Типи 3Д моделювання: полігональне, сплайнове та NURBS моделювання

Полігональне моделювання, сплайнове чи NURBS – це всі методики створення віртуальних зображень, які з максимальною точністю відображають зовнішній вигляд, форму та об'єм об'єкта. Висока точність деталізації та наближеність до реальної візуалізації робить цей вид образотворчого мистецтва затребуваним відгалуженням у сфері сучасної графіки.

Цифрові моделі тривимірного формату створюються спеціальними дизайнерами, які втілюють у життя проекти будь-якої складності для різного бізнесу: будівництва, архітектури, автомобілебудування, реклами, індустрії моди та краси, ювелірної справи, медицини, компаній, що спеціалізуються на ландшафтному дизайні та інтер'єрі, багато іншого.

Будь-які види 3d моделювання допомагають точно відтворити майбутній об'єкт, наблизивши його зображення на екрані комп'ютера до реального вигляду. Це спрощує процес проектування, виготовлення, презентації, оскільки барвисто, детально та містко демонструє неживий предмет, а також живого персонажа.

Що являє собою полігональне моделювання

Полігональне моделювання – це одна із перших технологій у сфері створення об'ємних моделей. Ґрунтується вона на визначенні точок у просторі по осях координат. При поєднанні цих позначок відрізками виходять багатокутники або, як вони називаються у графіку, полігони. Дані фрагменти можуть мати різну геометричну форму, забарвлення та текстуру. Саме зображення виходить шляхом з'єднання кількох полігонів.

Метод полігональний – це зручна методика, оскільки завдяки їй можна сформувати будь-який об'єкт різного ступеня складності. Однак є і недолік, який полягає у копіткості, складності та тривалості робочого процесу. Для забезпечення високого ступеня деталізації доводиться робити дуже багато дрібних елементів, інакше, краї будуть ограненими, а малюнок “плоский”

Особливо непрості полігональні моделі, що призначаються для багаторазового збільшення, тому що в таких ситуаціях трикутників, чотирикутників та іншого знадобиться величезна кількість (без них при наближенні сітки не буде видно чітких форм, обсягів, фактури).

Типи моделювання полігонами: високо, середньо та низькополігональне моделювання

Ця технологія має свої типи моделювання у вигляді підкатегорій, кожна з яких має свої особливості:

Низькополігональне моделювання. Характеризується використанням невеликої кількості фігур на сітці. Використовується для економії ресурсів, коли не потрібно детально описувати предмет, героя, а також для створення простих мінімалістичних ілюстрацій.

Середнє полігональне моделювання. Більш складний процес, орієнтований, зазвичай, конкретно заданий результат при рендерзі.

Високополігональна модель. Найбільш трудомісткий і витратний підтип, оскільки застосовується до створення точних копій з допомогою великої кількості полігонних деталей. Нарощування ступеня деталізації проводиться поступово: від базових контурів, до високоточного відображення всіх частинок та застосування опцій згладжування.

Яке вибрати високо, середньо або низькополігональне моделювання, вирішує спеціаліст після оцінки заданих цілей та вимог, що висуваються до готового макету.

Що таке сплайнове моделювання

Види 3d моделювання з моменту зародження цифрової графіки вдосконалювалися, тому з'явилися зручніші, простіші та ефективніші шляхи проектування. Так з'явилося відгалуження сплайнів або кривих ліній.

Сплайнове моделювання полягає у формуванні геометричної поверхні у трьох вимірах за допомогою плавних криволінійних відрізків. Так утворюється скелет, а потім на нього накладається обтічне покриття. Так виходить максимально реалістичне втілення предметів, персонажів із високим рівнем деталізації.

Сплайнове моделювання проводиться двома способами:

параметричним, що базується на геометричних та функціональних взаємозв'язках;

довільним або як його ще називають NURBS моделювання (для опису форм криві визначаються математичними рівняннями).

В останньому випадку поверхні не складаються із сітки фігур (трикутників, прямокутників тощо), тому широко використовуються для втілення на екранах тварин, людей, машин та інших складних об'єктів, які не мають гострих граней.

