Giới thiệu về kỹ thuật tạo mô hình 3D
Trên trang web này, chúng tôi đã có cơ hội bao quát cả bề mặt và hiển thị ở độ sâu tương đối và gần đây chúng tôi đã thảo luận về giải phẫu mô hình 3D . Nhưng thật đáng tiếc, chúng tôi đã từ bỏ việc cung cấp bất kỳ loại thông tin chi tiết nào về quy trình lập mô hình 3D.
Để thiết lập đúng, chúng tôi đã làm việc chăm chỉ chuẩn bị một số bài viết tập trung vào cả khía cạnh nghệ thuật và kỹ thuật của mô hình 3D. Mặc dù chúng tôi đã cung cấp một giới thiệu chung về mô hình hóa trong cuộc thảo luận của chúng ta về? đồ họa máy tính đường ống , nó đã được xa toàn diện. Mô hình hóa là một chủ đề mở rộng, và một đoạn nhỏ chỉ có thể làm xước bề mặt và làm công lý chủ đề.
Trong những ngày sắp tới, chúng tôi sẽ cung cấp thông tin về một số kỹ thuật và cân nhắc chung mà các nhà làm mẫu phải làm trong các bộ phim và trò chơi yêu thích của bạn.
Trong phần còn lại của bài viết này, chúng tôi sẽ bắt đầu bằng cách giới thiệu bảy kỹ thuật phổ biến được sử dụng để tạo nội dung 3D cho ngành công nghiệp đồ họa máy tính:
Kỹ thuật tạo mô hình phổ biến
Mô hình hộp / phân ngành
Mô hình hóa hộp là một kỹ thuật mô hình hóa đa giác, trong đó nghệ sĩ bắt đầu với một nguyên thủy hình học (khối lập phương, hình cầu, hình trụ, v.v.) và sau đó tinh chỉnh hình dạng của nó cho đến khi hình dạng mong muốn đạt được.
Các nhà lập mô hình hộp thường làm việc theo các giai đoạn, bắt đầu với một lưới có độ phân giải thấp, tinh chỉnh hình dạng và sau đó chia lưới để làm mịn các cạnh cứng và thêm chi tiết. Quá trình chia nhỏ và tinh chế được lặp lại cho đến khi lưới chứa đủ chi tiết đa giác để truyền tải đúng ý tưởng.
Mô hình hóa hộp có lẽ là hình thức phổ biến nhất của mô hình đa giác và thường được sử dụng kết hợp với các kỹ thuật mô hình hóa cạnh (mà chúng ta sẽ thảo luận chỉ trong giây lát). Chúng tôi khám phá quy trình tạo mô hình hộp / cạnh chi tiết hơn ở đây.
Mô hình Edge / Contour
Mô hình hóa cạnh là một kỹ thuật đa giác khác, mặc dù về cơ bản khác với mô hình hộp đối tác của nó. Trong mô hình cạnh, thay vì bắt đầu với một hình dạng nguyên thủy và tinh chỉnh, mô hình cơ bản được xây dựng từng mảnh bằng cách đặt các vòng của khuôn mặt đa giác dọc theo các đường nét nổi bật, và sau đó điền bất kỳ khoảng trống nào giữa chúng.
Điều này nghe có vẻ phức tạp không cần thiết, nhưng một số mắt lưới khó thực hiện thông qua mô hình hộp một mình, khuôn mặt con người là một ví dụ tốt. Để mô hình hóa đúng khuôn mặt đòi hỏi phải quản lý rất chặt chẽ dòng chảy và cấu trúc liên kết , và độ chính xác của mô hình đường bao có thể là vô giá. Thay vì cố gắng định hình một ổ cắm mắt được xác định rõ ràng từ một khối đa giác vững chắc (khó hiểu và phản trực giác), nó dễ dàng hơn nhiều để xây dựng một phác thảo của mắt và sau đó mô hình phần còn lại từ đó. Một khi các mốc chính (mắt, môi, trán, mũi, hàm) được mô hình hóa, phần còn lại có xu hướng rơi vào vị trí gần như tự động.
NURBS / Mô hình Spline
NURBS là một kỹ thuật mô hình được sử dụng nhiều nhất cho mô hình ô tô và công nghiệp. Ngược lại với hình học đa giác, lưới NURBS không có mặt, cạnh hoặc đỉnh. Thay vào đó, các mô hình của NURBS bao gồm các bề mặt thông dịch trơn tru, được tạo ra bằng cách "nâng cấp" một lưới giữa hai hoặc nhiều đường cong Bezier (còn được gọi là splines).
NURBS đường cong được tạo ra với một công cụ hoạt động rất giống với công cụ bút trong MS sơn hoặc Adobe Illustrator. Đường cong được vẽ trong không gian 3D và chỉnh sửa bằng cách di chuyển một loạt các xử lý được gọi là CV (đỉnh điều khiển). Để mô hình hóa bề mặt NURBS, nghệ sĩ đặt các đường cong dọc các đường nét nổi bật và phần mềm tự động nội suy khoảng trống giữa.
Mặt khác, một bề mặt NURBS có thể được tạo ra bằng cách xoay vòng đường cong xung quanh trục trung tâm. Đây là một kỹ thuật mô hình hóa phổ biến (và rất nhanh) cho các đối tượng có tính chất xuyên tâm - kính, bình, đĩa, v.v.
