NURBS-поверхности, полигональные поверхности и поверхности с иерархическим разбиением
В этом разделе мы обсудим процесс выбора метода моделирования. В Maya моделирование осуществляется на основе трех разных форматов: неоднородных рациональных сплайнов Безье (о них мы поговорим в этой главе), сеток полигонов (они являются предметом обсуждения следующей главы) и поверхностей с иерархическим разбиением (этот усовершенствованный метод будет представлен в главе 6). Хотя традиционным методом является именно NURBS-моделирование, проще всего описать процесс создания объектов на основе полигональных сеток. Поэтому начнем мы именно с него.
Полигональное моделирование
Полигоны, или многоугольники, состоят из граней (faces). Одна грань представляет собой плоскую поверхность, полученную соединением трех точек, называемых вершинами (vertex). Положение вершин определяет форму и размер грани. Линии, соединяющие вершины друг с другом, называются ребрами (edges). Как правило, полигональные грани имеют три вершины, но могут иметь и четыре вершины и, соответственно, как треугольную, так и четырехугольную форму.
Грани соединяются друг с другом вдоль ребер, формируя более сложную поверхность (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Полигональная сфера и составляющие ее подобъекты
Полигональные модели проще всего визуализируются, и именно по этой причине они обычно используются в игровых приложениях, где визуализация должна происходить прямо по ходу игры. Для игр также предпочтительно создавать объекты, состоящие из небольшого числа полигонов, чтобы максимально ускорить процесс визуализации. Модели с плотной сеткой обычно используются в кино 11 на телевидении. Благодаря возможности создания моделей из одного куска данный формат применяется для получения персонажей. Персонажи в процессе анимации деформируются различными способами, поэтому крайне выгодно иметь модель, которая не будет разламываться в области швов.
Практические навыки моделирования на основе полигонов вы получите в главе 5.
NURBS-моделирование
В основе NURBS-моделирования лежат математические формулы, намного более сложные, чем для создания полигонов. Так как сцены с NURBS-моделями требуют дополнительных ресурсов, они используются в ситуациях, когда визуализация производится заблаговременно, например в анимационных фильмах или на телевидении. Так как NURBS-модели отличаются плавными и искривленными формами, моделирование на основе неоднородных рациональных сплайнов Безье чаще всего используется для создания персонажей автомобилей и тому подобных объектов.
Как уже упоминалось, аббревиатура NURBS расшифровывается как "неоднородные рациональные сплайны Безье". NURBS-геометрия основана на кривых, математическая концепция которых была разработана французским инженером Пьером Безье. Кривые Безье располагаются между управляющими вершинами (CV – control vertices) и основаны на уравнениях третьего порядка.
Для создания кривой Безье требуются как минимум четыре управляющих вершины. Установка каждой следующей такой вершины приводит к появлению очередного участка кривой, или сплайна, изогнутого наиболее удобным способом.
Как показано на рис. 4.3, управляющие вершины контролируют кривизну. Они соединяются друг с другом с помощью каркаса (hull), который используется для одновременного выделения наборов вершин. Первая управляющая вершина выглядит как закрытый квадратик, а вторая, задающая направление кривой, – как открытый. Кривой принадлежат только первая и последняя управляющие вершины, которые определяют ее начало и конец.
Рис. 4.3. Кривая Безье и ее компоненты