2. 3D-Grundlagenwissen

Vertices, Faces, Materials, Joints, ... Bahnhof?

2. 3D-Grundlagenwissen

2.a Vertices

Möchte man zum Beispiel zu Statistik-Zwecken ein zwei-dimensionales Diagramm erstellen, so kann man dies durch Angabe von zwei Koordinaten tun, die jedem Koordinatenpunkt eine eindeutige Position zuweisen. Analog dazu funktioniert dies bei 3D Koordinaten. Jeder Punkt im Raum ist durch 3 Koordinatenangaben (x-, y- & z-Achse) bestimmt. Ein solcher Punkt wird Vertex (Plural: Vertices) genannt

Diese Koordinaten können entweder per direkter Werteingabe erfolgen oder aber, wie es im Model-Design für Spiele eher üblich ist, per Interaktion in einer auf 2D reduzierten Ansicht. Exakte Koordinateneingaben sind normalerweise nur in CAD-Anwendungen (Computer Aided Design) wie „Auto CAD“ erforderlich, da diese zum Konstruieren im Ingenieurwesen benutzt werden, wo es auf Bruchteile von Millimetern ankommen kann.

2.b Faces

Da Vertices zwar exakte Punkte im Raum sind, jedoch keine Größe besitzen, sind sie nicht sichtbar und reichen deshalb alleine nicht aus, um 3D-Modelle darzustellen. Aus diesem Grund benötigt man erkennbare Flächen, die durch Vertices als Eckpunkte definiert werden.

Faces werden in MilkShape von genau 3 Vertices bestimmt, da man im Low-Poly Bereich (z.B. 3D-Spiele) versucht, mit so wenig wie möglich Informationen, so viel wie möglich darzustellen und ein Dreieck die Figur mit den wenigsten Ecken ist. (Low-Poly = geringe Anzahl an Polygonen/Faces)

Allgemein werden solche sichtbaren Flächen Polygone genannt und sind, wie der Name bereits sagt (poly = viel | gon = Winkel/Ecke | Polygon = Vieleck) in der Anzahl ihrer Ecken nicht festgelegt. Je nach Absicht kann es von Vorteil sein, wenn die Flächen Vierecke sind, da sich dann z.B. die Schattierung ganz anders berechnen lässt.

Faces können sich ihre Eckpunkte untereinander teilen, sodass man z.B. mit 4 Vertices 2 Faces darstellen kann.

Da es sich hierbei um eine Fläche im Raum handelt ist sowohl eine Vorderseite als auch ein Rückseite vorhanden. Zur Darstellung der Rückseite gibt es zwei Möglichkeiten, die allein auf Render-Einstellungen basieren und deshalb frei wählbar sind (als Rendern bezeichnet man den Vorgang der Umsetzung der Informationen in ein sichtbares Bild): Bei der einen ist die Funktion „Draw Backfaces“ (erreichbar über die rechte Maustaste auf ein Ansichtsfenster) eingeschaltet; es wird dann auf der Rückseite spiegelverkehrt das gleiche dargestellt wie auf der Vorderseite. Im zweiten Fall ist die Funktion „Draw Backfaces“ ausgeschaltet; dann ist das Face nur von einer Seite (Vorderseite) sichtbar. Es hat dann quasi keine Rückseite mehr, sodass man von der anderen Seite durchschauen kann.

2.c Objekte

Objekte sind keine neuen 3D-Bestandteile, sondern bestehen aus den zwei zuvor behandelten Komponenten (Vertices & Faces). Sie sind lediglich vorgefertigte geometrische Figuren, die durch Eingabe gewisser Variablen beeinflusst werden können. Auf Grund ihres hohen Nutzens und der erheblichen Vereinfachung sind sie in nahezu jedem 3D-Programm zu finden. Sie bilden quasi einen Ausgangspunkt bei erstellen neuer Gebilde, da sich fast alles vereinfacht als eine Zusammensetzung von Würfeln, Kugeln oder Zylindern darstellen lässt.

2.d Gruppen

Zur Erleichterung beim Modellieren lassen sich Faces zu beliebig großen Gruppen verbinden. Dieser Vorgang hat keinerlei Auswirkung auf das Aussehen des Models, sondern dient vielmehr dem Komfort beim Erstellen, aber auch bei der späteren Echtzeit-Darstellung, da man an dann gezielt auf einzelne Gruppen zugreifen kann. Im rechten Beispiel lassen sich die oberen Palmblätter über den Gruppennamen „blaetter2“ selektieren.

2.e Materials / Skins

Da man durch Faces lediglich Flächen definiert, diese jedoch keine weiteren Eigenschaften wie Farben oder gar Strukturen besitzen, muss man diese nachträglich festlegen. Dies geschieht durch Materials, oft sehr treffend auch als Skins (skin = Haut) bezeichnet, da man dem Objekt ja quasi eine Haut überzieht und erst dann das Aussehen erreicht, das man möchte. Diese Haut kann zum einen lediglich einen Farbton bekommen, was den Vorteil hat, dass man auf einfache Weise ein Objekt einfärben kann, ohne externe Dateien zu verwenden und die Farbe in Echtzeit manipulieren kann. So wäre es beispielsweise denkbar, einen Ball in einer Simulation oder einem Spiel stetig in Regenbogenübergängen zu verändern, indem man auf den Farbwert per Quellcode zugreift.

Zum anderen, und das ist die üblichere und meist sinnvollere Vorgehensweise, lassen sich 2D Grafiken in den Standard-Formaten wie JPG, BMP oder PNG auf das Model aufspannen. Dies kann, gekonnt eingesetzt, zu einem sehr professionellen und nahezu fotorealistischen Resultat führen, da man für diese Grafiken ebenfalls bearbeitete Fotografien verwenden kann.

2.f Joints / Skeleton

Um Objekte animieren zu können, verwendet man ein Skeleton, das schon vom Namen her die Funktionsweise erahnen lässt. Dieses Skelett besteht aus mehreren an einander hängenden Joints (joint = Gelenk, Verbindung), denen wiederum Vertices zugeordnet sind. Beim Animieren arbeitet man dann nur an den Joints, die dann die Position der Vertices und somit das Aussehen des Models verändern.

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