3ds max でのポリゴンモデリングの例。レッスン: テレビの単純なポリゴンモデリング

ポリゴン 3D モデリングとは何ですか?何に使用されますか?

ポリゴン 3D モデリング (ポリゴンモデリング) は、私たちの日常生活に不可欠な部分です。現代人は、おそらく気づかずに、ほぼ毎日この問題に直面しています。映画、アニメーション、コンピュータゲーム、仮想現実など - これらはすべてポリゴン 3D グラフィックスが使用される方向です。

3D プリンターの出現により、オブジェクトの 3D プリントにもポリゴンモデルが使用されるようになりました。

3D プリンタの人気の高まりと、サーフェス/ソリッドに比べて 3D モデリングが比較的単純なため、数値制御 (CNC) を備えた工作機械用の CNC プログラム開発者によってポリゴンモデル形式が使用されることが多くなりました。主に木材、プラスチック、軟金属用のCNC。

3D モデリングを正しく理解し、デザイナーにタスクを正しく設定するには、いくつかの基本原則を知っていれば十分です。

現在、オブジェクトの 3D モデリングの開発には、ポリゴンとソリッド (サーフェス) という 2 つの主な方向性があります。

ポリゴン 3D モデリングが使用される主な方向は 3D グラフィックスです。ソリッドステート/表面 - 工業デザイン。

どのような最終製品を取得したいかに応じて、ソリッドステート (サーフェス) 3D モデリングまたはポリゴンモデリングが選択されます。

たとえば、3D プリンタでおもちゃを印刷したり、フライス盤で木の絵の 3D レリーフをカットしたりする場合は、3D モデルのポリゴン形式を選択する必要があります。工業製品をリリースする場合は、ソリッドステート形式を選択する必要があります。 (「テクノロジー」セクションのソリッド/サーフェス 3D モデリングを参照)。

2 つの形式の違いは、3D オブジェクトを形成する原理にあります。ポリゴン 3D モデリングでは、オブジェクトはポリゴンから構築され、ソリッド/サーフェス 3D モデリングでは、オブジェクトは線などの幾何学的要素から構築されます。曲線、スプラインなど、これらの要素に基づいてさまざまな幾何学的形状が構築されます。

ポリゴンは、3 次元座標系に配置された、三角形または四角形として表される単一の面要素です。実際、ポリゴンモデリングは 2 次元ラスターイメージ (よく知られたピクセル) の子孫ですが、3 次元座標系にあります。

ポリゴン 3D モデルの品質によって、ポリゴンの数とそのエッジがどのように適合するかが決まります。このルールは常に適用されます。ポリゴン数が多いほど、ポリゴン 3D モデルの詳細が高くなります。

3D モデリングでは、非常に詳細なポリゴンモデルを使用するため、この製品を 3D プリンターまたはフライス盤で作成する場合、エッジをペアにすることはそれほど重要ではありません。一般に、この形式を受け入れるマシン上の CNC システムには、ポリゴン 3D モデルのこのようなエラーを無視できるアルゴリズムが搭載されています。

多角形モデルは、機械加工中にさまざまな工具を使用して部品を加工することができないため、工作機械での複雑な部品の製造には使用されません。工業用部品を加工する場合、これは非常に重要な条件です。最新の金属加工機械用にライセンスされた CNC ソフトウェアには、多角形モデルのインポートさえ含まれていない可能性が高くなります。

したがって、均一な穴やネジなどを備えた高精度の製品を製造するタスクがある場合は、サーフェス/ソリッドステート 3D モデリングを選択する必要があります。

工作機械の制御プログラムを作成するために、ほとんどの CNC プログラムで認識されるポリゴン 3D モデルの最も一般的な形式は *.STL (バイナリ) です。

あまり一般的ではないのは、*.3DS、*.OBJ、*.ASC、*.PLY、*.FCS です。

現在、STL を IGS、STP (ソリッドステートモデル) に変換するための有効なコンバーターが存在しないという事実に注意していただきたいと思います。すべてのソリューションでは、3D モデルに追加の変更を加えなければ使用できない平凡な結果が得られます。

