Giải phẫu mô hình 3D
Mô hình 3D là một trong những khối xây dựng thiết yếu của đồ họa máy tính 3D. Nếu không có chúng, sẽ không có hoạt hình máy tính - không có Toy Story , không có Wall-E , không có màu xanh lá cây khổng lồ.
Sẽ không có game 3D, có nghĩa là chúng ta không bao giờ phải khám phá Hyrule trong Ocarina of Time , và Master Chief không bao giờ có mặt trên Halo. Sẽ không có phim Transformers nào (ít nhất là cách chúng ta biết chúng ngày nay), và quảng cáo xe hơi không thể trông như thế này.
Mỗi đối tượng, nhân vật và môi trường, trong mọi bộ phim hoạt hình hoặc trò chơi video 3D của máy tính, đều bao gồm các mô hình 3D. Vì vậy, có, chúng khá quan trọng trong thế giới của CG.
Mô hình 3D là gì?
Mô hình 3D là một biểu diễn toán học của bất kỳ đối tượng ba chiều nào (thực hoặc tưởng tượng) trong môi trường phần mềm 3D. Không giống như hình ảnh 2D, các mô hình 3D có thể được xem trong các bộ phần mềm chuyên dụng từ mọi góc độ và có thể được thu nhỏ, xoay hoặc sửa đổi tự do. Quá trình tạo và định hình một mô hình 3D được gọi là mô hình 3D.
Các loại mô hình 3D
Có hai loại mô hình 3D chính được sử dụng trong ngành công nghiệp phim ảnh và trò chơi, sự khác biệt rõ ràng nhất là cách chúng được tạo và thao tác (có sự khác biệt trong toán học cơ bản, nhưng điều đó không quan trọng đối với kết thúc -người dùng).
- Bề mặt NURBS: Mặt phẳng B-sp hợp lý không đồng nhất, hoặc bề mặt NURBS là một mô hình bề mặt nhẵn được tạo ra thông qua việc sử dụng các đường cong Bezier (giống như một phiên bản 3D của công cụ bút MS Paint). Để tạo thành bề mặt NURBS, nghệ sĩ vẽ hai hoặc nhiều đường cong trong không gian 3D, có thể được điều khiển bằng cách di chuyển các chốt điều khiển được gọi là các đỉnh điều khiển (CV) dọc theo trục x, y hoặc z.
- Ứng dụng phần mềm nội suy không gian giữa các đường cong và tạo ra một lưới mịn giữa chúng. NURBS bề mặt có mức độ chính xác toán học cao nhất và do đó thường được sử dụng nhất trong mô hình cho thiết kế kỹ thuật và ô tô.
- Mô hình đa giác: Các mô hình đa giác hoặc "mắt lưới" như chúng thường được gọi, là dạng phổ biến nhất của mô hình 3D được tìm thấy trong ngành công nghiệp hoạt hình, phim và trò chơi và chúng sẽ là loại mà chúng tôi sẽ tập trung vào phần còn lại của bài viết. ??
Các thành phần của mô hình đa giác
- Khuôn mặt: Đặc điểm xác định của một mô hình đa giác là (không giống như NURBS Surfaces) các lưới đa giác có mặt , nghĩa là bề mặt của mô hình 3D bao gồm hàng trăm hoặc hàng nghìn mặt hình học.
Trong mô hình tốt, các đa giác có thể là bốn mặt ( quads - định mức trong mô hình nhân vật / hữu cơ) hoặc ba mặt ( tris — được sử dụng phổ biến hơn trong mô hình hóa trò chơi). Người lập mô hình giỏi cố gắng đạt hiệu quả và tổ chức, cố gắng giữ số lượng đa giác càng thấp càng tốt cho hình dạng dự định.?
Số lượng đa giác trong lưới, được gọi là số nhiều , trong khi mật độ đa giác được gọi là độ phân giải . Các mô hình 3D tốt nhất có độ phân giải cao? cần thêm chi tiết - như bàn tay hoặc khuôn mặt của nhân vật và độ phân giải thấp ở các vùng chi tiết thấp của lưới. Thông thường, độ phân giải tổng thể của mô hình càng cao, thì mô hình càng mượt mà sẽ xuất hiện trong kết xuất cuối cùng. Lưới phân giải có độ phân giải thấp hơn trông giống như hộp sọ (nhớ Mario 64 ?).
