اجزای مدل سه بعدی (Vertex ، Polygon و Edge)
فهرست مطالب
آخرین به روزرسانی در 02/12/2023
مدل سازی اجزای بسیار گسترده ای دارد و برای اینکه شما خروجی یک مدل با کیفیت و استاندارد را داشته باشید باید به بهترین شکل ممکن با اجزای مدل سازی آشنایی داشته باشید.
ما در این مقاله مبنا و توضیحات خود را بر اجزای مدل سه بعدی ارائه می دهیم.
قبلا در مقالات سبک های مدل سازی سه بعدی ، مدل سازی NURBS ، مدل سازی Subdivision ما به روش های مدل سازی پرداخته ایم و در این مقاله به جزئیات هر مدل می پردازیم.
Vertex ، Polygon و Edge سه کامپوننتی است که قصد پرداختن به آن ها در این مقاله را داریم.
مدل سازی Polygon
یک راه خوب برای معرفی مدلهای Polygon ، مقایسه آنها با مدلهای NURBS است.
NURBS یک مدل ریاضی است ، در حالی که مدلهای Polygon (همچنین به عنوان مش شناخته میشوند.) ؛ مجموعهای از ورتکس ها ، edge ها و سطوحی (faces) هستند که مدل را تعریف میکنند که امکان ویرایش آسان و دقیق را فراهم میکند. ( در ادامه به مفاهیم تمامی آن ها خواهیم پرداخت.)
شما با تغییر هر یک از این کامپوننت ها می توانید آبجکت خود را به شکل دلخواه تغییر دهید.
Faces (سطوح)
face اساسی ترین قسمت یک پولیگان و اجزای مدل سه بعدی است.
هنگامی که سه یا چند edge به یکدیگر متصل می شوند ؛ face چیزی است که فضای خالی بین edge ها را پر می کند و چیزی را می سازد که روی شبکه ی پولیگان قابل مشاهده است.
روی تصویر زیر بخش هایی از یک چهره را با رنگ قرمز مشخص کردیم.
Edge
edge یکی دیگر از اجزای یک پولیگان است.
edge ها به تعیین شکل مدل ها کمک می کنند ، به اینصورتکه با آن ها می توان زوایای لبه های یک مدل سه بعدی را تغییر داد.
و قائدتا با تغییر لبه ها می توان تغییرات کلی ای را در مدل به وجود آورد.
برای هر edge دو یال با یک راس مطابق با شکل زیر تعریف شده است.
Vertex
vertex ، رئوس و یا همان نقاط کوچکترین جزء یک مدل پولیگان است.
vertex نقاطی درون مدل هستند که وظیفه ی آن ها متصل کردن edge ها به یکدیگر می باشد ؛ زیراکه برای متصل کردن دو خط قائدتا یک نقطه نیاز است.
مانند هر یک از کامپوننت های دیگر شما با ویرایش موقعیت ، حذف و یا ادغام این نقاط نیز می توانید تغییرات اساسی را در شکل خود به وجود بیاورید.
subdivision surfaces
از آنجایی که edge بین دو راس (vertex) همیشه باید صاف باشد ، ایجاد یک شکل یا منحنی گرد دشوار است؛ اما یک ترفند وجود دارد ؛ و اینجاست که subdivision surfaces وارد بازی می شوند.
subdivision surfaces ، که گاهی اوقات NURMS نیز نامیده می شوند ؛ روشی است که برای صاف کردن آن مش های پیکسلی استفاده می شود.
subdivision surfaces از یک الگوریتم برای گرفتن هندسه پولیگان و صاف کردن آن به طور خودکار استفاده می کنند.
آنها در واقع هر سطح پولیگان را به سطح های کوچکتر تقسیم می کنند که بهتر به سطح صاف نزدیک می شود.
segment ها
اصطلاحا به میزان جزئیات تشکیل دهنده ی یک مدل segment می گویند.
هر چقدر که میزان سگمنت ها بیشتر باشد ؛ در نتیجه شما اجزای مدل سه بعدی با کیفیت تری و در عین حال سنگین تری را از لحاظ حجمی و زمان رندرگیری دارید.
دقیقا افزایش سگمنت یک مدل به معنای افزایش تعداد vertex ها ، edge ها و در نهایت پولیگان ها می باشد.
در مبحث سگمنت ها باید به شدت بهینه کار کنید و متناسب با نیاز مدل ، تعداد سگمنت ها را مشخص کنید ؛ زیراکه در غیر اینصورت با مصرف بیش از حد منابع به شکل کاملا غیر ضروری روبه رو خواهید شد.
high-poly و low-poly
high-poly اصطلاحا مدل سازی با جزئیات بالا یا همان با سگمنت بالا می باشد و low-poly مدل سازی با جزئیات کمتر و سگمنت کمتر می باشد.
