Primjeri poligonalnog modeliranja u 3ds max. Lekcija: Jednostavno poligonalno TV modeliranje

Šta je i čemu služi poligonalno 3D modeliranje?

Poligonalno modeliranje je sastavni dio našeg svakodnevnog života. Moderna osoba se s tim susreće skoro svaki dan, možda i ne svjesna. Bioskop, animacija, kompjuterske igrice, virtuelna stvarnost itd. - sve su to oblasti u kojima se koristi poligonalna 3D grafika.

Sa pojavom 3D štampača, poligonalni modeli se koriste i za 3D štampanje objekata.

Zbog sve veće popularnosti 3D štampača i relativno jednostavnijeg 3D modeliranja u poređenju sa površinskim/čvrstim, formati poligonalnih modela počeli su da se više koriste od strane programera CNC programa za kompjuterske numeričke mašine (CNC) mašine. Uglavnom CNC za drvo, plastiku i meke metale.

Da biste pravilno razumjeli 3D modeliranje i ispravno postavili zadatak dizajneru, dovoljno je poznavati nekoliko osnovnih principa.

Danas postoje dva glavna pravca razvoja 3D modeliranja objekata: poligonalni i čvrsti (površinski).

Glavni pravac u kojem se koristi poligonalno 3D modeliranje je 3D grafika. Solid / Surface - Industrijski dizajn.

Ovisno o tome kakav konačni proizvod želite dobiti, birate solidno (površinsko) 3D modeliranje ili poligonalno.

Na primjer, ako želite ispisati igračku na 3D printeru ili izrezati 3D reljef slike od drveta na glodalici, tada biste trebali odabrati poligonalni format 3D modela. Ako namjeravate izdati bilo koji industrijski proizvod, morat ćete se odlučiti za solid-state format. (pogledajte odjeljak "Tehnologije" Solid / Surface 3D modeliranje).

Razlike između ova dva formata leže u principima formiranja 3D objekta. U poligonalnom 3D modeliranju objekti se grade od poligona, u solidnom/površinskom 3D modeliranju objekti se grade od geometrijskih elemenata kao što su linije. krivulje, spline i sl., a na osnovu ovih elemenata grade se razni geometrijski oblici.

Poligon je jedinični površinski element predstavljen kao trokut ili četverokut, koji je smješten u trodimenzionalni koordinatni sistem. U stvari, poligonalno modeliranje je potomak dvodimenzionalne rasterske slike (svima dobro poznat piksel), ali u trodimenzionalnom koordinatnom sistemu.

Kvaliteta poligonalnog 3D modela određuje broj poligona i spoj njihovih rubova međusobno. Uvijek vrijedi pravilo – što više poligona, to je veći detalj poligonalnog 3D modela.

U 3D modeliranju, uz visoku detaljnost poligonalnog modela, nije bitno spojiti rubove ako ćete ovaj proizvod izraditi na 3D štampaču ili na glodalici. Po pravilu, CNC sistemi na mašinama koje prihvataju ovaj format imaju algoritme koji takve greške poligonalnog 3D modela čine beznačajnim.

Poligonalni modeli se ne koriste za izradu složenih dijelova na alatnim mašinama zbog nemogućnosti obrade dijela različitim alatima u procesu obrade. A to je izuzetno važan uslov ako se industrijski dio obrađuje. Velika je vjerovatnoća da licencirani CNC softver za moderne strojeve za obradu metala neće imati ni uvoz poligonalnih modela.

Dakle, ako imate zadatak da napravite proizvod sa visokom preciznošću, sa glatkim rupama, navojem itd., onda bi trebalo da izaberete površinsko/čvrsto 3D modeliranje.

Najčešći format poligonalnog 3D modela, prihvaćen od strane većine CNC programa, za generisanje upravljačkih programa za alatne mašine je * .STL (Binary).

Manje uobičajeni su * .3DS, *. OBJ, * .ASC, * .PLY, * .FCS.

Skrećemo vam pažnju da trenutno ne postoji efikasan konvertor za pretvaranje STL u IGS, STP (solid model). Sva rješenja daju osrednje rezultate koji se ne mogu koristiti bez dodatnih modifikacija 3D modela.

Pretvaranje poligonalnog 3D modela iz jednog poligonalnog formata u drugi obično se vrši ponovnim spremanjem datoteke 3D modela u potrebnom formatu.

Zapamtite da je ispravan izbor formata podataka prije početka modeliranja, te ispravna postavka zadatka za izvršioca Vaše narudžbe osnova za postizanje očekivane kvalitete proizvoda!

