Основные алгоритмы 3D моделирования

В компьютерной графике 3D-моделирование - это процесс разработки математического представления любой трехмерной поверхности объекта с помощью специализированного программного обеспечения. Сейчас существует множество хороших программ для черчения и моделирования. Так вы можете себе bricscad купить или любую другую программу, которая будет максимально отвечать вашим задачам. Продуктом моделирования является 3D-модель. Она может быть представлена в виде программного кода или отражена в порт просмотра или вьювера, как 3D-модель, а также с помощью двумерного изображения, создаваемого с помощью процесса рендеринга. 3D-модели могут создаваться вручную или автоматически. Изготовление моделей вручную подобно созданию скульптуры в пластическом искусстве.

Что такое модели

3D-модели представляют 3D-объект используя набор точек в 3D-пространстве, соединенных между собой различными геометрическими объектами, такими как треугольниками, линиями и тому подобное.

Какие существуют алгоритмы моделирования

Здесь перечислены математические подходы, которые интегрированны в том или ином виде в программное обеспечение и выделяют по своим возможностям различные алгоритмы для создания одной и той же модели, каждая из которых имеет своеобразные свойства. На сегодня все алгоритмы можно разделить на четыре категории.

Сплайновое моделирование (термин «сплайн» означает кривые, которые бывают разных типов)

NURBS - поверхности NURBS определяются кривыми, на которые влияют «тяжелые» контрольные точки. Кривая следует по точкам (но не обязательно прикасается к ним). Увеличение веса точки привлечет кривую ближе к ней. NURBS являются на самом деле гладкими поверхностями, а не их имитациями с помощью маленьких плоских поверхностей, поэтому этот метод часто применяют для моделирования органических форм. Часто термин NURBS используется для обозначения всех методов сплайнов моделирования, перечисленных ниже.

Патчи и кривые Безье - примитивный тип NURBS;
Би-сплайны (англ. Bi-spline) - это специальный тип сплайнов, которые могут быть быстро вычислены, как сумма базовых функций;
Rational;
Non-uniform (неравномерные) - дает возможность неравномерной параметризации вдоль поверхности;

Полигональное моделирование

Точки в 3D-пространстве, вершины (англ. Vertex), соединенные между собой линией - ребром (англ. Edge), образуют поверхность (англ. Faces) по законам создания геометрических плоскостей. Набор объединенных плоскостей называют полигональной сеткой (англ. Polygon mesh). Большая часть 3D-моделей сегодня строится как текстурированные многоугольные модели, поскольку они достаточно гибкие и компьютер может отрендерить их достаточно быстро. Однако, многоугольники являются плоскими и могут только примерно передать изогнутые поверхности, используя много многоугольников. Процесс преобразования гладких поверхностей в многоугольники называется тесселяции;

Моделирование с помощью сабдивов

(англ. Subdivision surfaces) - один из современных алгоритмов, который прогрессивно развивается и все более увеличивает конкуренцию двум предыдущим.

Процедурное моделирование

Такое моделирование позволяет оперировать масштабными проектами, требует в большинстве пайплайн, поэтому используется крупными студиями компьютерной графики.

Методы подходов к началу моделирования

Современное программное обеспечение позволяет использовать независимо от алгоритма моделирования различные подходы для построения модели.

Примитивы - моделирование с помощью простых геометрических фигур (шары, цилиндры, конусы и т.д.), которые используются как кирпичики при построении сложных объектов. Преимуществом метода является быстрое и легкое построение, а также то, что модели являются математически определенными и точными. Подходит к техническому моделированию и меньше для моделирования органики. Некоторые программы могут рендерить из примитивов направления, другие используют примитивы только для моделирования, а позже конвертируют для дальнейшей работы или рендеринга.