Strategien zur Erzeugung von 3D Modellen

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1 Strategien zur Erzeugung von 3D Modellen Technische Universität Dresden Fakultät Informatik Institut für Software-und Multimediatechnik Proseminar: Computergrafik Dozent: Dr. Mascolous Referent: Björn Uhlig

2 Gliederung Maxon Cinema 4D Das Bool Objekt Dreieck vs. Viereck in der Modellierung Deformer als Helfer in der Modellierung Box Modelling Modellieren mit Edgeloops Modellieren durch Polygondisplacement Splines als Grundlage von NURBS Quellen Frei Form Deformer Bézier Spline B - Spline Modellieren mit NURBS Objekten Extrude NURBS Lathe NURBS Loft NURBS Sweep NURBS Bézier - NURBS 2

3 MAXON Cinema 4D MAXON Computer GmbH: - Hauptsitz: Friedrichsdorf Nördlich von Frankfurt am Main Übernahme durch die Nemetschek Gruppe Cinema 4D: (1993: CINEMA 4D V1 für den Amiga) - Softwarepaket für 3D-Modellierung, Texturierung, Ausleuchtung, Animation und Rendern - Aktuelle Version: Module: Advanced Render, BodyPaint 3D, Dynamics, HAIR, MOCCA, MoGraph, NET Render, Sketch and Toon, Thinking Particles 3

4 Dreieck vs. Viereck in der Modellierung Edgeloops Glätten von 3D Modellen 4

5 Box Modelling Aussuchen eines geeigneten parametrisierten Körpers Anpassen der Parameter und Unterteilung Konvertierung in ein PolygonObjekt Ausarbeitung von Details durch Extrudieren, Bevelieren, Unterteilen usw. 5

6 Modellieren mit Edgeloops Strategie zum Erzeugen von Objekten durch Erstellen von Edgeloops an charakteristischen Stellen des zu modellierenden Objektes Ausfindig machen von den oben genanten Stellen: z.b.: Ansätze von Extremitäten, Bauchbereich, Augen, Mund u.s.w Erstellen der Edgeloops (und editieren der erstellten Punkte) Verbinden der einzelnen Loops und Unterteilen der neuen Flächen 6

7 Splines als Grundlage von NURBS Nicht renderbar Definition von Profilen bzw. Stützpunkten verschiedene Interpolationsmethoden Verschiedene parametrisierbare Grundformen (müssen dann in Splines konvertiert werden) 7

8 Bézier - Spline Anfang der 1960er Jahre unabhängig voneinander von Pierre Bézier bei Renault und Paul de Casteljau bei Citroën entwickelt Weicher Kurvenverlauf zwischen den Stützpunkten Kurve verläuft immer genau durch die Stützpunkte Kein Überschwingen 8

9 B - Spline Sehr weicher Kurvenverlauf Verläuft nicht durch die Stützpunkte Stützpunkte geben nur den ungefähren Kurvenverlauf vor Näher aneinander liegende Stützpunkte haben größeren Einfluss auf die Kurve als weiter auseinander liegende 9

10 Modellieren mit NURBS Objekten Non Uniform Rational BSpline Zur Erzeugung von 3D Objekten aus Splines Zur Verfügung stehen LatheNURBS, Sweep-NURBS, LoftNURBS, Extrude-NURBS und das Hyper - NURBS 10

11 Extrude - NURBS Erzeugt aus einem geschlossenen/nicht geschlossenen Spline einen Körper/eine Fläche Trägt das Profil linear in Richtung eines Vektors aus Eignet sich besonders für Text und dünne Objekte 11

12 Lathe - NURBS Rotiert ein Profil um seine Objektachse um ein Objekt zu erstellen Eignet sich besonders für rotationssymmetrische Körper Kann bei hinreichend niedriger Unterteilung n - Ecke erzeugen 12

13 Loft - NURBS Nutzt mehrere Stützsplines um zwischen ihnen einen Körper bzw. Fläche zu interpolieren (die Stützsplines sind die Profile/ Querschnitte des Erzeugten Objekts, nicht die hier gezeigten Railsplines) Eignet sich um Körper mit nicht konstanten Querschnitt zu erstellen 13

14 Sweep - NURBS Extrudiert ein Profil entlang eines Railsplines Eignet sich um Körper mit konstanten Querschnitten zu erstellen 14

15 Bézier - NURBS Erzeugt eine Fläche über Bézier-Kurven in X und Y Richtung Eignet sich besonders für geschwungene Objekte (Segel. Auto-Kotflügel, Flugzeugnasen) 15

16 Das Bool Objekt Realisiert Boolsche Operationen mit 3D Körpern Körper müssen hinreichend Unterteilt sein Körper sollten geschlossen sein Zur Verfügung stehen die Operationen: A+B, A-B, A geschnitten B und A ohne B (um Löcher in ein Volumen zu schneiden) 16

17 Deformer als Helfer in der Modellierung Realisieren die Verformung von 3D Objekten Objekte müssen hinreichend unterteilt sein Erzeugen schwer zu modellierende Formen mit sehr wenig Aufwand 17

18 Frei- Form - Deformer Verformt Objekte anhand von Stützpunkten, welche wie kleine Magnete auf das Ausgangsobjekt wirken Parametrisierte Objekte, Polygonobjekte und Splines können verformt werden 18

19 Modellieren durch Polygondisplacement Verformt die Oberfläche eines Objekts (in Richtung seiner Flächennormalen) anhand einer Bitmap 2 Möglichkeiten: - mittels Displace Objekt (MoGraph) - mittels Materialkanal Displacement Um sehr gute Genauigkeiten zu erzielen sollte die Map in einem Format mit mehr als 8bit je Farbkannal vorliegen 19

20 Quellen Tutorials auf der Website von Andrew Klein Boaswan Dzung Wong: Bézierkurven: gezeichnet und gerechnet. Orell Füssli Verlag, Zürich 2003, ISBN Cinema 4D Hilfe Wikipedia 20