Exemplos de modelagem poligonal no 3ds max. Lição: Modelagem simples de polígonos de TV

O que é modelagem 3D poligonal e para que ela é usada?

A modelagem 3D poligonal é parte integrante de nossa vida diária. O homem moderno encontra isso quase todos os dias, talvez sem perceber. Cinema, animação, jogos de computador, realidade virtual, etc. – todas essas são áreas onde são usados ​​gráficos 3D poligonais.

Com o advento das impressoras 3D, modelos poligonais também têm sido utilizados para impressão 3D de objetos.

Devido à crescente popularidade das impressoras 3D e à modelagem 3D relativamente mais simples em comparação com a superfície/estado sólido, os formatos de modelos poligonais começaram a ser cada vez mais usados ​​por desenvolvedores de programas CNC para máquinas de controle numérico computadorizado (CNC). Principalmente CNC em madeira, plásticos e metais macios.

Para ter uma compreensão correta da modelagem 3D e definir corretamente a tarefa do projetista, basta conhecer alguns princípios fundamentais.

Hoje existem duas direções principais no desenvolvimento da modelagem 3D de objetos: poligonal e sólido (superfície).

A direção principal onde a modelagem 3D poligonal é usada são os gráficos 3D. Estado Sólido/Superfície - Desenho Industrial.

Dependendo do tipo de produto final que você deseja obter, você pode escolher entre modelagem 3D sólida (superfície) ou modelagem poligonal.

Por exemplo, se você deseja imprimir um brinquedo em uma impressora 3D ou recortar o relevo 3D de uma imagem de madeira em uma fresadora, você deve escolher o formato poligonal do modelo 3D. Se você vai lançar algum produto industrial, terá que optar pelo formato de estado sólido. (ver seção “Tecnologias” Modelagem 3D de sólidos/superfícies).

As diferenças entre os dois formatos residem nos princípios de formação de um objeto 3D. Na modelagem 3D poligonal, os objetos são construídos a partir de polígonos; na modelagem 3D de sólidos/superfícies, os objetos são construídos a partir de elementos geométricos, como linhas. curvas, splines, etc., e a partir desses elementos são construídas diversas formas geométricas.

Um polígono é um elemento de superfície único, representado na forma de um triângulo ou quadrilátero, que é colocado em um sistema de coordenadas tridimensional. Na verdade, a modelagem poligonal é descendente de uma imagem raster bidimensional (o conhecido pixel), mas em um sistema de coordenadas tridimensional.

A qualidade de um modelo 3D poligonal é determinada pelo número de polígonos e como suas arestas se conectam entre si. A regra sempre se aplica: quanto mais polígonos, maior será o detalhe do modelo 3D poligonal.

Na modelagem 3D, com alto detalhamento do modelo poligonal, o encaixe das arestas não importa muito se você vai fabricar este produto em uma impressora 3D ou em uma fresadora. Via de regra, os sistemas CNC em máquinas que aceitam este formato possuem algoritmos que tornam insignificantes tais erros no modelo 3D poligonal.

Modelos poligonais não são utilizados para fabricação de peças complexas em máquinas-ferramenta devido à impossibilidade de processamento da peça com diversas ferramentas durante o processo de usinagem. E esta é uma condição extremamente importante se uma peça industrial estiver sendo processada. Há uma grande probabilidade de que softwares CNC licenciados para máquinas metalúrgicas modernas não tenham sequer a importação de modelos poligonais.

Portanto, se sua tarefa é fabricar um produto com alta precisão, com furos retos, roscas, etc., você deve optar pela modelagem 3D de superfície/estado sólido.

O formato mais comum de modelo 3D poligonal, aceito pela maioria dos programas CNC, para geração de programas de controle para máquinas-ferramentas é *.STL (Binário).

Menos comuns são *.3DS, *.OBJ, *.ASC, *.PLY, *.FCS.

Gostaríamos de chamar sua atenção para o fato de que atualmente não existe um conversor eficaz para converter STL em IGS, STP (modelo de estado sólido). Todas as soluções fornecem resultados medíocres que não podem ser usados ​​sem modificações adicionais no modelo 3D.

A conversão de um modelo 3D poligonal de um formato de polígono para outro geralmente é feita salvando novamente o arquivo do modelo 3D no formato desejado.

