Что такое полигональное моделирование

Полигональное моделирование

Полигональное моделирование (polygonal modeling) — это самая первая разновидность трехмерного моделирования, которая появилась в те времена, когда для определения точек в трехмерном пространстве приходилось вводить вручную с клавиатуры координаты X, Y и Z. Как известно, если три или более точек координат заданы в качестве вершин и соединены ребрами, то они формируют многоугольник (полигон), который может иметь цвет и текстуру. Соединение группы таких полигонов позволяет смоделировать практически любой объект. Недостаток полигонального моделирования состоит в том, что все объекты должны состоять из крошечных плоских поверхностей, а полигоны должны иметь очень малый размер, иначе края объекта будут иметь ограненный вид. Это означает, что если для объекта на сцене предполагается увеличение, его необходимо моделировать с большим количеством полигонов (плотностью) даже, несмотря на то, что большинство из них будут лишними при удалении от объекта.

Благодаря росту мощности процессоров и графических адаптеров, в графических программах наблюдается переход с полигонов на сплайны, и на данный момент уже существуют программы, абсолютно не поддерживающие полигональное моделирование. Тем не менее, благодаря огромной популярности трехмерных игр реального времени, полигональному моделированию было воздано по заслугам, поэтому многофункциональные средства редактирования полигонов постепенно преобразовываются в инструменты для работы со сплайнами.

• Викифицировать статью.
• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
• Добавить иллюстрации.

• Трёхмерная графика

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Мюррей Лейнстер
• Математический факультет МГПУ

Полезное

Смотреть что такое «Полигональное моделирование» в других словарях:

• Autodesk 3ds Max — Тип трёхмерная графика Разработчик Autodesk … Википедия
• 3ds Max — Autodesk 3ds Max Тип трёхмерная графика Разработчик Autodesk ОС … Википедия
• Houdini (графическая программа) — Запрос «Houdini» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Houdini … Википедия
• Цифровая скульптура — Файл:Zbrush002.PNG 3D Скульптура, выполненная в Zbrush Цифровая скульптура (скульптурное моделирование или 3d скульптинг) вид изобразительного искусства, произведения которого имеют объёмную форму и выполняются с помощью специального программного … Википедия
• AutoCAD — 2006, запущенный под Windows XP. Тип Программы САПР Разработчик Autodesk … Википедия
• 3D-Coat — Логотип компании 3D Coat (3Д Коут) коммерческая компьютерная программа для моделирования различных органических объектов и грубых низкополигональных 3D моделей; предоставляет широкий набор инструментов, которые позволяют пользователям… … Википедия
• Наземное Лазерное Сканирование — Наземный Лазерный Сканер (НЛС) это съёмочная система, измеряющая с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до точек объекта и регистрирующая соответствующие направления (вертикальные и… … Википедия

• Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

• �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

• Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
• Искать во всех словарях
• Искать в переводах
• Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Что такое полигональное 3D моделирование? Подготовка 3D модели для ЧПУ.

Что такое, и для чего используется полигональное 3D моделирование?

Полигональное 3D моделирование (Polygonal modeling) является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. С ним современный человек сталкивается практически каждый день, возможно, этого даже не осознавая. Кино, мультипликация, компьютерные игры, виртуальная реальность и т.д. – все это направления, где используется полигональная 3D графика.

С появлением 3D принтеров полигональные модели стали также использоваться для 3D печати объектов.

В связи с возрастающей популярностью 3D принтеров, и сравнительно более простым 3D моделированием по сравнению с поверхностным/твердотельным, форматы полигональных моделей стали больше применять разработчики CNC программ для станков с числовым программным управлением ( ЧПУ ). В основном ЧПУ по дереву, пластикам и мягким металлам.

Чтобы иметь правильное представление о 3D моделировании, и корректно поставить задачу дизайнеру, достаточно знать несколько основополагающих принципов.