ポリゴン 3D モデルをあるポリゴン形式から別の形式に変換するには、通常、3D モデルファイルを必要な形式で再保存します。

シミュレーションを開始する前にデータ形式を正しく選択し、注文の請負業者にタスクを正しく設定することが、製品の期待品質を得る基礎となることを忘れないでください。

この 3ds Max ポリゴンモデリングチュートリアルでは、[ポリゴンを編集]モディファイヤ(または編集可能ポリゴン)を使用するときに最も一般的に使用される 3D 操作について説明します。この方法は、3ds Max でほぼすべてのオブジェクトを作成するのに最適です。

まず、実際のテレビの比率を持つ単純なボックスプリミティブを作成しましょう。

図1。作成された初期 3D プリミティブ - ボックス

ボックスにモディファイアを適用しましょう 編集ポリ

図2。モディファイアが適用されました 編集ポリ

キーを押すことで F4 3ds Max のキーボードで、ポリゴンモデルのエッジの表示をオンにします。

モディファイヤスタックで、ポリゴンレベルに移動してモデリングを開始します。そして、画面の作成を開始する前面のポリゴンを選択します。

図3。ポリゴンレベルに移動し、パースウィンドウで前のポリゴンを選択しました

選択したポリゴンに操作を適用します 挿入図図のような面を作成します。画面作成の基礎となります。

図4。ポリゴンに操作を適用する 挿入図

コマンドを使用して、結果のポリゴンを内側に押します。 押し出す.

図5。埋め立て工事を強行した 押し出す

二重に埋め込まれたポリゴンを次の操作で再分割します テッセレート(細分化)、それにより、さらなる変形の可能性のために前面の詳細が増加します。一般に、モデル内でこの操作を乱用することはお勧めできません。

図6。操作で顔のディテールを増やす テッセレート

頂点レベルに移動し、画面の中央の頂点を選択します。

図7。中心頂点を選択しました

ソフト選択モードを有効にする ソフト選択(彼のおかげで、オブジェクトをよりスムーズに変形できるようになります)。 Falloff と Bubble のオプションに注目してください。 落ちる隣接する頂点のキャプチャゾーンの幅を決定します。 バブル- 重量配分の形式について。色の濃淡で捕捉度合いが一目瞭然。

次に、中央の頂点を少し前に移動して、画面を丸くしましょう。完了したら、必ずソフト選択モードを終了してください。

図8。ソフト選択モードで中心頂点を少し前に移動します

スクリーンの準備ができたので、後壁を準備する必要があります。ポリゴンレベルに戻り、背面を選択します。

図9。テレビの背面を選択しました

選択したポリゴンに操作を適用します ベベル(ベベル押し出し)。
身長- 押し出し量
概要- 収縮の程度

図10。テレビの背面を選択しました

操作で背面を再度押し出します 押し出す.
身長- 押し出し量

ポリゴンモデリングの理論の主な構成要素を考えてみましょう。

クワッド vs トライアスN-ゴン

では、クワッド、トリス、N-gon の違いは何でしょうか? クワッドは 4 つの辺を持つ多角形、トリスは 3 つの辺を持つ多角形、N ゴンは 4 つ以上の辺を持つ多角形です。

モデリングするときは、四角形または四角形にこだわるのが最善です。主な理由は、レンダリングがより予測通りに行われ、アニメーションでより適切に変形し、テクスチャの歪みが最も少ないという事実です。

トライアングルまたは三角形は、最も目立たない場所で使用するのが最適です。

ただし、N ゴンの使用は完全に避けることをお勧めします。N ゴンはレンダリングで奇妙なアーティファクトを形成する可能性があり、リギング中にポリゴンでスキンを適切にペイントすることはほぼ不可能だからです。

また、ZBrush や Mudbox などのデジタルスカルプトソフトウェアでは、クワッドで構成されたモデルを操作するのが最も便利です。

ポリゴンの楽しさとポリゴンの悲しみ

ユニフォーム-ジオメトリ

均一なジオメトリとは、モデリングプロセス中に、できる限り 1 つまたは複数の四角形にこだわり、それらをできるだけ均等に配置することを意味します。このようなジオメトリのリグを作成するのは楽しいでしょう。アニメーション上で完璧に変形します。また、良好なテクスチャは良好な UV に大きく依存しますが、ジオメトリが四角形で構成されている場合、テクスチャの歪みはさらに少なくなります。

