تشريح نموذج ثلاثي الأبعاد
تعد النماذج ثلاثية الأبعاد واحدة من اللبنات الأساسية لرسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد. بدونها ، لن يكون هناك أي رسوم متحركة بالكمبيوتر - لا توجد قصة لعبة ، ولا جدار - E ، ولا غول أخضر كبير.
لن يكون هناك ألعاب ثلاثية الأبعاد ، مما يعني أننا لم نتمكن مطلقًا من استكشاف Hyrule في Ocarina of Time ، ولم يكن Master Chief مطلقًا على Halo. لن تكون هناك أفلام Transformers (على الأقل بالطريقة التي نعرفها اليوم) ، ولا يمكن أن تبدو إعلانات السيارات مثل هذا الشيء.
يتكون كل كائن ، وشخصية ، وبيئة ، في كل فيلم من أفلام الفيديو المتحركة أو لعبة فيديو ثلاثية الأبعاد ، من نماذج ثلاثية الأبعاد. إذن ، نعم ، إنها مهمة جدًا في عالم CG.
ما هو نموذج 3D؟
النموذج الثلاثي الأبعاد هو تمثيل رياضي لأي كائن ثلاثي الأبعاد (حقيقي أو متخيل) في بيئة برامج ثلاثية الأبعاد. على عكس الصورة ثنائية الأبعاد ، يمكن عرض النماذج ثلاثية الأبعاد في مجموعات برامج متخصصة من أي زاوية ، ويمكن تحجيمها أو تدويرها أو تعديلها بحرية. تعرف عملية إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد وتشكيله بالنمذجة ثلاثية الأبعاد.
أنواع النماذج ثلاثية الأبعاد
هناك نوعان أساسيان من النماذج ثلاثية الأبعاد التي يتم استخدامها في صناعة الأفلام والألعاب ، وأكثر الاختلافات ظاهريًا هي طريقة تكوينها والتلاعب بها (هناك اختلافات في الرياضيات الأساسية أيضًا ، ولكن هذا أقل أهمية للنهاية -المستعمل).
- سطح NURBS: سطح B-spline عقل غير منتظم ، أو سطح NURBS هو نموذج سطح أملس تم إنشاؤه من خلال استخدام منحنيات Bezier (مثل إصدار ثلاثي الأبعاد من أداة قلم الرسام MS). لتشكيل سطح NURBS ، يرسم الفنان منحنيين أو أكثر في الفضاء الثلاثي الأبعاد ، والتي يمكن معالجتها بواسطة مقابض متحركة تسمى رؤوس التحكم (CVs) على طول المحور x أو y أو z.
- يقوم التطبيق البرمجي بتحويل المساحة بين المنحنيات وينشئ شبكة ملساء بينهما. أسطح NURBS لديها أعلى مستوى من الدقة الرياضية ، وبالتالي الأكثر شيوعا في النمذجة للتصميم الهندسي والسيارات.
- نموذج مضلع: نماذج متعددة الأضلاع أو "شبكات" كما يطلق عليها في كثير من الأحيان ، هي النموذج الأكثر شيوعًا للنموذج الثلاثي الأبعاد الموجود في صناعة الرسوم المتحركة والأفلام والألعاب ، وسيكون من النوع الذي سنركز عليه بقية المادة.
مكونات نموذج مضلع
- الوجوه: السمة المميزة لنموذج متعدد الأضلاع هي (على عكس أسطح NURBS) تكون الأشرطة ذات الأضلاع متعددة الأضلاع ، أي أن سطح النموذج الثلاثي الأبعاد يتكون من مئات أو آلاف الوجوه الهندسية.
في النمذجة الجيدة ، تكون الأضلاع إما من أربعة جوانب (كوادس - نموذج في الحرف / النمذجة العضوية) أو ثلاثة جوانب ( تريس - تستخدم بشكل أكثر شيوعًا في نمذجة الألعاب). يسعى الموديلات الجيدون إلى تحقيق الكفاءة والتنظيم ، في محاولة للحفاظ على تعداد المضلعات عند أدنى مستوى ممكن للشكل المقصود.
يُطلق على عدد المضلعات في الشبكة اسم متعدد الأعداد ، بينما تسمى الكثافة المضلعة بالدقة. أفضل نماذج 3D لديها دقة عالية؟ حيث هناك حاجة إلى مزيد من التفاصيل - مثل يد أو وجه شخص ما ، ودقة منخفضة في مناطق ذات تفاصيل منخفضة للشبكة. بشكل عام ، كلما زادت الدقة الكلية للنموذج ، ستظهر أكثر سلاسة في العرض النهائي. انخفاض عيون تنسجم نظرة boxy (تذكر ماريو 64 ؟).
