Esempi di modellazione poligonale in 3ds max. Lezione: semplice modellazione di poligoni TV

Cos'è la modellazione 3D poligonale e a cosa serve?

La modellazione 3D poligonale è parte integrante della nostra vita quotidiana. L'uomo moderno lo incontra quasi ogni giorno, forse senza nemmeno rendersene conto. Cinema, animazione, giochi per computer, realtà virtuale, ecc. – tutte queste sono aree in cui viene utilizzata la grafica 3D poligonale.

Con l'avvento delle stampanti 3D, i modelli poligonali sono stati utilizzati anche per la stampa 3D di oggetti.

A causa della crescente popolarità delle stampanti 3D e della modellazione 3D relativamente più semplice rispetto alla modellazione a stato solido/superficiale, i formati di modello poligonali hanno iniziato ad essere sempre più utilizzati dagli sviluppatori di programmi CNC per macchine a controllo numerico computerizzato (CNC). Principalmente CNC su legno, plastica e metalli teneri.

Per comprendere correttamente la modellazione 3D e impostare correttamente il compito del progettista è sufficiente conoscere alcuni principi fondamentali.

Oggi ci sono due direzioni principali nello sviluppo della modellazione 3D di oggetti: poligonale e solida (superficie).

La direzione principale in cui viene utilizzata la modellazione 3D poligonale è la grafica 3D. Stato solido/superficie - Design industriale.

A seconda del tipo di prodotto finale che si desidera ottenere, è possibile scegliere la modellazione 3D solida (superficie) o la modellazione poligonale.

Ad esempio, se desideri stampare un giocattolo su una stampante 3D o ritagliare un rilievo 3D di un'immagine dal legno con una fresatrice, dovresti scegliere il formato poligonale del modello 3D. Se hai intenzione di rilasciare un prodotto industriale, dovrai optare per un formato a stato solido. (vedi sezione “Tecnologie” Modellazione 3D solida/superficie).

Le differenze tra i due formati risiedono nei principi di formazione di un oggetto 3D. Nella modellazione 3D poligonale, gli oggetti sono costruiti da poligoni; nella modellazione 3D solida/di superficie, gli oggetti sono costruiti da elementi geometrici come le linee. curve, spline, ecc. e sulla base di questi elementi vengono costruite varie forme geometriche.

Un poligono è un singolo elemento di superficie, rappresentato sotto forma di triangolo o quadrilatero, collocato in un sistema di coordinate tridimensionale. Infatti, la modellazione poligonale è discendente di un'immagine raster bidimensionale (il noto pixel), ma in un sistema di coordinate tridimensionale.

La qualità di un modello 3D poligonale è determinata dal numero di poligoni e dal modo in cui i loro bordi si collegano tra loro. Vale sempre la regola: maggiore è il numero di poligoni, maggiore è il dettaglio del modello 3D poligonale.

Nella modellazione 3D, con elevato dettaglio del modello poligonale, l'accoppiamento dei bordi non ha molta importanza se realizzerai questo prodotto su una stampante 3D o su una fresatrice. Di norma, i sistemi CNC sulle macchine che accettano questo formato dispongono di algoritmi che rendono insignificanti tali errori nel modello 3D poligonale.

I modelli poligonali non vengono utilizzati per la produzione di parti complesse su macchine utensili a causa dell'impossibilità di elaborare la parte con vari strumenti durante il processo di lavorazione. E questa è una condizione estremamente importante se viene lavorata una parte industriale. C'è un'alta probabilità che il software CNC con licenza per le moderne macchine per la lavorazione dei metalli non disponga nemmeno dell'importazione di modelli poligonali.

Quindi, se il tuo compito è realizzare un prodotto con alta precisione, con fori diritti, filettature, ecc., allora dovresti scegliere la modellazione 3D di superficie/stato solido.

Il formato più comune di un modello 3D poligonale, accettato dalla maggior parte dei programmi CNC, per generare programmi di controllo per macchine utensili è *.STL (binario).

Meno comuni sono *.3DS, *.OBJ, *.ASC, *.PLY, *.FCS.

Desideriamo attirare la vostra attenzione sul fatto che attualmente non esiste un convertitore efficace per convertire STL in IGS, STP (modello a stato solido). Tutte le soluzioni danno risultati mediocri che non possono essere utilizzati senza ulteriori modifiche al modello 3D.

La conversione di un modello 3D poligonale da un formato poligonale a un altro viene solitamente eseguita salvando nuovamente il file del modello 3D nel formato desiderato.

