Modelo 3D

Modelos 3D são frequentemente usados em videogames, simulações, edição 3D, CAD e outras aplicações de computação gráfica. Um modelo 3D pode conter uma representação 3D de um objeto, personagem ou até mesmo uma cena 3D inteira, e pode ter materiais, iluminação e animações aplicados a ele para torná-lo muito realista.

Vértices e Faces

No centro de qualquer modelo baseado em malha 3D estão vértices e faces. Um vértice é um ponto no espaço 3D, e um modelo conterá milhares ou até milhões deles. Sem faces, uma malha 3D composta apenas por vértices é comumente chamada de Nuvem de pontos, e se renderizado em uma tela de computador, aparecerá como um agrupamento de pontos na forma geral do objeto 3D.

Além dos vértices, uma malha de modelo 3D também contém faces, às vezes chamadas de superfícies. As faces conectam os vértices para definir a forma básica do objeto 3D. No mínimo, uma face consiste em três pontos, criando uma malha triangular; no entanto, alguns formatos de modelo 3D, como OBJ Suporta mais de três faces. Além das faces, um modelo 3D também contém normais faciais. Estes são simplesmente vetores que definem a direção em que a face está apontando e são usados principalmente pelo software de renderização 3D para determinar se a face está voltada para frente ou para trás.

Um bule de chá renderizado como uma nuvem de pontos

O bule renderizado como um wireframe

O bule renderizado com suas faces de malha

Na maioria dos formatos de modelos 3D, os vértices são armazenados em uma lista contínua, e os pontos que compõem as faces são definidos como deslocamentos nessa lista. Isso permite que um vértice seja usado por múltiplas faces sem a necessidade de defini-lo mais de uma vez. Existem certos formatos 3D mais antigos, como STL, que não usam essa abordagem indexada e simplesmente especificam três vértices por face, ignorando a duplicação de dados que isso pode causar.

Materiais e Texturas

Com os vértices e faces definindo o tamanho e a forma geral do modelo 3D, agora veremos como os modelos 3D definem sua aparência. É aqui que os materiais entram em jogo. Um material básico pode conter uma cor, e esse material pode ser aplicado a vértices, faces ou partes individuais do modelo 3D. Materiais mais complexos podem ser definidos usando arquivos de imagem de textura.

Materiais de Vértice

O suporte para aplicação de um material a vértices individuais não é universal, com apenas certos formatos, como WRL e 3MF, sendo capaz de fazer isso. Com materiais de vértice, é possível criar transições suaves entre as cores de diferentes pontos de uma face.

Materiais faciais

A maioria dos formatos de modelos 3D suporta materiais de face, o que permite um controle preciso sobre a aparência do modelo 3D. Na maioria dos formatos de modelos 3D que suportam materiais de face, cada face geralmente recebe um índice para o material a ser usado, garantindo que não haja duplicação de informações sobre o material. Aqui temos um exemplo de um modelo 3D de um cubo, com a primeira imagem mostrando o cubo usando cores de vértice. A segunda imagem mostra materiais de face de uma única cor sendo usados, enquanto a imagem final mostra o cubo 3D usando materiais texturizados.

Um cubo 3D com cores de vértice

O cubo 3D com cores de face

O cubo 3D com faces texturizadas

Animações

Junto com a geometria da malha que descreve a construção dos objetos 3D, alguns formatos, como FBX Suporta modelos 3D animados; estes são geralmente modelos de personagens frequentemente usados em videogames e filmes de animação e contêm diversas animações representando poses, entre outras coisas. Para mais informações sobre animação 3D, consulte este ótimo artigo que descreve modelos 3D animados em grande detalhe.