Maya には優れたスカルプトジオメトリツールがあり、リラックスモードに設定すると、エッジをきれいに滑らかにすることができます。

工具を使って彫刻 幾何学 エッジを滑らかにすることができます

トポロジー

一見すると、エッジの位置は問題ではありません。しかし、そうではありません。

リアルなキャラクターをモデリングするときは、人体構造を研究する価値があります。この場合、エッジの方向とトポロジは人体の筋肉の位置に対応する必要があり、これによりジオメトリのより正確な変形が作成されます。

より漫画的で様式化されたキャラクターの場合には、より多くの操作の余地がありますが、この場合でも解剖学の知識は不必要ではありません。

正しく変形するには、必要なエッジループを備えたトポロジが適切である必要があります。

非多様体幾何学

非多様体ジオメトリには、モデリングプロセス中に発生したさまざまなエラーが含まれる可能性があります。これらは垂れ下がったエッジ (面のない) である場合があります。 3 つ以上の面に共通のエッジ。隣接する面の法線は反対方向を向いています。 1 つの頂点に集まる面の数は、この頂点から出てくる面の数とは異なる場合があります。

たとえば、立方体を作成し、そのエッジの 1 つを選択し、[メッシュの編集] > [押し出し]コマンドを実行します。したがって、非多様体オブジェクトが得られました。それが紙だったら、消すのが難しい折り目になります。このようなキューブに対してブール演算を実行すると、すべてがすぐに明らかになります。

非多様体ジオメトリは面倒な場合があるため、避けるようにしてください。 [メッシュ]メニューにあるクリーンアップツールは、非多様体ジオメトリに関連する多くの問題を解決するのに役立ちます。

非多様体ジオメトリは面倒な場合がある

各エッジは所定の位置にある必要があります

理想的には、立方体などの単純なプリミティブからモデリングプロセスを開始し、その後エッジループや押し出しなどを追加します。

同時に、複雑さをシンプルに保ち、本当に必要な場合にのみ詳細を追加することが重要です。少ない方が良いこともあります。時間が経つにつれて、モデルを最適化する方法についてより良いアイデアが得られるようになりますが、今のところはモデリングを続けてください。

モデルを複雑にしすぎず、本当に必要な場所にのみ詳細を追加してください。

あなたの周りの世界を探索してください

私たちがプログラムで再作成しようとするものはすべて、実際に存在するものを反映しています。したがって、最も重要なアドバイスは、私たちの周りの世界を研究することです。

そして、これはモデラーだけでなく、リガー、アニメーター、照明デザイナーなどにも当てはまります。このオブジェクトまたはそのオブジェクトがどのように機能するか、どのように照明され、変形するかなどについて考えてください。そのような質問に対する答えを見つけると、作業がはるかに楽になります。

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ポリゴンの概要

ポリゴンは、Autodesk® Maya® で 3D モデルを作成するために使用されるジオメトリのタイプの 1 つです。さらに、Maya にはさらに 2 つのタイプのサーフェス、NURBS と階層(サブディビジョン)があります。

ポリゴンはさまざまなタイプの 3D モデルの作成に使用され、映画、ビデオゲーム、インターネットで 3D オブジェクトのデザインに広く使用されています。

ポリゴンの用語

多角形は、3D 空間内の点によって定義される直線の辺 (3 つ以上の辺) を持つ形状です ( 頂点) とこれらの点を結ぶ線 （角））。多角形の内部は次のように呼ばれます。顔。エッジ頂点とフェース頂点はポリゴンの基本コンポーネントです。基本コンポーネントを使用してポリゴンを選択および変更できます。

ポリゴンモデルを作成する場合、3 辺 (三角形) または 4 辺 (四角形) のポリゴンが最もよく使用されます。 Maya は多数の辺を持つポリゴンもサポートしていますが、使用頻度ははるかに低くなります。

