3D-modell

3D-modeller används ofta i videospel, simuleringar, 3D-redigering, CAD och andra datorgrafikapplikationer. En 3D-modell kan innehålla en 3D-representation av ett objekt, karaktär eller till och med en hel 3D-scen och kan ha material, ljus och animationer applicerade på dem för att göra dem mycket realistiska.

Vertices och Faces

I hjärtat av alla 3D-nätbaserade modeller är hörn och ansikten. En vertex är en punkt i 3D-rymden, och en modell kommer att innehålla många tusen eller till och med miljoner av dessa. Utan några ansikten kallas ett 3D-nät som består av endast hörn vanligen för en Punktmoln, och om den återges till en datorskärm visas den som en gruppering av punkter i 3D-objektets allmänna form.

Tillsammans med hörn kommer ett 3D-modellnät också att innehålla ytor, ibland kallade ytor. Ansikten är det som förbinder hörnen för att definiera grundformen för 3D-objektet. Ett ansikte kommer åtminstone att bestå av tre punkter, vilket skapar ett triangulärt nät; dock vissa 3D-modellformat, som t.ex OBJ stödja mer än tresidiga ansikten. Tillsammans med ansikten kommer en 3D-modell också att innehålla ansiktsnormaler. Dessa är helt enkelt vektorer som definierar riktningen ansiktet pekar och används främst av 3D-renderingsprogramvaran för att räkna ut om ansiktet är framåt eller bakåtvänt.

En tekanna som återges som ett punktmoln

Tekannan återgiven som en trådram

Tekannan renderad med sina nätytor

I de flesta 3D-modellformat lagras hörnen i en kontinuerlig lista, och punkterna som utgör ytorna definieras som förskjutningar i denna lista. Detta gör att en vertex kan användas av flera ansikten utan att behöva definiera den mer än en gång. Det finns vissa äldre 3D-format, som STL, som inte använder detta indexerade tillvägagångssätt och helt enkelt anger tre hörn per yta, utan att ignorera dubbleringen av data som detta kan orsaka.

Material och texturer

Med hörn och ytor som definierar 3D-modellens övergripande storlek och form, tittar vi nu på hur 3D-modeller definierar deras utseende. Det är här material kommer in i bilden. Ett grundmaterial kan innehålla en färg, och detta material kan appliceras på antingen enskilda hörn, ytor eller delar av 3D-modellen. Mer komplexa material kan definieras med texturbildfiler.

Vertex material

Stöd för att applicera ett material på enskilda hörn är inte universellt, med endast vissa format, som t.ex WRL och 3MF, att kunna göra detta. Med vertexmaterial är det möjligt att skapa mjuka övergångar mellan färgerna på olika punkter på ett ansikte.

Ansiktsmaterial

De flesta 3D-modellformat stöder ansiktsmaterial, vilket möjliggör fin kontroll över 3D-modellens utseende. Inom de flesta 3D-modellformat som stöder ansiktsmaterial kommer varje ansikte vanligtvis att tilldelas ett index till materialet som ska användas, vilket säkerställer att ingen duplicering av materialinformation säkerställs. Här har vi ett exempel på en 3D-modell av en kub, där den första bilden visar kuben med hjälp av vertexfärger. Den andra bilden visar enfärgade ansiktsmaterial som används, medan den sista bilden visar 3D-kuben med texturerade material.

En 3D-kub med vertexfärger

3D-kuben med ansiktsfärger

3D-kuben med texturerade ansikten

Animationer

Tillsammans med mesh-geometri som beskriver 3D-objektkonstruktionen, vissa format, som t.ex FBX stöder animerade 3D-modeller; dessa är vanligtvis karaktärsmodeller som ofta används i videospel och animerade filmer och kommer att innehålla olika animationer som visar poser, bland annat. För mer information om 3D-animering, se denna fantastiska artikel som beskriver animerade 3D-modeller i detalj.