Полигональное моделирование

Сейчас разработано много программ на компьютере, разрешающих работать с 3D графикой. Люди различных профессий: декораторы, конструкторы, визуализаторы, используют их в планировании. Самый первый метод, эксплуатируемый в конструировании 3D объектов – полигональное моделирование, оно же очень распространённое во время проектирования интерьеров, строений, среды проживания человека.

Программы полигонального моделирования часто применяется в архитектуре, планировании интерьерных предметов, в дизайне среды и конструировании малых объёмных форм.

Что представляет собой такая технология?

Характерность метода состоит в построении 3D объектов, при помощи специализированных плоскостей (полигонов). Воспользовавшись его помощью в 3D Max, можно создавать ряд объектов, без которых каждый интерьер был бы пустым. В 3D Max полигональное моделирование, делает ключевую функцию, без данного способа построение объектов становится не допустимым.

Любые полигональные фигуры, состоят из граней плоскостей (полигонов), объединённых в один компонент при помощи вершин:

• Ребро – собой представляет линию, выступал за границу грани;
• Грань (полигон) – поверхность, которая состоит из треугольных или четырёхугольных ячеек, образующих сетку. Кол-во ячеек неограниченное;
• Вершина – точка, объединяющая рёбра.

Все объёмные тела имеют собственный каркас, который составляет основу модели: воспользовавшись его помощью можно редактировать изделие, менять форму, вытягивать, перемещать и т. п.

В планировании сооружений архитекторы, дизайне малых форм и т. п, там, где требуется передать точное сходство с прототипом, практически всегда используется метод полигонального моделирования.

В зависимости от задач, 3D объекты могут иметь самое разное кол-во полигонов.

На начальной стадии конструирования, делаются низкополигональные модели, что предоставляет шанс уменьшить время на обработку данных. При этом уровень детализации будет низким.

Что бы создать модель с более проработанной детализацией, нужно повысить колличество полигонов, такой продукт будет именоваться высокополигональным. Метод применяется, когда нужно создать точную копию объекта.

Конструирование происходит в несколько уровней, по типовой схеме, путём постепенного увеличения полигонов.

• В первую очередь, образовывается базовая форма изделия.
• После чего, прибавляются фаски для уточнения формы.
• И по окончании, прорабатываются все детали, поверхность сглаживают.

Не обращая внимания на то, что полигональное моделирование считается самым популярным способом построения 3D объектов, однако это не один метод, эксплуатируемый в создании трёхмерных изображений. Так, к примеру: во время проектирования объектов животного мира или растений, имеет смысл применять сплайновое моделирование.

Сплайновое и полигональное моделирование, главные отличия

Сплайновое моделирование – создание объёмных фигур, с использованием специализированного лекала (сплайнов). Сплайнами могут быть кривые, имеющие любую геометрическую форму: дуги, окружности, прямоугольники и т.п. Каркас, служит базой для создания огибающей поверхности. Метод дает прекрасную возможность создавать модели, с большой степенью детализации, при этом, поверхность становится боле гладкой. В отличии от полигонов, сплайновое моделирование не просит больших расходов энергии, нужной для обработки информации. По этому, данный вариант, нередко применяют при разработке, трудных объектов. Всегда имеется возможность вернуться к исходному состоянию.

Нередко, такие варианты сравнивают с векторной и растровой графикой. В первом варианте, фигуры делаются из точек и направляющих, такое изображение выходит плоским, зато при изменении масштаба, качество картинки не меняется. Графика на основе растров кажется объёмной, однако при увеличении масштаба, качество картинки ухудшается, детали становятся размытыми.

То же самое можно сказать и о моделировании при помощи лекал. Точно также, как и векторная графика, сплайны способны передавать точность объекта, так как форма образовывается при помощи кривых, много раз описывающих экватор. Для точной проработки деталей, поверхность делают больше в масштабе.

Объектына основе полигонов, имеют различную степень детализации.

Чтобы достичь самого большого сходства с прототипом, изделие должно иметь побольше полигонов, например: объект, который состоит из 250 полигонов, станет иметь степень детализации в 35 градусов, кода подобный образец, однако уже с 1500 полигонами, 10 градусов.

Хоть расстояние между гранями будет маленьким, и поверхность объекта покажется сглаженной, при увеличении масштаба на плоскости появятся шероховатости.

Методики построения полигональных моделей

В 3D Max полигональное моделирование – применяется во время проектирования трёхмерных изображений. Способ дает прекрасную возможность создавать реальные модели с большой степенью детализации, что даёт преимущество перед остальными редакторами.

Создать полигональную модель можно по разному:

• Путём соединения примитивов, когда за основу берётся обычное геометрическое тело: шар, куб тор, т.п. Если понадобится, можно скорректировать кол-во граней, аналогичным образом можно задавать любые размеры примитива.
• Когда прочие методы не подойдут, объекты делаются путём прорисовывания, ручным способом.
• Объекты можно создавать путём вытягивания новых граней из начального полигона.