Lembre-se que a escolha correta do formato dos dados antes de iniciar a modelagem, e a correta formulação da tarefa ao contratante do seu pedido são a base para obter a qualidade esperada do produto!

Este tutorial de modelagem de polígonos do 3ds Max aborda as operações 3D mais comumente usadas usando o modificador Edit Poly (ou Editable Poly). Este método é ótimo para criar praticamente qualquer objeto no 3ds Max.

Primeiro, vamos criar um Box primitivo simples com as proporções de uma TV real.

Figura 1. Criou a primitiva 3d inicial - Box

Vamos aplicar um modificador à nossa caixa Editar polígono

Figura 2. Modificador aplicado Editar polígono

Ao pressionar uma tecla F4 No teclado do 3ds Max ativamos a exibição das arestas do nosso modelo poligonal.

Na pilha modificadora, vamos para o nível do polígono para iniciar a modelagem. E selecione o polígono frontal onde começaremos a criar a tela.

Figura 3. Fomos para o nível do polígono e selecionamos o da frente na janela de perspectiva

Aplique a operação ao polígono selecionado Inserir para criar um rosto conforme mostrado na figura. Servirá de base para a criação da tela.

Figura 4. Aplicando a operação ao polígono Inserir

Pressionamos o polígono resultante para dentro com o comando Extrusão.

Figura 5. Pressionou o aterro com uma operação Extrusão

Subdividimos o polígono pressionado duas vezes usando a operação Tesselato(Subdivisão), aumentando assim o detalhe da face frontal para a possibilidade de sua posterior deformação. Em geral, não é recomendado abusar desta operação nos seus modelos.

Figura 6. Aumentamos o detalhe de um rosto usando uma operação Tesselato

Vá para o nível do vértice e selecione o vértice central da tela.

Figura 7. Vértice central selecionado

Ative o modo de seleção suave Seleção Suave(Graças a isso poderemos deformar o objeto com mais suavidade). Preste atenção nas opções Falloff e Bubble. Caiu foraé responsável pela largura da zona de captura dos vértices vizinhos. Bolha- pela forma de distribuição dos pesos. A coloração mostra claramente o grau de captura.

Agora vamos mover um pouco o vértice central para frente para arredondar a tela. Quando terminar, certifique-se de sair do modo de seleção suave.

Figura 8. Mova o vértice central um pouco para frente no modo de seleção suave

A tela está pronta, agora precisamos preparar a parede posterior. Volte ao nível do polígono e selecione a face posterior.

Figura 9. Selecionou a borda traseira da TV

Aplique a operação ao polígono selecionado Bisel(Extrusão chanfrada).
Altura- quantidade de extrusão
Contorno- grau de estreitamento

Figura 10. Selecionou a borda traseira da TV

Expulsamos a borda posterior novamente usando a operação Extrusão.
Altura- quantidade de extrusão

Considere os principais componentes da teoria da modelagem poligonal.

Quadríceps vs TrisesN-gon

Então, qual é a diferença entre um quad, um tris e um N-gon? Bem, um quad é um polígono que tem 4 lados, um tris é um polígono que tem 3 lados, um N-gon é um polígono que tem mais de 4 lados.

Ao modelar, é melhor limitar-se a quadrantes ou quadrantes. Principalmente pelo fato de se dividirem de forma mais previsível, deformarem-se melhor na animação e as texturas serem menos distorcidas.

Trises ou triângulos são melhor usados ​​onde são menos visíveis.

Mas é melhor evitar completamente o uso de N-gons, já que eles podem formar artefatos estranhos na renderização, e é quase impossível pintar bem uma pele com polígonos quando manipulada.

Além disso, em programas de escultura digital como ZBrush e Mudbox, é mais conveniente trabalhar com um modelo composto por quadrantes.

A alegria dos polígonos e a tristeza dos polígonos

Uniforme-geometria

Geometria uniforme significa que durante o processo de modelagem você tenta manter os quadrantes ou quadrantes o máximo possível, posicionando-os o mais uniformemente possível. Será um prazer manipular tal geometria; ela se deformará perfeitamente durante a animação. E, apesar do fato de que boas texturas dependem em grande parte de um bom mapeamento UV, elas serão distorcidas ainda menos se a geometria consistir em quadriláteros.

