Példák sokszögű modellezésre 3ds max. Lecke: Egyszerű TV sokszög modellezés
Mi az a sokszögű 3D modellezés és mire használják?
A sokszögű 3D modellezés mindennapi életünk szerves része. A modern ember szinte minden nap találkozik vele, talán anélkül, hogy észrevenné. Mozi, animáció, számítógépes játékok, virtuális valóság stb. – ezek mind olyan területek, ahol sokszögű 3D grafikát használnak.
A 3D-s nyomtatók megjelenésével a sokszögű modelleket a tárgyak 3D-s nyomtatására is használják.
A 3D nyomtatók növekvő népszerűsége és a felület/szilárdtesthez képest viszonylag egyszerűbb 3D modellezés miatt a sokszögű modellformátumokat egyre gyakrabban kezdték használni a számítógépes numerikus vezérlésű (CNC) gépek CNC-programjainak fejlesztői. Főleg CNC fára, műanyagokra és lágyfémekre.
A 3D modellezés helyes megértéséhez és a tervező feladatának helyes meghatározásához elegendő néhány alapelvet ismerni.
Az objektumok 3D modellezésének ma két fő iránya van: a sokszögű és a szilárd (felület).
A poligonális 3D modellezés fő iránya a 3D grafika. Szilárdtest/felület - Ipari formatervezés.
Attól függően, hogy milyen végterméket szeretne beszerezni, választhat szilárd (felületi) 3D modellezést vagy sokszögmodellezést.
Például, ha játékot szeretne nyomtatni 3D-s nyomtatón, vagy 3D-s domborművet szeretne kivágni egy fából egy marógépen, akkor válassza ki a 3D-s modell sokszögű formátumát. Ha bármilyen ipari terméket kíván kiadni, akkor szilárdtest formátumot kell választania. (lásd a „Technológiák” című részt, Szilárd/felületi 3D modellezés).
A két formátum közötti különbség a 3D objektumok kialakításának elveiben rejlik. A sokszögű 3D modellezés során az objektumok sokszögekből, a szilárd/felületi 3D modellezésnél geometriai elemekből, például vonalakból épülnek fel. görbék, spline stb., és ezekre az elemekre építenek különféle geometriai formákat.
A sokszög egyetlen felületi elem, amelyet háromszög vagy négyszög formájában ábrázolnak, és amely egy háromdimenziós koordináta-rendszerben van elhelyezve. Valójában a sokszögmodellezés egy kétdimenziós raszteres kép (a jól ismert pixel) leszármazottja, de egy háromdimenziós koordináta-rendszerben.
A sokszögű 3D modell minőségét a sokszögek száma és az éleik egymáshoz való kapcsolódása határozza meg. A szabály mindig érvényes – minél több sokszög van, annál részletesebb a sokszögű 3D modell.
A 3D-s modellezésben a sokszögű modell nagy részletességével az élek párosítása nem sokat számít, ha 3D nyomtatón vagy marógépen gyártja ezt a terméket. Általában az ezt a formátumot elfogadó gépeken lévő CNC-rendszerek olyan algoritmusokkal rendelkeznek, amelyek a sokszögű 3D modellben az ilyen hibákat jelentéktelenné teszik.
A sokszögű modelleket nem használják összetett alkatrészek gyártására szerszámgépeken, mivel a megmunkálási folyamat során nem lehet az alkatrészt különféle szerszámokkal feldolgozni. Ez pedig rendkívül fontos feltétel, ha ipari alkatrészt dolgoznak fel. Nagy a valószínűsége annak, hogy a modern fémmegmunkáló gépekhez licencelt CNC-szoftverek nem is importálják majd a sokszögű modelleket.
Tehát, ha az a feladat, hogy nagy pontosságú, egyenes furatú, menetes, stb. terméket készítsen, akkor válassza a felület/szilárdtest 3D modellezést.
A legtöbb CNC program által elfogadott sokszögű 3D modell leggyakoribb formátuma a szerszámgépek vezérlőprogramjainak generálására a *.STL (bináris).
Kevésbé gyakori a *.3DS, *.OBJ, *.ASC, *.PLY, *.FCS.
