← Zpět na přehled PGA / 03 Úvod
 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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 1 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 2 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 3 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 4 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 5 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 6 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 7 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 8 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 9 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 10 ↗

                                      Modelovací techniky

Manuální modelování





     Polygoniální modelování
       ▶Modelování s primitivy
       ▶Ploškové modelování
    NURBS
    CSG (s primitivy)
     Částicové modelování





             Chludil (FIT)                      BI-PGA, Přednáška č. 3                ZS 2024/2025         11 / 26

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 11 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 12 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 13 ↗

                                      Modelovací techniky    Polygoniální modelování

Polygoniální modelování III - Ploškové modelování


     Výchozí stav 2D primitivum
     Opracování pomocí modifikátorů (tažení, spojování, atd)





             Chludil (FIT)                      BI-PGA, Přednáška č. 3                ZS 2024/2025         14 / 26

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 14 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 15 ↗

                                      Modelovací techniky   NURBS

NURBS I


     Non-uniform rational basis spline
    NURBS plochy





             Chludil (FIT)                      BI-PGA, Přednáška č. 3                ZS 2024/2025         16 / 26

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 16 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 17 ↗

                                      Modelovací techniky   CSG

CSG I

    3D primitiva (koule, válec, krychle, atd.)
     Logické operace (průnik, sjednocení, rozdíl, negace)





             Chludil (FIT)                      BI-PGA, Přednáška č. 3                ZS 2024/2025         18 / 26

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 18 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 19 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 20 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 21 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 22 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 23 ↗

                                      Modelovací techniky    Částicové modelování

Programování Grafiky (nejen)




 Textový programovací jazyk VS Vizuální programovací jazyk
     Snap!
     Scratch
    Kodu
     Raptor
     Bubble
     atd





             Chludil (FIT)                      BI-PGA, Přednáška č. 3                ZS 2024/2025         24 / 26

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 24 ↗

                                      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

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 25 ↗

                                      Modelovací techniky    Částicové modelování

Geometry Nodes





             Chludil (FIT)                      BI-PGA, Přednáška č. 3                ZS 2024/2025         26 / 26

Jiří Chludil · pracovní verze zdroje · PDF, strana 26 ↗

Obsah přednášky

Původní text

Pracovní verze autora. Původní obsah, kód a verze nástrojů odpovídají podkladu; aktuální organizaci a API ověřte u autora.

Bézierova křivka

Interaktivní doplněk GRAFIT · syntetická demonstrace principu. Není součástí původního PDF a nespouští plugin Blenderu ani GIMPu.