Pocoktheadam - 3DS alapok

Bevezetés

Poly fogalma : A geometriában sokszögnek nevezzük azt a síkidomot , melyek véges sok ,egymáshoz csatlakozó egyenes szakasz alkotta zárt görbe határol. Ezeket a szakaszokat éleknek (edges) vagy oldalnak nevezzük (faces).
Számítógépes képalkotásban a sokszöget a geometriát kissé eltérő értelemben használják, itt inkább arra utalnak ,ahogy a számítógépen belül tárolják , módosítják azt.
Egyszerű sokszögek területének számítása egyszerű,ha ismerjük a csúcsok Descartes koordinátáját .
(x1,y1 ; x2,y2) (Xn,Yn) olyan sorrendben , ahogyan a területét óramutató járásával ellentétes úton körbejárnánk.
Íme az egyenlet :




Ezt a képletet először Meister írta le 1769-ben majd , Carl Friederich Gauss 1795-ben.

A kijelölt rész egy poly a grafikában :




Így , hogy tisztáztuk a poly ( sokszög ) fogalmát , lépjünk tovább ,hogy mire is készült a 3DS MAX eredetileg. Ez egy modellező , animáló szoftver , ezen felül is még jobban szét lehet bontani több csoportra.
Játék objektumok ( Game object)
Látvány képek (CGI ? Computer Generated Imagenery , Computer Graphics CG)
Animáció
És ezt még ennél is jobban szétlehet bontani, előtte kezdjük néhány fogalommal.

Low-poly , High-poly: A számítógépes grafikában a poly háló relatíve kicsi polygon számból épüljön fel. Az alacsony polygon számot realtime rendererlésnél alkalmazzák például játékok , esetleg egy otthoni kis animációnál. Az ellentettjét a High poly-t pedig a mozifilmeknél és a speciális effekteknél alkalmazzák. A poly rács az egyik fő eljárás a számítógépes grafikai megjelenítésben. Az elmélet szerint akárhány oldala van a polygonnak ,azokat lekell törni háromszögekbe a megjelenítés érdekében.
De ez természetesen nem egy előírás. A különböző CG-vel foglalkozó oldalakon low poly-nak kb 35.000-ig mondják , de ez nem egy szabály , ez lehet több.
? Mennyi idő a poly háló megtervezése és milyen hardware készül

? A részletesség fontossága a végső poly hálón

? Az objektum formája és tulajdonsága a kérdés

Ezek után jön az első lépés a modellezési eljárás kiválasztása. 7 féle eljárást különböztetünk meg :

Box modelling / Subdivision

A geometriát egy primitívből állítjuk elő, pl : kocka, kúp, henger , cső stb.. Ez egy fajta poly modellezés is . Gyakran fázisokra bontva több lépcsőben , úgynevezett durva felületet modellezünk , majd a durva poly hálót felosztjuk a simítás érdekében.
Gyakran keverik még Edge/Contour modellingel egy fajta kombinációként , a CG szakma ezt csak úgy hívja ,hogy Box + Poly modellin g.

Edge/Contour Modelling

Szintén poly modellezési eljárás , annyi különbséggel ,hogy nem egy zárt primitívből hanem mondjuk ,egy lapból (Plane) indulunk kis és a nem zárt végét folyamatosan kihúzva kilehet alakítani a geometriát. Vannak viszont olyan geometriák , pl : emberi fej ahol gyakorlatilag használhatatlan a z eljárás ezért is keverik a Box modelling / Subivision-nel.

NURBS/Spline Modelling

Ez a modellezés típus az autóiparban és az ipari modellezés körében elterjedt. A céleszköz majdnem olyan mint az MS Paint-ben a ceruza vagy az Adobe Illustratorban. Nagyon nagy előnye ,hogy csak úgynevezett Cv ( Controll Vertices) kontroll pontok jönnek létre. Tehát nem jön létre polygon ,pont , él stb?
Két variáció létezik ezen belül , amikor a kontúrt végig rajzoljuk a teljes objektumon , illetve a szimmetria tengely mentén rajzoljuk csak körbe azaz pont félbe.
Nagyon gyorsan lehet így vázát, boros üveget stb.. modellezni. Két Brezier görbe között kilehet ? loftolni? egy mesht? poly rácsos modellt. Sokkal simább felület érhető el.