Ovaj vodič za poligonalno modeliranje u 3ds Max-u pokriva najčešće korišćene 3d operacije kada se koristi modifikator Edit Poly (ili Editable Poly). Ova metoda je odlična za kreiranje gotovo bilo kojeg objekta u 3ds Max-u.

Prvo, napravimo jednostavan Box primitiv s proporcijama pravog TV-a.

sl. 1. Kreiran početni 3d primitiv - Box

Primijenimo modifikator na našu kutiju Uredi Poly

sl. 2. Primijenjeni modifikator Uredi Poly

Pritiskom na tipku F4 na tastaturi u 3ds Maxu uključite prikaz ivica našeg poligonalnog modela.

U steku modifikatora idite na nivo poligona da započnete modeliranje. I odaberite prednji poligon, gdje ćemo početi kreirati ekran.

sl. 3. Idite na nivo poligona i odaberite prvi plan u prozoru perspektive

Primijenite operaciju na odabrani poligon Inset da kreirate lice kao što je prikazano na slici. On će poslužiti kao osnova za kreiranje ekrana.

sl. 4. Primijenite operaciju na poligon Inset

Komandom pritisnite formirani poligon prema unutra Extrude.

sl. 5. Pritisnut poligon sa operacijom Extrude

Podijelite dvaput pritisnuti poligon operacijom Tesselate(Subdivision), čime se povećavaju detalji prednje strane kako bi se moglo dalje deformirati. Općenito se ne preporučuje zloupotreba ove operacije na vašim modelima.

sl. 6. Povećajte detalje na licu operacijom Tesselate

Idite na nivo temena i izaberite centralni vrh ekrana.

sl. 7. Označen centralni vrh

Aktiviranje režima mekog odabira Soft Selection(Zahvaljujući njemu, moći ćemo lakše deformisati objekat). Obratite pažnju na parametre Falloff i Bubble. Falloff je odgovoran za širinu zone hvatanja susjednih vrhova. Bubble- za oblik raspodjele utega. Bojenje jasno pokazuje stepen hvatanja.

Sada pomaknite središnji vrh malo naprijed kako biste ekranu dobili zaobljenu ivicu. Kada završite, obavezno izađite iz moda mekog odabira.

sl. 8. Pomjerite središnji vrh malo naprijed u načinu mekog odabira

Ekran je spreman, sada moramo pripremiti zadnji zid. Vratite se na nivo poligona i odaberite stražnju stranu.

sl. 9. Istaknuta zadnja strana televizora

Primijenite operaciju na odabrani poligon Bevel(Ektruzija ukoso).
Visina- vrijednost ekstruzije
Outline- stepen konstrikcije

sl. 10. Istaknuta zadnja strana televizora

Ponovo ekstrudirajte stražnju stranu operacijom Extrude.
Visina- vrijednost ekstruzije

Razmotrimo glavne komponente teorije poligonalnog modeliranja.

Quads vs Tris iN-gons

Dakle, koja je razlika između quad, tris i N-gon? Pa, četvorougao je poligon koji ima 4 strane, tris je poligon koji ima 3 strane, N-ugao je poligon koji ima više od 4 strane.

Najbolje je da se držite quads ili quads kada modelirate. Uglavnom zbog činjenice da su predvidljiviji, bolje se deformiraju u animaciji, a teksture su najmanje izobličene.

Trisovi ili trouglovi se najbolje koriste tamo gdje su najmanje vidljivi.

Ali bolje je izbjeći korištenje N-uglova u potpunosti, jer oni mogu formirati čudne artefakte pri renderiranju, a gotovo je nemoguće dobro obojiti kožu s poligonima prilikom montiranja.

Također, u programima za digitalno vajanje kao što su ZBrush i Mudbox, najpogodnije je raditi sa četverougaonim modelom.

Radost iz poligona i tuga iz poligona

Uniforma-geometrija

Ujednačena geometrija znači da se tokom procesa modeliranja trudite da se što više pridržavate četvorki ili četvorki, postavljajući ih što je moguće ravnomjernije. Biće zadovoljstvo montirati takvu geometriju, savršeno će se deformisati na animaciji. I dok se dobre teksture u velikoj mjeri oslanjaju na dobre UV zrake, one će se još manje izobličiti ako je geometrija sastavljena od četverokuta.

Maya ima odličan alat Sculpt Geometry, koji se može koristiti za savršeno zaglađivanje ivica oko ivica kada je postavljen na Relax mod.

