основе полигонов. Но, что же это за зверь такой?

Полигон (Polygon) – это плоскость в евклидовом пространстве. Пространство имеет размерность три, соответственно, имеются три координаты: X, Y, Z. Условно их можно обозвать как длина, высота и глубина. В программном обеспечении для 3D нет единого стандарта относительно, так сказать, ориентации данных координат, хотя, как правило, координата X параллельна условном горизонту, т.е. это длина, а вот условной высотой может быть как Y так и Z. Соответственно, условной глубиной может быть как Z, так и Y. Но нам это не столь суть важно, примем для последующего материала представление, показанное ниже.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

У полигона есть вершины, минимум три, максимум, теоретически, бесконечность. Практически максимум – много. Но в играх используются треугольные полигоны, т.е. полигон имеет три вершины. Почему именно три? Через три точки в пространстве можно провести только одну плоскость, что упрощает расчеты и позволяет избежать искажений (артефактов) на итоговой картинке связанных с тем, что вершины полигона могут лежать не в одной плоскости.

Однако в программах трехмерного моделирования принято пользоваться 4-х угольными полигонами, а вот 5-ти и больше, как правило, под запретом. Поэтому при моделировании приходится следить за тем, чтобы все 4 вершины полигона были в одной или почти одной плоскости. А как же игры? спросите вы. Полигон с 4-мя вершинами математически очень просто превратить в два треугольных с двумя общими вершинами, что и делается автоматически при экспорте в игровой движок.

На рисунке ниже показаны треугольный полигон и четырехугольный, условно разделенный на два треугольных. На изображении это прямоугольный треугольник и прямоугольный параллелограмм, но по факту полигон может иметь различные длины сторон, соответственно, и различные углы между ними. Хотя стараются, по возможности, все стороны делать приблизительно одинаковыми, это называется равномерная полигональная сетка.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Почему сетка? Из полигонов создаются трехмерные объекты для игр (и не только), и если рассматривать все эти полигоны издалека включив отображение сторон полигона, они же ребра, то все это похоже на сетку.

Вообще, полигон – это то, чего на самом деле не существует, это всего лишь математика. У него нулевая толщина. Это координаты трех (для игр, далее будем говорить только о треугольных полигонах, если не будет указано иное) точек в трехмерном пространстве. И то, как отображать эти несуществующие полигоны, — зависит исключительно от той или иной компьютерной программы. Как правило, существуют три основных вида отображения: каркасная сетка, полигональная сетка, «чисто» полигональное представление. На рисунке ниже даны все три вида.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

При моделировании, тестировании и т.п. для закрашивания плоскости между вершинами полигона используется произвольный цвет, но зачастую это так называемый сермат, RGB 128,128,128. На нем удобно тестировать, в частности, освещение. Да и однородная заливка, в отличии от полновесных текстур, использует не так много ресурсов компьютера.

Приведенный выше рисунок показывает как, на самом деле, с помощью плоских поверхностей создаются объекты практически любой формы. Правило тут простое: чем меньше каждый полигон, тем более точно можно передать форму исходного объекта. Это как с мозаикой, про которую разговор был в первой части. Но и увеличивать до бесконечности количество полигонов тоже нельзя, так как это сказывается на производительности, ведь компьютеру желательно не менее 30 раз в секунду пересчитать положение каждой, по крайней мере видимой зрителю, вершины полигона. Но и эти расчеты лишь малая часть того, что видеокарта в сотрудничестве с ЦП делают для расчета финальной картинки. Но об этом мы поговорим в следующих частях.

Кроме координат вершин есть у полигона такое свойство как нормаль. Это вектор, перпендикулярный одной из сторон плоскости полигона. Так как это вектор, то у него есть направление. Это направление указывает лицевую сторону полигона, вернее его начало находится у лицевой стороны полигона. Нужна нормаль для наложения текстур и расчета освещенности. Так же хочу заметить, что математически полигон не имеет никакого отношения к тому, как он выглядит, т.е. к текстурам. Полигон отдельно, текстуры – отдельно.

Так вот, та сторона, из которой «выходит» вектор нормали — и определяет лицевую сторону полигона, поэтому с противоположной стороны полигон прозрачен при визуализации, вернее обратной стороны просто не существует. Именно поэтому когда игровой персонаж из-за некорректных коллизий проваливается сквозь текстуры, то почти все сверху кажется полупрозрачным – текстур, вернее обратной стороны у полигона не существует.
Ниже скриншот из игры Batman Arkham Knight.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

То же можно наблюдать, если попасть туда, куда игровой персонаж попадать не должен по задумке разработчиков: за уступы скал, в закрытые помещения и т.п. И это не баг игрового движка, это его особенность, ну, и недосмотр при тестировании (или разработчики не отреагировали должным образом на отчет тестировщиков). Необходима такая особенность для оптимизации расчетов итоговой картинки, или, по-другому, рендеринга. Ведь совсем незачем тратить вычислительные ресурсы на то, что никто никогда увидеть не должен.