Felhívjuk a figyelmet arra, hogy jelenleg nincs hatékony konverter az STL IGS, STP (szolidállapotú modell) átalakítására. Minden megoldás közepes eredményt ad, amely nem használható a 3D modell további módosítása nélkül.
A sokszögű 3D modell egyik poligon formátumból a másikba konvertálása általában úgy történik, hogy a 3D modellfájlt újra elmentik a kívánt formátumba.
Ne feledje, hogy a modellezés megkezdése előtt az adatformátum helyes megválasztása, valamint a megbízás kivitelezője felé a feladat helyes megfogalmazása az alapja a termék elvárt minőségének eléréséhez!
Ez a 3ds Max sokszögmodellezési oktatóanyag az Edit Poly módosítóval (vagy Editable Poly) leggyakrabban használt 3D műveletekkel foglalkozik. Ez a módszer kiválóan alkalmas szinte bármilyen objektum létrehozására a 3ds Max alkalmazásban.
Először is hozzunk létre egy egyszerű Box primitívet egy valódi TV arányaival. 
1. ábra. Létrehozta a kezdeti 3D-s primitívet - Box
Alkalmazzunk egy módosítót a dobozunkra Edit Poly
2. ábra. Módosító alkalmazva Edit Poly
Egy gomb megnyomásával F4 A billentyűzeten 3ds Max-ban bekapcsoljuk a sokszögű modellünk éleinek megjelenítését.
A módosító veremben a sokszög szintre lépünk a modellezés megkezdéséhez. És válassza ki az elülső sokszöget, ahol elkezdjük a képernyő létrehozását. 
3. ábra. A sokszög szintjére mentünk, és a perspektivikus ablakban az elülsőt választottuk
Alkalmazza a műveletet a kiválasztott sokszögre Betét az ábrán látható arc létrehozásához. Ez lesz a képernyő létrehozásának alapja. 
4. ábra. A művelet alkalmazása a sokszögre Betét
A kapott sokszöget befelé nyomjuk a paranccsal Kilök.
5. ábra. Egy művelettel megnyomta a szeméttelepet Kilök
A művelet segítségével felosztjuk a duplán lenyomott sokszöget Tesselate(Felosztás), ezáltal növelve az elülső felület részletgazdagságát a további deformáció lehetősége érdekében. Általánosságban elmondható, hogy nem ajánlott visszaélni ezzel a művelettel az Ön modelljeiben. 
6. ábra. Egy művelet segítségével növeljük az arc részletét Tesselate
Lépjen a csúcsszintre, és válassza ki a képernyő középső csúcsát. 
7. ábra. Kiválasztott központi csúcs
A lágy kiválasztási mód aktiválása Lágy kiválasztás(Köszönhetően simábban tudjuk majd deformálni a tárgyat). Ügyeljen a Falloff és Bubble opciókra. Leesik felelős a szomszédos csúcsok rögzítési zónájának szélességéért. Buborék- a súlyelosztás formájára. A színezés egyértelműen mutatja a befogás mértékét.
Most mozgassuk egy kicsit előre a központi csúcsot, hogy kerekítsük a képernyőt. Ha végzett, ne felejtsen el kilépni a lágy kiválasztási módból. 
8. ábra. Mozgassa a középső csúcsot egy kicsit előre lágy kijelölés módban
A képernyő készen áll, most elő kell készítenünk a hátsó falat. Menjen vissza a sokszög szintjére, és válassza ki a hátsó lapot. 
9. ábra. Kiválasztotta a TV hátsó szélét
Alkalmazza a műveletet a kiválasztott sokszögre Ferde(Kúpos extrudálás).
Magasság- az extrudálás mennyisége
Vázlat- szűkület mértéke 
10. ábra. Kiválasztotta a TV hátsó szélét
A művelet segítségével a hátsó élt ismét extrudáljuk Kilök.
Magasság- az extrudálás mennyisége 
Tekintsük a sokszögmodellezés elméletének fő összetevőit.