Сегодня существует два основных направления развития 3D моделирования объектов: полигональное и твердотельное (поверхностное).

Основное направление, где используется полигональное 3D моделирование, — 3D графика. Твердотельное/поверхностное — промышленный дизайн.

В зависимости от того, какое конечное изделие Вы хотите получить, выбирается твердотельное (поверхностное) 3D моделирование, либо полигональное.

Например, если вы ходите напечатать на 3D принтере игрушку или вырезать на фрезерном станке 3D рельеф картины из древесины, то следует выбрать полигональный формат 3D модели. Если же собираетесь выпустить любое промышленное изделие, то Вам придется остановить свой выбор на твердотельном формате. (см. раздел «Технологии» Твердотельное / поверхностное 3D моделирование).

Различия двух форматов заключаются в принципах формирования 3D объекта. В полигональном 3D моделировании объекты строятся из полигонов, в твердотельном /поверхностном 3D моделировании объекты строятся из геометрических элементов, таких как линии. кривые, сплайны и т.д., а на основании этих элементов строятся различные геометрические фигуры.

Полигон – это единичный элемент поверхности, представленный в виде треугольника, либо четырехугольника, который размещен в трехмерной системе координат. Фактически полигональное моделирование является потомком растрового двухмерного изображения (всем хорошо известного пикселя), но в трехмерной системе координат.

Качество полигональной 3D модели определяет количество полигонов, и сопряжения их ребер друг с другом. Всегда действует правило — чем больше полигонов, тем выше детализация полигональной 3D модели.

В 3D моделировании, при высокой детализации полигональной модели, не имеет большого значения сопряжение ребер, если Вы собираетесь изготовить данное изделие на 3D принтере, либо на фрезерном станке. Как правило, системы CNC на станках, которые воспринимают данный формат, имеют алгоритмы, которые делают несущественными подобные ошибки полигональной 3D модели.

Полигональные модели не используется для изготовления сложных деталей на станках по причине невозможности обработки детали различными инструментами в процессе механической обработки. А это крайне важное условие, если обрабатывается промышленная деталь. Высока вероятность того, что лицензионное CNC программное обеспечение к современным металлообрабатывающим станкам не будет даже иметь импорта полигональных моделей.

Так что, если у Вас стоит задача изготовить изделие с высокой точностью, с ровными отверстиями, резьбой и т.д, то следует выбрать поверхностное/твердотельное 3D моделирование.

Самым распространенным форматом полигональной 3D модели, воспринимаемым большинством CNC программ, для формирования управляющих программ для станков является — *.STL (Binary).

Менее распространены *.3DS,*.OBJ, *.ASC, *.PLY, *.FCS.

Хотим обратить Ваше внимание на то, что эффективного конвертера для преобразования STL в IGS, STP (твердотельную модель) на текущий момент не существует. Все решения дают посредственный результат, который нельзя использовать без дополнительных доработок 3D модели.

Конвертация полигональной 3D модели из одного формата полигонов в другой обычно производится путем пересохранения файла 3D модели в нужном формате.

Помните, что правильный выбор формата данных перед началом моделирования, и корректная постановка задачи исполнителю Вашего заказа – это основа для получения ожидаемого качества изделия!

Виды моделирования. Основы скульптинга, ретопологии и развертки

В этой статье мы поговорим про скульптинг, ретопологию и развертку. Но сначала нужно определиться с целью. Что мы будем моделировать, и каким способом?

Предположим, что мы решили создавать персонажа для игры, но что если это будет окружение, архитектура или что-то еще? Сначала нужно узнать какие бывают способы моделирования и понять какой нам больше подходит.

Способы моделирования

1. Полигональное моделирование

Это, наверное, самый популярный способ разработки 3D модели. Суть заключается в создании и редактировании сетки из полигонов, которые состоят из вершин и ребер. Нажимая на левую клавишу мыши мы создаем новую вершину, которая соединяется ребром.

