что такое vertex 3д моделирование

Ключевая 3D-терминология

Всегда сложно начинать изучение чего-то нового и неизведанного для себя.

В статье описываются самые распространенные термины и их значения, которые помогут вам сориентироваться в непростом, но таком привлекательном CG-мире.

Полигональная геометрия
Полигоны – наиболее часто используемый в 3D тип геометрии. И, хотя, полигоны и используются в большинстве случаев, иногда возникает необходимость в идеально гладкой поверхности. И тут на помощь приходят сабдивы и NURBS.

NURBS
NURBS расшифровывается как non-uniform rational b-spline. В основном используются для создания очень засмуженных объектов. Так, для создания гладкой поверхности с помощью NURBS не нужно так много вертексов, как нужно при полигональном моделлинге. Плоскость, созданная с помощью NURBS, всегда определяется 4 вертексами.

Сабдивы
Сабдивы, которые иногда также называются NURMS (non-uniform rational mesh smooth), относятся к полигональной геометрии. Сабдивы работают по принципу полигональной геометрии, которая смузится автоматически. Например, на изображении выше можно увидеть полигональную сферу, заключенную в куб, которая и является примером сабдивов. Можно сказать, что сабдивы – это сочетание полигональной и NURBS-геометрии.

Фейсы
Фейс – очень важная часть 3D-полигона. Фейс – это плоскость, которая образуется между тремя и более эджами и делает видимым полимеш. Шейдер назначается именно на фейсы.

Вертексы
Вертекс – самый маленький компонент полигональной модели, который фактически является точкой в 3D-пространстве. Полигональная модель создается путем соединения вертексов, с помощью которых геометрии также можно придавать форму.

Эджы
Эдж является компонентом полигона, который определяет форму модели. Геометрию можно также изменять путем позиционирования эджей. Две точки в 3D-пространстве или вертексы образуют эдж. Вертексы, эджи и фейсы являются компонентами, которые задают форму полигонального объекта.

Топология
Полигональная, NURBS и NURMS геометрия состоит из вертексов, эджей и фейсов. Топология – это набор фейсов, вертексов и эджей.

Треугольник
Треугольник – это самый простой полигон, у которого три стороны или эджа соединяются с помощью трех вертексов, образуя трехсторонний фейс. В моделировании треугольников обычно стараются избегать, поскольку они обычно некорректно деформируют геометрию при анимации и пр.

Квад
Квад – это полигон, у которого четыре стороны или эджа соединяются вертексами, образуя четырехсторонний фейс. В моделировании 3D-дизайнеры обычно придерживаются именно квадов. Квады – это залог хорошей топологии, а также того, что при анимации геометрия будет деформироваться корректно.

N-гон
N-гон – это полигон, у которого 5 и более сторон, соединенных пятью и более вертексами. N-гонами обычно считаются именно пятиугольники, однако это совершенно необязательно. N-гонов нужно тщательно избегать, поскольку они могут вызвать проблемы как на рендере, так и при текстурировании, а также анимации.

Экструд
Экструд – один из основных приемов моделирования. С помощью операции экструд из фейса, эджа или вертекса обычно вытягивается геометрия. Так, простой кубик можно легко превратить в сложную геометрию благодаря экструду. Эти проэкструженные эджи или фейсы можно редактировать так же, как и любой другой компонент геометрии.

Эджлуп
Эджлуп – это серия эджей, где последний эдж соединяется с первым, образуя петлю или кольцо. Эджлупы очень важны для создания hard-эджей или органических моделей. Например, рука будет корректно деформироваться, при наличии достаточного разрешения, в частности, если геометрия вокруг локтевого джоинта содержит эджлуп.

Бевел
Бевел – это фаска или закругление эджей меша. При бевеле каждый вертекс и эдж трансформируются в новый фейс. В реальном мире у объектов редко бывают твердые ребра или эджи. Благодаря бевелу модель выглядит менее CG.

Пивот
Пивот – это центральная точка 3D-модели, относительно которой происходит масштабирование, перемещение или вращение. При этом пивот можно спокойно перемещать. Например, если пивот двери или окна переместить в петли, то программа будет знать, относительно чего вращать дверь или окно.

Нормали
3D-редакторы используют нормали для определения направления луча света, который отражается от геометрии. Это очень важно для контроля того, как свет взаимодействует с различными материалами 3D-объектов.