O Maya possui uma ferramenta maravilhosa de Sculpt Geometry que, se você entrar no modo Relax, pode suavizar perfeitamente as bordas.

Usando uma ferramentaEsculpir Geometria você pode suavizar as bordas

Topologia

À primeira vista, a localização das bordas não importa. Mas isso não é verdade.

Ao modelar personagens realistas, vale a pena estudar a anatomia humana. Neste caso, a direção das arestas e a topologia devem corresponder à localização dos músculos no corpo humano, o que criará uma deformação mais correta da geometria.

No caso de personagens mais caricaturais e estilizados, há mais margem de manobra, porém, o conhecimento de anatomia não será supérfluo mesmo neste caso.

Para deformações corretas, a topologia deve ser adequada com os loops de borda necessários

Não múltiplogeometria

A geometria não múltipla pode conter vários erros que surgiram durante o processo de modelagem. Podem ser bordas suspensas (sem faces); arestas comuns a três ou mais faces; normais de faces adjacentes direcionadas em direções opostas; o número de faces convergindo em um vértice pode diferir do número de faces que emanam desse vértice, etc.

Por exemplo, crie um cubo, selecione uma de suas arestas e execute Edit Mesh > Extrude. Portanto, temos um objeto não múltiplo. Se fosse um pedaço de papel, haveria um vinco do qual seria difícil se livrar. Se você realizar uma operação booleana nesse cubo, tudo ficará claro imediatamente.

A geometria não múltipla pode ser uma dor, então tente evitá-la. A ferramenta Cleanup, localizada no menu Mesh, ajudará a resolver muitos problemas associados à geometria não-variedade.

Geometria não múltipla pode ser uma dor

Cada borda deve estar em seu lugar

Idealmente, iniciamos o processo de modelagem com um primitivo simples, por exemplo, um cubo, ao qual adicionamos arestas, extrusão, etc.

É importante manter a complexidade simples, acrescentando detalhes apenas onde for realmente necessário. Menos pode ser mais. Com o tempo você entenderá melhor como otimizar o modelo, mas por enquanto é só continuar modelando.

Não torne o modelo excessivamente complexo, adicione detalhes apenas onde for realmente necessário

Explore o mundo ao seu redor

Tudo o que tentamos recriar programaticamente é um reflexo de coisas realmente existentes. Portanto, o conselho mais importante seria estudar o mundo ao seu redor.

E isso se aplica não apenas aos modeladores, mas também aos riggers, animadores, designers de iluminação, etc. Pense em como este ou aquele objeto está estruturado, como é iluminado, deformado, etc.

Quer saber mais? Venha para o nosso

Introdução aos polígonos

Polígonos são um dos tipos de geometria usados ​​para criar modelos 3D no Autodesk® Maya®. Além disso, o Maya possui mais dois tipos de superfícies - NURBS e hierárquica (subdivisão).

Polígonos são usados ​​para criar muitos tipos de modelos 3D e são amplamente usados ​​para projetar objetos 3D em filmes, videogames e na Internet.

Terminologia do Polígono

Polígonos são formas com lados retos (3 ou mais lados) definidos por pontos no espaço 3D ( vértices) e linhas conectando esses pontos (borda)). A área interna do polígono é chamada face. Os vértices da aresta e da face são os componentes básicos dos polígonos. Você pode selecionar e modificar polígonos usando componentes básicos.

Ao criar modelos poligonais, os polígonos de três lados (triângulos) ou de quatro lados (quadrangulos) são usados ​​com mais frequência. O Maya também suporta polígonos com mais lados, mas eles são usados ​​com muito menos frequência.

Um único polígono também é chamado de face e é definido como uma área delimitada por três ou mais vértices e suas arestas correspondentes. Se muitas faces estão conectadas entre si, então tal objeto é chamado de poligonal malha (malha poligonal) ou objeto poligonal. Uma malha poligonal pode ser criada de diferentes maneiras. Para obter mais informações sobre como criar recursos poligonais, veja abaixo.

Normalmente, em uma malha poligonal, vértices e arestas são compartilhados entre diferentes faces. Neste caso eles são chamados vértices compartilhados ou bordas compartilhadas.

Malhas poligonais podem consistir em partes não conectadas chamadas cartuchos. As bordas externas da malha são chamadas bordas da fronteira.