Quad vs TrisesN-gon
Szóval, mi a különbség egy quad, egy tris és egy N-gon között? Nos, a quad az a sokszög, amelynek 4 oldala van, a tris olyan sokszög, amelynek 3 oldala van, az N-szög pedig olyan sokszög, amelynek több mint 4 oldala van.
A modellezés során a legjobb, ha ragaszkodunk a quadokhoz vagy a quadokhoz. Főleg annak köszönhető, hogy kiszámíthatóbban osztódnak, jobban deformálódnak az animációban, és a textúrák torzulnak a legkevésbé.
Háromszögeket vagy háromszögeket a legjobb ott használni, ahol a legkevésbé láthatóak.
De jobb, ha teljesen mellőzzük az N-szögek használatát, mivel ezek furcsa műtermékeket képezhetnek a renderelésben, és szinte lehetetlen sokszögekkel jól megfesteni a bőrt, ha össze van kötve.
Ezenkívül az olyan digitális szobrászati programokban, mint a ZBrush és a Mudbox, a legkényelmesebb négyszögekből álló modellel dolgozni.
A sokszögek öröme és a sokszögek szomorúsága
Egyenruha- geometria
Az egységes geometria azt jelenti, hogy a modellezési folyamat során igyekszik a lehető legnagyobb mértékben ragaszkodni a quadokhoz vagy quadokhoz, a lehető legegyenletesebben elhelyezve őket. Öröm lesz ilyen geometriát rögzíteni, az animáció során tökéletesen deformálódik. És annak ellenére, hogy a jó textúrák nagymértékben függenek a jó UV-leképezéstől, még kevésbé torzulnak, ha a geometria négyszögekből áll.
A Mayának van egy csodálatos Sculpt Geometry eszköze, amely ha Relax módba lép, tökéletesen kisimítja a széleket.
Eszköz használataFarag Geometria kisimíthatod a széleit
Topológia
Első pillantásra a szélek elhelyezkedése nem számít. De ez nem igaz.
A valósághű karakterek modellezésekor érdemes az emberi anatómiát tanulmányozni. Ebben az esetben az élek irányának és a topológiának meg kell felelnie az izmok elhelyezkedésének az emberi testen, ami a geometria pontosabb deformációját hozza létre.
A rajzfilmesebb, stilizáltabb karakterek esetében nagyobb a mozgástér, azonban az anatómia ismerete ebben az esetben sem lesz felesleges.
A helyes alakváltozásokhoz a topológiának megfelelő élhurokkal kell rendelkeznie
Nem elosztógeometria
A nem elosztó-geometria különféle hibákat tartalmazhat, amelyek a modellezési folyamat során merültek fel. Ezek lehetnek függő élek (lapok nélkül); három vagy több lapon közös élek; a szomszédos lapok ellentétes irányú normáljai; az egy csúcsban összefolyó lapok száma eltérhet az ebből a csúcsból kiinduló lapok számától stb.
Például hozzon létre egy kockát, válassza ki az egyik élét, és futtassa a Háló szerkesztése > Kihúzás parancsot. Tehát van egy nem sokrétű objektumunk. Ha egy papírdarab lenne, akkor lenne egy gyűrődés, amitől nehéz lenne megszabadulni. Ha logikai műveletet hajt végre egy ilyen kockán, akkor minden azonnal világossá válik.
A nem elosztó-geometria fájdalmat okozhat, ezért próbálja meg elkerülni. A Tisztító eszköz, amely a Háló menüben található, segít megoldani sok, nem elosztó-geometriával kapcsolatos problémát.
A nem elosztó-geometria fájdalmat okozhat
Minden élnek a helyén kell lennie
Ideális esetben a modellezési folyamatot egy egyszerű primitívvel kezdjük, például egy kockával, amelyhez élhurkokat, extrudálást stb.
Fontos megőrizni az egyszerű összetettséget, csak ott adjunk hozzá részleteket, ahol valóban szükség van rá. A kevesebb lehet több. Idővel jobban megérti, hogyan optimalizálja a modellt, de egyelőre folytassa a modellezést.