Инстансы
При работе с рядом 3D-объектов в какой-то момент возникнет необходимость создания многочисленных копий одного объекта, например, сотен деревьев или деревянных планок, из которых состоит забор. Такая операция может в разы увеличить время рендера, поскольку компьютеру придется просчитывать новую геометрию. В таком случае вместо создания дубликата объекта можно создать его инстанс или образец.

Инстанс – это копия объекта, которая наследует всю информацию оригинального объекта, при этом компьютеру уже не нужно пересчитывать тучу ненужной информации. Кроме того, важно понимать, что сами по себе инстансы нельзя изменять. После внесения изменений в оригинальный объект необходимо обновить инстансы, чтобы применить внесенные изменения.

История создания
В работе над 3D-моделью мы обычно используем ряд различных инструментов. Например, фейсы 3D-модели, для придания ей определенной формы, необходимо экструдить или применять для них команду бевел. В большинстве 3D-редакторов история произведенных операций обычно сохраняется. В истории создания можно увидеть целый список использованных инструментов в хронологическом порядке.

Благодаря истории создания всегда можно вернуться назад и изменить настройки использованного инструмента. При этом необходимо помнить, что история создания, несмотря на все свои плюсы, может подтормаживать работу системы, поэтому ее нужно периодически удалять.

Цифровой скалптинг
При создании 3D-моделей в таких приложениях, как Maya, рабочий процесс заключается в работе с вертексами и эджами, на протяжении которого достигается желаемый результат. При таком подходе довольно сложно добиться мелких деталей, особенно это относится к органике. В таком случае на помощь приходит цифровой скалптинг, при котором моделлер работает с моделью так же, как и классический скульптор.

Всевозможные морщины, царапины и прочие мелкие детали создаются в интерактивном режиме, при котором необходимость работы с эджами и вертексами полностью отпадает. В большинстве случаев моделлер обычно создает лоупольный меш в таких 3D-редакторах, как Maya, который затем импортирует в ZBrush или Mudbox, чтобы проработать мелкие детали.

Источник

3ds Max. Часть 5. Основы полигонального моделирования: разбираемся с инструментами

Рассказываем, какие есть инструменты в 3ds Max и как с ними работать.

В предыдущей статье мы рассмотрели уровень подобъектов редактируемых полигонов Editable Poly; теперь разберёмся, как эти подобъекты можно настраивать и какие для этого есть инструменты.

Автор статей по дизайну. В веб-дизайн пришел в 2013 году, осознанно начал заниматься с 2015 года. Параллельно освоил верстку. Время от времени публикую переводы на хабре.

Инструменты в свитке Selection

Начнём со свитка Selection. В зависимости от выбранного подобъекта активизируются или замораживаются разные параметры. Когда не выбран ни один подобъект, все параметры деактивированы.

By Vertex (По вершине)

Флажок By Vertex понадобится, чтобы выделить рёбра и полигоны, которые имеют сопряжение с выбранной вершиной.

Для демонстрации я создал сферу с большим количеством рёбер и полигонов, конвертировав её в Editable Poly.

Выберите подобъект Edge и на сфере нажмите на любую вершину. То же самое сделайте для подобъекта Polygon.

Ignore Backfacing
(Игнорировать тыльную сторону)

Теперь выберите подобъект Polygon и попробуйте выделить максимальное количество полигонов. Для этого щёлкните мышью рядом с объектом и протяните рамку выделения через весь объект, вот так:

Выделились не только те полигоны, которые находились в зоне видимости, но и с обратной стороны. Чтобы этого избежать, существует функция Ignore Backfacing (Игнорировать тыльную сторону).

Поставьте флажок напротив пункта Ignore Backfacing, выделите полигоны ещё раз. Теперь выделились только те полигоны, которые были в зоне видимости.

Активированная кнопка Grow позволяет выделять полигоны вокруг выделенных. Чтобы был виден результат, выделите нужные полигоны и нажмите Grow; нажимайте на эту кнопку до тех пор, пока не достигнете нужного эффекта.

Кнопка Grow также работает с вершинами и рёбрами.

Shrink

Shrink действует аналогично Grow, но в обратном порядке: при клике на него количество выделенных полигонов сжимается.

Ring (Кольцо) и Loop (Петля)

Рассмотрим очень важные кнопки Ring (кольцо) и Loop (петля).