Sa alatomSculpt Geometrija možete zagladiti ivice

Topologija

Na prvi pogled, lokacija rubova nije bitna. Ali to nije slučaj.

Prilikom modeliranja realističnih likova vrijedi proučiti ljudsku anatomiju. U ovom slučaju, smjer rubova i topologija trebaju odgovarati položaju mišića na ljudskom tijelu, što će stvoriti ispravniju deformaciju geometrije.

U slučaju više crtanih i stilizovanih likova, ima više manevarskog prostora, međutim poznavanje anatomije ni u ovom slučaju neće biti suvišno.

Za ispravne deformacije, topologija mora biti odgovarajuća s potrebnim rubnim petljama.

Nevišestruko-geometrija

Geometrija koja nije višestruka može sadržavati različite greške koje su nastale tokom procesa modeliranja. To mogu biti viseći rubovi (bez lica); ivice zajedničke za tri ili više lica; normale susjednih lica, usmjerene u suprotnim smjerovima; broj lica koja konvergiraju u jednom vrhu može se razlikovati od broja lica koja izlaze iz ovog vrha, itd.

Na primjer, kreirajte kocku, odaberite jednu od njenih ivica i idite na Uredi mrežu> Ekstrudiranje. Dakle, dobili smo nevišestruki objekat. Da je to komad papira, bio bi to nabor kojeg bi se bilo teško riješiti. Ako izvršite Booleovu operaciju na takvoj kocki, tada će sve odmah postati jasno.

Geometrija koja nije višestruka može biti bolna, pa pokušajte da je izbegnete. Alat za čišćenje, koji se nalazi u meniju Mesh, može pomoći u rješavanju mnogih problema povezanih s geometrijom koja nije višestruka.

Geometrija koja nije višestruka može biti bolna

Svaka ivica treba da bude na svom mestu

U idealnom slučaju, proces modeliranja započnemo jednostavnim primitivom, na primjer, kockom, kojoj zatim dodajemo rubne petlje, ekstrudiramo itd.

Međutim, važno je zadržati jednostavnu složenost, dodajući detalje samo tamo gdje je to zaista potrebno. Manje može biti bolje. S vremenom ćete bolje razumjeti kako optimizirati svoj model, ali za sada samo nastavite modelirati.

Ne činite model nepotrebno složenim, dodajte detalje samo tamo gdje su vam zaista potrebni.

Istražite svijet oko sebe

Sve što pokušavamo programski rekreirati je odraz stvari koje stvarno postoje. Stoga će najvažniji savjet biti proučavanje svijeta oko sebe.

I to se ne odnosi samo na maketare, već i na montažere, animatore, dizajnere rasvjete itd. Razmislite o tome kako funkcionira ovaj ili onaj objekt, kako je osvijetljen, deformiran itd. Pronalaženje odgovora na takva pitanja će vam umnogome olakšati život.

Želite li znati više? Dođite kod nas

Uvod u poligone

Poligoni su jedna od vrsta geometrije koja se koristi za kreiranje 3D modela u Autodesk® Maya®. Osim toga, Maya ima još dvije vrste površina - NURBS i hijerarhijsku (podpodjelu).

Poligoni se koriste za kreiranje mnogih vrsta 3D modela i naširoko se koriste za dizajn 3D objekata u filmovima, video igrama i webu.

Terminologija poligona

Poligoni su oblici sa ravnim stranama (3 ili više strana) definisani tačkama u 3D prostoru ( vertice) i linije koje povezuju ove tačke (ivice (ivice)). Unutrašnja površina poligona se zove lice... Ivica i lica su osnovne komponente poligona. Možete odabrati i modificirati poligone koristeći osnovne komponente.

Prilikom izrade poligonalnih modela najčešće se koriste trostrani (trokuti) ili četverostrani (četvorouglovi) poligoni. Maya takođe podržava poligone sa velikim brojem strana, ali se oni koriste mnogo rjeđe.

Jedan poligon se također naziva licem i definira se kao područje ograničeno sa tri ili više vrhova i njihovim odgovarajućim rubovima. Ako je mnogo lica povezano jedno s drugim, onda se takav objekt naziva poligonalnim. mreža (poligon mreža) ili poligonalni objekat... Poligonalne mreže se mogu kreirati na različite načine. Pogledajte ispod za više detalja o tome kako kreirati poligonalne objekte.

Tipično, u poligonskoj mreži, vrhovi i ivice dijele različita lica. U ovom slučaju, oni se nazivaju zajednički vrhovi ili zajedničke ivice.