Aplicando uma textura a um modelo poligonal

Uma textura pode ser aplicada a modelos poligonais usando coordenadas UV. Para obter mais informações, consulte o tutorial separado sobre como trabalhar com coordenadas de textura.

Visão geral da modelagem poligonal

Existem diferentes técnicas para criar modelos poligonais no Maya:

• Primitivos são formas geométricas 3D que você pode criar no Maya. Os primitivos incluem, por exemplo, esfera, cubo, cilindro, cone, plano e muitos outros. Você pode alterar os atributos básicos de um primitivo para torná-lo mais complexo. Você também pode cortar, extrudar, mesclar ou remover diferentes componentes de um primitivo para alterar sua forma. Muitos artistas 3D usam primitivos como ponto de partida para a criação de modelos. Esta técnica é chamada de modelagem a partir de um primitivo.
• Polígonos individuais podem ser criados usando a ferramenta Criar Polígono. Esta ferramenta permite colocar vértices na cena que definem a forma de uma face poligonal. Você também pode cortar ou extrudar uma face poligonal para adicionar novas faces a uma face existente. Essa técnica geralmente é usada se você precisar construir um modelo com mais precisão ao longo de um determinado contorno. Por exemplo, você pode usar a técnica descrita se precisar construir um logotipo 3D complexo usando uma imagem 2D importada como referência.
• Polígonos também podem ser criados transformando NURBS existentes ou superfícies de subdivisão usando o menu Modificar.

Normais do polígono

Uma normal é uma linha imaginária perpendicular à superfície do polígono. No Maya, as normais são usadas para determinar a orientação de uma face poligonal (normais de face) ou para calcular o sombreamento de faces (normais de vértice).

Rosto normal

A parte frontal da face de um polígono é representada graficamente por um vetor perpendicular a ele, denominado face normal.

A ordem em que os vértices ao redor de uma face são listados determina sua direção (para que lado a face está voltada e para que lado a face está voltada). Este fato pode ser importante porque os polígonos são visíveis apenas na parte frontal, embora o Maya, por padrão, torne todos os polígonos visíveis em ambos os lados. Você pode desativar esse recurso para qualquer malha poligonal.

Ao sombrear ou renderizar polígonos, as normais determinam o reflexo da luz das faces e, portanto, a cor do modelo poligonal.

Normais de vértice

As normais de vértice controlam a suavidade do sombreamento entre as faces do polígono, em oposição às normais de face, que controlam se um polígono é visível ou invisível.

As normais dos vértices são representadas por linhas que começam em um vértice, uma para cada face que usa esse vértice.

• Se todas as normais de um vértice tiverem exatamente a mesma direção (neste caso, são chamadas de normais gerais ou suaves), então a transição de cores de face a face será suave.

• Se as normais dos vértices apontarem na mesma direção para cada face (nesse caso, são chamadas de normais rígidas), a transição de cores entre as faces será nítida, criando o efeito de uma superfície facetada.

Usuários avançados podem manipular manualmente os normais dos vértices para criar a aparência de arestas rígidas (vincos) e sombras sem usar geometria adicional. Para esta operação, use o item Vertex Normal Edit Tool no menu Normals. Se uma normal for editada manualmente, ela será congelada. Se você descongelar uma normal editada anteriormente, o Maya recalculará automaticamente sua direção e a retornará à sua posição padrão.

Este tutorial é um bom começo para quem deseja aprender como modelar personagens de primeira linha. Famoso em seu círculo, Jahirul Amin falará sobre a importância da topologia correta, da malha uniforme, da importância dos polígonos quadrangulares e muito mais.

Antes de mergulhar na banheira de hidromassagem 3D, sugiro fazer um breve programa educacional e mergulhar nas águas rasas. A seguir abordaremos os fundamentos da modelagem poligonal, sem o qual é inútil seguir em frente.

Introdução

Quando a geometria se torna uma ajuda para modeladores ou animadores, o layout de malha ideal vem em primeiro lugar. Depois disso, uma boa topologia deve entrar em ação, reduzindo o número de defeitos na animação dos personagens. Em outras palavras, um polígono criado corretamente (e dentro do prazo) economizará não apenas horas, mas dias de sua vida.