Ne tegye túl bonyolulttá a modellt, csak ott adja meg a részleteket, ahol valóban szükség van rá
Fedezze fel a körülötte lévő világot
Minden, amit megpróbálunk programszerűen újrateremteni, valóban létező dolgok tükröződése. Ezért a legfontosabb tanács az lenne, hogy tanulmányozd a körülötted lévő világot.
És ez nem csak a modellezőkre vonatkozik, hanem a riggerekre, animátorokra, világítástervezőkre stb. Gondoljon arra, hogyan épül fel ez vagy az a tárgy, hogyan világítják meg, deformálják stb. Az ilyen kérdésekre adott válaszok keresése sokkal könnyebbé teszi az életet.
Többet szeretne tudni? Gyere el hozzánk
Bevezetés a sokszögekbe
A sokszögek az Autodesk® Maya® 3D-s modellek létrehozásához használt geometriák egyik típusa. Ezen túlmenően a Maya-nak két további felülete van - NURBS és hierarchikus (alfelosztás).
A sokszögeket sokféle 3D modell létrehozására használják, és széles körben használják 3D objektumok tervezésére filmekben, videojátékokban és az interneten.
Sokszög terminológia
A sokszögek olyan alakzatok, amelyeknek egyenes oldala (3 vagy több oldal) van, amelyeket a 3D-s térben lévő pontok határoznak meg ( csúcsok) és az ezeket a pontokat összekötő vonalak (él)). A sokszög belső területét ún arc. Az él- és homlokcsúcsok a sokszögek alapvető összetevői. A sokszögeket alapvető összetevők segítségével választhatja ki és módosíthatja.
Sokszögű modellek létrehozásakor leggyakrabban háromoldalú (háromszögek) vagy négyoldalú (négyszögek) sokszögeket használnak. A Maya támogatja a több oldalú sokszögeket is, de ezeket sokkal ritkábban használják.
Egyetlen sokszöget lapnak is neveznek, és három vagy több csúcs és a hozzájuk tartozó élek által határolt terület. Ha sok lap kapcsolódik egymáshoz, akkor egy ilyen objektumot sokszögnek nevezünk háló (sokszög háló) vagy sokszögű objektum. Sokszöghálót többféleképpen lehet létrehozni. A sokszög jellemzők létrehozásával kapcsolatos további információkért lásd alább.
A sokszöghálóban jellemzően a csúcsok és az élek meg vannak osztva a különböző lapok között. Ebben az esetben úgy hívják megosztott csúcsok vagy megosztott élek.
A sokszöghálók össze nem kapcsolt részekből állhatnak, az úgynevezett kagylók. A háló külső széleit ún szegélyélek.
Textúra alkalmazása sokszögű modellre
A textúra UV-koordináták segítségével alkalmazható sokszögű modellekre. További információkért tekintse meg a textúra-koordinátákkal való munkavégzésről szóló külön oktatóanyagot.
A sokszögmodellezés áttekintése
Különféle technikák léteznek a sokszögmodellek létrehozására Mayában:
- A primitívek 3D geometriai alakzatok, amelyeket a Maya nyelven hozhat létre. A primitívek közé tartozik például a gömb, kocka, henger, kúp, sík és sok más. Módosíthatja a primitív alapvető attribútumait, hogy összetettebbé tegye. A primitív alakjának megváltoztatásához vághatja, extrudálhatja, egyesítheti vagy eltávolíthatja a primitív különböző összetevőit. Sok 3D művész a primitíveket használja kiindulópontként a modellek létrehozásához. Ezt a technikát primitív modellezésnek nevezik.
- Egyedi sokszögek hozhatók létre a Sokszög létrehozása eszközzel. Ezzel az eszközzel olyan csúcsokat helyezhet el a jelenetben, amelyek meghatározzák egy sokszögű lap alakját. Kivághat vagy kihúzhat egy sokszöglapot is, hogy új lapokat adjon a meglévőhöz. Ezt a technikát általában akkor alkalmazzák, ha egy adott kontúr mentén kell a legpontosabban felépíteni egy modellt. Például használhatja a leírt technikát, ha összetett 3D logót kell készítenie, referenciaként importált 2D kép felhasználásával.
- Sokszögek létrehozhatók meglévő NURBS vagy felosztási felületek átalakításával is a Módosítás menü segítségével.
