что такое полигон в 3д моделировании
Введение в полигональное моделирование 3ds Max
Полигональное моделирование – это очень гибкий способ моделирования в программе 3ds Max. Да, существует множество модификаторов с кучей изменяемых параметров, есть множество скриптов и плагинов, которые значительно упрощают и ускоряют работу. Но едва ли они могут то, что не может самое обычное редактирование полигонов вручную. Да, такой способ может быть дольше и сложнее. Но если вы разберетесь с полигональным моделированием, то вы сможете создать все, что пожелаете. А разные инструменты программы лишь ускорят и облегчат вашу работу.
1. Что такое полигон?
Полигон (Polygon) – это минимальная поверхность для визуализации. Это основная часть любого объекта, которая, прежде всего, образует его форму и формирует сетку. Полигоны создаются на основе точек и ребер, которые ограничивают данную плоскость.
Полигон в свою очередь состоит из нескольких элементов: точки (Vertex), ребра (Edge), фейсы (Face) и нормали (Normal).
Normal – это перпендикуляр к поверхности полигона, определяющий его лицевую сторону. Так же нормаль необходима для корректного наложения текстуры и расчета отражений при рендере. Она не отображается, но на картинке она совпадает с синей осью Z. Увидеть и изменить их можно, если применить модификатор Edit Normals
2. Взаимодействия с полигонами и их составляющими.
Для начала необходимо применить к объекту модификатор Edit Poly. Для этого нужно перейти на вкладку Modify – Modifier List – Edit Poly. Я рекомендую использовать именно его, потому что при желании его свободно можно удалить со всеми внесенными изменениями. Если вы превратите объект в Editable Poly, то вернуть объект к начальному виду будет сложнее.
Для того, чтобы выбирать подобъекты, необходимо включить редактирование точек (Vertex), ребер (Edge), краев (Border), полигонов (Polygons) или элементов (Elements) в разделе Selection. После этого понадобится только нажать на те подобъекты, которые нужно менять.
Точкой, ребром и целым полигоном можно управлять с помощью стандартных инструментов передвижения, вращения и масштабирования. Эти инструменты можно найти на панели Main Toolbar. Это самый базовый способ придания формы и формирования целого объекта.
Взаимодействие с точками немного отличается в зависимости от того, сколько точек выделено. Если выделена одна точка, то ее можно только двигать. Другие инструменты эффекта не дадут. К другим типов редактирования это не относится.
Если выделено две и более точек, то их можно перемещать все вместе, а также вращать и масштабировать вокруг их общего центра. Все то же самое справедливо и для остальных типов редактирования.
Удалить полигоны можно клавишей Delete. Точки и ребра лучше удалять клавишей Backspace.
Так же стоит сказать об одном очень удобном способе создания формы с помощью клавиши Shift. С помощью это клавиши легко копировать объекты. Так же копировать можно и полигоны. Но если попытаться скопировать так край (Border), то он вытянется вместе с новыми полигонами. Используя инструменты передвижения, вращения и масштабирования с зажатой клавишей Shift, можно создать практически любую форму даже из одного полигона.
3. Краткий обзор самых нужных инструментов.
Перемещение, вращение и масштабирование открывает много возможностей для моделирования, но для полноценной работы этого мало. Поэтому ниже вы увидите 5 крайне важных инструментов, которые позволят свободно смоделировать любую форму.
Этот инструмент позволяет создавать новые ребра между уже существующими ребрами или точками. С его помощью очень удобно создавать новые полигоны или исправлять существующую сетку. Находится он в разделе Ribbon – Edit или Edit Poly – Edit Geometry для всех типов редактирования.
Он позволяет «выдавливать» полигоны, создавая при этом новые. Этот инструмент очень хорош для быстрого наращивания новой формы. Находится он в разделе Ribbon – Edit или Edit Poly – Edit Vertices/Edges/Borders/Polygons. Выдавливать можно во всех типах редактирования, кроме Elements. Делать это можно «на глаз» или по единицам измерения в разделе Extrude Settings. Сначала выбираете элементы, которые хотите выдавить, а затем просто меняете параметры. Параметры для разных типов редактирования немного отличаются.