Такой процесс моделирования можно представить как форму, например, лица, покрытую прямоугольниками с разной степенью перспективного искажения.

Говоря простым языком: «Мы создаем сетку, которая состоит из примитивных фигур (примитивов)». В результате получается многогранник. Чтобы лучше ассоциировать, можно вспомнить как в фильмах и анимации много маленьких роботов превращались в одного большого. Так же и с полигональным моделированием. Много примитивов составляют одну большую модель.

Кстати, чаще всего у полигона четыре грани, но бывает и три. Примитивы с тремя гранями используются только в определенных случаях, а вот больше четырех граней быть не может. Привязки к реальным единицам измерения нет, поэтому модель получается неточной. Соответственно, такой способ не подходит для моделирования каких-то деталей или архитектурных проектов, где важен каждый миллиметр.

Вы просто передвигаете вершину, ребро или весь полигон, ориентируясь на внешний вид. Полигональное моделирование хорошо подойдет, если вы моделируете художественную вещь, и вам не важны точные размеры. Это может быть персонаж, локация уровня игры или животное.

2. NURBS моделирование

Основное отличие этого способа от полигонального моделирования в плавности. NURBS модель состоит не из полигонов, а из кривых (сплайнов), однако при визуализации все равно преобразуется в полигоны, хотя внутри системы моделирования остается в кривых. Используется для создания плавных органических форм и моделей.

Допустим, нужно представить сложную трехмерную поверхность природного происхождения. Ее можно описывать вершинами и разбивать на примитивы, но на это уйдет много времени, а изменять кривизну поверхности в полигонах будет просто не удобно. В таких случаях как раз и применим способ NURBS моделирования.

3. Точное моделирование в Сапрах

В этом способе модель задается математическими формулами, поэтому поверхность модели будет абсолютно гладкая при любом приближении, а настроить ее можно с точностью до миллиметра.

Используется, когда важна точность, а не художественная выразительность. Чисто теоретически, таким способом можно создать персонажа, но но это займет огромное количество времени и усилий, в отличие от полигонального моделирования и скульптинга.

Про полигоны

Возвращаемся к полигона. Почему в каких-то моделях их больше, а в каких-то меньше?

Дело в том, что модели делятся по количеству полигонов:

• Hi-poly — большое количество полигонов (примерно, 1 — 3 миллиона).
• Mid-poly — среднее количество полигонов.
• Low-poly — малое количество полигонов (примерно 5 — 10 тысяч).

В играх на ПК и консоли чаще всего используют mid-poly, иногда hi-poly (в AAA проектах), а в мобильных играх low poly.

Скульптинг

Приступаем к части моделирования под названием «Скульптинг». Это первый 3D этап в создании персонаж. В нем персонаж лепится как из глины, отсюда и название. На этом этапе можно окунуться в творчество и лепить не задумываясь о полигонах. А их будет много. Не волнуйтесь, позже все это дело мы упростим. Кстати, для обучения скульптингу хорошо бы приобрести графический планшет.

И так, плавно переходим к основной теме статьи. Но я ничего же не сказал про программы. Предлагаю взять Zbrush для скульптинга и 3D Coat для ретопологии и развертки. Первым делом нужно запустить Zbrush. Мы попадаем в основной экран программы. Сначала нам нужно создать сферу.

Во вкладке Tool, которая находится в правой части экрана, выбираем пункт «Sphere3D». Вытягиваем сферу в рабочей области нажатием лкм.

Для перемещения используем горячие клавиши:

• лкм — вращение.
• лкм + alt — перемещение.
• ctrl + пкм — приближение.

Появляется панель с кистями. Для редактирования сферы нажимаем «Edit».

Чтобы не получать такое сообщение нужно нажать «Make PolyMesh 3D » в панели Tool.