Sokszög normálok
A normál egy képzeletbeli egyenes, amely merőleges a sokszög felületére. A Maya nyelvben a normálokat a sokszöglapok tájolásának meghatározására használják (lapnormálok), vagy az oldalak árnyékolásának kiszámítására (csúcsnormálok).
Normál arc
A sokszög lapjának elülső oldalát grafikusan egy rá merőleges vektor ábrázolja, amelyet normállapnak nevezünk.
Az oldalt körülvevő csúcsok felsorolásának sorrendje határozza meg annak irányát (merre néz az arc, és milyen irányba). Ez a tény azért lehet fontos, mert a sokszögek csak az elülső oldalukról láthatók, bár a Maya alapértelmezés szerint az összes sokszöget mindkét oldalról láthatóvá teszi. Bármely sokszöghálónál letilthatja ezt a funkciót.
Sokszögek árnyékolásakor vagy renderelésekor a normálok határozzák meg a fény visszaverődését a lapokról, így a sokszögmodell színét is.
Vertex normálok
A csúcsnormálok szabályozzák a sokszög lapjai közötti árnyékolás simaságát, szemben a lapnormálokkal, amelyek azt szabályozzák, hogy egy sokszög látható vagy láthatatlan.
A csúcsnormálokat egy csúcstól kezdődő vonalak jelölik, egy minden olyan laphoz, amely ezt a csúcsot használja.
- Ha egy csúcs minden normálisának pontosan azonos az iránya (ebben az esetben általános vagy lágy normáloknak nevezzük), akkor a színátmenet arcról arcra egyenletes lesz.
- Ha a csúcsnormálok minden lapnál ugyanabba az irányba mutatnak (ebben az esetben kemény normáloknak nevezzük), akkor a lapok közötti színátmenet éles lesz, ami egy fazettás felület hatását kelti.
A haladó felhasználók manuálisan módosíthatják a csúcsnormálokat, hogy kemény élek (gyűrődések) és árnyékok megjelenését hozhassák létre további geometria használata nélkül. Ehhez a művelethez használja a Normál menü Vertex Normal Edit Tool elemét. Ha egy normált manuálisan szerkesztenek, akkor az lefagy. Ha felold egy korábban szerkesztett normált, a Maya automatikusan újraszámolja az irányát, és visszaállítja az alapértelmezett helyzetbe.
Ez az oktatóanyag jó kiindulópont mindazok számára, akik szeretnének megtanulni, hogyan kell kiváló karaktereket modellezni. A köréből híres Jahirul Amin a helyes topológia, az egységes háló fontosságáról, a négyszögű sokszögek fontosságáról és még sok másról fog beszélni.
Mielőtt belemerülnénk a 3D pezsgőfürdőbe, azt javaslom, tartsanak egy rövid oktatási programot és csobbanjanak egyet a sekély vízben. Az alábbiakban a poligonális modellezés alapjait érintjük, amelyek ismerete nélkül értelmetlen továbblépni.
Bevezetés
Amikor a geometria a modellező vagy animátor segítségévé válik, az ideális hálóelrendezés az első. Ezt követően egy jó topológiának kell működnie, csökkentve a karakteranimáció hibáinak számát. Más szóval, egy helyesen (és időben) létrehozott sokszög nemcsak órákat, hanem napokat is megtakarít az életéből.
3-gon vs 4-gon vs N-gon
Tehát mi a különbség a 3-, 4- és N-szögű sokszögek között? A válasz nyilvánvaló: az elsőnek 3 oldala van, a másodiknak 4, a harmadiknak tetszőleges számú, 4-nél több. Ha egy karaktert modellez további animációhoz, javasoljuk csak négyszögeket használjon. A négyszög alakú sokszögek deformálása és felosztása sokkal egyszerűbb, és kevesebb textúra torzulással fog találkozni.
Javasoljuk, hogy elrejtse a háromszögeket saját és mások szeme elől. Például a karakter hónaljában vagy lágyéki területén. A sokszögekre viszont kimondatlan tilalmat szabnak ki – ezeknek nem szabadna létezniük. Torzulást okoznak, és sok gondot okoznak a csúcscsoportok rögzítésénél és szerkesztésénél (más néven „súlyfestés”).
