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Modellieren von 3D-Computergrafiken umfasst Modellierungstechniken, um 3D-Computergrafik generieren.
Technik des Entwerfens
Zum Modellieren
Jedes Objekt, mit dem ein 3D-Programm arbeitet, wird als a . beschrieben dreidimensional Objekt, indem eine Reihe von Punkten als x,y,z-Koordinaten erfasst wird. Ein kompliziertes Objekt, wie beispielsweise ein Pferd, kann daher Tausende (oder mehr) Punkte enthalten. Die meisten Programme können auch mit mathematischen Formeln arbeiten und beispielsweise eine Kugel oder ein Quadrat irgendwo als mathematisches Objekt definieren.
Da ein Computermonitor flach ist, kann das Erstellen eines 3D-Objekts schwierig sein. Beim Entwerfen wird oft gleichzeitig eine Vorder-, Seiten- und Draufsicht auf den Bildschirm gezeichnet. Außerdem kann das Objekt oft mit der Maus gedreht werden, um es von allen Seiten zu betrachten.
extrudieren
Extrudieren ist eine Standardfunktion in fast allen Programmen. Das englische Wort „extrude“ bedeutet „ausstoßen“. Mit dieser Funktion ist es möglich, ein Profil zu erstellen, indem nur die Kurve gezeichnet wird.
Die Kurve ist hier eine geschlossene Kurve und ist beispielsweise das Profil einer Bahnstrecke. Das Programm zeichnet eine glatte Linie durch die Punkte. Anschließend wurde mit der Extrude-Funktion profiliert und das Endergebnis berechnet (render).
Drehbank
Auch die Drehfunktion gehört zu den Standardfunktionen. Das englische Wort "Drehmaschine" bedeutet wörtlich "Drehbank'. Dadurch ist es möglich, eine Kurve in ein rundes Objekt zu verwandeln, indem die Kurve sozusagen rund läuft.
Die Kurve wird mit wenigen Punkten fixiert und ist beispielsweise die Außenseite einer Vase oder einer Flasche. Das Programm zeichnet eine glatte Linie durch diese Punkte. Die Drehfunktion erstellt ein rundes Objekt. Durch die Berechnung des Ergebnisses (Rendering) entsteht das endgültige Bild der Vase oder Flasche.
Unterteilung
Es gibt verschiedene Techniken zum Entwerfen von Objekten mit runden Formen, bei denen nur wenige Punkte erfasst werden müssen, wonach das Programm sie in eine runde Kurve umwandelt und alle Zwischenpunkte hinzufügt. Unterteilung (wörtlich: Unterteilung) ist eine flexible Methode, um ein beliebiges Objekt weniger „eckig“ zu machen. Es wird auch als "Glättung" bezeichnet. Die Form des Ergebnisses geht normalerweise nicht durch die Punkte.
Bei den meisten Programmen lässt sich das Objekt mit der Maus in Echtzeit verändern, sozusagen in die richtige Form "kneten".
Patch-Modellierung
Im Gegensatz zu "Unterteilung" und "Glättung" geht die Form beim "Patch Modeling" (Modellieren durch Anlegen von Flächen zwischen Linien) durch die ursprünglichen Punkte. Hierfür wird ein anderer Berechnungsalgorithmus verwendet als bei der Unterteilung. In der Praxis ist der Unterschied jedoch nicht immer so deutlich.
NURBS
NURBS steht für NonUniform Rational Bezier Splines und erzeugt Ergebnisse, die mit Subdivision vergleichbar sind, nämlich enge Formen, die für den Benutzer auf logische Weise stören. NURBS verwendet den Bezier-Spline als Kurve. Zu beachten ist, dass NURBS daher weniger mit Punkten als Startpunkt rechnet als Subdivision: Es wird mit Linien gerechnet, wobei vom Anwender angegeben werden kann, inwieweit die umgebenden Linien an der Verformung des Objekts beteiligt sein müssen beseitigt das 'Mikromanagement', wie es häufig bei der Unterteilung oder polygonalen Modellierung vorkommt. Es ist nicht notwendig, globale Formen einzeln zu platzieren (vgl. Scheitelpunkte bei polygonaler Modellierung) Das Ergebnis sind leicht bearbeitbare, organische oder mechanische Oberflächen, die sich beispielsweise für Verkehrsmittel wie Autos sehr gut eignen. Dies ist auch die Grundlage für NURBS, da Autos mit polygonalen Objekten nur sehr schwer zu erstellen sind. Das 'B' von NURBS kommt von bezier da dieser Mann die erste Arbeit über NURBS geschrieben hat.Der Nachteil von NURBS ist im Moment, dass die Texturtechnik und die Kompatibilität mit externen Anwendungen (noch) nicht vollständig fertig sind, so dass es eine Anpassung der Arbeitstechnik und/oder das Erlernen von die notwendigen Fähigkeiten. Viele 3D-Softwareanwendungen bieten jedoch die Möglichkeit, NURBS-Objekte einfach und fehlerfrei in universellere Formate wie beispielsweise polygonale Objekte zu übertragen.