単一のポリゴンは面とも呼ばれ、3 つ以上の頂点とそれに対応するエッジで囲まれた領域として定義されます。多くの面が相互接続されている場合、そのようなオブジェクトは多角形と呼ばれます。 メッシュ（ポリゴンメッシュ）または 多角形のオブジェクト。ポリゴンメッシュはさまざまな方法で作成できます。ポリゴンフィーチャの作成方法の詳細については、以下を参照してください。

通常、ポリゴンメッシュでは、頂点とエッジが異なる面間で共有されます。この場合、それらは次のように呼ばれます 共有頂点または 共有エッジ.

ポリゴンメッシュは、無関係なパーツで構成されている場合があります。これらのパーツは、貝殻。メッシュの外側のエッジは次のように呼ばれます。 境界エッジ.

ポリゴンモデルへのテクスチャの適用

ポリゴンモデルは、UV 座標を使用してテクスチャリングできます。詳細については、テクスチャ座標の操作に関する別のチュートリアルを参照してください。

ポリゴンモデリングの概要

Maya でポリゴンモデルを作成するには、さまざまな手法があります。

プリミティブは、Maya で作成できる 3D 幾何学的形状です。プリミティブには、たとえば、球、立方体、円柱、円錐、平面、その他多くのものが含まれます。プリミティブの基本属性を変更して、プリミティブをより複雑にすることができます。プリミティブのさまざまなコンポーネントを切断、押し出し、結合、または削除して、その形状を変更することもできます。多くの 3D アーティストは、モデル作成の開始点としてプリミティブを使用します。この手法は、プリミティブからのモデリングと呼ばれます。
個々のポリゴンは、ポリゴン作成ツールを使用して作成できます。このツールを使用すると、ポリゴン面の形状を定義する頂点をシーンに配置できます。ポリゴン面を切り取ったり押し出したりして、既存の面に新しい面を追加することもできます。この手法は通常、特定の輪郭に沿ってモデルを最も正確に構築する必要がある場合に使用されます。たとえば、インポートした 2D 画像を参照として使用して複雑な 3D ロゴを構築する必要がある場合は、説明した手法を使用できます。
[修正]メニューを使用して既存の NURBS または階層 (サブディビジョン) サーフェスを変換することによって、ポリゴンを作成することもできます。

ポリゴン法線

法線は、ポリゴンの表面に垂直な想像上の線です。 Maya では、法線はポリゴンフェースの面の方向を決定するため (面法線)、または面のシェーディング (頂点法線) を計算するために使用されます。

面法線

ポリゴン面の前面は、面法線と呼ばれる、それに垂直なベクトルによってグラフィカルに表されます。

面を囲む頂点の列挙順序によって、面の方向 (面がどの方向を向いているか、どの方向 - 間違った側か) が決まります。 Maya ではデフォルトですべてのポリゴンが両面から見えるように設定されていますが、ポリゴンは前面からのみ表示されるため、この事実は重要です。どのメッシュでもこの機能を無効にすることができます。

ポリゴンをシェーディングまたはレンダリングする場合、法線によって面からの光の反射が決まり、したがってポリゴンモデルの色が決まります。

頂点法線

ポリゴンが表示されるか非表示になるかを決定する面法線とは対照的に、頂点法線はポリゴン面間のシェーディングの滑らかさを決定します。

頂点法線は、頂点から始まる線として、その頂点を使用する面ごとに 1 つずつ描画されます。

1 つの頂点のすべての法線がまったく同じ方向を持っている場合 (この場合、それらは一般法線またはソフト法線と呼ばれます)、面から面への色の遷移はスムーズになります。

頂点法線が各面で同じ方向を向いている場合 (この場合、それらはハード法線と呼ばれます)、面間の色の遷移が鮮明になり、ファセットサーフェス効果が作成されます。

上級ユーザーは、追加のジオメトリを必要とせずに、頂点法線を手動で操作してハードエッジ (折り目) やシャドウの外観を作成できます。この操作には、Normals メニューの Vertex Normal Edit Tool 項目が使用されます。法線が手動で編集された場合、法線はフリーズされます。以前に編集した法線のフリーズを解除すると、Maya はその方向を自動的に再計算し、デフォルトの位置に戻します。