Végül egy olyan modellt, amely elsősorban négyes sokszögekből áll, könnyebb lesz exportálni más modellező programokba, például a Mudboxba.
A négy- és háromszögű sokszög örömei és az N-szög réme
Az arc körvonalait, amelyek definíció szerint egy N-szögre hasonlítanak, a lehető legközelebb kell hozni a négyszög formátumhoz. Kevés - a sokszögek elhelyezkedése elvileg minél egységesebb legyen. Ezt követeli meg az azonos nevű geometria. Ezeknek a szabályoknak a betartása megkönnyíti a kötélzeti szakasz áthaladását, és segít a karakter deformálódásában az animációs folyamat során. Emellett csökken a textúrák használatával járó torzítás mértéke, bár itt nem szabad megfeledkeznünk magának az UV-szkennelésnek a fontosságáról sem.
A leírt feladat végrehajtásához Maya biztosítja a Sculpt Geometry eszközt.
A Maya Sculpt Geometry eszköze segít „kisimítani” a modell hálóját
Felelős az egyes élek zökkenőmentes átmenetéért (más néven Edge Flow). Lehet, hogy egyszerűnek hangzik, de a gyakorlatban nagyon alattomos dolog.
Ha a valósághű karakter megalkotását tűzte ki célul, a munka megkezdése előtt ajánlott tanulmányozni az anatómia alapjait. Az emberi test felépítését és az izmok természetes mozgását követve az animátor végül az eredetihez közeli másolatot kap. Ez különösen jól látható a deformációs folyamat során. Javasoljuk, hogy kezdje a ráncképződés folyamatával és a bőr nyújtásával.
A stilizált és rajzfilmfigurák számára az Edge Flow sokkal kevésbé fontos. Ennek ellenére nagyon ajánlom, hogy legalább alapvető ismereteket szerezzen az emberi anatómiáról.
Ahhoz, hogy az alak valósághű legyen, hozzon létre egy jó topológiát, és ügyeljen arra, hogy vegye figyelembe a háló sima irányát (élek, sokszögek).
Ez is nem sokrétű. Azt jelenti, hogy egy háromdimenziós tárgyat nem lehet kivágni és laposra tenni.
Példa: Hozzon létre egy kockát, válasszon ki egy élt (élt), és extrudálja ki Háló szerkesztése > Kihúzás. Ön előtt egy kissé formázott tárgy. (Példa lent a bal oldalon) Ha a kocka papírból lenne, akkor kibontva egy kereszt alakú, törött arányú figurát kapunk. Egy ilyen objektum használata logikai műveletekben gyakorlatilag lehetetlen.
A helyzet megoldásához használja a Tisztító eszközt.
A geometriai topológia megsértése több tucat problémát okozhat. Legyen éber, és rendszeresen ellenőrizze az ábrát különböző szögekből.
Minden huroknak (él szélének) célnak kell lennie
A modellezés általában egy primitív figurával (például kockával) kezdődik, amelynek szerkezetét ezt követően élhurkok hozzáadásával bonyolítják.
Fontos, hogy minden új elem meghatározott céllal készüljön. Vannak helyzetek, amikor a „kevesebb” „jobbat” jelent. A modelloptimalizálás elveinek megértése csak tapasztalattal jár, ezért ne csüggedjen, és folytassa a munkát.
Ne bonyolítsa az életét: a részleteknek megfelelőnek kell lenniük
Minden, amit a képernyőn megkísérelünk, a körülöttünk lévő világ visszatükröződése annak különböző formáiban és megnyilvánulásaiban. Ezért olyan fontos időnként felállni az asztaltól. Nem csak a fejlesztők számára fontos, hanem az animátorok, riggerek, világítási rendezők stb.
Nézze meg közelebbről a felületet, annak szerkezetét és árnyékát. Hogyan veri vissza a fényt? Hogyan történik a deformációs folyamat? Az ezekre és más kérdésekre adott válasz segít a megfelelő döntés meghozatalában bármilyen tárgy modellezésekor.