- الحواف: الحافة هي أي نقطة على سطح نموذج ثلاثي الأبعاد يلتقي فيه وجهان متعدد الأضلاع .
- القمم: تدعى نقطة التقاطع بين ثلاثة أطراف أو أكثر قمة الرأس ( plertection ). إن معالجة القمم على المحاور x و y و z (يشار إليها بمودة باسم "pushing and pulling verts") هي التقنية الأكثر شيوعًا لتشكيل شبكة متعددة الأضلاع إلى شكلها النهائي في حزم النمذجة التقليدية مثل Maya، 3Ds Max، etc (التقنيات مختلفة جداً في تطبيقات النحت مثل ZBrush أو Mudbox.)
تشبه النماذج متعددة الأضلاع الأشكال الهندسية التي ربما تكون قد تعلمتها في المدرسة المتوسطة. تمامًا مثل المكعب الهندسي الأساسي ، تتألف النماذج ثلاثية الأبعاد المضلعة من الوجوه والحواف والقمم .
في الواقع ، تبدأ معظم النماذج ثلاثية الأبعاد المعقدة بالشكل الهندسي البسيط ، مثل المكعب أو الكرة أو الأسطوانة. تسمى هذه الأشكال ثلاثية الأبعاد الأساسية باسم الكائنات الأولية . يمكن حينئذ تصميم النماذج الأولية وتشكيلها والتلاعب بها في أي شيء يحاول الفنان إنشاءه (بقدر ما نود الخوض في التفاصيل ، فسوف نغطي عملية النمذجة ثلاثية الأبعاد في مقالة منفصلة).
هناك عنصر واحد إضافي من النماذج ثلاثية الأبعاد التي تحتاج إلى المعالجة:
القوام وتظليل
بدون الزخارف والتظليل ، لن يبدو النموذج الثلاثي الأبعاد كثيرًا. في الواقع ، لن تتمكن من رؤيتها على الإطلاق. على الرغم من أن القوام والتظليل لا علاقة لهما بالشكل العام للنموذج الثلاثي الأبعاد ، إلا أنهما لديهما كل شيء يتعلق بمظهره البصري.
- Shaders: Shader هو مجموعة من الإرشادات المطبقة على نموذج ثلاثي الأبعاد يتيح للكمبيوتر معرفة كيفية عرضه. على الرغم من أنه يمكن ترميز شبكات التظليل يدويًا ، إلا أن معظم حزم البرامج ثلاثية الأبعاد لديها أدوات تسمح للفنان بتعديل معلمات التظليل بسهولة كبيرة. باستخدام هذه الأدوات ، يمكن للفنان التحكم في الطريقة التي يتفاعل بها سطح النموذج مع الضوء ، بما في ذلك العتامة والانعكاسية والتمييز المرئي (اللمعان) وعشرات غيرها.
- القوام: تساهم الأنسجة بشكل كبير في المظهر المرئي للنموذج. القوام هي ملفات صور ثنائية الأبعاد يمكن وضعها على سطح نموذج 3D من خلال عملية تعرف باسم رسم الملمس . يمكن أن تتراوح القوام من حيث التعقيد من القوام الملون البسيط حتى التفاصيل السطحية بالكامل.
يُعد التركيب والتظليل جانبًا مهمًا من خطوط إنتاج رسومات الكمبيوتر ، ويُعدّ تحسين مهاراتك في كتابة شبكات التظليل أو تطوير خرائط النسيج أمرًا مميزًا في حد ذاته. إن فناني الملمس والتظليل لهما دور أساسي في المظهر العام للفيلم أو الصورة كمصممين أو مبدعين.
لقد فعلتها!
نأمل ، في هذه المرحلة ، أن تعرف أكثر قليلاً عن النماذج ثلاثية الأبعاد وخصائصها الأساسية. في جوهرها ، النماذج ثلاثية الأبعاد هي مجرد أشكال هندسية معقدة مع مئات من الأضلاع متعددة الأضلاع. في حين أنه من الممتع قراءة النماذج ثلاثية الأبعاد ، فإنه من المثير أكثر أن تجعلها بنفسك.