Моделирование

Моделирование
Моделирование

Моделирование

По мере развития 3D-индустрии проблема моделирования встает особенно остро. И хотя многие разработчики достаточно опытны, чтобы моделировать сложные конструкции самим, не у всех есть время для детального исследования, необходимого при такой работе. Выходят из положения по-разному: обращаются к художнику с просьбой тщательно и аккуратно выстроить модель по фотографиям или в фирму типа Viewpoint DataLabs, которая за $300-1000 продаст уже готовую полигональную или NURBS-модель нужного объекта или сделает ее на заказ. Такая модель состоит из нескольких десятков тысяч многоугольников и поставляется в нескольких форматах, включая форматы наиболее популярных 3D-пакетов.

В придачу к ней за небольшую дополнительную плату дадут и полный набор редактируемых текстур, что еще более ускорит работу. Масштабные 3D-модели, как, например, эту, можно строить разными способами: по фотографиям, по чертежам или непосредственно отсканировав макет Полигональная (то есть каркасная) модель — это ядро любого 3D- проекта, по сути, основная несущая конструкция, на которую накладываются поверхностные текстуры, образующие достоверный, близкий к реальному миру объект. Такие модели начали разрабатывать еще в 1960- х годах и применять в системах автоматизированного проектирования.

Традиционно они строятся из полигональных сеток. Количество многоугольников в таких сетках соответствует количеству деталей объекта, и чем более детальными становятся модели, тем большее количество многоугольников они насчитывают. Этот процесс имеет свою оборотную сторону: чем больше многоугольников входит в модель, тем большие мощности нужны для работы с нею. Эту особенность необходимо учитывать, планируя изготовление той или иной модели. Относительно новая область 3D-моделирования — NURBS-модели. NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines — неоднородные рациональные В-сплайны),— это математически определяемые кривые, или сплайны. Криволинейные поверхности, построенные из таких сплайнов, получаются плавными и гладкими, в отличие от традиционных полигональных сеток, которым все труднее соперничать с реальностью. В настоящее время такие модели составляют лишь небольшую долю от общего числа используемых в работе, но, вероятно, с ростом мастерства аниматоров и художников их количество будет расти, особенно после того, как в таких пакетах, как 3D Studio MAX 2, начали предлагать NURBS-инструментарий в дешевом секторе рынка. Особую ценность в данной ситуации приобретают усилия, направленные на ускорение просчета таких моделей, поскольку, как и прежде, важно, чтобы они были сконструированы с минимальным количеством наложений, сре3Dв и т. п. Методы, используемые при построении моделей, варьируются не только от компании к компании, но и от проекта к проекту. Воссоздать динозавра или построить мотоцикл «Харлей-Дэвидсон» — это очень разные задачи. Причем в самом процессе моделирования большинство компаний используют разные 3D-пакеты. На первом месте стоит задача построить достоверную поверхность. При этом по-прежнему широко используются фотографические материалы, планы, чертежи и рисунки (особенно в небольших компаниях), хотя все большее распространение получают различные методы оцифровки объектов. Три неотьемлимых составных части трехмерного объекта. На первом этапе объект представляет собой набор вершин (у куба их восемь), соединенных многоугольниками. На втором этапе в и3Dбражении появ- ляется перспектива, а на третьем — становится видна текстура поверхно- сти с деталями Многие специалисты для оцифровки своих объектов используют, например, сканер 8ft FaroArm — более совершенный вариант ориги- нального 3D-сканера, созданного в начале 1980-х годов. По сути, это контактный щуп, который при помощи нескольких потенциометров, установленных на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и пре- образует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном прост- ранстве. Достаточно сделать необходимое количество замеров, и сетка готова. Устройство это довольно сложное по сравнению с примитивными первоначальными считывателей. В сканере применена система противо- весов; он автоматически учитывает изменения температуры и компенси- рует соответствующие расширения и сжатия материалов. Это портатив- ное устройство может работать с объектами вписывающимися в сферу диаметром до 3,65 м и имеет точность до 0,3 мм. Система MicroScribe 3D компании Immersion Corporation позво- ляет построить трехмерную модель оцифровав объект вручную по специ- альной нанесенной на объект сетке Существует аналогичная, но более дешевая, технология. Компа- ния Immersion Corporation, специализирующаяся на 3D-сканерах и