اجازه دهید مثال هایی را در اینباره بزنیم.
استفاده از مدل سازی در مباحث مختلفی مانند : صنعت ، انیمیشن سازی ، معماری و بازی وجود دارد.
در مباحثی مانند بازی سازی ، ما رندرینگ مدل ها را به صورت ریل تایم داریم به همین خاطر باید از لحاظ حجمی و کیفیتی مدل ها به شدت بهینه باشند.
به همین علت در مدل سازی بازی معمولا از مدل سازی low-poly استفاده می کنند.
اما اگر دقت کنید دقیقا در همین بازی ها زمان هایی که انیمیشن های داستانی پخش می شود ؛ کیفیت مدل ها و کارکترهای بازی در انیمیشن داستانی دو چندان می شود ؛ و این به این علت است که در مبحث انیمیشن سازی نسبت به مدل سازی جزئیات مدل ها می توانند بسیار بیشتر باشند.
در موارد دیگر می توانیم به صنعت و معماری اشاره کنیم که در این فیلدها معمولا مدل ها به صورت high-poly طراحی می شوند ؛ زیراکه حداکثر میزان جزئیات و کیفیت آبجکت ها برای کاربران بسیار مهم است.
و از آنجایی که خروجی تحت تنها یک فریم است ؛ زمان زیادی نیز برای رندرگیری از دست نمی رود.
Retopology چیست
Retopology بهینهسازی مدل های پولیگان است که به هنرمندان CG اجازه میدهد تعداد پولیگان ها را در مش کاهش دهند و موارد high-poly را به low-poly تبدیل کنند.
تعداد و asset های مربوط به مدل سازی در هر مبحثی به قدری زیاد است که اکثریت مدل سازان برای حتی مدل سازی اختصاصی نیز از سفارشی سازی مدل های آماده استفاده می کنند.
به همین علت متناسب با کاربری های مختلف ، Retopology از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
زیراکه ممکن است مدل های آماده high-poly باشد و شما نیاز به low-poly داشته باشید و یا برعکس.
به این ترتیب ، هنرمندان CG میتوانند مدلهای سهبعدی با کیفیت بالا را با موتورهای بازی ، برنامهها و پیکربندیهای محصولات سهبعدی تطبیق دهند.
همانطور که گفته شد ، سازندگان متناسب با کاربری خود به مدل های سه بعدی پولیگان high-poly و low-poly برای کاربری های مختلف نیاز دارند.
بنابراین هنرمندان CG می توانند با ایجاد یک شی با کیفیت بالا برای رندرهای سه بعدی و انیمیشن های سه بعدی شروع کنند.
سپس همان آیتم های سه بعدی را دوباره توپولوژی می کنند و آنها را به اشیاء سه بعدی سبک وزن (low-poly ) و با قابلیت رندر برای برنامه ها و بازی ها تبدیل می کنند.
ابزارهای مدل سازی
در ادامه قصد داریم به رایج ترین ابزارهایی که معمولا در تمامی نرم افزارهای سه بعدی برای ویرایش vertex ، edge و face وجود دارد ؛ بپردازیم.
(لازم به ذکر است این ابزارهای ویرایش ، رایج ترین هستند و ممکن است در نرم افزارهای سه بعدی مختلف ، ابزارهای ویرایش بیشتری بوده و یا حتی نام ابزارهای ویرایش با نام هایی که ما در ادامه برای آن ها معرفی می کنیم یکسان نباشد اما مطمئنا کاربری آن ها یکسان است.)
۱- ابزارهای ویرایش Edge
۱.۱- Connect :
عملیات Connect دو ادج روی یک face را می گیرد و یک ادج اضافه می کند که نقاط میانی آنها را به هم متصل می کند.
اگر بیشتر یا کمتر از دو ادج در هر face انتخاب شود ، یا اگر ادج ها یک face مشترک نداشته باشند ، هیچ ادجی ایجاد نمیشود.
اگر ادج های انتخابشده یک زنجیره ناگسستنی تشکیل دهند، این عملیات میتواند به چندین face متصل شود.
۱.۲- Extrude :
عملیات Extrude Edge ادج های انتخاب شده را کپی می کند و یک پولیگان جدید برای اتصال آن ادج ها ایجاد می کند.
۱.۳- Delete :
عملیات Delete تمام face های متصل به ادج را از بین می برد.
این باعث ایجاد حفره هایی در مش می شود که ممکن است نیاز به ویرایش داشته باشند مگر اینکه آن ها را در نظر نگیرید.
