Modelowanie obiektów 3D

Modelowanie obiektów 3D

Model 3D przedmiotu pomoże urzeczywistnić to, co jest jeszcze w fazie projektu, pozwoli zobrazować różne wersje kolorystyczne produktu lub różne opcje konfiguracji na potrzeby publikacji marketingowych, wreszcie – odpowiednio zanimowany – stanowić może bohatera spotu reklamowego.

To tylko niektóre z zalet posiadania naszego produktu w formie modelu 3D. Wrócimy do tego szerzej w podsumowaniu tego artykułu. Teraz zastanówmy się, czym tak naprawdę jest proces modelowania obiektów 3D?

Co to jest polygon?

Aby wytłumaczyć techniki modelowania musimy zacząć od podstawowego pojęcia jakim jest polygon. Można przyjąć w uproszczeniu, że jest to najmniejszy, widzialny (ocieniowany) pojedynczy fragment siatki modelu. Tak, model tworzy swego rodzaju siatka, zaś elementami tej siatki są właśnie polygony. Najprostszym polygonem jest więc trójkąt, który składa się z trzech wierzchołków połączonych krawędziami. Napisałem najprostszym, gdyż – jak łatwo się domyśleć – polygony mogą składać się z  dowolnej liczby krawędzi – mogą być wielobokami z dowolną liczbą boków.

Zrzut ekranu z programu Maxon Cinema 4D ukazujący polygony: trójkątny, czworobok oraz wielobok (N-gon). Zielone linie w tym ostatnim pokazują planowaną triangulację N-gonów (zamianę na trójkąty). W powyższych przykładach widać kluczowe elementy polygonu: wierzchołki i krawędzie.

Zrzut ekranu z programu Maxon Cinema 4D z modelem sfery. Widać siatkę obiektu składającą się z polygonów czworobocznych oraz trójkątnych (na “biegunach” sfery).

Czym zatem jest modelowanie 3D?

Modelowanie to nic innego jak proces tworzenia lub modyfikacji siatki obiektu 3D przy wykorzystaniu szeregu narzędzi jakie oferuje dane oprogramowanie. Modelowanie możemy rozpocząć praktycznie od jednego polygonu. Poprzez jego dzielenie, deformacje, przesuwanie, obrót, klonowanie krawędzi i łączenie z innymi polygonami mamy pełną kontrolę nad tworzoną bryłą geometryczną. Innym typem modelowania jest tzw. “box modeling”. Proces tworzenia rozpoczynamy od wyboru tzw. prymitywa, czyli prostej bryły, np. sześcianu. Następnie poddajemy ją modyfikacjom: dzielimy, wyciągamy polygony, deformujemy tak, aby otrzymać żądany obiekt. Tą technikę często stosujemy jako wstęp do modelowania siatką NURBS.

Zrzut ekranu z programu Maxon Cinema 4D obrazujący technikę “box modeling”. Obiektem początkowym był sześcian. W drugim kroku polygony ścianek zostały odpowiednio podzielone. Następnie wybrano je (zaznaczono) i zastosowano polecenie EXTRUDE (wyciągnięcie). Na koniec całą bryłę uczyniono dzieckiem obiektu HyperNURBS (powierzchnie podzielone).

Modelowanie siatką NURBS jest jednym z najpotężniejszych narzędzi dostępnych dla artysty 3D. “Wrzucając” obiekt do NURBS’a, sprawiamy, że jego krawędzie stają się wygładzone. Mamy pełną kontrolę nad tym aspektem bryły na poziomie puntów, krawędzi i polygonów (tzw. “ważenie”). To temat na osobny artykuł. W tym miejscu warto jednak podać główne cechy obiektów NURBS:

  • posiadają wagę punktu, krawędzi oraz polygonu (możliwość płynnej kontroli stopnia “dociągnięcia” wybranego elementu struktury do pierowtnej, “kanciatej” siatki);
  • obiekty złożone można tworzyć przy stosunkowo małej liczbie podziałów;
  • łatwe animowanie – mało podziałów to mało punktów kontrolnych (animowanie na poziomie punktów jest znacznie ułatwione);
  • ułatwiona kontrola nad deformacjami i dalszymi modyfikacjami obiektu wynikająca z prostoty siatki NURBS;
  • idealny do kształtowania dowolnych obiektów – od samochodów sportowych o wysokich osiągach do postaci, które możesz łatwo oświetlić i ożywić.

Obiekt NURBS (powierzchnie podzielone) zakwalifikowany jest w programie Cinema 4D do tzw. GENERATORÓW. I tutaj dochodzimy do kolejnej techniki modelowania opartej na krzywych (splajnach) i generatorach. Idealnym przykładem takiego modelowania jest proces wykonania kieliszka, pucharu, wazonu, a więc bryły symetrycznej i okrągłej. Narysujmy przy pomocy splajnu połowę konturu kieliszka, a następnie wrzućmy ten kontur do generatora LATHE. Cóż widzimy? Gotowy kieliszek! Nasz kontur obrócił się w osi Y o 360 stopni tworząc kieliszek. Tak działa obiekt Lathe, a jak widać na poniższej ilustracji, generatorów mamy znacznie więcej: extrudowanie (wytłaczanie), sweep, loft, bezier.

Zrzut ekranu z programu Maxon Cinema 4D obrazujący modelowanie kieliszka z wykorzystaniem splajna i obiektu Lathe (generatora).

Podsumowanie

Modelowanie 3D to temat niezwykle obszerny. Omówione tutaj – bardzo skrótowo – techniki modelowania to zaledwie mały wycinek zagadnienia. Oprócz tradycyjnych technik, modele 3D możemy uzyskiwać w procesie skanowania 3D, wykorzystując narzędzia rzeźbiarskie (ang. sculpting) lub korzystając z modelowania proceduralnego. No dobrze, wiemy już jak tworzy się obiekty 3D, ale do czego mogą być nam one potrzebne? W branży rozrywkowej – wiadomo – obiekty 3D na stałe zdominowały świat gier. A co w przypadku biznesu i nauki? Wyobraźmy sobie, że pracujemy w firmie, wytwarzającej urządzenia techniczne, np. maszyny do sortowania owoców. Naszą firmę zaproszono na międzynarodowe targi w USA. Takie urządzenia mogą mieć bardzo duże gabaryty. Wysoce nieopłacalny byłby ich transport za ocean. Tutaj grafika 3D przychodzi nam z pomocą! Możemy wymodelować dokładnie całe urządzenia i pokusić się o animację procesu technologicznego jego funkcjonowania (w tym przykładzie – sortowania owoców). Wszystko to można ubrać w multimedialną prezentację, stworzyć ilustracje do ulotek, broszur i rollupów. To tylko jeden ze scenariuszy zastosowania grafiki 3D w biznesie.

Serwis papagofx.pl świadczy usługi związane z modelowaniem low i high poly (mało dokładne lub bogate w szczegóły modele). Jeżeli potrzebujesz:

  • modelu nowo projektowanego urządzenia, aby już planować i wdrażać kampanię marketingową;
  • modeli mebli do katalogów uwzględniających różne wersje kolorystyczne i konfiguracje;
  • wizualizacji procesów technologicznych z wykorzystaniem Twojego produktu;
  • atrakcyjnego, animowanego packshotu wykonanego w całości w technice 3D;
  • postaci, maskotki na stronę WWW;
  • przekroju technicznego maszyny.

to zapraszam do kontaktu i skorzystania z moich usług! Przykładowe realizacje dostępne są w portfolio.

A jakie Ty znajdziesz zastosowanie grafiki 3D w Twoim biznesie?