являющаяся лидером в области периферийных игровых устройств с обрат- ной связью, представляет 3D-сканеры нижнего уровня. Ее MicroScribe 3D имеет рабочую сферу диаметром всего 1,27 м, зато стоит $3000. Одно из основных преимуществ таких систем — высочайшая степень контроля за процессом оцифровки со стороны оператора-модельщика. Как и в случае применения технологии оцифровки движения (motion capture), после оцифровки неподвижной модели неизбежно требуется довольно трудоемкая дополнительная обработка, в ходе которой данные сначала нужно вычистить, а затем привести в пригодную для работы форму. Однако, тщательно спланировав исходную сетку, многие из этих трудностей можно избежать. Сначала на исходный объект карандашом наносятся контрольные линии; затем оператор-модельшик решает, где к сетке нужно добавить деталей, а где следовать естественным изгибам — все это в зависимости от назначения модели. Цель всех этих манипуляций — добиться того, чтобы окончательная сетка была как можно более рациональной. В идеале нужно оцифровывать непосредственно тот объект, модель которого строится. Когда это невозможно, часто вместо него используется физический макет. Конечно, самая передовая технология захвата статичных ЗD-данных — это технология лазерного сканирования. Побудительным толчком к началу исследований в области оптических технологий послужили низкая скорость и недостаточная точность контактных датчиков. Из трех основных направлений, по которым могла бы развиваться эта технология (сканирование по точкам, 3Dнам и полосам), лучшие результаты за самое короткое время показала технология сканирования по полосам. Ее суть заключается в том, что на поверхность модели проецируется световая полоса, и ее положение записывается внешними видеокамерами. Таким обра3Dм, по мере сканирования модели от одного края до другого, выстраивается точный образ ее поверхности. Проблема в том, что необходимо обрабатывать при этом огромный объем генерируемых данных. Чтобы полностью отснять ЗD-объект, необходимо сделать несколько сканов. Сведение этих сканов в единую непрерывную модель, удаление дублирующих данных и отсеивание ошибок (которые неизбежно возникают, когда обрабатывается громадное количество точек, выражающееся семизначными числами) — задача, конечно, непростая. Лос-анджелесская компания Cyberware стала первой фирмой, выпустившей систему такого рода на рынок в конце 1980-х годов. Вслед за сканером с прагматичным названием Head Scanner (в буквальном переводе «головной сканер» или «сканер головы») в начале 1990-х годов был выпушен Whole Body Scanner — «сканер всего тела». Технология оказалась довольно популярной, и в течение нескольких лет появилось довольно много производителей подобных устройств. В конце концов они эволюционировали настолько, что стало возможным сканирование не только формы поверхности, но и цвета (текстуры) за один проход. Работают эти устройства чрезвычайно быстро и точно (например, сканирование головы занимает не более 15 секунд, и за это время генерируется около 250 тысяч опорных точек), но по-прежнему остаются очень дорогими. Скажем, WB4 Body Scanner компании Cyberware обойдется в 410 тысяч долларов, а расценки на сканирование в специализированных бюро начинаются от двух тысяч долларов за час. Эта технология имеет и другие недостатки. Возникают проблемы с отражающими поверхностями (что неудивительно), а также с выступами, расщелинами и другими участками, где трудно отслеживать световую полосу. Кроме того, поскольку процесс полностью автоматизирован, оператор-модельщик оказывается выключенным из рабочего цикла, то есть он не может приступить к работе до тех пор, пока не закончится сканирование. В результате получаются слишком громоздкие сетки, для которых требуется большой объем дополнительной обработки. Однако на рынке представлены и более дешевые сканеры, нижний уровень цен которых составляет примерно 20 тысяч долларов. Специалисты большинства компаний убеждены, что эти устройства достойны того, чтобы работать над снижением их цен. Но даже если лазерные сканеры или контактные датчики действительно когда-нибудь выйдут на массовый потребительский рынок, перед поль3Dвателем все равно будет стоять все тот же вопрос: «Строить или покупать?», то есть или тратить несколько недель на то, чтобы найти или вылепить модель, отсканировать ее, а затем вычистить полученные данные и упаковать их в приличную ЗD-модель, или подобрать в каталоге готовую? Судя по всему, расширение библиотек каркасных моделей продолжится и в дальнейшем.

2013-11-12


Pекламa *

* Рекламные материалы размещаются в автоматическом режиме. Aдминистрация сайта не несёт ответственности за достоверность представленных материалов

Объявления:

Pекламa