Poligonalne mreže mogu se sastojati od nepovezanih dijelova, koji se nazivaju školjke... Vanjske ivice mreže se nazivaju rubne ivice.

Mapiranje teksture u poligon model

Poligonski modeli se mogu teksturirati korištenjem UV koordinata. Za više informacija pogledajte poseban vodič o radu s teksturnim koordinatama.

Pregled modeliranja poligona

Postoje različite tehnike za kreiranje poligonskih modela u Mayi:

• Primitive su 3D geometrijski oblici koje možete kreirati u Mayi. Primitive uključuju, na primjer, sferu, kocku, cilindar, konus, ravan i mnoge druge. Možete promijeniti osnovne atribute primitiva kako biste ga učinili složenijim. Također možete izrezati, ekstrudirati, spojiti ili izbrisati različite komponente primitiva da biste ga preoblikovali. Mnogi 3D umjetnici koriste primitive kao polaznu tačku za kreiranje modela. Ova tehnika se zove primitivno modeliranje.
• Pojedinačni poligoni se mogu kreirati pomoću alata Kreiraj poligon. Ovaj alat vam omogućava da postavite vrhove u scenu koji definiraju oblik poligonalnog lica. Također možete izrezati ili ekstrudirati lice poligona da dodate nova lica postojećem. Ova tehnika se obično koristi kada trebate najpreciznije izgraditi model duž date konture. Na primjer, možete koristiti opisanu tehniku ​​ako trebate napraviti složeni 3D logotip koristeći uvezenu 2D sliku kao referencu.
• Poligoni se također mogu transformirati iz postojećih NURBS površina ili površina podjele pomoću izbornika Modify.

Poligone normale

Normala je zamišljena linija okomita na površinu poligona. U Mayi, normale se koriste za definiranje orijentacije lica poligonalnog lica (normale lica) ili za izračunavanje sjenčanja lica (normale vrhova).

Lice normalno

Prednja strana poligona grafički je predstavljena pomoću vektora koji je okomit na njega, koji se naziva normala lica.

Redoslijed kojim su vrhovi koji okružuju lice navedeni određuju njegov smjer (u kom smjeru je lice okrenuto, a koja strana je pogrešna). Ova činjenica može biti važna jer su poligoni vidljivi samo sa svoje prednje strane, iako Maya čini sve poligone vidljivim s obje strane po defaultu. Ovu funkciju možete onemogućiti za bilo koju poligonsku mrežu.

Prilikom slikanja ili renderiranja poligona, normale određuju refleksiju svjetlosti od lica, a time i boju modela poligona.

Vertex normals

Normale vrhova određuju izglađivanje senčenja između poligona, za razliku od normala lica, koje određuju da li je poligon vidljiv ili nevidljiv.

Normale vrhova se crtaju linijama koje počinju od vrha, po jedna za svako lice koje koristi taj vrh.

• Ako sve normale jednog vrha imaju striktno isti smjer (u ovom slučaju se zovu opće ili meke normale), tada će prijelaz boje s lica na lice biti gladak.

• Ako normale vrhova pokazuju u istom smjeru za svako lice (u ovom slučaju se zovu tvrde normale), prijelaz boje između lica će biti nagli, stvarajući fasetirani efekat.

Napredni korisnici mogu ručno manipulirati normalama vrhova kako bi stvorili izgled tvrdih ivica (nabora) i sjenki bez upotrebe dodatne geometrije. Za ovu operaciju koristi se stavka Vertex Normal Edit Tool iz menija Normals. Ako se normalno ručno uredi, zamrzava se. Ako odmrznete prethodno uređenu normalu, Maya će automatski ponovo izračunati njen smjer i vratiti je na zadanu poziciju.

Ovaj vodič će biti dobar početak za sve koji žele naučiti kako modelirati vrhunske likove. Jahirul Amin, poznati u svom krugu, govoriće o važnosti ispravne topologije, uniformne mreže, važnosti četverokutnih poligona i još mnogo toga.

Prije ronjenja u 3D vrtlog, predlažem da dogovorimo kratak edukativni program i prskamo u plitkoj vodi. U nastavku ćemo se dotaknuti osnova poligonalnog modeliranja, bez znanja kojih nema smisla ići dalje.

Uvod

Kada je geometrija zgodna za modelara ili animatora, savršeni raspored mreže (također mreža) je na prvom mjestu. Nakon toga bi trebala ući u igru ​​dobra topologija koja smanjuje broj nedostataka u animaciji lika. Drugim riječima, pravilno (i na vrijeme) kreiran poligon će vam uštedjeti ne toliko sati - dana života.