С его помощью можно «сварить» между собой две или более точек, превратив в одну. Большим плюсом инструмента является то, что он может объединять точки разных элементов одного объекта, превращая две половины в одну полную часть. Для доступа к инструменту нужно выбрать Vertex – Edit Vertices/Edges – Weld/Weld Settings. Weld имеет всего один параметр, представляющий собой расстояние, на котором будут объединяться все выбранные точки. Число точек до сварки и после показаны в значениях Before и After.
Инструмент для быстрого соединения ребер или полигонов новыми полигонами. Это очень хороший инструмент закрытия пробелов в геометрии, но имеет недостаток. Bridge строит полигоны по прямой, поэтому, если топология сложнее, придется поправлять сетку вручную. Найти его можно в разделе Ribbon – Edges/Borders/Polygons или Edit Poly – Edit Edges/Borders/Polygons.
У этого инструмента, в отличие от остальных, довольно много настроек, которые можно долго описывать, поэтому советую поэкспериментировать.
Инструмент для присоединения новых объектов к уже имеющемуся. Если вам нужна сфера, зачем ее моделировать самостоятельно, если можно просто присоединить? Это позволит редактировать совместно два объекта и создавать сложные формы. Находится Attach в разделе Ribbon – Geometry или Edit Poly – Geometry. Присоединять можно независимо от типа редактирования.
Больше методов объединения можно найти тут «Как объединить объекты в 3ds max»
В этой статье описаны лишь основные инструменты, которые позволят заниматься полигональным моделированием. Ни в коем случае нельзя останавливаться на описанном. Надо пробовать, испытывать и узнавать новые инструменты. Чем больше функций вы будете знать, тем более эффективно вы сможете организовать свою работу.
Editable Poly: полигональное моделирование в 3ds Max
Перед вами четыре абсолютно чистых окна проекции в 3ds Max, и в этих полях вам предстоит создавать с нуля сложные модели. Это сначала кажется удивительным: как из ничего сделать целый объект?
Один из инструментов такой 3D-магии — Editable Poly. Он позволяет из отдельных частей — полигонов — формировать абсолютно любые формы.
Подробно рассмотрим все основные инструменты работы с ним, а также решение популярных проблем.
Что такое полигоны в 3D-моделировании?
Понятие Editable Poly
Чтобы получить возможность видоизменять его форму с помощью полигонов, нужно его трансформировать в Editable Poly (рус. — «Регулируемые полигоны»). Для этого щелкните правой кнопкой мыши по объекту и в отобразившемся меню выберите Convert to, и и затем Convert to Editable Poly.
Также есть важное отличие: если результат изменений не устроил, Edit Poly можно удалить, и сцена вернется к первоначальному виду, до применения модификатора. В случае с Editable Poly придется либо все начинать сначала, либо долго применять команду отмены действия (Ctrl+Z).
Работа с полигонами
При создании сложных объектов чертеж просто необходим. Например, смоделировать автомобиль без него практически невозможно.
Рассмотрим инструменты, которые применяют в работе с полигонами в 3ds Max.
За выбор каждого конкретного подобъекта отвечают горячие клавиши 1, 2, 3, 4 и 5 (в соответствии с порядком в списке).
При выборе какого-либо подобъекта программа 3ds Max его подсвечивает в окне проекции.
Список необходимых инструментов находится в меню справа.
Selection
Soft Selection
Edit Vertices
Edit Edges
Edit Borders
Edit Polygons
Edit Geometry
Решение распространённых проблем
Время от времени в процессе полигонального моделирования возникают сложности, за решением которых приходится идти на форумы и советоваться с коллегами.
Но не всем комфортно общаться с абсолютно незнакомыми людьми.
Ученики школы 3D CLUB имеют возможность сначала обсудить появившиеся проблемы между собой или проконсультироваться с нашими кураторами.
Кроме этого, на этапе обучения преподаватели делимся огромным количеством лайфхаков по оптимизации своей работы, которые сами собирали много лет на своих заказах.