Digital Sculpting

A tech iparba robbant be és gyakorlatilag olyan forradalom volt ez mint az autó megjelenésével az utazás megrövidítése , a komfort érzet , vagy az internet elterjedésével az információ terjedése.
Magyarul digitális faragás , majdnem tényleg ugyanúgy néz ki ,mintha egy nagy kockából az ember különböző szerszámból kifaragna egy szobrot. A rács szerkezet természetesen kialakul , (organikus) . Ez az eljárás egy teljesen új szintre emelte a karakter , lény modellezést , ugyanis a scuptolónak lehetővé teszi ,hogy magas felbontású hálóval dolgozzon ez akár több millió polygonnal is járhat !

Procederual modeling

Ez az eljárás egy algoritmus alapján állít elő , modelleket , sokkal kevesebb lehetőséget add művész kezébe ,hogy valamit kézzel hozzon létre . Általában ezt város modellezésnél alkalmazzák ,ahol a modellező a világot szabályok és bizonyos értékek megadása után létrehozhat egy város modellt. Ismertebb csomagok a Vue, Bryce és a Terragen nevű programok amikkel létre lehet hozni tájakat.

Imaged Based modeling

Ez az eljárás képekből transzformál egy algoritmus segítségével egy 3D-s tárgyat. Általában 2 statikus képet szoktak alkalmazni. A leghíresebb példa a Mátrix című film , ahol egy 360 fokos kamerával készítették el a helyszínekhez a tárgyakat .

3D Scanning
Ebben az eljárásban egy szkenner segítségével történik a leképzés. Mielőtt az gondolnánk ,hogy ez az eljárás megfogja szüntetni a régi eljárásokat, akkor elkell gondolkoznunk azon ,hogy ez az eljárás csak akkor alkalmazhatjuk ,hogyha a valóságban létezik a tárgyból valamilyen legyártott prototípus.

Contour Edge modeling és Box modeling

Ezt a technikát legalábbis az alapjait egész könnyedén el lehet sajátítani , a főlépéseket követve elég hamar és jól meglehet tanulni , ha betartunk bizonyos szabályokat. Az egyik legfőbb ilyen ,hogy a modellezés során törekedjünk a 4 vagy annál több szögű polykra ez abban az esetbe n nem igaz ,ha mi magunk készítjük el a felosztást. A kiindulásra a legalkalmasabb úgynevezett blueprintek beállítása , legalább két oldali nézet szükséges. Személy szerint ,ha választás van , hogy melyik két oldal akkor a felül és oldal nézetet jobban preferálom , könnyebb mint a felül ? elől, értelem szerűen a az elől-hátul nem igazán sikeres hiszen gyakorlatilag egy tengelyről beszélünk még ,ha ez két oldal is valójában tehát az x,y,z koordinátában kell gondolkozni.




Ez egy blueprint.

Ez a kép alkalmas arra ,hogy az Autodesk 3DS MAX-ba beállítjuk akkor kiváló alapot biztosítson a lemodellezéséhez. A kiinduló pont mindig szabadon választott , ahogy a technika is a lényeg ott ahol nem tudjuk ,hogy hogyan is néz ki valójában érdemes fényképeket referenciának használni. A tárgy formája alakja is váltogatja ,hogy melyik technikát kell alkalmazni. Pl: úgy nevezett open-wheeler ( magyarul nyitott kasznis ) autóknál én a box modeling technikát alkalmazok , míg mondjuk egy zárt kasznisnál már contour modelinget alkalmazok. Ezek után gyakorlatilag nem történik más mint a megfelelő eljárással felépítjük a modellt íme egy példa .




Clay ?model : Az autóipar nagy találmánya volt az agyag modell , egy nagy méretű agyag kockából lett kivágva , az autó prototípusa és ezt tolták be a szélcsatornába különböző aerodinamikai vizsgálatok alá vetve. A 3D modellezésnél egy kicsit más értelemet nyer az ? agyag modell ? itt ugyanis egy valamilyen egyszerű egyszínű shaderektől mentes materialt ráhúzva a testre készül a clay modell , lásd a fenti kép.
A clay modell kiváló arra ,hogy megmutassa ,hogy hol hibáztunk a kialakítás során pl : gyűrődések , deformálódások és egyéb más hibák , de kiváló tervezés szempontjából bemutatni egy ? egy új kitalált építményt, járművet stb?.

