Was ist ein Polygon bei der 3D-Modellierung?

Um besser zu verstehen, wie aus einem einfachen Polygon ein 3D-Modell wird, denke an den Aufbau eines Würfels. Ein Würfel hat sechs Flächen, 12 Kanten und acht Eckpunkte, die miteinander verbunden ein Objekt bilden. Nach demselben Grundprinzip erstellen CG-Artists mithilfe von Polygonen jede beliebige Form.

Ein genauer Blick auf das Gitterdrahtmodell (Wireframe oder Mesh) eines 3D-Objekts zeigt, dass sich jede Form – ob menschliches Gesicht oder Fantasiewesen – aus vielen Polygonen zusammensetzt.

Ein High-Poly-Modell bezieht sich auf ein Mesh, das mit einem sehr hohen Detailgrad und ohne Rücksicht auf die finale Anzahl der Polygone erstellt wurde. Viele High-Poly-Modelle entstehen jedoch völlig ohne Polygone (oder Polygonmodellierung), sondern werden mithilfe Voxel-basierter 3D-Methoden geformt.

Ein Voxel ist das dreidimensionale Äquivalent eines Pixels in einem 2D-Bild. Jedes Pixel speichert Farbinformationen. Ein Voxel ist im Prinzip dasselbe. Es handelt sich um einen einzelnen Punkt, der relevante 3D-Informationen speichert und eine bestimmte Stelle in einem dreidimensionalen Raster darstellt.

Mit diesen Methoden können Artists in Echtzeit 3D-Objekte formen. Das fertige 3D-Modell kann als Mesh exportiert werden, wobei Computer-Algorithmen die polygonale Modellierung übernehmen. Die Ergebnisse sind oft beeindruckend, erfordern jedoch aufgrund der Vielzahl an Polygonen mehr Speicherplatz und Rechenleistung. Daher der Name „High Poly“.

Dies führt uns zum Begriff „Retopologie“: Bei diesem Prozess wird ein High-Poly-Modell in ein Low-Poly-Modell umgewandelt. Das geht mit mehreren Methoden. Manche Programme enthalten sogar spezielle Werkzeuge, die Artists bei der Retopologie unterstützen. Für viele Artists ist sie ein unverzichtbarer Schritt in ihrem Workflow.

Es ist gängige Praxis, die Topologie zu vereinfachen, aber die komplexere High-Poly-Version auf die Oberflächentexturen des Objekts zu backen. Auf diese Weise gehen kaum Details verloren, die Performance des Modells wird jedoch deutlich optimiert.

Unterteilung ist eine nützliche Technik zur Erstellung harmonischer 3D-Modelle aus Polygonen. Denke an unser vorheriges Beispiel eines einfachen Würfels mit nur sechs Flächen. Man könnte jede Fläche des Würfels in kleinere Viertel unterteilen. Beispiel: Ein Würfel wird einmal vertikal und einmal horizontal unterteilt. Das heißt, jede Fläche wird in vier kleinere Flächen unterteilt.

Mit dieser Technik kannst du mit einer Grundform als Ausgangsbasis für die Modellierung die Anzahl der Polygone erhöhen. Es gibt zwei Arten der Unterteilung.

• Gleichmäßige Unterteilung. Das gesamte Objekt wird gleichmäßig unterteilt. Das wirkt sich auf das ganze Mesh aus.
• Selektive Unterteilung. Bei dieser Methode der Unterteilung wählt der Artist nur einen Quadranten, z. B. eine Fläche, aus und unterteilt diesen in kleinere Unterelemente. Die anderen Mesh-Bereiche bleiben unverändert.

Für sich allein sind die Kanten eines Modells immer gestochen scharf. Denke wieder an den Würfel, bei dem zwei Flächen eine gemeinsame Kante haben. Selbst wenn du den Winkel zwischen den beiden Flächen so veränderst, dass er stumpf oder spitz ist, bleibt die Kante an sich scharf.

Mit Tools für Abschrägungen können Artists eine Kante auswählen, eine beliebige Anzahl an Abschrägungen hinzufügen und die Kante so glätten oder abrunden. Die Technik ist nützlich, sollte aber vorsichtig angewendet werden; denn es kann schnell passieren, dass unerwünschte Polygone hinzugefügt werden oder Konflikte mit der Topologie entstehen (wenn eine abgeflachte Kante zu viele Details umfasst).

In vielen 3D-Workflows kommt man anscheinend nicht an der Polygonmodellierung vorbei. Die Topologie, also die strukturelle Anordnung der Polygone in einem Mesh, kann viel Zeit kosten – auch wenn das Mesh nicht immer makellos sein muss. Dies gilt vor allem in produktorientierten Branchen, die die Vorteile von 3D nutzen wollen.

In diesen Situationen lohnt sich ein Programm für 3D-Modellierung, das nicht nur eine schnelle und effiziente Erstellung von Formen ermöglicht, sondern sich auch für die hochwertige Modellierung von harten (technischen) und organischen Oberflächen eignet.

Adobe Substance 3D Modeler ist ein Voxel-basiertes Programm, das für ein natürliches Modelliererlebnis konzipiert wurde und an die Arbeit mit echtem Ton erinnert. Artists müssen sich keine Gedanken um Polygone, Topologie oder UV-Mapping machen – von der ersten Minute bis zur Fertigstellung eines Modells. All diese Schritte werden beim Export automatisch vom Programm durchgeführt. Durch Festlegen der Exportoptionen behalten Artists dennoch die Kontrolle über diesen Prozess.

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Danke, dass du dich für die Welt von Adobe interessierst. Wir sind gespannt auf deine Kreationen.