- Cạnh : Cạnh là bất kỳ điểm nào trên bề mặt của mô hình 3D, nơi hai khuôn mặt đa giác gặp nhau.
- Đỉnh: Điểm giao nhau giữa ba hoặc nhiều cạnh được gọi là đỉnh (đỉnh pl ). Thao tác các đỉnh trên trục x, y và z (trìu mến gọi là "đẩy và kéo") là kỹ thuật phổ biến nhất để định hình lưới đa giác thành hình dạng cuối cùng trong các gói mô hình truyền thống như Maya, 3Ds Max, v.v. (Kỹ thuật rất, rất khác nhau trong các ứng dụng điêu khắc như ZBrush hoặc Mudbox.)
Các mô hình Polygonal rất giống với các hình dạng hình học mà bạn có thể học được ở trường trung học cơ sở. Giống như một khối hình học cơ bản, các mô hình đa giác 3D bao gồm các mặt, các cạnh và các đỉnh .
Trên thực tế, hầu hết các mô hình 3D phức tạp bắt đầu như một hình dạng hình học đơn giản, như hình lập phương, hình cầu hoặc hình trụ. Những hình dạng 3D cơ bản này được gọi là đối tượng nguyên thủy . Các nguyên thủy sau đó có thể được lập mô hình, định hình và thao tác thành bất kỳ đối tượng nào mà nghệ sĩ đang cố gắng tạo ra (nhiều như chúng ta muốn đi vào chi tiết, chúng ta sẽ trình bày quá trình tạo mô hình 3D trong một bài viết riêng).
Có thêm một thành phần của mô hình 3D cần được giải quyết:
Kết cấu và Shaders
Nếu không có kết cấu và đổ bóng, một mô hình 3D sẽ không giống như nhiều. Trong thực tế, bạn sẽ không thể nhìn thấy nó cả. Mặc dù kết cấu và shaders không có gì làm với hình dạng tổng thể của một mô hình 3D, họ có tất cả mọi thứ để làm với sự xuất hiện trực quan của nó.
- Shaders: shader là một tập hợp các hướng dẫn được áp dụng cho một mô hình 3D cho phép máy tính biết làm thế nào nó sẽ được hiển thị. Mặc dù các mạng che bóng có thể được mã hóa theo cách thủ công, hầu hết các gói phần mềm 3D đều có các công cụ cho phép các nghệ sĩ tinh chỉnh các tham số shader một cách dễ dàng. Sử dụng các công cụ này, nghệ sĩ có thể kiểm soát cách bề mặt của mô hình tương tác với ánh sáng, bao gồm độ mờ đục, độ phản chiếu, độ sáng đặc trưng (glossiness) và hàng tá thứ khác.
- Kết cấu: Kết cấu cũng đóng góp rất lớn vào ngoại hình trực quan của mô hình. Kết cấu là các tệp hình ảnh hai chiều có thể được ánh xạ lên bề mặt 3D của mô hình thông qua một quá trình được gọi là ánh xạ kết cấu . Kết cấu có thể có độ phức tạp từ các kết cấu màu phẳng đơn giản lên đến chi tiết bề mặt hoàn toàn photorealistic.
Texturing và shading là một khía cạnh quan trọng của đường ống đồ họa máy tính , và trở nên giỏi trong việc viết các mạng shader hoặc phát triển các bản đồ kết cấu là một đặc sản trong quyền riêng của nó. Các nghệ sĩ kết cấu và đổ bóng cũng giống như công cụ trong cái nhìn tổng thể của một bộ phim hoặc hình ảnh như người lập mô hình hoặc hoạt hình.
Bạn đã thực hiện nó!
Hy vọng rằng, vào thời điểm này, bạn biết thêm một chút về các mô hình 3D và các đặc điểm chính của chúng. Ở cốt lõi của họ, các mô hình 3D chỉ là các hình dạng hình học phức tạp với hàng trăm khuôn mặt đa giác nhỏ. Trong khi, nó chắc chắn là thú vị để đọc về các mô hình 3D, nó thậm chí còn thú vị hơn để làm cho chúng mình.