Bekannte 3D-Anwendungen mit NURBS-Unterstützung sind 3ds Max und Maya 3D
Metaball (Blob)
Eine Technik zum Erzeugen glatter runder Formen ist die "Metalball"- oder "Blob"-Technik. Einige Kugeln (oder andere Formen) werden nahe beieinander platziert. Wo die Kugeln am nächsten beieinander liegen, ziehen sie sich an und ihre Form geht ineinander über.
 ohne Metaball |  mit Metaball |
Das erste Bild zeigt, wie die Kugeln platziert werden. Für das zweite Bild ist nur die Metaball-Funktion eingeschaltet, ansonsten aber genau gleich.
Bäume
Einen Baum zu zeichnen war eine schwierige Aufgabe. Um einen möglichst realen Baum zu zeichnen, wurden alle möglichen Methoden verwendet, jedoch nicht immer mit Erfolg. Als einzige gute Lösung stellte sich heraus, einen Baum komplett zu definieren, einschließlich aller Äste und aller Blätter. Die Berechnung des Ergebnisses dauert natürlich länger. Viele 3D-Programme verfügen über Algorithmen, um die Form von Bäumen zu definieren.
Fell und Haare
Es wurden noch keine Standardmethoden entwickelt, um Fell und Haar originalgetreu nachzuahmen. Die Programme, die dazu in der Lage sind, tun dies normalerweise in letzter Minute beim Rendern.
Zeichnung von Oberfläche und Volumen
Der Oberfläche eines Objekts kann eine bestimmte Struktur und Farbe gegeben werden, zum Beispiel „Holz“ oder „Stein“. Die Zeichnung kann mathematisch berechnet werden, kann aber auch von einem Foto stammen.
Rendern
Unter Rendering wird die eigentliche Berechnung des resultierenden Bildes verstanden. Dafür wurden verschiedene Berechnungsmethoden entwickelt. Die Berechnung eines Bildes kann Sekundenbruchteile bis hin zu mehreren Tagen dauern. Die Berechnungsmethoden dienen dazu, in kürzester Zeit ein möglichst realistisches Bild zu erstellen.
Einige Rendering-Methoden:
- Raytracing. Dies ist das bekannteste.
- Scanline-Rendering. Auf diese Weise können Sie schnell ein Ergebnis sehen.
- Globale Beleuchtung. Global Illumination arbeitet mit Licht, das von überall her kommt.
Darüber hinaus gibt es Techniken, um mehr Realismus zu erzielen:
Bei Radiosity reflektiert jedes Objekt Licht seiner eigenen Farbe. Im Beispiel sehen Sie, dass sich die Bodenoberfläche im Bereich der roten Kugel etwas rot färbt. Dieser Effekt tritt auch in der Realität auf, und durch die Einbeziehung in die Berechnung sieht das Bild realistischer aus.
Von einem fotorealistischen Bild spricht man, wenn es kaum einem echten ähnelt Foto kann außeinandergehalten werden.
Animation
Werden mehrere Bilder nacheinander abgespielt, während Objekte verändert werden, entsteht ein Animationsfilm.
Manchmal wird es auch als "4D" bezeichnet, weil die Zeit als vierte Dimension hinzugefügt wurde.
Siehe auch
Externe Links
- Aust-Manufaktur.de: Der Künstler Tom Aust arbeitet mit 3D-Formen und Computergrafik. Er ist der Schöpfer des kostenlosen TOMTREE, mit dem naturgetreue Bäume erstellt werden können.
- EyeTronics.com: Modellierung aus Fotos oder Videobildern
- Simple3D.com: 3D-Scanner, Digitalisierer und Software für 3D-Modelle