Полигональное моделирование также учитывает и иные варианты построения объектов.

• Производя действия с вершинами, перемещая, удаляя, вращая по сторонам, разрешается менять геометрию поверхности.
• Что бы дать изделию необходимую форму, можно работать с рёбрами, меняя или перемещая их.
• Порой, нужно скорректировать геометрию модели, сгладить поверхность либо наоборот, сделать шероховатой, в данном случае, моделирование выполняется при помощи полигонов.

Редактирование полигональных моделей выполняется в окне одного меню Polygons Edit, при помощи данных окон, можно выполнять прочие команды. Они составляют основу любого 3D редактора. Помимо базовых окон, есть дополнительные панели, без которых получить хорошую модель невозможно, сюда можно отнести:

• Инструмент Edit Polygons – предназначается перемещать рёбра, грани или вершины, аналогичным образом, меняется форма изделия.
• Extrude Face – обеспечивает выдавливание граней или вершин;
• Split Polygon Tool – разбивает грани, путём создания дополнительных рёбер;

Для достижения удачного процесса моделирования необходимо не забывать важное правило построения:

• Лишние подобъекты не необходимые для создания формы, неплохо бы удалить, так как это тормозит процесс обработки. Например, некоторые вершины могут быть ненужными от них избавляются, переключив режим редактирования, что бы удалить лишние;
• Симметрические модели неплохо бы создавать из одной половины, после создается зеркальная копия. Дальше объекты сливаются в единое целое, получившееся изделие сглаживается.
• Чтобы достичь ровной поверхности, применяют инструмент (Smooth), впрочем метод состоит в увеличении числа полигонов, по этому, злоупотреблять этим не неплохо бы. В другом случае на обработку детали уйдёт большое количество времени, что осложнит процесс проектирования.

Приемы моделирования объектов

Конструирование при помощи вершин

Основу сетки составляют с прямыми углами ячейки, каждая имеет собственные вершины, при их помощи происходит редактирование. Что бы создать другой объект, нужно произвести действия с точками вершин.

В качестве наглядного примера, применяется куб, после, активировав F9, не снимая выделения, переходят в режим редактирования вершин. Применив инструмент Move Tool, верхние точки перемещаются, так, что бы примитив принял иную форму. Если понадобится сберечь симметрию, удобней всего воспользоваться инструментом Scale Tool. Воспользовавшись разными инструментами можно достичь совсем уникальных результатов, к примеру, во время вращения, вершинах приобретут спиралевидную форму.

Кроме всего другого, для вершин есть необыкновенный метод стёсывания, дающий возможность создавать много граней из одной.

Применение рёбер в планировании

Такой способ схож с идущим до этого, редактирование рёбер выполняется по аналогичному принципу, что и с вершинами. В работе это работает так: в качестве базового элемента образовывается куб, при нажатии клавиш F10 активизируется редактор рёбер. Дальше, как пример вытягивается одна и разных граней ребра. После этого, возникнет добавочная поверхность, аналогичную операцию можно повторить и с соседними рёбрами.

Проектирование моделей при помощи полигонов

Сразу нужно отметить, это самый популярный метод создания трудных объёмных конструкций. В данном случае работа проходит с полигонами, производя разные действия разрешается менять форму, размер, создавать более непростые объекты. Как и в предыдущих примерах, редактирование выполняется по подобному сценарию. Активизировав кнопку F11, запускается редактирование полигонов, заранее выделив один из примитивов, можно работать с гранями, меняя их положение.

Дополнительно доступно много приёмов по преобразованию граней.

При разбивании грани на 2 половины, образовывается ещё одно ребро. После активации команды правка, курсор грызуны изменится, после чего необходимо отметить вершины нового ребра и выйти из режима правки, кликнув на пустом поле. После чего можно выполнять любые действия относительно новых рёбер.

Использование полигонального моделирования

Область использования полигонального моделирования очень просторная, от проектирования фигур человека, растений, зверей, до создания трудных форм архитектуры, хотя используют и сплайны, в зависимости от определенных целей.

Минусы метода

Не обращая внимания на уйму преимуществ метода, минусы всё таки присутствуют.

• Сложность построения объектов просит конкретной квалификации от специалиста, наличие знаний по компьютерному моделированию;
• Объекты с очень приличным количеством полигонов просят внеурочного времени на обработку;
• В отличии от сплайнов, полигональные модели нельзя масштабировать без потери качества.

Используемые программы

На данное время, существует очень много зd редакторов, тяжело найти намного популярнее, чем Autodesk 3D Max. Программа подойдет для изготовления трёхмерной графики, при помощи нее были сделаны эффекты ко многим фильмам. Сюда же можно дополнить не менее известную программу Autodesk Maya, Autodesk Softimage и очень много похожих редакторов.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.