Что такое полигональное моделирование?

Полигональный меш состоит из трех элементов, и все остальное строится из них. Вершина — это точка в пространстве. Ребро — это прямая линия, соединяющая две вершины. Грань — это плоская поверхность, ограниченная замкнутым контуром из ребер: три из них образуют треугольник, четыре — квад.

Кривизна — это всегда иллюзия. Сфера не круглая; это несколько сотен плоских граней, расположенных таким образом, что после сглаживания шейдинга рендерером ваш глаз воспринимает кривую. Больше граней означает более плавное восприятие и более тяжелый меш, что и является компромиссом в каждом решении при моделировании.

Квады важнее, чем ожидают новички. Алгоритмы подразделения, эдж-лупы и деформация ведут себя предсказуемо на четырехсторонних гранях и непредсказуемо на гранях с пятью и более сторонами — n-гонах. Большинство моделлеров работают с мешем, состоящим из квадов, и позволяют триангуляции происходить при экспорте, потому что игровые движки все равно триангулируют все.

Экструд вытягивает грань наружу и создает стенки, соединяющие ее с исходным местом — это самая часто используемая операция в моделировании, превращающая куб практически во что угодно. Инсет создает уменьшенную копию грани внутри себя, что позволяет получить рамку перед экструдированием панели или кнопки.

Бевел заменяет острый край двумя или более близко расположенными краями, смягчая угол. Это не украшение: реальные поверхности улавливают свет по своим краям, а идеально острый угол выглядит как компьютерная графика, потому что в физическом мире нет ничего идеально острого.

Луп кат вставляет кольцо ребер вокруг меша, давая больше мест для его формирования — и, что крайне важно, контролируя поведение сабдива. Сабдив разделяет каждую грань на более мелкие и сглаживает результат, превращая блочную сетку в гладкую поверхность. Булевы операции объединяют две формы путем объединения, вычитания или пересечения, что быстро, но часто оставляет грязную топологию, которую нужно потом чистить.

Топология — это расположение граней, независимое от формы, которую они описывают. Две модели могут выглядеть идентично, но иметь совершенно разную топологию, и разница проявится, как только вы попытаетесь что-либо с ними сделать.

Она определяет три вещи. Как деформируется модель: локоть сгибается чисто, когда эдж-лупы проходят вокруг сустава, и сминается, когда их нет. Как она подразделяется: равномерно расположенные квады сглаживаются предсказуемо, в то время как n-гоны и блуждающие полюса создают защемления. И как она текстурируется: UV-развертка намного проще на аккуратном меше, а хаотичный создает растянутые, непригодные карты.

Вот почему моделлеры заботятся о чистом меше, даже если рендер выглядит хорошо. Рендер — это конец одного пути; модель обычно является началом нескольких других.

Скульптинг работает наоборот. Вместо того чтобы намеренно расставлять грани, вы двигаете очень плотный меш, как глину, и позволяете программе заботиться о геометрии. Это намного лучше для органических форм — лиц, существ, складок ткани — и намного хуже для всего, что требует точности или легкого меша, поэтому скульпты обычно ретопологизируются в чистую полигональную модель.

CAD снова отличается: он описывает формы математически, как точные кривые и твердые тела, а не аппроксимирует их плоскими гранями. Эта точность нужна машиностроению и не может быть обеспечена полигональным мешем. Но CAD-модели должны быть преобразованы в полигоны, прежде чем игровой движок или рендерер смогут их использовать.

Большая часть реальной работы их смешивает. Скульптите органические части, моделируйте твердотельные части, ретопологизируйте там, где они встречаются — затем текстурируйте и рендерите полигональный меш, который получается в итоге.