مقدمة لتقنيات النمذجة ثلاثية الأبعاد
على هذا الموقع ، أتيحت لنا الفرصة لتغطية كل من التزجيج والعمق في العمق ، وناقشنا مؤخرًا تشريح نموذج ثلاثي الأبعاد . ولكن للأسف ، أهملنا حتى الآن تقديم أي نوع من المعلومات التفصيلية حول عملية النمذجة ثلاثية الأبعاد.
من أجل وضع الأمور في نصابها الصحيح ، عملنا جاهدين على إعداد مجموعة من المقالات التي تركز على الجوانب الفنية والفنية للنمذجة ثلاثية الأبعاد. على الرغم من أننا قدمنا مقدمة عامة للنمذجة في مناقشتنا حول؟ خط أنابيب رسومات الكمبيوتر ، وكان أبعد ما يكون عن الشمول. النمذجة موضوع موسع ، ولا يمكن لفقرة صغيرة أن تكاد تخدش السطح وتؤدي موضوع العدالة.
في الأيام القادمة ، سنقدم معلومات عن بعض التقنيات والاعتبارات الشائعة التي يجب أن يقوم بها صانعو النماذج الذين يعملون على الأفلام والألعاب المفضلة لديك.
بالنسبة لبقية هذه المقالة ، سنبدأ بإدخال سبعة تقنيات شائعة تستخدم لإنشاء أصول ثلاثية الأبعاد لصناعة رسومات الكمبيوتر:
تقنيات النمذجة الشائعة
مربع / النمذجة التقسيم
إن نمذجة الصناديق هي تقنية نمذجة متعددة الأضلاع يبدأ فيها الفنان بدائية هندسية (المكعب ، المجال ، الأسطوانة ، إلخ) ، ثم ينقح شكله حتى يتحقق المظهر المرغوب.
غالباً ما يعمل مصممو العلبة على مراحل ، بدءاً بشبكة ذات دقة وضوح منخفضة ، وصقل الشكل ، ومن ثم تقسيم الشبكة لتنعيم الحواف الصلبة وإضافة التفاصيل. تتكرر عملية التقسيم والتكرير إلى أن تحتوي الشبكة على تفاصيل متعددة الأضلاع لنقل المفهوم المقصود بشكل صحيح.
ربما يكون وضع نماذج الصندوق هو الشكل الأكثر شيوعًا لنمذجة متعددة الأضلاع ، وغالبًا ما يتم استخدامه مع تقنيات نمذجة الحواف (والتي سنناقشها في لحظة واحدة). نستكشف عملية نمذجة الصندوق / الحافة بمزيد من التفصيل هنا.
نمذجة حافة / كونتور
تعد نمذجة الحواف تقنية متعددة الأضلاع ، على الرغم من اختلافها جوهريًا عن نظيرتها في تصميم النماذج الصندوقية. في نمذجة الحواف ، بدلاً من البدء بالشكل البدائي والتكرير ، يتم بناء النموذج بشكل أساسي قطعة قطعة بوضع حلقات من الأضلاع متعددة الأضلاع على طول خطوط بارزة ، ثم ملء أي فجوات بينها.
قد يبدو هذا معقدًا بشكل لا داعي له ، ولكن من الصعب إكمال شبكات معينة من خلال وضع نماذج الصندوق لوحده ، حيث يكون الوجه البشري مثالًا جيدًا. يتطلب تصميم وجه بشكل صحيح إدارة صارمة للغاية لتدفق الحواف والطوبولوجيا ، ويمكن أن تكون الدقة التي توفرها النمذجة الكنتورية لا تقدر بثمن. وبدلاً من محاولة تشكيل مقبس عين محدد بشكل جيد من مكعب متعدد الأضلاع متين (وهو أمر مربك ومضاد للحدس) ، فإنه من الأسهل بناء مخطط للعين ومن ثم وضع نموذج للباقي من هناك. وبمجرد تصميم المعالم الرئيسية (العيون ، الشفتين ، الجبين ، الأنف ، الفك) ، يميل الباقي إلى المكان بشكل تلقائي تقريباً.
NURBS / نمذجة سلين
NURBS هي تقنية النمذجة المستخدمة بشكل أشد لنمذجة السيارات والصناعات. على النقيض من الهندسة متعددة الأضلاع ، فإن شبكة NURBS ليس لها أي وجوه أو حواف أو رؤوس. بدلا من ذلك ، تتكون نماذج NURBS من أسطح مفسرة بسلاسة ، تم إنشاؤها بواسطة "دور علوي" شبكة بين منحنين بيزير أو أكثر (المعروفة أيضًا باسم الخطوط العمودية).
يتم إنشاء منحنيات NURBS باستخدام أداة تعمل بشكل مشابه جدًا لأداة القلم في MS paint أو Adobe Illustrator. يتم رسم المنحنى في مساحة ثلاثية الأبعاد ويتم تحريره عن طريق تحريك سلسلة من المقابض تسمى CV (رؤوس تحكم). لوضع نموذج لسطح NURBS ، يضع الفنان منحنيات على طول خطوط بارزة ، ويقوم البرنامج تلقائيًا بتجميع المساحة بين.
بالتناوب ، يمكن إنشاء سطح NURBS عن طريق تدوير منحنى جانبي حول محور مركزي. هذا هو أسلوب نمطي شائع (وسريع جداً) للأجسام ذات الطبيعة الشعاعية - كؤوس النبيذ ، والمزهريات ، والأطباق ، إلخ.
