3D malli

3D-malleja käytetään usein videopeleissä, simulaatioissa, 3D-muokkauksessa, CAD:ssä ja muissa tietokonegrafiikkasovelluksissa. 3D-malli voi sisältää 3D-esityksen kohteesta, hahmosta tai jopa kokonaisesta 3D-kohtauksesta, ja siihen voidaan soveltaa materiaaleja, valaistusta ja animaatioita, jotta niistä tulee erittäin realistisia.

Vertices ja kasvot

Kaikkien 3D-verkkopohjaisten mallien ytimessä ovat kärjet ja pinnat. Huippupiste on piste 3D-avaruudessa, ja malli sisältää useita tuhansia tai jopa miljoonia näitä. Ilman kasvoja 3D-verkkoa, joka koostuu vain kärjeistä, kutsutaan yleisesti nimellä a Pistepilvi, ja jos se renderoidaan tietokoneen näytölle, se näkyy pisteiden ryhmittelynä 3D-objektin yleisessä muodossa.

Huippupisteiden lisäksi 3D-malliverkko sisältää myös kasvoja, joita joskus kutsutaan pinnoiksi. Kasvot yhdistävät kärjet yhteen määrittääkseen 3D-objektin perusmuodon. Kasvot koostuvat vähintään kolmesta pisteestä, jotka muodostavat kolmion muotoisen verkon; kuitenkin jotkin 3D-mallimuodot, kuten OBJ tukevat enemmän kuin kolmipuolisia kasvoja. 3D-malli sisältää kasvojen lisäksi myös kasvojen normaaleja. Nämä ovat yksinkertaisesti vektoreita, jotka määrittävät suunnan, johon kasvot osoittavat, ja 3D-renderöintiohjelmisto käyttää niitä ensisijaisesti selvittääkseen, ovatko kasvot eteenpäin vai taaksepäin.

Teekannu renderoitu pistepilvenä

Teekannu renderoitu rautalankakehyksenä

Teekannu renderoitu verkkopinnalla

Useimmissa 3D-mallin muodoissa kärjet tallennetaan jatkuvaan luetteloon, ja pinnat muodostavat pisteet määritellään tämän luettelon poikkeuksiksi. Tämä mahdollistaa sen, että useat kasvot voivat käyttää kärkeä ilman, että sitä tarvitsee määritellä useammin kuin kerran. Tietyt vanhemmat 3D-muodot, kuten STL, eivät käytä tätä indeksoitua lähestymistapaa ja määrittävät vain kolme kärkeä pintaa kohden jättäen huomioimatta tämän mahdollisesti aiheuttaman tietojen päällekkäisyyden.

Materiaalit ja tekstuurit

Kun kärjet ja pinnat määrittävät 3D-mallin kokonaiskoon ja muodon, tarkastelemme nyt, kuinka 3D-mallit määrittävät ulkonäkönsä. Tässä materiaalit tulevat peliin. Perusmateriaali voi sisältää värin, ja tätä materiaalia voidaan soveltaa joko yksittäisiin pisteisiin, pintoihin tai 3D-mallin osiin. Monimutkaisempia materiaaleja voidaan määrittää käyttämällä tekstuurikuvatiedostoja.

Vertex materiaalit

Tuki materiaalin soveltamiselle yksittäisiin pisteisiin ei ole universaalia, vain tietyissä formaateissa, kuten WRL ja 3MF, voi tehdä tämän. Vertex-materiaaleilla on mahdollista luoda tasaisia ​​siirtymiä kasvojen eri pisteiden värien välillä.

Kasvojen materiaalit

Useimmat 3D-mallimuodot tukevat kasvojen materiaaleja, mikä mahdollistaa 3D-mallin ulkoasun hienosäädön. Useimmissa pintamateriaaleja tukevissa 3D-malliformaateissa kullekin pinnalle määritetään tavallisesti käytettävän materiaalin hakemisto, mikä varmistaa materiaalitietojen päällekkäisyyden. Tässä on esimerkki kuution 3D-mallista, jossa ensimmäinen kuva esittää kuutiota käyttämällä kärkivärejä. Toisessa kuvassa on käytetty yksivärisiä pintamateriaaleja, kun taas viimeisessä kuvassa 3D-kuutio, jossa käytetään teksturoituja materiaaleja.

3D-kuutio huippuväreillä

3D-kuutio kasvojen väreillä

3D-kuutio kuvioiduilla pinnoilla

Animaatiot

3D-objektien rakennetta kuvaavan mesh-geometrian lisäksi jotkin formaatit, kuten FBX tukee animoituja 3D-malleja; Nämä ovat yleensä hahmomalleja, joita käytetään usein videopeleissä ja animaatioelokuvissa, ja ne sisältävät erilaisia ​​animaatioita, jotka kuvaavat muun muassa asentoja. Lisätietoja 3D-animaatiosta saat tästä suuresta artikkelista artikla joka kuvaa animoituja 3D-malleja erittäin yksityiskohtaisesti.