У будь-якому випадку, параметричне і NURBS моделювання за участю сплайнів характеризується плавністю контурів, простим згладжуванням загострених граней. Це головна перевага методів, що надає безліч можливостей графічним дизайнерам анімованих роликів, реклами, креслень, архітектурних проектів тощо.

Також до плюсів можна віднести те, що сплайнове моделювання може перетворюватися на полігональне зображення, при цьому можливість модифікації кривих у неї зберігається. При збільшенні масштабу якість не втрачається, оскільки роздільна здатність та точність деталей знаходиться на високому рівні.

Як краще створювати моделі: сплайнами чи полігонами?

Підбирати види моделювання потрібно, виходячи з вимог та параметрів, яким має відповідати результат. Обидві техніки мають свої плюси та мінуси, тому важливо визначитися в одному: яка з технологій краще впорається з поставленим завданням, досягне очікуваного результату у поставлений термін та бюджет.

Параметричне або NURBS моделювання відрізняється точністю при наближенні та плавністю форм. Також таку поверхню з кривих можна масштабувати та виготовляти з такою деталізацією, яку можна встановити ще на етапі прототипування.

Полігональне моделювання має різний рівень точності між площинами та втрачає якість при збільшенні. Для розробки картинок з чітким і реалістичним дозволом потрібно більше часу, сил та вміння. Однак якщо сильна деталізація не потрібна, цей метод буде швидким і не витратним.

Види 3d моделювання сплайнами: NURBS технологія

"Non-Uniform Rational B-Spline" (NURBS моделювання) відносять до сплайнового напрямку, а іноді виділяють як окремий вигляд. Це тривимірне відображення, створене за допомогою спеціальних криволінійних відрізків типу Ст.

Сам принцип графічної діяльності у разі полягає у створенні макета з участю горизонтальних і вертикальних B-сплайнов. З їхньою допомогою вибудовується необхідна форма, а потім елементи з'єднуються між собою полігональними деталями.

NURBS моделювання вважається однією з найсучасніших методик, яка затребувана в кінематографі, рекламі. Воно є практично у всіх популярних програмах і добре поєднується з іншими різновидами.

Крім цього, воно необхідно в точному машинобудуванні, тому що кожна лінія грає роль функції координат і її можна обчислити у будь-якій точці на поверхні. Це дозволяє реалізовувати дуже точні контури та форми макетів, незалежно від фізичних габаритів.

В ювелірній індустрії NURBS моделювання не менш актуальне, тому що на його основі можна робити різні геометричні, органічні, біонічні форми. Воно спрощує планування найдрібніших деталей прикрас, дозволяючи масштабувати цифровий зразок, а також формувати наймудріші, обтічні та складні елементи.

Різновиди NURBS техніки моделювання

NURBS моделювання проводиться в декількох варіантах за рахунок кривих:

P (форма змінюється за допомогою вершин, розміщених на самому відрізку);

CV (форма коригується вершинами, розташованими поза відрізком).

Спосіб підбирається, виходячи з індивідуальних завдань та складності проекту.

Найпопулярніше програмне забезпечення

Будь-які типи моделювання реалізуються через спеціальні комп'ютерні програми. Їх існує велика кількість і з кожним днем ​​це число зростає. Проте професійні майстри віддають перевагу вже перевіреним та надійним ПЗ, які можуть бути як платними, так і безкоштовними.

ТОП програмного забезпечення, на якому доступно полігональне, параметричне та NURBS моделювання:

Maya (для кінематографа, ігор, нестандартних завдань);

Rhinoceros (особливо підходить для проектування суден, ювелірних виробів, автомобілів);

Autodesk (для промислових цілей);

полігональне моделювання в 3d max (для дизайну, відеоігор, спецефектів у роликах);

Modo (досить універсальне ПЗ);

Cinema 4D (програма для анімації, відеомонтажу, створення ефектів у кіно тощо).

Вибір комп'ютерного забезпечення залежить від складності предметів, що створюються, персонажів.