(لازم به ذکر است از آنجایی که عملیات حذف ، عملیات واضح و مشخصی بوده و برای face و vertex هم وجود دارد ما آن را برای بخش های دیگر تکرار نمی کنیم.)
۱.۴- Remove :
عملیات Remove ادج را با حفظ توپولوژی مش و بدون ایجاد هیچ حفره ای حذف می کند.
این گزینه برای ادج های واقع در border کار نمی کند.
هر face که ادج را به اشتراک بگذارد ادغام می شود.
(لازم به ذکر است در این حالت رئوس سازنده ی ادج حذف نمی شوند.)
۱.۵- border :
تعریف بوردرها مشخص است و حواشی مدل را تشکیل می دهند.
ما توضیحات زیادی در رابطه با آن نمیدهیم چون مشخص بوده و عملکردهایی که معمولا می توان به آن ها داد ، انتخاب و fill border است.
(عملیات Fill Borders یک face را در سراسر یک حفره در مش بین دو ادج مرزی مجاور ایجاد می کند.
اگر کل حاشیه انتخاب شود ، حفره به طور کامل پر می شود.
اگر از Fill Borders بعد از انتخاب تمامی بوردرها استفاده شود ، تمام حفره های مش پر می شود.)
۲- ابزارهای ویرایش face
۲.۱- Extrude :
عملیات Extrude یک face یا گروهی از face ها را در امتداد مسیر خود ، بیرون می آورد. (به بیرون هل می دهد.)
face های جدیدی اضافه میشوند تا دوباره به بقیه مش متصل شوند.
۲.۲- Bevel :
فرایند آن مانند Extrude است ، اما به شما امکان تنظیم یک افست و تعداد سگمنت ها در امتداد extrusion را میدهد که تنظیم کنید و همچنین تغییر curvature style.
یک bevel با افست صفر با linear curvature برابر است با اکسترود.
۲.۳- Insert :
extrusion سریع face های بدون ارتفاع ، Insert نامیده می شود.
۲.۴- Slice Plane :
عملیات Slice Plane ادج هایی را روی یک مش در امتداد یک plane ایجاد می کند و تمام face های طرف دیگر slice را حذف می کند.
۲.۵- Cut Plane :
عملیات Cut Plane تقریباً مشابه عملیات Slice Plane است، اما هیچ face را حذف نمی کند.
۲.۶- Detach :
عملیات Detatch آن face انتخابی را از بقیه مش جدا می کند.
face جدا شده دیگر رئوس خود را با همسایگان خود به اشتراک نخواهد گذاشت.
این روی face های بدون رئوس مشترک تاثیری ندارد.
میتوان آن را بهعنوان یک polyMesh node جدید جدا کرد ، یا بخشی از مش موجود باشد، بر اساس چک باکس Detach/Duplicated as PolyMesh.
۲.۷- Duplicate :
عملیات Duplicate می تواند face های انتخاب شده را کپی برداری کند.
میتوان آن را بهعنوان یک گره جدید polyMesh کپی کرد ، یا بخشی از مش موجود ، بر اساس چک باکس Detach/Duplicated as PolyMesh باشد.
۳- ابزارهای ویرایش vertex
۱.۱- weld :
عملیات Weld رئوس انتخاب شده را در صورتی ادغام می کند که فاصله آنها از یکدیگر در حد آستانه باشد.
به طور پیش فرض ، رئوس هایی را که کاملاً نزدیک هستند ادغام می کند.
۱.۲- Connect :
عملیات Connect یک ادج جدید بین جفت رئوس انتخاب شده که یک face مشترک دارند ایجاد می کند.
اگر رئوس یک یال مشترک داشته باشند ، این گزینه تأثیری نخواهد داشت.
اگر بیش از دو راس روی یک face انتخاب شده باشد ، دو راس اول که ادج مشترکی ندارند به هم متصل می شوند.
۱.۳- Remove :
عملیات Remove رئوس انتخاب شده و هر لبه غیر حاشیه ای را که هنگام تلاش برای حفظ توپولوژی متصل شده اند حذف می کند.
۱.۴- Remove Selected Unused Vertices :
عملیات Remove Selected Unused Vertices هر رئوسی را از انتخاب ، حذف می کند که بخشی از هیچ face نباشد.
برای حذف تمام رئوس استفاده نشده، از عملیات Object Mode > Remove Unused Vertices می توان استفاده کرد.
مهرسا امینی
برنامه نویس ، انیماتور ، سئوکار
سخت ترین لحظات زندگی شما ، یک قدمی موفقیت را به همراه دارد.