Ricorda che la scelta corretta del formato dei dati prima di iniziare la modellazione e la corretta formulazione dell'incarico all'appaltatore del tuo ordine sono la base per ottenere la qualità attesa del prodotto!

Questo tutorial sulla modellazione di poligoni di 3ds Max copre le operazioni 3D più comunemente utilizzate utilizzando il modificatore Modifica Poly (o Editable Poly). Questo metodo è ottimo per creare quasi tutti gli oggetti in 3ds Max.

Per prima cosa creiamo una semplice primitiva Box con le proporzioni di una vera TV.

Fig. 1. Creata la primitiva 3D iniziale: Box

Applichiamo un modificatore alla nostra scatola Modifica Poli

Fig.2. Modificatore applicato Modifica Poli

Premendo un tasto F4 Sulla tastiera di 3ds Max attiviamo la visualizzazione dei bordi del nostro modello poligonale.

Nello stack dei modificatori andiamo al livello del poligono per iniziare la modellazione. E seleziona il poligono anteriore dove inizieremo a creare lo schermo.

Fig.3. Siamo andati al livello del poligono e abbiamo selezionato quello anteriore nella finestra prospettica

Applica l'operazione al poligono selezionato Inserto per creare una faccia come mostrato in figura. Servirà come base per creare lo schermo.

Fig.4. Applicazione dell'operazione al poligono Inserto

Premiamo il poligono risultante verso l'interno con il comando Estrudere.

Fig.5. Pressata la discarica con un'operazione Estrudere

Suddividiamo il poligono premuto due volte utilizzando l'operazione Tassellato(Suddivisione), aumentando così il dettaglio della faccia anteriore per la possibilità di una sua ulteriore deformazione. In generale, non è consigliabile abusare di questa operazione nei propri modelli.

Fig.6. Aumentiamo il dettaglio di un volto tramite un'operazione Tassellato

Vai al livello dei vertici e seleziona il vertice centrale dello schermo.

Fig.7. Vertice centrale selezionato

Attiva la modalità di selezione morbida Selezione morbida(Grazie ad esso potremo deformare l'oggetto più agevolmente). Presta attenzione alle opzioni Falloff e Bubble. Cadereè responsabile della larghezza della zona di cattura dei vertici vicini. Bolla- per la forma di distribuzione dei pesi. La colorazione mostra chiaramente il grado di cattura.

Ora spostiamo leggermente in avanti il ​​vertice centrale per completare lo schermo. Al termine, assicurati di uscire dalla modalità di selezione soft.

Fig.8. Spostare leggermente in avanti il ​​vertice centrale nella modalità di selezione morbida

Lo schermo è pronto, ora dobbiamo preparare la parete di fondo. Torna al livello del poligono e seleziona la faccia posteriore.

Fig.9. Selezionato il bordo posteriore del televisore

Applica l'operazione al poligono selezionato Smusso(Estrusione smussata).
Altezza- quantità di estrusione
Contorno- grado di restringimento

Figura 10. Selezionato il bordo posteriore del televisore

Estrudiamo nuovamente il bordo posteriore utilizzando l'operazione Estrudere.
Altezza- quantità di estrusione

Considera i componenti principali della teoria della modellazione poligonale.

Quad contro TriseN-gon

Allora, qual è la differenza tra un quad, un tris e un N-gon? Bene, un quad è un poligono che ha 4 lati, un tris è un poligono che ha 3 lati, un N-gon è un poligono che ha più di 4 lati.

Quando si modella, è meglio attenersi a quad o quad. Principalmente a causa del fatto che si dividono in modo più prevedibile, si deformano meglio nell'animazione e le trame sono meno distorte.

Trise o triangoli sono meglio utilizzati dove sono meno visibili.

Ma è meglio evitare del tutto di usare gli N-gon, poiché possono formare strani artefatti nel rendering, ed è quasi impossibile dipingere bene una skin con poligoni quando è truccata.

Inoltre, nei programmi di scultura digitale come ZBrush e Mudbox, è più conveniente lavorare con un modello composto da quadrangoli.

La gioia dei poligoni e la tristezza dei poligoni

Uniforme-geometria

Geometria uniforme significa che durante il processo di modellazione si cerca di attenersi il più possibile ai quad o ai quad, posizionandoli nel modo più uniforme possibile. Sarà un piacere truccare tale geometria; si deformerà perfettamente durante l'animazione. E, nonostante il fatto che le buone trame dipendano in gran parte da una buona mappatura UV, saranno distorte ancora meno se la geometria è composta da quadrangoli.

Maya ha un meraviglioso strumento Scolpisci geometria che, se accedi alla modalità Relax, può smussare perfettamente i bordi.