このレッスンは、一流のキャラクターをモデル化する方法を学びたい人にとって、良いスタートとして役立ちます。彼のサークルでは有名な Jahirul Amin が、正しいトポロジー、均一なメッシュ、四角形ポリゴンの重要性などについて話します。

3D プールに飛び込む前に、簡単な教育プログラムを用意し、浅瀬で水遊びをすることを提案します。以下では、ポリゴンモデリングの基本について触れますが、知識がなければ先に進んでも意味がありません。

導入

ジオメトリがモデラーやアニメーターのツールになると、完璧なメッシュレイアウトが最優先されます。その後、適切なトポロジが機能し、キャラクターアニメーションの欠陥の数が減ります。言い換えれば、ポリゴンを正しく (そして時間通りに) 作成すると、時間だけでなく日数も節約できます。

3角vs4角vsN角

では、3 角形、4 角形、N 角形のポリゴンの違いは何でしょうか? 答えは明白です。最初の面には 3 つの面があり、2 番目には 4 つの面があり、3 番目には 4 つ以上の任意の数の面があります。さらなるアニメーションのために有効なキャラクターをモデリングしている場合は、次のことをお勧めします。 四角形のみを使用する。四角形ポリゴンを変形して分割するプロセスははるかに簡単になり、テクスチャの歪みも少なくなります。

自分自身や他の人の目から三角形を隠すことをお勧めします。たとえば、キャラクターの脇の下や鼠径部などです。次に、ポリゴンには暗黙の禁止が課せられますが、そうすべきではありません。これらは、頂点グループのリギングや編集 (別名「ウェイトペイント」) に関して歪みや多くの問題を引き起こします。

最後に、主に四角形のポリゴンで構成されるモデルは、Mudbox などの他のモデリングソフトウェアにエクスポートしやすくなります。

4角形・3角形ポリゴンの楽しさとNゴンの恐ろしさ

定義上、顔の輪郭は N 角形に似ており、可能な限り四角形に近づける必要があります。ほんの少し～ ポリゴンの配置は原則として可能な限り均一にする必要があります。。これは、同じ名前のジオメトリが要求するものです。これらのルールに従うと、リギング段階が容易になり、アニメーションプロセス中のキャラクターの変形が容易になります。また、テクスチャの適用に伴う歪みの量も減少しますが、ここでは UV マッピング自体の重要性を忘れてはなりません。

このタスクを実行するために、Maya にはスカルプトジオメトリツールが用意されています。

Maya のスカルプトジオメトリツールはモデルメッシュを滑らかにするのに役立ちます

個々のエッジのスムーズな遷移 (別名エッジフロー) を担当します。単純なことのように聞こえるかもしれませんが、実際には非常に狡猾な行為です。

リアルなキャラクターを作成しようとする場合は、作業を開始する前に解剖学の基礎を勉強することをお勧めします。人体の構造と筋肉の自然な動きに従って、アニメーターは最終的にオリジナルに近いコピーを作成します。これは特に変形の過程で顕著に見られます。しわの形成と皮膚のストレッチのプロセスから始めることをお勧めします。

様式化されたキャラクターや漫画のキャラクターの場合、エッジフローはそれほど重要ではありません。それでも、少なくとも人体構造の基本的な理解を強くお勧めします。

形状をリアルにするには、適切なトポロジを作成し、メッシュ (エッジ、ポリゴン) の方向の滑らかさを必ず考慮してください。

それは非多様体でもあります。立体的なものを切って平面にすることはできないということです。

例: 立方体を作成し、任意のエッジ(エッジ)を選択して押し出します。 [メッシュを編集] > [押し出し]を選択します。あなたの目の前には小さな物体があります。 (下の左側の例) 立方体が紙でできている場合、広げると不均衡な十字型の図形が得られます。このようなオブジェクトをブール演算で使用することはほとんど不可能です。
この状況を修正するには、クリーンアップツールを使用します。