Типы 3Д моделирования: полигональное, сплайновое и NURBS моделирование

Время чтения: 28 минут

Оглавление

  1. Типы 3Д моделирования: полигональное, сплайновое и NURBS моделирование
  2. Что представляет собой полигональное моделирование
  3. Что такое сплайновое моделирование
  4. Как лучше создавать модели: сплайнами или полигонами?
  5. Виды 3d моделирования сплайнами: NURBS технология
  6. Самое популярное программное обеспечение
Оглавление

Полигональное моделирование, сплайновое или NURBS – это все методики создания виртуальных изображений, которые с максимальной точностью отражают внешний вид, форму и объем объекта. Высокая точность детализации и приближенность к реальной визуализации делает этот вид изобразительного искусства востребованным ответвлением в сфере современной графики.

Цифровые модели трехмерного формата создаются специальными дизайнерами, которые воплощают в жизнь проекты любой сложности для разного бизнеса: строительства, архитектуры, автомобилестроения, рекламы, индустрии моды и красоты, ювелирного дела, медицины, компаний, специализирующихся на ландшафтном дизайне и интерьере, многого другого.

Любые виды 3d моделирования помогают точно воспроизвести будущий объект, приблизив его картинку на экране компьютера к реальному облику. Это упрощает процесс проектирования, изготовления, презентации, так как красочно, детально и емко демонстрирует неодушевленный предмет, а также живого персонажа.

Что представляет собой полигональное моделирование

Полигональное моделирование – это одна из первых технологий в сфере создания объемных моделей. Основывается она на определении точек в пространстве по осям координат. При соединении этих отметок отрезками получаются многоугольники или, как они называются в графике, полигоны. Данные фрагменты могут иметь самую разную геометрическую форму, окрас и текстуру. Само изображение получается путем соединения нескольких полигонов.


Метод полигональный – это удобная методика, так как благодаря ей можно сформировать любой объект, разной степени сложности. Однако есть и недостаток, который заключается в кропотливости, сложности и продолжительности рабочего процесса. Для обеспечения высокой степени детализации приходится делать очень много маленьких частей, иначе в противном случае, края будут ограненными, а картинка “плоской”.

Особенно непросты полигональные модели, предназначающиеся для многократного увеличения, так как в таких ситуациях треугольников, четырехугольников и прочего потребуется огромное число (без них при приближении сетки не будет видно четких форм, объемов, фактуры).

Типы моделирования полигонами: высоко, средне и низкополигональное моделирование

Данная технология имеет свои типы моделирования в виде подкатегорий, каждая из которых имеет свои особенности:


  • Низкополигональное моделирование. Характеризуется использованием небольшого количества фигур на сетке. Используется для экономии ресурсов, когда не нужно очень детально описывать предмет, героя, а также для создания простых минималистичных иллюстраций.
  • Средне полигональное моделирование. Более сложный процесс, ориентированный, как правило, на конкретно заданный результат при рендеринге.
  • Высокополигональная модель. Самый трудоемкий и затратный подтип, так как применяется для создания точных копий с помощью большого числа полигонных деталей. Наращивание степени детализации производится постепенно: от базовых очертаний, до высокоточного отражения всех частиц и применения опций сглаживания.

  • Какое выбрать высоко, средне или низкополигональное моделирование, решает специалист после оценки заданных целей и требований, выдвигаемых к готовому макету.


    Что такое сплайновое моделирование

    Виды 3d моделирования с момента зарождения цифровой графики совершенствовались, поэтому появились более удобные, простые и эффективные пути проектирования. Так появилось ответвление сплайнов, представляющих собой кривые линии.

    Сплайновое моделирование заключается в формировании геометрической поверхности в трех измерениях с помощью плавных криволинейных отрезков. Так образовывается скелет, а после на него накладывается обтекаемое покрытие. Так получается максимально реалистичное воплощение предметов, персонажей с высоким уровнем детализации.

    Сплайновое моделирование проводится двумя способами:

  • параметрическим, который базируется на геометрических и функциональных взаимосвязях;
  • произвольным или как его еще называют NURBS моделирование (для описания форм кривые определяются математическими уравнениями).