Utilizzando uno strumentoScolpire Geometria puoi smussare i bordi

Topologia

A prima vista, la posizione dei bordi non ha importanza. Ma non è vero.

Quando si modellano personaggi realistici, vale la pena studiare l'anatomia umana. In questo caso, la direzione dei bordi e la topologia dovrebbero corrispondere alla posizione dei muscoli sul corpo umano, il che creerà una deformazione più corretta della geometria.

Nel caso di personaggi più cartoonesci e stilizzati c'è più margine di manovra, tuttavia la conoscenza dell'anatomia non sarà superflua anche in questo caso.

Per deformazioni corrette, la topologia deve essere appropriata con i necessari edge loop

Non molteplicegeometria

La geometria non-manifold può contenere vari errori emersi durante il processo di modellazione. Questi possono essere bordi pendenti (senza facce); bordi, comuni a tre o più facce; normali di facce adiacenti dirette in direzioni opposte; il numero di facce convergenti in un vertice può differire dal numero di facce che emanano da questo vertice, ecc.

Ad esempio, crea un cubo, seleziona uno dei suoi bordi ed esegui Modifica mesh > Estrudi. Quindi, abbiamo un oggetto non-manifold. Se fosse un pezzo di carta ci sarebbe una piega difficile da eliminare. Se esegui un'operazione booleana su un cubo del genere, tutto diventerà immediatamente chiaro.

La geometria non-manifold può essere una seccatura, quindi cerca di evitarla. Lo strumento Pulisci, che si trova nel menu Mesh, aiuterà a risolvere molti problemi associati alla geometria non-manifold.

La geometria non-manifold può essere una seccatura

Ogni bordo dovrebbe essere al suo posto

Idealmente, iniziamo il processo di modellazione con una semplice primitiva, ad esempio un cubo, a cui poi aggiungiamo bordi, estrusione, ecc.

È importante mantenere la complessità semplice, aggiungendo dettagli solo dove è realmente necessario. Meno può essere di più. Col tempo avrai una migliore comprensione di come ottimizzare il modello, ma per ora continua a modellare.

Non rendere il modello eccessivamente complesso, aggiungi dettagli solo dove è realmente necessario

Esplora il mondo intorno a te

Tutto ciò che cerchiamo di ricreare programmaticamente è un riflesso di cose realmente esistenti. Pertanto, il consiglio più importante sarebbe studiare il mondo che ti circonda.

E questo vale non solo per i modellisti, ma anche per i rigger, gli animatori, i lighting designer, ecc. Pensa a come è strutturato questo o quell'oggetto, come è illuminato, deformato, ecc. Trovare risposte a tali domande renderà la vita molto più semplice.

Voglio sapere di più? Vieni al nostro

Introduzione ai poligoni

I poligoni sono uno dei tipi di geometria utilizzati per creare modelli 3D in Autodesk® Maya®. Inoltre, Maya ha altri due tipi di superfici: NURBS e gerarchica (suddivisione).

I poligoni vengono utilizzati per creare molti tipi di modelli 3D e sono ampiamente utilizzati per progettare oggetti 3D in film, videogiochi e Internet.

Terminologia dei poligoni

I poligoni sono forme con lati diritti (3 o più lati) definiti da punti nello spazio 3D ( vertici) e le linee che collegano questi punti (bordo)). Si chiama l'area interna del poligono viso. I vertici del bordo e della faccia sono i componenti di base dei poligoni. Puoi selezionare e modificare i poligoni utilizzando i componenti di base.

Quando si creano modelli poligonali, vengono spesso utilizzati poligoni a tre lati (triangoli) o a quattro lati (quadrangoli). Maya supporta anche i poligoni con più lati, ma vengono utilizzati molto meno frequentemente.

Un singolo poligono è anche chiamato faccia ed è definito come un'area delimitata da tre o più vertici e dai bordi corrispondenti. Se molte facce sono collegate tra loro, tale oggetto è chiamato poligonale mesh (maglia poligonale) O oggetto poligonale. Una mesh poligonale può essere creata in diversi modi. Per ulteriori informazioni su come creare feature poligonali, vedere di seguito.

Tipicamente in una mesh poligonale, i vertici e i bordi sono condivisi tra facce diverse. In questo caso vengono chiamati vertici condivisi O bordi condivisi.

Le mesh poligonali possono essere costituite da parti non connesse chiamate conchiglie. I bordi esterni della mesh vengono chiamati bordi del confine.

Applicazione di una texture a un modello poligonale

È possibile applicare una texture ai modelli poligonali utilizzando le coordinate UV. Per ulteriori informazioni, vedere il tutorial separato su come lavorare con le coordinate della trama.