Некоторые фишки и полезные советы выкладываем в открытый доступ, для всех.
Руководитель школы 3D CLUB Семен Потамошнев рассказал, как новичкам в 3D-дизайне стоит относиться к правкам, чтобы расти как специалист:
На каждом потоке есть спонсор, который даёт реальное практическое задание ученикам, а затем выбирает до 10 наиболее понравившихся ему работ и покупает их.
Таким образом, ученики не только не платят за обучение на базовом курсе, но и могут заработать первые деньги в сфере 3D-дизайна.
А ещё у всех остаются качественные работы для портфолио.
Запись на новый поток доступна постоянно, а о дате начала проходит дополнительное уведомление заранее.
Сейчас рассмотрим, как можно решить наиболее распространенные проблемы при полигональном моделировании.
Как посчитать полигоны в 3ds Max
Иногда специалистам нужно узнать количество полигонов в сцене, чтобы определить, нужно ли упрощать топологию объекта. Например, визуально небольшой предмет может тормозить всю работу как раз из-за того, что в нём много подобъектов.
Что такое полигон в 3д моделировании
Полигональное моделирование: суть метода, ключевые особенности, рекомендации в работе
Полигональное моделирование — это метод создания объемных моделей любых объектов, возникший одним из первых. Суть полигонального моделирования заключается в том, что для формирования криволинейной поверхности используется большое количество, так называемых, полигонов — многоугольных элементов. Совокупность полигонов формирует сетку, которая образует оболочку создаваемой модели. Чем больше используется полигонов, тем точнее передается структура поверхности объекта.
Сама полигональная сетка состоит из подобъектов — собственно, полигонов (многоугольников) и образующих их точек (вершин), соединенных отрезками (ребрами). Чем больше полигонов входит в состав сетки, тем точнее и «сглаженнее» будет выглядеть готовая модель. Часто проектировщикам для достижения этого результата, приходится вводить большое количество мелких элементов, которые становятся незаметными даже при небольшом отдалении. Однако, для качества визуализации они имеют важное значение.
Чтобы создать полноценную модель любого сложного объекта, требуется непосредственное воздействие на подобъекты, то есть изменять их положение, размеры, конфигурацию и другие параметры. Для полноценной работы с гранями, ребрами и вершинами, используются специально разработанные компьютерные программы.
Программы для полигонального проектирования
Компьютерная графика широко использует целый ряд методов, среди которых полигональное проектирование, несмотря на свой почтенный возраст, по-прежнему занимает заметное место. Моделирование в 3d Max является наиболее простым в освоении способом создания полноценных объемных моделей.
Одной из особенностей использования этой программной оболочки является возможность не только создавать новые, но и достаточно просто изменять уже построенные в 3d Max полигональные модели. Большое количество доступных пользователю функций, делает 3d Max одной из самых востребованных программ для работы с полигональными картинками и другими объектами. Из аналогичных инструментов разработки полигональных моделей, популярностью пользуются такие программные продукты, как:
Каждый специалист, работающий с полигональными формами, сам выбирает для себя наиболее удобные программы, поскольку главные принципы методики и большая часть функционала у ведущих программных инструментов во многом схожи.
Методики и способы создания 3D моделей
Для построения полигональной сетки существует три основных метода, каждый из которых имеет как свои преимущества, так и недостатки.
Каждый приведенный метод можно использовать как в чистом виде, так и в комплексе. Опытные проектировщики зачастую предпочитают использовать полигональное моделирование в 3d Max с использованием всех трех методик. В зависимости от участка поверхности, над которым работа идет в данный момент, специалист может выбрать наиболее оптимальный способ.
Построение визуализирующих моделей объектов можно осуществлять с помощью манипуляций с:
Советы профессионалов при создании полигональных моделей
Для удобства работы над полигональными моделями сложных объектов, специалисты рекомендуют придерживаться таких рекомендаций:
По возможности использовать полигоны в виде прямоугольников. Такая форма хорошо поддается любым изменениям, вытягивается по всем осям, при поворотах не требует дополнительных усилий. В то же время, треугольников лучше избегать, используя их только при крайней необходимости.