3 gon vs 4 gon vs N-gon

Então, qual é a diferença entre polígonos de 3, 4 e N-gon? A resposta é óbvia: o primeiro tem 3 lados, o segundo tem 4, o terceiro tem qualquer número deles, mais de 4. Se você estiver modelando um personagem para animação adicional, recomendamos use apenas quadriláteros. O processo de deformação e divisão de polígonos quadrangulares é muito mais fácil e você encontrará menos distorção de textura.

Recomenda-se esconder os triângulos dos seus próprios olhos e dos olhos de outras pessoas. Por exemplo, nas axilas ou na região da virilha do personagem. Por sua vez, uma proibição tácita é imposta aos polígonos - eles não deveriam existir. Eles causam distorção e muitos problemas quando se trata de manipular e editar grupos de vértices (também conhecido como “pintura de peso”).

Finalmente, um modelo que consiste principalmente em polígonos quádruplos será mais fácil de exportar para outros programas de modelagem, como o Mudbox.

As alegrias dos polígonos de quatro e três gons e o horror do N-gon

Os contornos da face, que por definição se assemelham a um N-gon, devem ser aproximados o mais possível de um formato quadrangular. Pouco de - a localização dos polígonos deve ser o mais uniforme possível em princípio. É isso que exige a geometria de mesmo nome. Seguir essas regras facilitará a passagem pela fase de rigging e ajudará na deformação do personagem durante o processo de animação. Além disso, a escala de distorção associada ao uso de texturas será reduzida, embora aqui não devamos esquecer a importância do próprio UV scan.

Para realizar a tarefa descrita, o Maya disponibiliza a ferramenta Sculpt Geometry.

A ferramenta Sculpt Geometry no Maya irá ajudá-lo a “suavizar” a malha do seu modelo

Responsável pela transição suave de cada borda individual (também conhecido como Edge Flow). Pode parecer simples, mas na prática é algo muito insidioso.

Se você pretende criar um personagem realista, é recomendável estudar os fundamentos da anatomia antes de começar a trabalhar. Seguindo a estrutura do corpo humano e o movimento natural dos músculos, o animador acaba obtendo uma cópia próxima do original. Isto é especialmente visto claramente durante o processo de deformação. Recomendamos começar pelo processo de formação de rugas e alongamento da pele.

Para personagens estilizados e de desenhos animados, Edge Flow é muito menos importante. Mesmo assim, recomendo fortemente obter pelo menos uma compreensão básica da anatomia humana.

Para tornar a forma realista, crie uma boa topologia e leve em consideração a direção suave da malha (arestas, polígonos).

Também é não múltiplo. Significa que um objeto tridimensional não pode ser cortado e achatado.

Exemplo: Crie um cubo, selecione qualquer aresta (aresta) e faça a extrusão. Editar Malha > Extrudar. Na sua frente está um objeto com algum formato. (Exemplo abaixo à esquerda) Se o cubo fosse feito de papel, quando desdobrado você obteria uma figura em forma de cruz com proporções quebradas. Usar tal objeto em operações booleanas é praticamente impossível.
Para corrigir a situação, use a ferramenta Limpeza.

A violação da topologia geométrica pode criar dezenas de problemas. Esteja atento e inspecione periodicamente a figura de diferentes ângulos.

Cada loop (borda) deve ter um alvo

Como regra, a modelagem começa com uma figura primitiva (por exemplo, um cubo), cuja estrutura é posteriormente complicada pela adição de loops de arestas.

É importante que cada novo elemento seja criado com uma finalidade específica. Existem situações em que “menos” é igual a “melhor”. A compreensão dos princípios da otimização de modelos só vem com a experiência, então não desanime e continue trabalhando.

Não complique sua vida: os detalhes devem ser apropriados

Tudo o que tentamos fazer na tela é um reflexo do mundo que nos rodeia em suas diversas formas e manifestações. É por isso que é tão importante levantar-se da mesa de vez em quando. Importante não só para desenvolvedores, mas também para animadores, riggers, diretores de iluminação, etc.

Observe mais de perto a superfície, sua estrutura e sombra. Como ele reflete a luz? Como ocorre o processo de deformação? A resposta a estas e outras perguntas o ajudará a tomar a decisão certa ao modelar qualquer objeto.