Внимательный читатель может спросить: а как же быть в том случае, если игровой персонаж должен зайти в помещение? Тогда необходимо, как и в реальном здании, придавать стенам (потолку, крыше, дверям и т.д.) толщину с помощью двух полигонов у которых нормали смотрят в противоположные стороны.

Ниже показан фрагмент модели здания со стеной, имеющей реальную толщину. Синим показано направление нормали у полигонов.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Для совсем тонких предметов, таких как лист бумаги, применяется другой подход и зависит он от конкретного игрового движка. Например, может применяться специальный двухсторонний материал или отключаться параметр Backface culling, и в этом случае объект будет выглядеть одинаково с обеих сторон. (Подробнее про Backface culling можно почитать тут: Полигоны, свободная камера и MGS 5)

Теперь поговорим о том, какие бывают трехмерные полигональные модели.

3D модели принято делить на низкополигональные (low poly) и высокополигональные (high poly). Как несложно догадаться – разница в количестве полигонов, причем разница не абсолютная, а, как и все в нашем мире, относительная.

Высокополигональной можно назвать модель с самодостаточной геометрией, т.е. когда даже мелкие детали (в разумных, конечно, пределах) смоделированы с помощью полигонов и при этом модель выглядит достаточно правдоподобно даже без текстур. Непосредственно в играх high poly модели, как правило, не применяются, однако они необходимы в процессе разработки 3D игры, о чем будет рассказано ниже.

Высокополигональные модели применяются для статического рендеринга, например интерьерной визуализации или предметной, когда необходимо фотореалистичное качество и большие разрешения итоговой картинки. Для получения такого изображения используются специальные программы рендеринга и просчет одного кадра может занимать несколько десятков часов, поэтому в играх это неприменимо.

Низкополигональные модели применяются в основном в играх или для анимации, когда визуальный реализм не имеет первостепенного значения. Есть два основных способа получения низкополигональной модели: непосредственное моделирование с прицелом на малое количество полигонов или упрощение высокополигональной модели. То же справедливо и для high poly моделей (если не брать в расчет 3D сканирование): их получают путем усложнения и добавления полигонов низкополигональной модели, либо моделируют сразу из расчета максимально необходимого количества полигонов. Какой подход применятся в том или ином случае зависит от многих факторов, как то: геометрии самой модели, применяемого программного обеспечения, наличия похожих моделей, принятого в студии-разработчике порядка разработки, предпочтений 3D-художника и т.п.

Хочу особо обратить внимание на то, что разделение на high poly и low poly очень и очень относительно. Зависит от многих факторов, и одна и та же модель может быть как низкополигональной, так и высокополигональной. Например, для игры для ПК была разработана высокополигональная модель персонажа, затем из нее получили низкополигональную, условно, уменьшив количество полигонов в два раза. А позже решили портировать игру на мобильные устройства. И количество полигонов, опять же, условно, для этого сократили в четыре раза по сравнению с изначальной моделью, или в два раза по сравнению с моделью для ПК-версии игры. Ведь мобильные устройства мало того, что не такие мощные, как ПК, так еще и размер экрана не позволяет различить мелкие детали, поэтому такая высокая детализация, как для полноразмерного монитора, там попросту не нужна.

Ниже показаны сферы одинакового диаметра с различным количеством полигонов.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Да и с каждым новым процессором, каждой новой видеокарточкой мощность компьютерного железа растет, соответственно, и в играх получается отображать в кадре все больше и больше полигонов без ущерба производительности.

Ниже представлена эволюция полигональной Лары Крофт.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Как же получают 3D модели? Традиционно для этого используется полигональное моделирование в специальных программных пакетах, как то: 3ds Max, Maya, Cinema 4D и т.п. В последнее время к разработке также подключают программы для так называемой трехмерной лепки, к примеру ZBrush и 3D-Coat. Ну, и с развитием технологии 3D сканирования, модели получают путем этого самого сканирования с последующей оптимизацией полигональной сетки.

