Programování grafických aplikací (BI-PGA), Přednáška č. 3
3D grafika - Blender: Základní a pokročilé
modelovací techniky, práce s prameny.
Jiří Chludil
Fakulta informačních technologií
České vysoké učení technické v Praze
https://courses.fit.cvut.cz/BI-PGA/
ZS 2024/2025
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 1 / 26
Modelovací techniky
Modelovací techniky
Způsob jak (reálný) objekt interpretovat v 3D modelu.
Mnoho způsobů:
Manuální modelování
▶Polygoniální
⋆Modelování s primitivy
⋆Ploškové modelování
▶NURBS
▶CSG (s primitivy)
▶Částicové modelování
3D Skenování (kontaktní a nekontaktní)
▶Skener povrchu
▶Fotogrametrie
▶Objemové (Tomografie, Magnetická rezonance)
Visuální modelování.
Programové (procedurání) generování.
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 2 / 26
Modelovací techniky Zdroje dat
Zdroje dat
Reálný svět
▶Terén
▶Objekty
▶Živočichové
▶....
Interpretace reálného světa (Analogová)
▶Malba
▶Náčrt
▶Fotografie
▶Plán
Interpretace reálného světa (Digitální)
▶Bodový oblak (Bodové mračno)
▶Objemové reprezentace
▶....
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 3 / 26
Modelovací techniky Modelování reálného světa
Modelování reálného světa
Modelování od oka
Měření fyzikálních vlastností
▶rozměry
▶vlastnosti povrchu -> Textury (později v přednáškách od RR)
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 4 / 26
Modelovací techniky Interpretace reálného světa (Analogová)
Malba (Pohlednice)
Přesnost závislá na schopnostech autora
Romantizující prvky
Požadavky zadavatele
Velmi nepřesné
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 5 / 26
Modelovací techniky Interpretace reálného světa (Analogová)
Náčrt
Od ruky
Přesnost závislá na schopnostech autora
Nepřesné
Existence kót - výhoda
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 6 / 26
Modelovací techniky Interpretace reálného světa (Analogová)
Fotografie
Vhodný zdroj, pokud není plán
Nutno počítat s perspektivou
Probléms věrohodností barvy
Problém se zákrýty
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 7 / 26
Modelovací techniky Interpretace reálného světa (Analogová)
Plán
Mnoho typů
▶Stavební
▶Katastrální
▶Mapa
▶...
Ne vždy v měřítku (dle schopností autora)
Existence kót - výhoda
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 8 / 26
Modelovací techniky Interpretace reálného světa (Digitální)
Bodové mračno
Výstup z digitalizačního procesu
3D Body (jejich součadnice X, Y, Z)
Barevná informace
Obrovské množství dat
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 9 / 26
Modelovací techniky Interpretace reálného světa (Digitální)
Objemové (Tomografie, Magnetická rezonance)
Volumetrická reprezentace
Možné převody do polygoniální repreyentace
Barevná informace
Obrovské množství dat
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 10 / 26
Modelovací techniky Polygoniální modelování
Polygoniální modelování I - Modelování s primitivy
Výchozí stav 3D primitivum
Opracování pomocí modifikátorů (logické operace, deformace,
atd)
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 12 / 26
Modelovací techniky Polygoniální modelování
Polygoniální modelování II - Modelování s primitivy
+ Jednoduché
+ Dosáhnout detailu je náročné
- Ne vždy se klade důraz na sloučení objektů
- Není pod kontrolou triangulace
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 13 / 26
Modelovací techniky Polygoniální modelování
Polygoniální modelování IV - Ploškové modelování
+ Jednoduché
+ Pěkné detaily
- Ne vždy se klade důraz na sloučení objektů
- Pozor na dvojité hrany a body
- Non-uniformní objekty
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 15 / 26
Modelovací techniky NURBS
NURBS II
+ Vhodné na ladné (přírodní) tvary
+ Efektivní nástroj na modelování
+ Vhodný na válcovité tvary
- Náročné na přesnost
- Někdy problematická triangulace
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 17 / 26
Modelovací techniky CSG
CSG II
+ Vhodné pro modelování jednodušších tvarů
+ Jde dosáhnout velké přesnosti
+ Existence postupů pro převod z hraniční reprezentace
- Náročné na představivost
- Není pod kontrolou triangulace
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 19 / 26
Modelovací techniky Částicové modelování
Částicové modelování I
Fyzikální simulace proudu částic
Pohyb částic může být ovlivněn gravitací a dalšími silami
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 20 / 26
Modelovací techniky Částicové modelování
Částicové modelování II
+ Simulace chování plynů a kapalin.
+ Velmi přesné výstupy
- Velký počet trojůhelníků
- Výpočetně náročné
- Přesnost závislá na počtu a hustotě částic
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 21 / 26
Modelovací techniky Částicové modelování
Plány
Základní primitiva
Kótování
Řezy
Materiály
Plán vs skutečnost
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 22 / 26
Modelovací techniky Částicové modelování
Trochu odskočení od tématu
2000 - 2005: Veškeré programování bude probíhat jen ve
vizuálních jazycích, klasický programátor je zbytečný.
2008: Fakulta Informatiky je zbytečná, programátor není potřeba,
vše již bylo naprogramováno, stačí to jen složit z krabiček.
...
2023: Programátory nahradí AI.
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 23 / 26
Modelovací techniky Částicové modelování
Vizuální programovací jazyk
Základní dělení
Vzdělávání
Multimediální
Vývoj her
Simulace
Automatizace
Simulace
Chludil (FIT) BI-PGA, Přednáška č. 3 ZS 2024/2025 25 / 26