Залог качественной визуализации — необходимая простота модели, излишние элементы могут перегрузить всю конструкцию. Если речь идет о мелких компонентах, для их визуализации часто целесообразно не вводить новые полигоны в структуру, а использовать возможности изменения текстур.
Несмотря на то, что методика полигонального проектирования существует уже давно, ее применение не утратило актуальности. Доступность в освоении и широкие возможности для изменения проектируемых 3d моделей остаются востребованными в самых разных сферах — от машиностроения до создания компьютерных игр.
С вами свяжутся в ближайшее время
Спасибо за заявку!
Мы скоро с вами свяжемся!
Теория полигонального 3D-моделирования в Maya
В этой статье Jahirul Amin рассмотрит основные составляющие теории полигонального моделирования.
Квады против трисов и N-гонов
Итак, какая же разница между квадом, трисом и N-гоном? Ну, квад – это полигон, у которого 4 стороны, трис – это полигон, у которого 3 стороны, N-гон – это полигон, у которого больше 4 сторон.
В процессе моделирования лучше всего придерживаться четырехугольников или квадов. Главным образом из-за того, что дивайдятся они более предсказуемо, лучше деформируются в анимации, а текстуры искажаются меньше всего.
Трисы или треугольники лучше всего использовать там, где их меньше всего видно.
А вот использования N-гонов лучше вообще избегать, поскольку на рендере они могут образовывать странные артефакты, а хорошо раскрасить скин с многоугольниками при риге вообще практически невозможно.
Кроме того, в программах для цифрового скалптинга, таких, как ZBrush and Mudbox удобнее всего работать с моделью, состоящей из четырехгольников.
Радость от полигонов и печаль от многоугольников
Uniform-геометрия
Uniform-геометрия значит, что в процессе моделирования вы стараетесь максимально придерживаться четырехугольников или квадов, размещая их максимально равномерно. Делать риг такой геометрии будет одно удовольствие, она будет отлично деформироваться на анимации. И, несмотря на то, что хорошие текстуры во многом зависят от хорошей UV-развертки, искажаться они будут еще меньше, если геометрия будет состоять из четырехугольников.
В Maya есть прекрасный инструмент Sculpt Geometry, с помощью которого, при условии перехода в режим Relax, можно прекрасно сгладить эджи по краям.
С помощью инструмента Sculpt Geometry можно сгладить эджи
На первый взгляд расположение эджей не имеет никакого значения. Но это не так.
При моделировании реалистичных персонажей стоит изучить анатомию человека. В таком случае направление эджей и топология должны соответствовать расположению мышц на теле человека, что создаст более правильную деформацию геометрии.
В случае с более мультяшными и стилизованными персонажами пространства для маневра больше, однако, знание анатомии лишним не будет даже в этом случае.
Для корректных деформаций топология должна быть соответствующей с необходимыми эдж лупами
Non-manifold-геометрия
Non-manifold-геометрия может содержать различные ошибки, возникшие в процессе моделирования. Это могут быть висящие эджи (без фейсов); эджи, общие для трех и более фейсов; нормали соседних фейсов, направленные в противоположные стороны; число фейсов, сходящихся в одной вершине может отличаться от числа фейслов, исходящих из этой вершины и пр.
Например, создайте куб, выделите один из его эджей и выполните команду Edit Mesh > Extrude. Итак, мы получили non-manifold-объект. Если бы это был лист бумаги, то это был бы сгиб, от которого было бы сложно избавиться. Если выполнить операцию Boolean для такого куба, то все сразу же станет понятным.
Non-manifold-геометрия может доставить немало боли, поэтому старайтесь избегать ее. Инструмент Cleanup, который находится в меню Mesh, поможет решить многие проблемы, связанные с non-manifold-геометрией.
Non-manifold-геометрия может доставить много боли
Каждый эдж должен быть на своем месте
В идеале мы начинаем процесс моделирования с простого примитива, например, куба, которому затем добавляем эдж лупы, экструдим и пр.