Simítás elérése különféle módszerekkel :
Smoothing-group : Itt gyakorlatilag azt kell elképzelni ,hogy két poly közt egy vektor mentén elsimítja a testet. Nézzük egész pontosan ez mit takar. Van egy kockánk , ha A oldal-t az 1-es groupba raktuk B-oldalt már 2-esbe kell rakni és így gyakorlatilag ,ha mindent jól csináltunk a kockából kapunk egy gömböt , de egy képen bemutatom ,hogy ez mit takar.




A bal oldalt található tárgyon nincs semmi simítás. A középsőn már van hozzárendelve , de még nem a teljes, a jobb oldalin már minden laphoz ,hozzá van rendelve egy simítási csoport ( smoothing groups)

Turbo-Smooth: Matematikai úton osztja fel a teste attól függően ,hogy mennyi iterációt állítunk be ( 1-2 több stb..) . Van egy hasonló társa még a Mesh-Smooth. Túlzottan sok különbség nincs a kettő között . a TurboSmooth kevesebb memóriát igényel és gyorsabb, illetve NURMS ( Spline ) elven működik.

Poly modellezésnél megkell még egy dolgot említeni , ez pedig nem más mint a következő képen látható , kocsi szekrény hátulja ahol jól láthatóan modulárisan van felépítve , ezt úgy értem ,hogy a csomagtartó , hátsó ablak stb? jó láthatóan elkülönítve van. Két féle variáció van itt is . Szimplán úgy modellezünk ,hogy csak a kontúring , vagy alkalmazzuk a Chamfer nevű kis apró módosítást. ez 45 fokban megtörve hozzárendel x távolságra még egy pontot,élt,polyt stb? Gyakorta használatos kis segítség , de inkább az éleknél. (Chamfer Edge).

Shell : Avagy kagyló. Hasznos kis módosító, végtelenül egyszerű feladatot hajt végre , lapnak vastagságot ad ! Ezt hogyan is értem ? Például egy autó motorháztetejét modelleztük le ,az ugyebár lemez tehát valamiféle vastagsága csak van , ezzel a módosítóval könnyen elérhetjük ezt !


Modell készítés az alapoktól ? (box ,contour modelling)


Elsődleges feladatunk kiválasztani egy megfelelő objektumot ,tárgyat . A választásom egy R30-as Renaultra esett , melyet elő is készítettem a projektben. Itt el is dönthetjük, hogy valóban ezt a modellt fogjuk lemodellezni vagy csak bizonyos formákat tartunk meg , azaz referenciának használjuk fel. Ügyeljünk arra, hogy a viewport 512x512 méretű képeket nem kezel , egészpontosan nem megfelelően , de ettől függetlenül , minél nagyobb felbontású képekkel tudunk dolgozni annál pontosabb modelleket készíthetünk.




Jön az első lépés a gyors körül rajzolás felületesen Box modelling technikával. Hogy miért felületesen az nagyon egyszerű ugyanis a turbo- vagy meshsmooth úgyis összébb húzza egy picit az éleket. Ennek kivédésére a chamfer edge megoldást alkalmazzuk ! Azaz , ahol azt szeretnénk ,hogy a smhooth-olás után is megtartsa a formát. Méreteznél figyelembe kell venni ,hogy mit állítunk be ! 3 féle lehet : metrikus, angolszász, felbontás ( pixel x pixel). Ez lényeges lehet ,ha műszaki dokumentációt készítünk a modelről. Érthetően metrikusban a mm az alapértelmezett , az angolszászban az inch a felbontás módban pedig a már említett , pixel x pixel értékek vannak.




A képen látható módon minimális poly használatával le modellezük a geometriát . Jelen esetben ~6000 poly. Ezután jöhet a turbo- vagy meshsmooth modifikáció! Ezt természetesen ki-be kapcsolható marad így megadjuk az esélyt az esetleges későbbi módosításokra illetve ,hogy más alkalmazásba könnyebben átültessük. Tehetjük ezt könnyedén az autosmooth v smoothgroup adta lehetőségeknek köszönhetően. Játékoknál eltérő a maximális polygon szám így nekünk kell ügyelni arra ,hogy ne lépjük túl ezeket a határokat!




A képen látható a modell turbosmooth alkalmazásával. Így ~44 ezer polyból áll. Ez belefér az elfogadott értékek közzé . Hiszen körübelül 50 ezer poly az ideális CGI képeknél , ám ez modellektől , gép teljesítménytől függően változhat. Renderer farm esetén ez a szám több millióra is felrúghat. Karakterek esetén scuptolás esetén akár ~7-10 millió is lehet.



A cikket hamarosan folytatom majd a textúrázás alapjaival , shaderezéssel!