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[教學] 入門3D概念

作者：pupu│2010-02-08 13:42:36│巴幣：102│人氣：1849

0-1. Mesh 概念：

　　三維空間可以先參考 wiki 說明：http://zh.wikipedia.org/zh-tw/維度，基本上就是三軸 ( X、Y、Z) 組成的空間概念。

　　而在許多3D繪圖軟體中，點稱為Vertex (頂點)，線稱為 Edge (線)，面稱為 Face (面)。


Vertex	Edge	Face

　　兩個 Vertex 決定一個 Edge ，三個 Edge 決定一個 Face，以三角形為最小單位，利用許多三角形來組成我們所需要的模型，就稱為 Mesh (網格)。


一個金字塔型的 Mesh	一個猴子型的 Mesh (左)

　　所以在 Modeling (建模) 的時候，最好是將 Mesh 分割為三角或四邊形組合，不然很容易會出現一些無法預期的問題。

四邊形可以很容易的分割成兩個三角形，對角線也可以對換，在材質為 Smooth (光滑) 的時候會影響光影效果。

0-2. Curve (曲線)：

　　除了用 Mesh 建模以外，還有一種方式──曲線。曲線是利用數學式計算而成，圓滑表現與操作上會比用 Mesh 好很多。


封閉貝茲所形成的圓	Mesh 的圓

　　常用的曲線大概分為兩種：

　　 1. Bézier (貝茲)：有用過 2D 向量繪圖的人應該有碰過，利用控制點與雙柄控制曲線。

C 曲線 ; CV 控制點 ; H 柄

　　 2. NURBS：跟貝茲一樣用數學式表示，但是圖形表現更精確。改用 Knot (結) 、 Weight (權重) 與 Order 來控制曲線。


Knot : Uniform (均勻)	Knot : EndPoint (端點)	Weight 設定


order 越小，曲線越靠近控制點	圓 : 封閉貝茲(左) 封閉NURBS (右)

0-3 Surface (曲面)

　　NURBS Surface 是 Curve 的延伸，由 UV 軸所組成的面，一堆 2D 面交織而成，UV 軸上面的數量可以透過調整來增減，又因為只有 2 個軸，所以算是 2D 圖形 (沒有體積)。


端點UV圖 ( U 軸 [黃] ; V 軸 [粉紅] ) (解析度U : 4 ; V : 4)	均勻UV圖 ( U 軸 [黃] ; V 軸 [粉紅] ) (解析度U : 1 ; V : 1)

0-4. Model 製作步驟：

　　製作一個可 Render (宣染) 的 Model (模型) 大概可以分為五個部份：

1. Modeling (建模)

如同2D繪圖的線搞，將物件的外型勾勒出來。


一個圓 (Mesh)	一個圓 (Surface)

2. Lighting (打光)

如同2D繪圖的光影，讓物件顯得立體或帶上某種色彩。

打光後 Render 出

3. Material (材質)

設定物件的性質 (顏色、反光方式、透明度、鏡射等)，Render 的時候會去計算其特性。

反射色設為白色，透明度設0.6，用 Toon Shader

4. Texture (貼圖)

設定物件顯示的圖片 (外觀)，還有遮罩、mapping 用。


貼上 Texture 的圓	Texture圖片 Normal圖片	Bump / Normal Mapping (凹凸/法向量映射)

5. Render (宣染)

將物件由攝影機繪出。

　　　　如果要會動，就會再加上 Bone (骨架)。

※　額外知識　※　

3D 在電腦內計算與顯現方式：

　　在 DirectX 中，Model 要顯示在螢幕上需要經過3個矩陣轉換，分別是：

　　1. 世界矩陣轉換 ( World Transform ) ：

　　　　將物件座標轉換成世界座標。


物件座標就是物件內各頂點的位置，以 Pivot (中心點) 當為原點取出其相對位置。	世界座標就是物件在該虛擬世界的位置。(把正方形想像成樹、房子、鳥之類的就會很好理解)

　　2. 視線矩陣轉換 ( View Transform ) ：

　　　　指定攝影機位置、方向與角度，其實也就是觀察者眼睛的所在與角度當為原點計算。

　　3. 投影矩陣轉換 ( Projection Transform ) ：

　　　　從視線矩陣指定可視範圍，然後將可視物件投影至指定大小平面上。(投影可參考 wiki : http://zh.wikipedia.org/zh-tw/投影)


最遠可視範圍(紅框) 與最近可視範圍(綠框) 間橘黃色範圍為可視範圍。	將可視範圍投影於自定大小平面(上圖為640*480)即是顯示結果。