Теперь можно скульптить. Осталось только включить симметрию на клавишу «X». При нажатии на alt кисть начинает работать в обратную сторону. Если кисть выдавливала, то наоборот будет вдавливать. Для ушей, глаз, носа лучше всего создавать отдельные сферы и скульптить их отдельно. Со временем сетка будет меняться и понадобится пересчитать полигоны. Для этого во вкладке Geometry нужно нажать DynaMesh.

Если работать только с одной сферой, то вся детализация сойдет на нет при пересчете полигонов. Так что лучше делать это отдельными объектами, а под конец работы объединить.

Если нет идей для скульптинга, можно зайти на artstation.com и найти понравившуюся работу. Можно найти концепт-арты, добавить Zbrush и использовать как референс для тренировки.

В процессе работы над моделью может понадобиться инструмент «маска». Применить его можно нажав на ctrl. Маска — это область на которую не реагирует кисть. Таким образом можно лепить много чего интересного.

Под конец работы над моделью получится примерно 1 — 3 миллиона полигонов. Такую модель будет сложно открыть в другой программе, поэтому нужно сократить количество полигонов. Для этого во вкладке Zplugin выберем пункт «Decimation Master» и нажмем на Pre-process All. Zbrush запустит процесс и сократит количество полигонов.

Готовую модель можно вывести в формате obj. Его кушают практически все редакторы. Сохранить можно нажав на «Export» в панели Tool.

Ретопология

После скульптинга у нас появится файл с моделью в расширении .obj. Открываем 3D Coat и перетаскиваем туда файл.

В нашей модели еще достаточно много полигонов. Чтобы упростить нужно как бы покрыть модель полигонами вручную, сохраняя форму. Это и есть процесс ретопологии. Чтобы приступить, нужно перейти во вкладку Retopology. Тут нам нужно фактически вручную рисовать полигоны. Вот пример того, как они должны располагаться.

Вокруг глаз и рта полигоны выстраиваем кругом. На месте сгибов добавляем больше полигонов, а на неподвижных частях полигоны могут быть большие и в малом количестве, например, на затылке и лбе.

Развертка

Развертка или UV mapping очень важный процесс в разработке модели. На этом этапе мы уже подготавливаем модель к текстурированию.В чем суть? Представьте картонную коробку, которую разложили на плоскости. Коробку разобрали и теперь она в виде одного листа картона. Так же и с нашей моделью, мы разложили ее в 2D пространстве.

Нажимаем на вкладку uv mapping. 3D Coat показывает развертку модели на данный момент. Синим и красным цветом отмечены артефакты. Чтобы текстура без проблем ложилась на модель нужно, чтобы во вкладке UV Preview был только серый цвет. Как это сделать? На shift + лкм нужно удалить ненужные швы так, чтобы модель разделилась на части. UV развертка нужна для удобства текстурирования и экономии ресурсов.

После того, как на модели не останется артефактов нужно нажать упаковать UV, а потом применить UV раскладку. Поздравляю, модель окончательно готова к анимации и текстурированию.

• компьютерное графика
• полигональное моделирование
• nurbs моделирование
• сапр
• полигоны
• скульптинг
• ретопология
• развертка
• uv mapping

Полигональное моделирование: суть метода, ключевые особенности, рекомендации в работе

Полигональное моделирование — это метод создания объемных моделей любых объектов, возникший одним из первых. Суть полигонального моделирования заключается в том, что для формирования криволинейной поверхности используется большое количество, так называемых, полигонов — многоугольных элементов. Совокупность полигонов формирует сетку, которая образует оболочку создаваемой модели. Чем больше используется полигонов, тем точнее передается структура поверхности объекта.

Сама полигональная сетка состоит из подобъектов — собственно, полигонов (многоугольников) и образующих их точек (вершин), соединенных отрезками (ребрами). Чем больше полигонов входит в состав сетки, тем точнее и «сглаженнее» будет выглядеть готовая модель. Часто проектировщикам для достижения этого результата, приходится вводить большое количество мелких элементов, которые становятся незаметными даже при небольшом отдалении. Однако, для качества визуализации они имеют важное значение.