Инструмент Ring работает исключительно с рёбрами и выделяет все рёбра, которые параллельны выбранному.

Инструмент Loop по цепочке выделяет соседние рёбра.

Комбинированное использование Ring и Loop.

Мы будем часто обращаться к свитку Selection во время моделирования.

Разберёмся с инструментами в свитках Edit Vertices, Edit Edges, Edit Borders, Edit Polygons. Каждый из них активен для своего подобъекта: например, для подобъекта Polygon появится свиток Edit Polygons.

Инструменты в свитке Edit Vertices (Редактирование вершин)

Вернитесь к своему объекту, мы начнём с редактирования вершин.

Выберите подобъект Vertex любым удобным для вас способом — я пользуюсь горячими клавишами, в данном случае 1 — и перейдите к свитку Edit Vertices.

Remove (Удалить)

Функция работает просто: выделяете вершину и нажимаете кнопку Remove. Удалится вершина и прилегающие рёбра, но если вы удалите вершину, нажав на клавиатуре Del, то удалятся и полигоны — получится отверстие.

Break (Ломать)

Эта функция разъединяет вершины и тем самым помогает сделать разрыв в нужном месте.

Weld (Объединить)

Если вы случайно нажали на Break, разъединили точки, а обнаружили это, когда откатиться к прежнему состоянию уже невозможно, выделите все проблемные вершины и примените Weld.

Weld используется очень часто. Работает ещё так:

Extrude (Выдавить)

Extrude выдавливает вершину. На сфере, если выделить все вершины, будет смотреться довольно забавно.

Значения Extrude можно выставлять как положительные, так и отрицательные: первые выдавливают, вторые вдавливают.

Target Weld (Целевое объединение)

Target Weld позволяет сваривать две соседние вершины на расстоянии.

Chamfer (Фаска)

Chamfer создаёт фаску по вершине. Для демонстрации фаски я вернул старый добрый box: на сфере фаска будет не такой явной, нужен угол.

Connect (Соединить)

Connect добавляет дополнительные рёбра по двум выбранным вершинам.

Мы рассмотрели основные функции свитка Edit Vertices. Переходим к подобъекту Edge и его свитку Edit Edges.

Инструменты в свитке Edit Edges (Редактирование ребер)

Выберите подобъект Edge вашего объекта — нажмите клавишу 2 на клавиатуре.

Я опять вернулся к боксу, чтобы показать инструменты более наглядно.

На Remove останавливаться не буду: как и в предыдущем случае, он удаляет выделенный элемент, в данном случае — ребро.

Split (Разъединить)

Split нужен, чтобы отделить фрагмент объекта по рёбрам. Работает с двумя и более рёбрами.

Выделите любое ребро и потяните в сторону. Получится так:

Полигоны неотрывно следуют за ребром, увеличиваясь или уменьшаясь в размере.

Теперь давайте отделим ближайший к нам полигон от объекта. Выделите четыре ребра — периметр полигона, который нужно отделить, — и нажмите кнопку Split.

Таким образом можно отделять нужный фрагмент от объекта. Давайте попробуем отделить более сложный фрагмент — для этого я создал бокс с большим количеством рёбер и полигонов.

Extrude (Выдавить)

Extrude работает так же, как и с вершинами, только в этом случае выдавливаются рёбра.

Weld (Объединить)

Weld объединяет два ребра на определённом расстоянии, которое можно задавать в процессе.

Есть нюанс: просто так объединить два любых ребра не получится — нужно, чтобы между рёбрами было пространство. То есть нельзя объединить два ребра полигона на замкнутом объекте, например кубе.

Давайте применим уже знакомый инструмент Split для отделения одного полигона и уменьшим его, чтобы между рёбрами объекта и рёбрами полигона появилось пространство. Выделите полигон и нажмите клавишу R на клавиатуре, чтобы активировать инструмент масштабирования для уменьшения полигона. Зажмите клавишу мыши и с зажатой клавишей Ctrl потяните за внутренний треугольник иконки масштабирования вниз — полигон уменьшится.

В итоге получилась усечённая пирамида, лежащая на боку. Target Weld же позволил вернуться к изначальному объекту — боксу.

Chamfer (Фаска)

Chamfer формирует фаску по ребру. У фаски достаточно много настраиваемых параметров: размер, выбор вида, настройка количества промежуточных рёбер для создания скругления и так далее. Выделите ребро и нажмите на кнопку Settings справа от Chamfer.

