Modello 3D

I modelli 3D sono spesso utilizzati nei videogiochi, nelle simulazioni, nell'editing 3D, nel CAD e in altre applicazioni di computer grafica. Un modello 3D può contenere una rappresentazione 3D di un oggetto, un personaggio o anche un'intera scena 3D e può avere materiali, luci e animazioni applicati per renderli molto realistici.

Vertici e facce

Al centro di qualsiasi modello basato su mesh 3D ci sono i vertici e le facce. Un vertice è un punto nello spazio 3D e un modello ne conterrà molte migliaia o addirittura milioni. Senza facce, una mesh 3D composta solo da vertici viene comunemente definita a Nuvola di punti e, se renderizzato sullo schermo di un computer, apparirà come un raggruppamento di punti nella forma generale dell'oggetto 3D.

Insieme ai vertici, la mesh di un modello 3D conterrà anche facce, a volte denominate superfici. Le facce sono ciò che collega insieme i vertici per definire la forma base dell'oggetto 3D. Come minimo, una faccia sarà composta da tre punti, creando una mesh triangolare; tuttavia, alcuni formati di modelli 3D, come OBJ supportare più di facce a tre lati. Oltre ai volti, un modello 3D conterrà anche le normali dei volti. Questi sono semplicemente vettori che definiscono la direzione in cui punta il viso e vengono utilizzati principalmente dal software di rendering 3D per capire se il viso è rivolto in avanti o all'indietro.

Una teiera resa come nuvola di punti

La teiera resa come wireframe

La teiera resa con le sue facce a rete

Nella maggior parte dei formati di modelli 3D, i vertici vengono memorizzati in un elenco continuo e i punti che compongono le facce vengono definiti come offset in questo elenco. Ciò consente a un vertice di essere utilizzato da più facce senza doverlo definire più di una volta. Esistono alcuni formati 3D più vecchi, come STL, che non utilizzano questo approccio indicizzato e specificano semplicemente tre vertici per faccia, ignorando la duplicazione dei dati che ciò potrebbe causare.

Materiali e texture

Dopo che i vertici e le facce definiscono la dimensione e la forma complessive del modello 3D, esaminiamo ora il modo in cui i modelli 3D ne definiscono l'aspetto. È qui che entrano in gioco i materiali. Un materiale di base può contenere un colore e questo materiale può essere applicato a singoli vertici, facce o porzioni del modello 3D. È possibile definire materiali più complessi utilizzando file di immagini di texture.

Materiali dei vertici

Il supporto per l'applicazione di un materiale ai singoli vertici non è universale, con solo determinati formati, come WRL E 3MF, essere in grado di farlo. Con i materiali dei vertici è possibile creare transizioni graduali tra i colori di diversi punti su una faccia.

Materiali per il viso

La maggior parte dei formati di modelli 3D supporta i materiali frontali, il che consente un controllo preciso sull'aspetto del modello 3D. Nella maggior parte dei formati di modello 3D che supportano i materiali frontali, a ciascuna faccia verrà solitamente assegnato un indice del materiale da utilizzare, garantendo l'assenza di duplicazione delle informazioni sul materiale. Qui abbiamo un esempio di modello 3D di un cubo, con la prima immagine che mostra il cubo utilizzando i colori dei vertici. La seconda immagine mostra l'utilizzo di materiali frontali monocolore, mentre l'immagine finale mostra il cubo 3D che utilizza materiali strutturati.

Un cubo 3D con colori ai vertici

Il cubo 3D con i colori delle facce

Il cubo 3D con facce strutturate

Animazioni

Insieme alla geometria della mesh che descrive la costruzione degli oggetti 3D, alcuni formati, come ad esempio FBX supporta modelli 3D animati; si tratta solitamente di modelli di personaggi spesso utilizzati nei videogiochi e nei film d'animazione e conterranno varie animazioni raffiguranti pose, tra le altre cose. Per ulteriori informazioni sull'animazione 3D, fare riferimento a questo fantastico articolo che descrive i modelli 3D animati in grande dettaglio.