При этом важно соблюдать простую сложность, добавляя детали только там, где это действительно нужно. Меньше может быть лучше. Со временем вы будете лучше понимать, как оптимизировать модель, а сейчас просто продолжайте моделить.
Не делайте модель излишне сложной, добавляйте детали только там, где это действительно нужно
Изучайте окружающий мир
Все, что мы пытаемся воссоздать программно является отражением реально существующих вещей. Поэтому самым важным советом станет изучение окружающего мира.
И это касается не только моделлеров, но и риггеров, аниматоров, художников по свету и пр. Задумайтесь, как устроен тот или иной объект, как он освещается, деформируется и пр. Поиск ответов на такие вопросы значительно облегчит жизнь.
Читайте в нашей предыдущей статье введение в риг от Jahirul Amin.
Полигональное моделирование
На сегодняшний момент разработано множество компьютерных программ, позволяющих работать с 3D графикой. Люди разных профессий: дизайнеры, конструкторы, визуализаторы, применяют их в проектировании. Самый первый метод, используемый в конструировании 3D объектов – полигональное моделирование, оно же самое распространённое при проектировании интерьеров, зданий, среды обитания человека.
Программы полигонального моделирования часто используется в архитектуре, проектировании предметов интерьера, в дизайне среды и конструировании малых объёмных форм.
Что собой представляет эта технология?
Специфика метода заключается в построении 3D объектов, с помощью специальных плоскостей (полигонов). С его помощью в 3D Max, можно создавать ряд объектов, без которых любой интерьер был бы пустым. В 3D Max полигональное моделирование, выполняет основную функцию, без этого способа построение объектов становится не возможным.
Любые полигональные фигуры, состоят из граней плоскостей (полигонов), объединённых в один элемент с помощью вершин:
Все объёмные тела имеют свой каркас, который составляет основу модели: с его помощью можно редактировать изделие, менять форму, вытягивать, передвигать и т. п.
В проектировании архитектурных сооружений, дизайне малых форм и т. п, там, где требуется передать точное сходство с прототипом, часто применяется метод полигонального моделирования.
В зависимости от поставленных задач, 3D объекты могут иметь различное количество полигонов.
На начальном этапе конструирования, создаются низкополигональные модели, что даёт возможность сократить время на обработку данных. При этом уровень детализации будет невысоким.
Что бы создать модель с более проработанной детализацией, необходимо увеличить число полигонов, такое изделие будет называться высокополигональным. Метод применяется, когда необходимо создать точную копию объекта.
Конструирование происходит в несколько уровней, по стандартной схеме, путём постепенного увеличения полигонов.
Несмотря на то, что полигональное моделирование считается самым распространённым способом построения 3D объектов, но это не единственный метод, используемый в создании трёхмерных изображений. Так, например: при проектировании объектов животного мира или растений, лучше всего использовать сплайновое моделирование.
Сплайновое и полигональное моделирование, основные отличия
Сплайновое моделирование – создание объёмных фигур, с применением специального лекала (сплайнов). Сплайнами могут быть кривые, имеющие любую геометрическую форму: дуги, окружности, прямоугольники и т.п. Каркас, служит основой для создания огибающей поверхности. Метод позволяет создавать модели, с высокой степенью детализации, при этом, поверхность становится боле гладкой. В отличие от полигонов, сплайновое моделирование не требует больших затрат энергии, необходимой для обработки информации. Поэтому, этот способ, часто используют при создании, сложных объектов. Всегда есть возможность вернуться к исходному состоянию.
Нередко, эти виды сравнивают с векторной и растровой графикой. В первом случае, фигуры создаются из точек и направляющих, такое изображение получается плоским, но зато при изменении масштаба, качество картинки не изменяется. Графика на основе растров кажется объёмной, но при увеличении масштаба, качество картинки ухудшается, детали становятся размытыми.
То же самое можно сказать и о моделировании с помощью лекал. Точно так же, как и векторная графика, сплайны способны передавать точность объекта, так как форма создаётся с помощью кривых, неоднократно описывающих экватор. Для точной проработки деталей, поверхность увеличивают в масштабе.