النحت الرقمي
يحب قطاع التكنولوجيا الحديث عن اختراقات معينة أطلق عليها اسم التقنيات المعطلة . الابتكارات التكنولوجية التي تغير طريقة تفكيرنا في تحقيق مهمة معينة. غيرت السيارة الطريقة التي نتجول بها. غيّر الإنترنت الطريقة التي نصل بها إلى المعلومات والتواصل. إن النحت الرقمي هو تقنية مدمرة ، بمعنى أنه ساعد نماذج مجانية من القيود المعقدة في طبولوجيا وحركة التدفق ، ويسمح لهم بإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد بطريقة بديهية تشبه إلى حد كبير النحت الرقمي.
في النحت الرقمي ، يتم إنشاء الشبكات بشكل عضوي ، باستخدام جهاز لوحي (Wacom) لتكوين وتشكيل النموذج تمامًا تمامًا مثل النحات الذي سيستخدم فرشًا مخروطًا على قطعة حقيقية من الطين. وقد أخذ النحت الرقمي طابع ونمذجة المخلوقات إلى مستوى جديد ، مما جعل العملية أسرع وأكثر كفاءة ، والسماح للفنانين بالعمل مع شبكات عالية الدقة تحتوي على ملايين المضلعات. تشتهر الشبكات المنحوتة بمستويات غير مسبوقة من التفاصيل السطحية ، والجمالية الطبيعية (حتى التلقائية).
النمذجة الإجرائية
تشير كلمة إجرائية في رسومات الكمبيوتر إلى أي شيء يتم إنشاؤه خوارزميًا ، بدلاً من أن يتم إنشاؤه يدويًا بواسطة يد فنان. في النمذجة الإجرائية ، يتم إنشاء المشاهد أو الكائنات بناءً على قواعد أو معلمات يحددها المستخدم.
في حزم تصميم بيئة شعبية Vue و Bryce و Terragen ، يمكن إنشاء المناظر الطبيعية بالكامل من خلال إعداد وتعديل المعلمات البيئية مثل كثافة أوراق الأشجار ونطاق الارتفاع ، أو عن طريق الاختيار من عروض المناظر الطبيعية مثل الصحراء والألبية والسواحل وغيرها.
غالبًا ما يستخدم النمذجة الإجرائية في التركيبات العضوية مثل الأشجار وأوراق الشجر ، حيث يكون هناك اختلاف ودرجة غير محدودة تقريبًا من شأنها أن تستغرق وقتًا طويلاً جدًا (أو مستحيلاً تمامًا) للفنان لالتقاطها باليد. يستخدم تطبيق SpeedTree خوارزمية متكررة / أساس فركتية لتوليد أشجار فريدة من نوعها والشجيرات التي يمكن تعديلها من خلال إعدادات قابلة للتحرير لارتفاع الجذع وكثافة الفرع وزاوية وحليقة وعشرات إن لم يكن مئات الخيارات الأخرى. تستخدم CityEngine تقنيات مشابهة لتوليد مناظر المدينة الإجرائية.
النمذجة المستندة إلى الصور
النمذجة القائمة على الصور هي عملية يتم من خلالها استخلاص كائنات ثلاثية الأبعاد قابلة للتحويل خوارزميًا من مجموعة من الصور الثابتة ثنائية الأبعاد. غالبًا ما تستخدم النمذجة المستندة إلى الصور في المواقف التي لا تسمح فيها قيود الوقت أو الميزانية بإنشاء أصول ثلاثية الأبعاد بشكل كامل يدويًا.
ولعل أشهر مثال على النمذجة المستندة إلى الصور كان في The Matrix ، حيث لم يكن لدى الفريق الوقت ولا الموارد لتكوين مجموعات ثلاثية الأبعاد كاملة. صوروا تسلسلات العمل مع صفائف الكاميرا 360 درجة وبعد ذلك استخدم خوارزمية التفسيرية للسماح لحركة "كاميرا" ثلاثية الأبعاد "افتراضية" من خلال مجموعات العالم الحقيقي التقليدية.
المسح الضوئي 3D
المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد هو طريقة لرقمنة كائنات في العالم الحقيقي عند الحاجة إلى مستوى عالٍ جدًا من واقعية الصورة. يتم مسح كائن حقيقي (أو حتى ممثل) ، وتحليله ، ويتم استخدام البيانات الخام (عادةً سحابة نقطة x ، y ، z) لإنشاء شبكة متعددة الأضلاع أو NURBS دقيقة. غالبًا ما يتم استخدام المسح الضوئي عند الحاجة إلى التمثيل الرقمي لممثل حقيقي في العالم ، كما هو الحال في The Curious Case of Benjamin Button حيث يكون الشخص الرئيسي (Brad Pitt) في الاتجاه المعاكس طوال الفيلم.
قبل أن تقلق بشأن الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد التي تحل محل الموديلات التقليدية ، فكر للحظة أن الجزء الأكبر من الكائنات التي تم تصميمها في صناعة الترفيه ليس لها مثيل حقيقي. وإلى أن نبدأ رؤية سفن الفضاء والأجانب والشخصيات الكرتونية التي تدور حولها ، من الآمن أن نفترض أن موقع مصمم الأزياء في صناعة CG ربما يكون آمنًا.