3-gona naspram 4-kuta protiv N-ugla

Dakle, koja je razlika između 3-, 4- i N-gonalnih poligona? Odgovor je očigledan: prva ima 3 strane, druga ima 4, treća ih ima bilo koji broj, više od 4. Ako modelirate lik za njegovu daljnju animaciju, preporučujemo koristite samo četvorouglove... Proces deformisanja i dijeljenja četverokutnih poligona je mnogo lakši, a također ćete doživjeti manje izobličenja u teksturi.

Preporučljivo je sakriti trouglove od svojih i tuđih očiju. Na primjer, u pazuhu ili u području prepona lika. Zauzvrat je nametnuta neizgovorena zabrana poligonima - ne bi trebali biti. Oni izazivaju izobličenje i stvaraju mnogo problema kada je u pitanju namještanje i uređivanje grupa temena (poznato kao "slikanje težine").

Konačno, model koji se prvenstveno sastoji od četvorougaonih poligona biće lakše izvesti u druge programe za modeliranje kao što su Mudbox ili Mudbox.

Radosti četiri i trokutastih poligona i užas N-ugla

Konture lica, koje po definiciji podsjećaju na N-ugao, moraju biti što bliže četverokutnom formatu. malo od - raspored poligona treba da bude što ujednačeniji... To je ono na šta poziva istoimena geometrija. Poštivanje ovih pravila olakšat će prolazak faze montiranja i pomoći će kod deformacije lika tokom procesa animacije. Osim toga, smanjit će se razmjer izobličenja povezanih s korištenjem tekstura, iako ovdje ne treba zaboraviti na važnost samog UV odmotavanja.

Da bi izvršila ovaj zadatak, Maya nudi alat Sculpt Geometry.

Alat Sculpt Geometry u Mayi pomoći će izgladiti mrežu modela

Odgovoran za glatku tranziciju svake pojedinačne ivice (aka Edge Flow). Možda zvuči jednostavno, ali u praksi je to vrlo zeznuta stvar.

Ako ste krenuli u stvaranje realističnog lika, preporučuje se da prije početka rada proučite osnove anatomije. Prateći strukturu ljudskog tijela i prirodno kretanje mišića, animator na kraju dobiva kopiju blisku originalu. To se posebno jasno vidi u procesu deformacije. Preporučujemo da počnete s procesom bora i istezanja kože.

Za stilizirane likove i likove iz crtanih filmova, Edge Flow je daleko manje važan. Ali ipak, toplo preporučujem da steknete barem osnovno razumijevanje ljudske anatomije.

Da bi oblik bio realističan, kreirajte dobru topologiju i vodite računa o glatkom smjeru mreže (ivice, poligoni).

Takođe je nemnogostruko. Znači da se trodimenzionalni objekt ne može rezati i izravnati.

Primjer: kreirajte kocku, odaberite bilo koju ivicu (ivicu) i ekstrudirajte je pomoću Edit Mesh> Extrude. Pred vama je mali predmet. (Primjer dolje lijevo) Da je kocka napravljena od papira, onda kada se rasklapa, dobili biste oblik krsta sa poremećenim proporcijama. Gotovo je nemoguće koristiti takav objekt u Booleovim operacijama.
Da popravite situaciju, koristite alat za čišćenje.

Kršenje topologije geometrije može stvoriti više od desetak problema. Budite oprezni i povremeno pregledajte figuru iz različitih uglova.

Svaka petlja (rubno rebro) mora imati cilj

Tipično, modeliranje počinje s primitivnom figurom (na primjer, kockom), čija se struktura naknadno komplicira dodavanjem rubnih petlji.

Važno je da svaki novi element bude kreiran sa određenom svrhom. Postoje situacije u kojima je "manje" "bolje". Razumijevanje principa optimizacije modela dolazi samo s iskustvom, stoga nemojte se obeshrabriti i nastavite raditi.

Ne komplikujte svoj život: detalji bi trebali biti primjereni

Sve što pokušavamo da uradimo na ekranu je prikaz sveta oko nas u njegovim različitim oblicima i manifestacijama. Zbog toga je toliko važno s vremena na vrijeme ustati od stola. Važno je ne samo za programere, već i za animatore, riggere, direktore rasvjete itd.

Pogledajte izbliza površinu, njenu strukturu i sjenu. Kako reflektuje svetlost? Kako se odvija proces deformacije? Odgovori na ova i druga pitanja pomoći će vam da donesete ispravnu odluku prilikom modeliranja bilo kojeg objekta.