Объекты, созданные на основе полигонов, имеют разную степень детализации.
Чтобы добиться максимального сходства с прототипом, изделие должно иметь как можно больше полигонов, к примеру: объект, состоящий из 250 полигонов, будет иметь степень детализации в 35 градусов, кода аналогичный образец, но уже с 1500 полигонами, 10 градусов.
Хоть расстояние между гранями будет небольшим, и поверхность объекта будет казаться сглаженной, при увеличении масштаба на плоскости появятся шероховатости.
Методики построения полигональных моделей
В 3D Max полигональное моделирование – применяется при проектировании трёхмерных изображений. Способ позволяет создавать реалистичные модели с высокой степенью детализации, что даёт преимущество перед другими редакторами.
Создать полигональную модель можно разными способами:
Полигональное моделирование так же предусматривает и другие способы построения объектов.
Редактирование полигональных моделей осуществляется в окне одного меню Polygons Edit, с помощью этих окон, можно осуществлять другие команды. Они составляют основу любого 3D редактора. Кроме базовых окон, существуют дополнительные панели, без которых получить качественную модель невозможно, к ним относятся:
Для достижения удачного процесса моделирования следует помнить основное правило построения:
Приемы моделирования объектов
Конструирование с помощью вершин
Основу сетки составляют прямоугольные ячейки, каждая имеет свои вершины, с их помощью происходит редактирование. Что бы создать другой объект, необходимо произвести манипуляции с точками вершин.
В качестве наглядного примера, используется куб, затем, активировав F9, не снимая выделения, переходят в режим редактирования вершин. Задействовав инструмент Move Tool, верхние точки перемещаются, так, что бы примитив принял другую форму. При необходимости сохранить симметрию, удобней всего воспользоваться инструментом Scale Tool. Воспользовавшись различными инструментами можно добиться совершенно уникальных результатов, например, при вращении, вершинах приобретут спиралевидную форму.
Кроме всего прочего, для вершин существует уникальный метод стёсывания, позволяющий создавать множество граней из одной.
Использование рёбер в проектировании
Этот метод схож с предыдущим, редактирование рёбер осуществляется по тому же принципу, что и с вершинами. На практике это работает следующим образом: в качестве базового элемента создаётся куб, при нажатии клавиш F10 активизируется редактор рёбер. Далее, в качестве примера вытягивается одна и противоположных граней ребра. После чего, появится дополнительная плоскость, такую же операцию можно повторить и с соседними рёбрами.
Проектирование моделей с помощью полигонов
Сразу стоит отметить, это наиболее распространённый метод создания сложных объёмных конструкций. В этом случае работа проводится с полигонами, производя различные манипуляции можно менять форму, размер, создавать более сложные объекты. Как и в предыдущих примерах, редактирование происходит по аналогичному сценарию. Активизировав клавишу F11, запускается редактирование полигонов, предварительно выделив один из примитивов, можно работать с гранями, меняя их положение.
Дополнительно доступно множество приёмов по преобразованию граней.
При разбивании грани на две части, создаётся ещё одно ребро. После активации команды правка, курсор мыши изменится, после этого стоит выделить вершины нового ребра и выйти из режима правки, кликнув на пустом поле. После этого можно совершать любые действия относительно новых рёбер.
Применение полигонального моделирования
Область применения полигонального моделирования весьма обширная, от проектирования фигур человека, растений, животных, до создания сложных архитектурных форм, хотя могут применяться и сплайны, в зависимости от конкретных целей.
Недостатки метода
Несмотря на массу положительных качеств метода, недостатки всё же присутствуют.
Применяемые программы
На сегодняшний день, существует множество зd редакторов, трудно найти более популярный, чем Autodesk 3D Max. Программа подходит для создания трёхмерной графики, с её помощью были созданы спецэффекты ко многим фильмам. Сюда же можно добавить не менее известную программу Autodesk Maya, Autodesk Softimage и множество похожих редакторов.