  • В последнем случае поверхности не состоят из сетки фигур (треугольников, прямоугольников и т.п.), поэтому широко используются для воплощения на экранах животных, людей, машин и других сложных объектов, которые не имеют острых граней.


    В любом случае параметрическое и NURBS моделирование с участием сплайнов характеризуется плавностью очертаний, простой сглаживания заостренных граней. Это главное преимущество методов, которое предоставляет массу возможностей графическим дизайнерам анимированных роликов, рекламы, чертежей, архитектурных проектов и т.д.

    Также к плюсам можно отнести то, что сплайновое моделирование может преобразовываться в полигональное изображение, при этом возможность модификации кривых у неё сохраняется. При увеличении масштаба качество не теряется, так как разрешение и точность деталей находится на высоком уровне.

    Как лучше создавать модели: сплайнами или полигонами?

    Подбирать виды моделирования нужно, исходя из требований и параметров, которым должен отвечать результат. Обе техники имеют свои плюсы и минусы, поэтому важно определиться в одном: какая из технологий лучше справится с поставленной задачей, достигнет ожидаемого результата в поставленный срок и бюджет.

    Параметрическое или NURBS моделирование отличается точностью при приближении и плавностью форм. Также такую поверхность из кривых можно масштабировать и изготавливать с такой детализацией, которую можно задать еще на этапе прототипирования.

    Полигональное моделирование имеет разную степень точности между плоскостями и теряет качество при увеличении. Для разработки картинок с четким и реалистичным разрешением потребуется больше времени, сил и умения. Однако, если сильная детализация не нужна, этот метод будет быстрым и не затратным.

    Виды 3d моделирования сплайнами: NURBS технология

    «Non-Uniform Rational B-Spline» (NURBS моделирование) относят к сплайновому направлению, а иногда выделяют, как отдельный вид. Это трехмерное отображение, созданное при помощи особых криволинейных отрезков типа В.

    Сам принцип графической деятельности в этом случае заключается в создании макета с участием горизонтальных и вертикальных B-сплайнов. С их помощью выстраивается необходимая форма, а после элементы соединяются между собой полигональными деталями.

    NURBS моделирование считается одним из более современных методик, которая востребована в кинематографе, рекламе. Оно доступно практически во всех популярных программах и хорошо сочетается с другими разновидностями.


    Помимо этого, оно необходимо в точном машиностроении, так как каждая линия играет роль функции координат и ее можно вычислить в любой точке на поверхности. Это позволяет реализовывать очень точные очертания и формы макетов, независимо от физических габаритов.

    В ювелирной индустрии NURBS моделирование не менее актуально, так как на его основе можно делать разные геометрические, органические, бионические формы. Оно упрощает планирование мельчайших деталей украшений, позволяя масштабировать цифровой образец, а также формировать самые замысловатые, обтекаемые и сложные элементы.

    Разновидности NURBS техники моделирования

    NURBS моделирование проводится в нескольких вариантах за счет кривых:

  • P (форма меняется при помощи вершин, размещенных на самом отрезке);
  • CV (форма корректируется вершинами, расположенными вне отрезка).

  • Способ подбирается, исходя из индивидуальных задач и сложности проекта.

    Самое популярное программное обеспечение

    Любые типы моделирования реализуются через специальные компьютерные программы. Их существует большое количество и с каждым днем это число растет. Однако профессиональные мастера отдают предпочтение уже проверенным и надежным ПО, которые могут быть как платными, так и бесплатными.


    ТОП программного обеспечения, на котором доступно полигональное, параметрическое и NURBS моделирование:

  • Maya (для кинематографа, игр, нестандартных задач);
  • Rhinoceros (особенно подходит при проектировании судов, ювелирных изделий, автомобилей);
  • Autodesk (для промышленных целей);
  • полигональное моделирование в 3d max (для дизайна, видеоигр, спецэффектов в роликах);
  • Modo (достаточно универсальное ПО);
  • Cinema 4D (программа для анимации, видеомонтажа, создания эффектов в кино и т.д.).

  • Выбор компьютерного обеспечения зависит от сложности создаваемых предметов, персонажей.