Panoramica sulla modellazione poligonale

Esistono diverse tecniche per creare modelli poligonali in Maya:

• Le primitive sono forme geometriche 3D che puoi creare in Maya. Le primitive includono, ad esempio, sfera, cubo, cilindro, cono, piano e molti altri. È possibile modificare gli attributi di base di una primitiva per renderla più complessa. Puoi anche tagliare, estrudere, unire o rimuovere diversi componenti di una primitiva per modificarne la forma. Molti artisti 3D utilizzano le primitive come punto di partenza per la creazione di modelli. Questa tecnica è chiamata modellazione da una primitiva.
• È possibile creare singoli poligoni utilizzando lo strumento Crea poligono. Questo strumento consente di posizionare nella scena i vertici che definiscono la forma di una faccia poligonale. Puoi anche tagliare o estrudere una faccia poligonale per aggiungere nuove facce a una esistente. Questa tecnica viene solitamente utilizzata se è necessario costruire un modello con la massima precisione lungo un determinato contorno. Ad esempio, puoi utilizzare la tecnica descritta se devi costruire un logo 3D complesso utilizzando un'immagine 2D importata come riferimento.
• I poligoni possono anche essere creati trasformando le NURBS esistenti o le superfici di suddivisione utilizzando il menu Modifica.

Normali dei poligoni

Una normale è una linea immaginaria perpendicolare alla superficie del poligono. In Maya, le normali vengono utilizzate per determinare l'orientamento di una faccia poligonale (normali delle facce) o per calcolare l'ombreggiatura delle facce (normali dei vertici).

Normali del viso

Il lato anteriore della faccia di un poligono è rappresentato graficamente da un vettore ad esso perpendicolare, chiamato normale alla faccia.

L'ordine in cui sono elencati i vertici che circondano una faccia ne determina la direzione (in che direzione è rivolta la faccia e in che direzione è rivolta la faccia). Questo fatto può essere importante perché i poligoni sono visibili solo dal lato anteriore, sebbene Maya per impostazione predefinita renda tutti i poligoni visibili da entrambi i lati. Puoi disabilitare questa funzione per qualsiasi mesh poligonale.

Durante l'ombreggiatura o il rendering dei poligoni, le normali determinano la riflessione della luce dalle facce e quindi il colore del modello poligonale.

Normali dei vertici

Le normali dei vertici controllano l'uniformità dell'ombreggiatura tra le facce del poligono, al contrario delle normali delle facce, che controllano se un poligono è visibile o invisibile.

Le normali dei vertici sono rappresentate da linee che iniziano da un vertice, una per ciascuna faccia che utilizza quel vertice.

• Se tutte le normali di un vertice hanno esattamente la stessa direzione (in questo caso sono chiamate normali generali o morbide), la transizione del colore da una faccia all'altra sarà uniforme.

• Se le normali ai vertici puntano nella stessa direzione per ciascuna faccia (nel qual caso vengono chiamate normali rigide), la transizione di colore tra le facce sarà netta, creando l'effetto di una superficie sfaccettata.

Gli utenti esperti possono manipolare manualmente le normali dei vertici per creare l'aspetto di bordi netti (pieghe) e ombre senza utilizzare geometria aggiuntiva. Per questa operazione, utilizzare la voce Strumento di modifica normale del vertice nel menu Normali. Se una normale viene modificata manualmente, viene congelata. Se sblocchi una normale precedentemente modificata, Maya ricalcolerà automaticamente la sua direzione e la riporterà alla sua posizione predefinita.

Questo tutorial è un buon inizio per chiunque voglia imparare a modellare personaggi di prim'ordine. Famoso nella sua cerchia, Jahirul Amin parlerà dell'importanza della topologia corretta, della mesh uniforme, dell'importanza dei poligoni quadrangolari e molto altro.

Prima di tuffarsi nell'idromassaggio 3D, suggerisco di seguire un breve percorso didattico e di sguazzare nell'acqua bassa. Di seguito toccheremo le basi della modellazione poligonale, senza la quale è inutile andare avanti.

introduzione

Quando la geometria diventa un aiuto per il modellatore o l'animatore, il layout della mesh ideale viene prima di tutto. Successivamente, dovrebbe entrare in gioco una buona topologia, riducendo il numero di difetti nell'animazione dei personaggi. In altre parole, un poligono creato correttamente (e in tempo) farà risparmiare non solo ore ma giorni della tua vita.

