1.3.1. Introducere în grafica 3D
În grafica 3D pe calculator, modelarea 3D este procesul de dezvoltare a unei reprezentări matematice a oricărei suprafațe tridimensionale a unui obiect, prin intermediul software-ului de specialitate. Produsul final se numeste modelul 3D. Acesta poate fi afișat în spațiu ca o imagine în două dimensiuni printr-un proces numit printare sau poate fi utilizat într-o simulare asistată de calculator. Modelul poate fi, de asemenea, creat fizic, folosind dispozitive de imprimare 3D, așa numitele imprimante 3D.
Modele pot fi create în mod automat sau manual. Ambele procese de modelare necesită timp de pregătire a datelor geometrice pentru grafica 3D.
Noi concepte în modelare 3D au început să apară, cum ar fi modelare-curbă controlată, care pune accentul pe modelarea mișcării unui obiect 3D în loc de modelarea tradițională a formei static.
Software de modelare 3D, reprezintă o clasă de software pentru grafica pe calculator 3D, folosit pentru a produce modele 3D. Programele individuale din această clasă sunt numite aplicații de modelare sau de modelatori.
Următoarea generație de Sisteme Informaționale impune un nou mod de modelare a datelor spațiale. Acest nou mod de modelare se numește GIS 3D și provine din interesul de a rezolva problemele legate de spațiul cu trei dimensiuni, nouă oamneilor, ne este mai ușor să înțelegem un model digital când î-l vizualizăm 3D, deorece realitatea care ne înconjoară este 3D. Un model digital 3D, conține aspecte spațiale și aspecte non-spațiale. Aspectele spațiale sunt legate de forma, dimensiunea și locația obiectului digital spațial, într-un cuvânt proprietățile geometrice ale acestuia, având reprezentare grafică. Aspectele non-spațiale reprezintă caracteristici cum ar fi : numele, adresa, culoarea, funcția etc., referindu-se de cele mai multe ori la proprietățile tematice ale obiectului digital spațial, cea mai bună reprezentare a acestora fiind sub formă de text.
Diferența esențială dintre obiectele 3D din lumea reală și cele reprezentate în mediul virtual, este că primele există fizic în cele trei dimensiuni, iar cele din urmă, pot fi reprezentate doar matematic.
1.3.2. Definiție 3D
Termenul 3D reprezintă descrierea unui obiect, într-un sistem cartezian de coordonate cu trei axe, X,Y și Z.
Axele X și Y ale modelului 3D, asigură mișcarea în plan în mediul 3D.
Axa Z, a spațiului 3D, reprezintă o caracteristică esențială și este utilizată în măsurarea a patru atribute :
- Adâncimea unui obiect 3D
- Amplasamentul unui obiect 3D
- Distanța dintre obiectul 3D și cameră
- Axa Z de rotație
Un model 3D este o reprezentare matematică a oricărui obiect tridimensional ,real sau imaginar, în mediul virtual al unui program 3D. Spre deosebire de o imagine 2D, modele 3D pot fi vizualizate în programele specializate din orice unghi, pot fi scalate, rotite sau modificate în mod liber. Procesul de creare și conturare a unui model 3D este cunoscut sub numele de modelare 3D.
1.3.3. Tipuri de modele tridimensionale
Există două tipuri principale de modele 3D și anume : sinuozitatea rațională neuniformă de bază, sau prescurtat NURBS, care este un model matematic utilizat în mod obișnuit în grafica 3D, asistată de calculator, pentru generarea și reprezentarea curbelor și suprafețelor. Acesta oferă o mare flexibilitate și manevrabilitate de precizie pentru ambele forme de modelare, analitică, unde întalnim suprafețe definite de formule matematice standard și formele modelate. NURBS sunt utilizate în mod obișnuit în proiectarea asistată de calculator, proiectarea asistată în industria prelucrătoare - CAM, precum și inginerie - CAE și fac parte din numeroase standarde din industrie, cum sunt formatele IGES și STEP.
Ele pot fi manipulate eficient prin programele de calculator și totuși permit interacțiunea umană ușoară. Modelele NURBS sunt reprezentate matematic ca funcții de cartografiere a doi parametri către o suprafață în spațiul tridimensional.Forma suprafeței este determinată de punctele de control. Aceste modele pot reprezenta forme geometrice simple, într-o formă compactă.
În general, editarea curbelor și suprafețelor modelelor NURBS, este intuitivă și previzibilă. Punctele de control sunt întotdeauna fie conectate direct la curbă sau la suprafață, ori se comportă ca și cum ar fi conectate cu acestea, printr-o bandă de cauciuc. În funcție de tipul de interfață, editare pot fi realizată prin punctele de control.
Modelul poligonal, reprezintă în grafica 3D, orice formă geometrică descrisă matematic, care diferă de suprafața NURBS, prin asemanarea cu un obiect și nu cu o suprafață. Acestea sunt formate din fețe poligonale, margini (muchii) și noduri, cele mai simple modele poligonale 3D fiind cubul, sfera sau cilindrul.
1.3.4. Componentele de bază ale modelului poligonal 3D
- Nodul unui model poligonal 3D reprezintă un punct în mediul tridimensional și este obiectul de bază folosit în modelarea 3D.
- Marginea unui model poligonal 3D se definește prin conexiunea a două noduri printr-o linie dreaptă.
- Fața poligonală reprezintă un set închis de margini.
Trei noduri conectate între ele prin trei muchii, definesc un triunghi, care este poligonul cel mai simplu în spațiul euclidian. Din aceste triunghiuri se pot crea poligoane complexe sau un singur obiect cu mai mult de trei noduri, cele mai utilizate forme în modelarea poligonală 3D fiind poligoanele cu patru laturi și triunghiurile. Un grup de poligoane, conectate între ele prin noduri comune, definesc un element.
Aceasta tehnica este folosita cu succes in vederea inregistrarii dreptului de proprietate, printr-un cadastru 3D. Intabularea si cadastru se pot realiza pe viitor si prin aceste mod, al tehnicii tridimensioanle.