Kỹ thuật số điêu khắc
Ngành công nghiệp công nghệ thích nói về những đột phá nhất định mà họ đã gọi là công nghệ gây rối . Đổi mới công nghệ thay đổi cách chúng ta nghĩ về việc đạt được một nhiệm vụ nhất định. Ô tô thay đổi cách chúng ta đi lại. Internet đã thay đổi cách chúng ta truy cập thông tin và giao tiếp. Điêu khắc kỹ thuật số là một công nghệ gây rối theo ý nghĩa rằng nó giúp các nhà xây dựng mô hình tự do khỏi những ràng buộc khó khăn của topo và dòng chảy cạnh, và cho phép họ tạo trực giác các mô hình 3D theo cách rất giống với điêu khắc đất sét kỹ thuật số.
Trong điêu khắc kỹ thuật số, mắt lưới được tạo ra hữu cơ, sử dụng một thiết bị máy tính bảng (Wacom) để tạo khuôn và định hình mô hình gần như chính xác như một nhà điêu khắc sẽ sử dụng bàn chải cào trên một đoạn đất sét thật. Điêu khắc kỹ thuật số đã đưa mô hình nhân vật và sinh vật lên một tầm cao mới, làm cho quy trình nhanh hơn, hiệu quả hơn và cho phép các nghệ sĩ làm việc với các mắt lưới có độ phân giải cao chứa hàng triệu đa giác. Lưới được điêu khắc được biết đến với mức độ không thể tưởng tượng trước đó của chi tiết bề mặt, và một thẩm mỹ tự nhiên (thậm chí tự phát).
Mô hình thủ tục
Từ thủ tục trong đồ họa máy tính đề cập đến bất cứ điều gì được tạo ra theo thuật toán, thay vì được tạo ra bằng tay bởi bàn tay của một nghệ sĩ. Trong mô hình hóa thủ tục, các cảnh hoặc các đối tượng được tạo dựa trên các quy tắc hoặc tham số có thể xác định người dùng.
Trong các gói mô hình môi trường phổ biến Vue, Bryce và Terragen, toàn cảnh có thể được tạo ra bằng cách thiết lập và sửa đổi các thông số môi trường như mật độ tán lá và độ cao, hoặc bằng cách chọn từ các món quà cảnh quan như sa mạc, núi cao, ven biển, v.v.
Mô hình thủ tục thường được sử dụng cho các cấu trúc hữu cơ như cây và tán lá, nơi có sự biến đổi và phức tạp gần như vô hạn sẽ tốn rất nhiều thời gian (hoặc không thể hoàn toàn) cho một nghệ sĩ nắm bắt bằng tay. Ứng dụng SpeedTree sử dụng thuật toán dựa trên đệ quy / fractal để tạo cây và cây bụi độc đáo có thể được tinh chỉnh thông qua các cài đặt có thể chỉnh sửa cho chiều cao thân cây, mật độ nhánh, góc, lề và hàng chục nếu không phải hàng trăm tùy chọn khác. CityEngine sử dụng các kỹ thuật tương tự để tạo ra các cảnh quan thành phố thủ tục.
Mô hình dựa trên hình ảnh
Mô hình hóa dựa trên hình ảnh là một quá trình mà các đối tượng 3D có thể biến đổi được bắt nguồn từ thuật toán từ một tập hợp các hình ảnh hai chiều tĩnh. Mô hình dựa trên hình ảnh thường được sử dụng trong các tình huống mà thời gian hoặc hạn chế ngân sách không cho phép tạo tài sản 3D hoàn toàn được tạo thủ công.
Có lẽ ví dụ nổi tiếng nhất của mô hình dựa trên hình ảnh là trong The Matrix , nơi mà nhóm nghiên cứu không có thời gian cũng như các nguồn lực để lập mô hình các bộ 3D hoàn chỉnh. Họ đã quay các chuỗi hành động với các mảng camera 360 độ và sau đó sử dụng thuật toán diễn giải để cho phép chuyển động camera 3D “ảo” thông qua các bộ thực tế truyền thống.
Quét 3D
Quét 3D là một phương pháp số hoá các đối tượng trong thế giới thực khi yêu cầu mức độ hiện thực của ảnh cực kỳ cao. Một đối tượng trong thế giới thực (hoặc thậm chí là diễn viên) được quét, phân tích và dữ liệu thô (thường là một đám mây điểm x, y, z) được sử dụng để tạo ra một lưới đa giác hoặc NURBS chính xác. Việc quét thường được sử dụng khi một đại diện kỹ thuật số của một diễn viên thực tế là bắt buộc, như trong Trường hợp Curious Case of Benjamin Button, nơi nhân vật chính (Brad Pitt) ở độ tuổi ngược lại trong suốt bộ phim.
Trước khi bạn lo lắng về máy quét 3D thay thế người lập mô hình truyền thống, hãy cân nhắc một lúc rằng phần lớn các đối tượng được mô hình hóa cho ngành giải trí không có tương đương với thế giới thực. Cho đến khi chúng tôi bắt đầu nhìn thấy phi thuyền, người ngoài hành tinh, và nhân vật hoạt hình chạy xung quanh, nó là an toàn để giả định rằng vị trí của nhà thiết kế trong ngành công nghiệp CG có lẽ là an toàn.