Чтобы создать полноценную модель любого сложного объекта, требуется непосредственное воздействие на подобъекты, то есть изменять их положение, размеры, конфигурацию и другие параметры. Для полноценной работы с гранями, ребрами и вершинами, используются специально разработанные компьютерные программы.

Программы для полигонального проектирования

Компьютерная графика широко использует целый ряд методов, среди которых полигональное проектирование, несмотря на свой почтенный возраст, по-прежнему занимает заметное место. Моделирование в 3d Max является наиболее простым в освоении способом создания полноценных объемных моделей.

Одной из особенностей использования этой программной оболочки является возможность не только создавать новые, но и достаточно просто изменять уже построенные в 3d Max полигональные модели. Большое количество доступных пользователю функций, делает 3d Max одной из самых востребованных программ для работы с полигональными картинками и другими объектами. Из аналогичных инструментов разработки полигональных моделей, популярностью пользуются такие программные продукты, как:

Каждый специалист, работающий с полигональными формами, сам выбирает для себя наиболее удобные программы, поскольку главные принципы методики и большая часть функционала у ведущих программных инструментов во многом схожи.

Методики и способы создания 3D моделей

Для построения полигональной сетки существует три основных метода, каждый из которых имеет как свои преимущества, так и недостатки.

1. Работа с примитивами. За основу будущей модели берутся простые геометрические фигуры — пирамида, параллелепипед, цилиндр и так далее. Затем эти примитивы подвергаются обработке, их грани делятся на полигоны, вытягиваются новые объекты и подобъекты, изменяется геометрия ребер. Как итог — создание необходимой формы, вплоть до мельчайших деталей.
2. Полигональное моделирование с использованием полигонов-исходников. Изначальная структура сетки подвергается изменениям, из существующих граней вытягиваются новые полигоны. В качестве исходников при таком способе, зачастую берутся модели, сходные с проектируемым объектом. Например, полигональную модель одного автомобиля гораздо проще получить, изменив модель другого авто.
3. Ручной способ, без использования примитивов и исходников. Требует большего количества времени и достаточно трудоемок, поскольку все подобъекты, из которых состоит полигональная сетка, необходимо прорисовывать вручную. Однако, этот метод позволяет наиболее точно передать особенности топологии поверхности проектируемого объекта.

Каждый приведенный метод можно использовать как в чистом виде, так и в комплексе. Опытные проектировщики зачастую предпочитают использовать полигональное моделирование в 3d Max с использованием всех трех методик. В зависимости от участка поверхности, над которым работа идет в данный момент, специалист может выбрать наиболее оптимальный способ.

Построение визуализирующих моделей объектов можно осуществлять с помощью манипуляций с:

Советы профессионалов при создании полигональных моделей

Для удобства работы над полигональными моделями сложных объектов, специалисты рекомендуют придерживаться таких рекомендаций:
По возможности использовать полигоны в виде прямоугольников. Такая форма хорошо поддается любым изменениям, вытягивается по всем осям, при поворотах не требует дополнительных усилий. В то же время, треугольников лучше избегать, используя их только при крайней необходимости.

Не нужно слишком усложнять полигональную модель, создавая фигуры с большим количеством граней. Многоугольники с количеством углов, превышающим 4 — 6 штук, при манипуляциях, способны создать массу ненужных проблем, заставив всю структуру участка деформироваться.

Залог качественной визуализации — необходимая простота модели, излишние элементы могут перегрузить всю конструкцию. Если речь идет о мелких компонентах, для их визуализации часто целесообразно не вводить новые полигоны в структуру, а использовать возможности изменения текстур.

Несмотря на то, что методика полигонального проектирования существует уже давно, ее применение не утратило актуальности. Доступность в освоении и широкие возможности для изменения проектируемых 3d моделей остаются востребованными в самых разных сферах — от машиностроения до создания компьютерных игр.