Connect (Соединить)

Сначала рассмотрим этот инструмент, потому что он пригодится при подготовке площадки для демонстрации следующего — Bridge.

Connect нужен для того, чтобы добавлять промежуточные рёбра на полигонах. По умолчанию добавляется одно ребро чётко посередине выбранных рёбер. Можно добавить от одного ребра до того количества, которое вам будет необходимо.

Теперь удалим верхние полигоны — и плацдарм для Bridge будет готов. Перейдите на подобъект полигонов и удалите три верхних полигона, которые находятся посередине.

Bridge (Мост)

Bridge — инструмент, который помогает создать полигон между двух рёбер.

Сделать это можно двумя способами:

1. Выделите два параллельных друг другу ребра и нажмите кнопку Bridge.

2. Нажмите на кнопку Bridge, затем щёлкните мышью на нужном ребре, переместите курсор к противоположному ребру и щёлкните мышью ещё раз. После создания полигона нажмите на кнопку Bridge, чтобы деактивировать его, — в противном случае вы можете пользоваться им, пока он остаётся активным.

С основными функциями свитка Edit Edges разобрались, переходим к подобъекту Border и свитку Edit Borders.

Инструменты в свитке Edit Borders (Редактирование границ)

Напомню, что Border невозможно выделить на замкнутом объекте, поэтому выделите любой полигон на сфере или несколько полигонов и удалите их. Перейдите на подобъект Border (клавиша 3 на клавиатуре) и выделите его на объекте.

Основная особенность редактирования границ — это возможность закрывать отверстие полигоном с помощью инструмента Cap (Крышка).

Cap (Крышка)

Cap возвращает на место удалённый полигон. Выделите Border и нажмите кнопку Cap на командной панели в свитке Edit Borders.

Extrude (Выдавить)

Удалите полигон ещё раз, нам опять понадобится бордер. Выделите подобъект Border и нажмите Settings рядом с кнопкой Extrude. Там всё интуитивно понятно, всего два параметра.

Я вас не зря познакомил сначала с инструментом Cap, выдавив бордер, — теперь вы знаете, как избавиться от отверстия.

Chamfer у бордера не особо примечателен — это просто фаска по периметру. А вот Bridge довольно интересен.

Bridge (Мост)

Представим ситуацию: в сфере нет двух полигонов друг напротив друга. Если у вас они всё ещё есть, то удалите.

Теперь выделите бордеры удалённых полигонов и нажмите Bridge.

Получится вот такой тоннель:

Бордеры могут выглядеть и вот так:

Это были основные функции свитка Edit Borders. Переходим к полигонам, Edit Polygons.

Инструменты в свитке Edit Polygons (Редактирование полигонов)

Сначала выберите подобъект Edge, затем выделите любое ребро и нажмите кнопку Ring свитка Selection командной панели. Это нужно для того, чтобы быстро выделить нужные полигоны.

Теперь выберите подобъект Polygon (клавиша 4 на клавиатуре). Выделятся все полигоны, которые принадлежат выделенным рёбрам.

Extrude (Выдавить)

У Extrude достаточно простые и незамысловатые параметры:

Верхний параметр отвечает за тип выдавливания, нижний — за высоту.

Outline (Контур)

Outline увеличивает или уменьшает выделенный полигон или группу полигонов.

Вот так совершенно неожиданно получился абажур.

Bevel (Скос)

Этот инструмент очень похож на Chamfer, но имеет особенности в настройках.

Также как и в Chamfer, вы можете выбрать тип выдавливания и высоту, но Bevel отличается тем, что здесь можно настраивать скос, то есть задать размер полигона.

Inset (Вкладка)

Inset позволяет уменьшить площадь полигона без деформации основной сетки объекта, создавая поддерживающие рёбра.

Bridge (Мост)

Bridge работает как и с бордерами, но прокидывает тоннель между полигонами.

Flip (Разворот)

Это функция разворота или переворота полигона, выворачивание его наизнанку. После применения инструмента Flip визуально особо ничего не поменяется, за исключением того, что полигоны приобретут более тёмный оттенок.

Чтобы увидеть результат работы инструмента Flip, нужно в Object Properties выставить флажок напротив пункта Backface Cull (показать обратную сторону).

Источник