Tại sao quads được sử dụng trong làm phim và tam giác trong chơi game?

Ở trường điện ảnh, trong các lớp học về mô hình 3D, tôi được cho biết rằng khi chúng ta mô hình hóa một cái gì đó cho các bộ phim, chúng ta duy trì cấu trúc liên kết của đa giác 4 ​​cạnh. Bất kỳ đa giác nào có nhiều hơn hoặc ít hơn 4 cạnh / đỉnh được coi là xấu và nên tránh. Trong khi đó nếu cùng một mô hình được sử dụng trong các trò chơi, thì nó là hình tam giác.

Mặc dù tôi không học chuyên ngành mô hình 3D, nhưng câu hỏi vẫn còn trong đầu. Tại sao đa giác 3 cạnh được sử dụng trong chơi game? Nó làm cho nhanh hơn? Vậy thì tại sao nó không được sử dụng trong kết xuất phim?

Đối với mô hình 3D, lý do thông thường để thích các hình tứ giác là các thuật toán phân chia bề mặt hoạt động tốt hơn với chúng nếu lưới của bạn bị chia nhỏ, các hình tam giác có thể gây ra các vấn đề về độ cong của bề mặt kết quả. Ví dụ, hãy xem hai hộp sau:

Một bên trái là tất cả các hình tứ; bên phải có hình dạng tổng thể giống nhau, nhưng một góc được làm bằng hình tam giác thay vì hình tứ giác.

Bây giờ hãy xem điều gì xảy ra khi các hộp được chia nhỏ:

Khác nhau, phải không? Lưu ý cách các vòng cạnh đã thay đổi từ cách tương đương nhau ở hộp bên trái sang cách sắp xếp phức tạp hơn, bị chèn ép và kéo dài ở bên phải. Bây giờ, hãy tắt khung dây và xem nó sáng như thế nào.

Xem các véo kỳ lạ trong phần nổi bật trên hộp bên phải? Đó là do phân khu lộn xộn. Đây là một trường hợp khá lành tính, nhưng bạn có thể nhận được nhiều kết quả trông có vẻ lộn xộn hơn với các mắt lưới phức tạp hơn với các cấp độ phân chia cao hơn (như những cái bạn thường sử dụng trong phim).

Tất cả những điều này vẫn được áp dụng khi tạo tài sản trò chơi, nếu bạn dự định chia nhỏ chúng, nhưng điểm khác biệt chính là việc phân chia xảy ra trước thời gian, trong khi bạn vẫn ở trong bốn khu đất và sau đó kết quả được chia nhỏ cuối cùng thành hình tam giác vì đó là những gì phần cứng đồ họa nói (bởi vì, như đã đề cập trong các ý kiến ​​ở trên, nó làm cho phép toán dễ dàng hơn).

Như @Noah Witherspoon một cách chính xác, cho biết phân khu tam giác không hoạt động tốt như phân khu bốn. Mặc dù, ban đầu, tam giác không thể được chia nhỏ. Tuy nhiên, anh ta không thực sự giải thích tại sao lại như vậy. Đó là thông tin hữu ích và giải thích tại sao Quads được ưa thích và làm thế nào để sử dụng chúng.

Đầu tiên, quan sát rằng một hình tam giác được chia thành 3 hình tứ giác trong nhiều sơ đồ. Vì bây giờ bạn có một lưới tất cả quad, nên rõ ràng việc giữ phân khu tất cả quad không phải là yêu cầu. Phải có một lý do sâu sắc hơn là chỉ có bốn mặt.

Hình 1 : Bạn có thể chia một hình tam giác thành 3 hình tứ giác

Lý do nằm ở những gì đã trở thành vòng lặp cạnh. Người thực hiện mô hình phải dự đoán cách phân chia xảy ra khi phân khu sẽ là hình dạng cuối cùng. Thật không may, con người chỉ thực sự giỏi trong việc giải mã hình dạng của vật thể dọc theo các cạnh của các cạnh nguyên thủy của bạn. Bằng cách xây dựng hình dạng thành các vòng dài đa cạnh liên tục giúp chúng ta dự đoán hình dạng sau khi phân chia và quan trọng là sau khi biến dạng bởi xương, v.v.

Một hình tam giác có một cách khó chịu để chấm dứt vòng lặp, vì vậy chúng tôi không hiểu điều gì xảy ra với hình dạng bên trong và bên ngoài hình dạng đó. Do đó, lưới được phân chia có xu hướng hành xử không kiểm soát, gây ra những va chạm không mong muốn. Lưu ý : Có thể chia nhỏ các hình tam giác theo cách mà điều này không xảy ra, chúng chỉ khó làm việc hơn và làm việc với các hình tứ giác đã được biết đến từ đó.

Bây giờ đây không thực sự là lý do ban đầu, chỉ có điều nó đã xảy ra theo cách vòng vo. Lý do ban đầu mà các bản vá hình học mà họ đã sử dụng làm nguyên thủy tham số là hình vuông. Khi kéo dài một đường thẳng vào một bề mặt sẽ có hình vuông nếu bạn chỉ cần đùn ra. Có một hình tam giác làm cho một cạnh bị thoái hóa và có một điểm kỳ dị. Nhưng điều này liên quan rất nhiều đến lý do chia nhỏ vì có thể chỉ ra rằng một bề mặt phân khu chỉ là một trường hợp chung của một miếng vá spline.

Hình 2 : Các bề mặt tham số ban đầu là các phần mở rộng của các đường cong, không phải là các mắt lưới tùy ý và các hình dạng này có xu hướng tự nhiên là hình vuông.

Một điều tôi thấy hầu hết mọi người quên là trong phim làm cho nó chủ yếu là về chất lượng chứ không phải tốc độ. Điều đó khiến việc làm phim được quan tâm nhiều hơn với kết xuất ngoại tuyến, như trong các trò chơi Video, tất cả đều là thời gian thực nên hiệu suất / tốc độ quan trọng hơn nhiều so với chất lượng.

Do đó, khi nói đến trò chơi điện tử, mọi người cố gắng tìm ra cách tốt nhất để "gần đúng" hoặc "giả mạo" vẻ ngoài của một vật thật. Khi nói đến các tính toán khác nhau và các tam giác tốc độ dễ dàng hơn nhiều so với đa giác. Giống như @ratchet freak đã đề cập vì cả 3 điểm đều là coplanar và nó đơn giản hóa các giao điểm và các phép tính khác. Đó là một trong những lý do chính hình tam giác được sử dụng trong các trò chơi video.

Tuy nhiên, trong quá trình làm phim, việc dựng một khung hình có thể mất hàng giờ hoặc thậm chí vài ngày, do đó tốc độ không phải là vấn đề lớn. Những gì Nô-ê nói là chính xác, tôi chỉ muốn chia sẻ quan điểm này.