3-gon contro 4-gon contro N-gon

Allora qual è la differenza tra i poligoni a 3, 4 e N-goni? La risposta è ovvia: la prima ha 3 lati, la seconda ne ha 4, la terza ne ha un numero qualunque, più di 4. Se stai modellando un personaggio per ulteriori animazioni, ti consigliamo utilizzare solo quadrilateri. Il processo di deformazione e divisione dei poligoni quadrangolari è molto più semplice e incontrerai una minore distorsione della trama.

Si consiglia di nascondere i triangoli ai propri occhi e a quelli degli altri. Ad esempio, sotto le ascelle o nella zona inguinale del personaggio. A sua volta, viene imposto un divieto tacito ai poligoni: non dovrebbero esistere. Causano distorsioni e causano molti problemi quando si tratta di rigging e modifica di gruppi di vertici (noti anche come "pittura con pesi").

Infine, un modello costituito principalmente da quattro poligoni sarà più semplice da esportare in altri programmi di modellazione come Mudbox.

Le gioie dei poligoni a quattro e tre poligoni e l'orrore del N-gon

I contorni del viso, che per definizione somigliano ad un N-gon, dovrebbero avvicinarsi il più possibile ad un formato quadrangolare. Poco di - In linea di principio la posizione dei poligoni dovrebbe essere quanto più uniforme possibile. Questo è ciò che richiede la geometria omonima. Seguire queste regole renderà più semplice passare attraverso la fase di rigging e aiuterà a deformare il personaggio durante il processo di animazione. Inoltre, l'entità della distorsione associata all'uso delle texture sarà ridotta, anche se qui non dobbiamo dimenticare l'importanza della scansione UV stessa.

Per eseguire l'attività descritta, Maya fornisce lo strumento Scolpisci geometria.

Lo strumento Scolpisci geometria in Maya ti aiuterà a "smussare" la mesh del tuo modello

Responsabile della transizione graduale di ogni singolo bordo (noto anche come Edge Flow). Può sembrare semplice, ma in pratica è una cosa molto insidiosa.

Se hai intenzione di creare un personaggio realistico, si consiglia di studiare le basi dell'anatomia prima di iniziare il lavoro. Seguendo la struttura del corpo umano e il movimento naturale dei muscoli, l'animatore ottiene infine una copia vicina all'originale. Ciò è particolarmente evidente durante il processo di deformazione. Si consiglia di iniziare con il processo di formazione delle rughe e di stiramento della pelle.

Per i personaggi stilizzati e dei cartoni animati, Edge Flow è molto meno importante. Tuttavia, consiglio vivamente di acquisire almeno una conoscenza di base dell'anatomia umana.

Per rendere la forma realistica, crea una buona topologia e assicurati di tenere conto della direzione uniforme della mesh (bordi, poligoni).

È anche non-manifold. Significa che un oggetto tridimensionale non può essere tagliato e reso piatto.

Esempio: crea un cubo, seleziona un bordo qualsiasi (bordo) ed estrudilo Modifica mesh > Estrudi. Di fronte a te c'è un oggetto leggermente sagomato. (Esempio sotto a sinistra) Se il cubo fosse fatto di carta, una volta aperto otterrebbe una figura a forma di croce con proporzioni spezzate. Usare un oggetto del genere nelle operazioni booleane è praticamente impossibile.
Per risolvere la situazione, utilizzare lo strumento Pulisci.

La violazione della topologia geometrica può creare dozzine di problemi. Sii vigile e ispeziona periodicamente la figura da diverse angolazioni.

Ogni loop (edge ​​edge) deve avere un target

Di norma, la modellazione inizia con una figura primitiva (ad esempio un cubo), la cui struttura viene successivamente complicata aggiungendo anelli di bordo.

È importante che ogni nuovo elemento venga creato con uno scopo specifico. Ci sono situazioni in cui “meno” equivale a “meglio”. La comprensione dei principi dell'ottimizzazione dei modelli si ottiene solo con l'esperienza, quindi non scoraggiarti e continua a lavorare.

Non complicarti la vita: i dettagli dovrebbero essere appropriati

Tutto ciò che cerchiamo di fare sullo schermo è un riflesso del mondo che ci circonda nelle sue varie forme e manifestazioni. Ecco perché è così importante alzarsi da tavola di tanto in tanto. Importante non solo per gli sviluppatori, ma anche per animatori, rigger, direttori delle luci, ecc.

Dai un'occhiata più da vicino alla superficie, alla sua struttura e all'ombra. Come riflette la luce? Come avviene il processo di deformazione? La risposta a queste e ad altre domande ti aiuterà a prendere la decisione giusta quando modelli qualsiasi oggetto.