Почему четверки используются в кинопроизводстве, а треугольники в играх?

13

В киношколе, на уроках трехмерного моделирования, мне говорили, что когда мы моделируем что-то для фильмов, мы поддерживаем топологию четырехугольных полигонов. Любой многоугольник, имеющий более или менее 4 ребер / вершин, считается плохим, и его следует избегать. Если в играх используется одна и та же модель, то она триангулирована.

Хотя я не специализируюсь на 3D-моделировании, вопрос все еще в моей голове. Почему трехгранный полигон используется в играх? Это делает быстрее? Тогда почему бы не использовать его в фильмах?

Сантош Кумар
источник
Треугольник проще с точки зрения математики. Все 3 точки копланарны, поэтому все точки внутри находятся в одной плоскости, что упрощает интерполяцию. Для квадроциклов я бы не знал, почему предпочесть это, если это не связано с LoD.
фрик с трещоткой
@ratchetfreak, если вы начнете формировать параметрическую кривую, а затем расширять ее до плоского определения, вы получите что-то с четырехсторонней топологией. Теперь, когда время ушло вперед, та же проблема все еще существует.
Джуджаа

Ответы:

14

Для трехмерного моделирования обычной причиной предпочтения квадратов является то, что алгоритмы поверхности деления работают с ними лучше - если ваша сетка становится подразделенной, треугольники могут вызвать проблемы в кривизне получающейся поверхности. Для примера взгляните на эти два поля:

оригинальные коробки

Левый - все четырехугольники; правый имеет ту же общую форму, но один угол состоит из треугольников вместо четырехугольников.

Теперь посмотрим, что произойдет, когда ящики будут подразделены:

разделенные коробки, каркас

Разные, да? Обратите внимание на то, как краевые петли изменились от примерно равноудаленного на левой стороне к более сложному, сжато-растянутому расположению справа. Теперь давайте выключим каркас и посмотрим, как он горит.

разделенные коробки, гладкие

Видите странное защемление в выделении справа? Это вызвано грязным подразделением. Этот конкретный случай довольно удачный, но вы можете получить гораздо более запутанные результаты с более сложными сетками с более высокими уровнями разделения (как те, которые вы обычно используете в фильме).


Все это по-прежнему применимо при создании игровых активов, если вы планируете их подразделить, но ключевое отличие состоит в том, что подразделение происходит раньше времени, пока вы все еще находитесь в четырехземной зоне, и затем получается окончательный результат подразделенного в треугольники, потому что это то, что говорит графическое оборудование (потому что, как упоминалось в комментариях выше, это облегчает математику).

Ной Уизерспун
источник
5

Как правильно @Noah Witherspoon, говорит, что треугольное подразделение не работает так же хорошо, как четырехугольное подразделение. Хотя в начале треугольники нельзя было вообще разделить. Тем не менее, он не совсем объясняет, почему это так. Который является полезной информацией и объясняет, почему квадраторы предпочтительнее и как их использовать.

Во-первых, обратите внимание, что во многих схемах треугольник подразделяется на 3 четырехугольника. Поскольку теперь у вас есть все четырехугольные сетки, четкое сохранение подразделения всех четырехугольников само по себе не является обязательным требованием. Там должна быть более глубокая причина, чем просто быть четырехсторонним.

введите описание изображения здесь

Изображение 1 : Вы можете разделить треугольник на 3 четырехугольника

Причина кроется в том, что стало называться краевыми петлями. Человек, выполняющий моделирование, должен предвидеть, как происходит подразделение, так как подразделение станет окончательной формой. К сожалению, люди действительно хорошо разбираются в форме объекта по краям ваших примитивов. Формируя форму в непрерывные многоконтурные длинные петли, мы можем предсказать форму после разделения и, что важно, после деформации по кости и т. Д.

Треугольник имеет неприятный способ завершения цикла, поэтому мы не понимаем, что происходит с формой внутри и вне этой формы. Таким образом, подразделенная сетка имеет тенденцию вести себя неуправляемо, вызывая нежелательные удары. Примечание : треугольники можно подразделить так, чтобы этого не произошло, с ними сложнее работать, и к тому времени работа с квадраторами была хорошо известна.

Теперь это на самом деле не первоначальная причина, только это произошло окольным путем. Первоначальная причина того, что геометрические участки, которые они использовали в качестве параметрических примитивов, имеют квадратную форму. Поскольку расширение линии на поверхность, естественно, принимает квадратную форму, если вы просто выдавливаете. Наличие треугольника приводит к тому, что одно ребро вырождается и имеет особенность. Но это очень сильно связано с причиной деления, поскольку можно показать, что поверхность деления - это всего лишь общий случай сплайнового участка.

введите описание изображения здесь

Рисунок 2 : Исходные параметрические поверхности были продолжениями кривых, а не произвольных ячеек, и эти формы, естественно, имеют тенденцию быть квадратными.

joojaa
источник
1

Одна вещь, которую я вижу, которую большинство людей забывают, - это создание фильма, в основном это качество, а не скорость. Это связано с тем, что кинопроизводство больше касается автономного рендеринга, где, как и в видеоиграх, все в реальном времени, поэтому производительность / скорость гораздо важнее, чем качество.

Следовательно, когда дело доходит до видеоигр, люди пытаются найти лучший способ «приблизить» или «подделать» внешний вид реальной вещи. Когда дело доходит до разных расчетов и скорости, треугольники намного проще, чем полигоны. Как и у @ratchet freak, все 3 точки копланарны, что упрощает пересечения и другие вычисления. Это одна из главных причин, по которой треугольники используются в видеоиграх.

Однако при съемке фильма один кадр может занять часы или даже дни, поэтому скорость не так уж важна. То, что сказал Ной, верно, я просто хотел поделиться этой точкой зрения.

gallickgunner
источник