Если используется традиционное полигональное моделирование, то 3D художнику необходимо от чего-то отталкиваться. Для этого используются так называемые референсы, или, по-другому, изображения того, что необходимо смоделировать. Это могут быть фотографии (для реальных предметов или персонажей), концепт-арты (для вымышленных), или даже существующие объекты. К примеру, необходимо смоделировать существующие кубики Lego. Самая в данном случае хорошая идея – иметь их под рукой и моделировать, непосредственно вертя в руках эти самые кубики.
Ниже изображение референса и 3D модели (без текстур).
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Теперь вернемся к вопросу: а зачем при разработке 3D игры иметь в наличии сразу две модели одного и того же объекта — high poly и low poly? Высокополигональная модель непосредственно в игре использоваться не будет, но она необходима для такого важного процесса, как запекание текстур. Так называют подготовку целого ряда текстур или, как их еще называют, карт. Это обычные файлы изображений (с необычными, на первый взгляд, рисунками в них) цель которых как можно реалистичнее представить модель в игре и взять на себя, так сказать, часть геометрии. По сути – это создание 3D иллюзии там, где добиться этого полигонами сложно, неподъемно по производительности или просто нецелесообразно.

Возьмем, к примеру, старую доску. В ней может быть множество трещин и мелких сколов. В реальности это перепад высот (или глубин) материала самой доски. И, по-хорошему, полигоны также должны повторять эти перепады. Но тогда модель может оказаться настолько высокополигональной, что никакое железо не потянет это количество полигонов. Поэтому для начала моделируют как можно более подробную высокополигональную модель этой самой доски, а затем с помощью специальных программ генерируют (запекают) карты высот, затенения и т.п. для имитации этих самых трещин и сколов на низкополигональной модели.

Ниже упрощенно схематически показано как смешивание запеченных с high poly модели карт, в сочетании с текстурой дерева, в результате дает реалистичное изображение.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Ведь как мы различаем эти самые трещинки и сколы? По изменению яркости и цвета текстуры дерева благодаря тому, что свет по-разному отражается от неровностей поверхности, а кое-где и отбрасывает тень. К тому уже, в трещинах, как правило, накапливается грязь и т.п. Все это и позволяет нам отличить старую древесину от новой. Вот эти эффекты и запекаются в файлы изображений. Такой прием позволяет создавать довольно реалистичные объекты с использованием значительно меньшего количества полигонов. При отображении объекта в игре эти карты накладываются друг на друга по определенным алгоритмам, что и создает иллюзию наличия геометрии, которой на самом деле то и нет.

Правда, тут есть один недостаток: эффект лучше всего действует когда наблюдатель расположен под углом 90° относительно полигонов с такой вот имитацией дополнительной геометрии. С уменьшением или увеличением угла обзора «обман» становится виден все отчетливее и отчетливее. Но это неизбежная плата за возможность приблизить картинку к реализму, не превратив игру в неиграбельную.

Это мы забежали немного вперед, затронув тему текстур, но без этого трубно было бы объяснить необходимость на один игровой объект делать как минимум две модели.

Если уж мы говорим про 3D в играх, то следует обязательно упомянуть такую технологию, как LOD, сокращенно от Level of Detail, она же уровень детализации. Суть ее сводится к тому, что в зависимости от того, насколько тот или иной объект близко располагается от игрового персонажа, или какой процент высоты экрана занимает, то используются модели с различного рода детализацией. Опять же, все ради оптимизации. Чем ближе к виртуальной камере тот или иной объект, тем более детализированная модель подставляется. На практике часто количество таких моделей ограничивается тремя: для переднего, среднего и заднего планов. И обозначаются, как правило: LOD_0, LOD_1, LOD_2. Это все варианты низкополигональной игровой модели.
Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть фото Что такое полигон в 3d моделировании. Смотреть картинку Что такое полигон в 3d моделировании. Картинка про Что такое полигон в 3d моделировании. Фото Что такое полигон в 3d моделировании

Различные варианты полигональной детализации могут создаваться как в сторонних программах, так и автоматическими игровыми движками (очевидно, не всеми). Причем автоматически в сторону упрощения геометрии, т.е. загруженный в игровой движок вариант по умолчанию воспринимается как LOD_0. Иногда в играх, особенно с большими открытыми мирами, можно заметить как изначально угловатый и неказистый объект вдруг скачкообразно «похорошел» — это произошла замена на более высокополигональный LOD.

Вот, наверно, вкратце и все про полигоны. Если остались необозначенные или нераскрытые моменты – пишите про это в комментариях.

По идее, далее необходимо продемонстрировать этот самый процесс полигонального моделирования, дабы наглядно показать, как это делается. И пример должен быть не очень простой, ради показа хотя бы нескольких приемов моделирования, но и не очень сложный, чтобы не нагонять сон на зрителя. Я думал-думал над предметом моделирования и пришел к выводу, что модель керосиновой лампы неплохо впишется в данную концепцию. Но, дабы не утомлять читателя, решил собственно процесс моделирования вынести в третью, или, если хотите, в 2,5 часть повествования, которую надеюсь опубликовать в ближайшем будущем.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *