Почему четверки используются в кинопроизводстве, а треугольники в играх?

В киношколе, на уроках трехмерного моделирования, мне говорили, что когда мы моделируем что-то для фильмов, мы поддерживаем топологию четырехугольных полигонов. Любой многоугольник, имеющий более или менее 4 ребер / вершин, считается плохим, и его следует избегать. Если в играх используется одна и та же модель, то она триангулирована.

Хотя я не специализируюсь на 3D-моделировании, вопрос все еще в моей голове. Почему трехгранный полигон используется в играх? Это делает быстрее? Тогда почему бы не использовать его в фильмах?

Для трехмерного моделирования обычной причиной предпочтения квадратов является то, что алгоритмы поверхности деления работают с ними лучше - если ваша сетка становится подразделенной, треугольники могут вызвать проблемы в кривизне получающейся поверхности. Для примера взгляните на эти два поля:

Левый - все четырехугольники; правый имеет ту же общую форму, но один угол состоит из треугольников вместо четырехугольников.

Теперь посмотрим, что произойдет, когда ящики будут подразделены:

Разные, да? Обратите внимание на то, как краевые петли изменились от примерно равноудаленного на левой стороне к более сложному, сжато-растянутому расположению справа. Теперь давайте выключим каркас и посмотрим, как он горит.

Видите странное защемление в выделении справа? Это вызвано грязным подразделением. Этот конкретный случай довольно удачный, но вы можете получить гораздо более запутанные результаты с более сложными сетками с более высокими уровнями разделения (как те, которые вы обычно используете в фильме).

Все это по-прежнему применимо при создании игровых активов, если вы планируете их подразделить, но ключевое отличие состоит в том, что подразделение происходит раньше времени, пока вы все еще находитесь в четырехземной зоне, и затем получается окончательный результат подразделенного в треугольники, потому что это то, что говорит графическое оборудование (потому что, как упоминалось в комментариях выше, это облегчает математику).

Как правильно @Noah Witherspoon, говорит, что треугольное подразделение не работает так же хорошо, как четырехугольное подразделение. Хотя в начале треугольники нельзя было вообще разделить. Тем не менее, он не совсем объясняет, почему это так. Который является полезной информацией и объясняет, почему квадраторы предпочтительнее и как их использовать.

Во-первых, обратите внимание, что во многих схемах треугольник подразделяется на 3 четырехугольника. Поскольку теперь у вас есть все четырехугольные сетки, четкое сохранение подразделения всех четырехугольников само по себе не является обязательным требованием. Там должна быть более глубокая причина, чем просто быть четырехсторонним.

Изображение 1 : Вы можете разделить треугольник на 3 четырехугольника

Причина кроется в том, что стало называться краевыми петлями. Человек, выполняющий моделирование, должен предвидеть, как происходит подразделение, так как подразделение станет окончательной формой. К сожалению, люди действительно хорошо разбираются в форме объекта по краям ваших примитивов. Формируя форму в непрерывные многоконтурные длинные петли, мы можем предсказать форму после разделения и, что важно, после деформации по кости и т. Д.

Треугольник имеет неприятный способ завершения цикла, поэтому мы не понимаем, что происходит с формой внутри и вне этой формы. Таким образом, подразделенная сетка имеет тенденцию вести себя неуправляемо, вызывая нежелательные удары. Примечание : треугольники можно подразделить так, чтобы этого не произошло, с ними сложнее работать, и к тому времени работа с квадраторами была хорошо известна.

Теперь это на самом деле не первоначальная причина, только это произошло окольным путем. Первоначальная причина того, что геометрические участки, которые они использовали в качестве параметрических примитивов, имеют квадратную форму. Поскольку расширение линии на поверхность, естественно, принимает квадратную форму, если вы просто выдавливаете. Наличие треугольника приводит к тому, что одно ребро вырождается и имеет особенность. Но это очень сильно связано с причиной деления, поскольку можно показать, что поверхность деления - это всего лишь общий случай сплайнового участка.

Рисунок 2 : Исходные параметрические поверхности были продолжениями кривых, а не произвольных ячеек, и эти формы, естественно, имеют тенденцию быть квадратными.

Одна вещь, которую я вижу, которую большинство людей забывают, - это создание фильма, в основном это качество, а не скорость. Это связано с тем, что кинопроизводство больше касается автономного рендеринга, где, как и в видеоиграх, все в реальном времени, поэтому производительность / скорость гораздо важнее, чем качество.

Следовательно, когда дело доходит до видеоигр, люди пытаются найти лучший способ «приблизить» или «подделать» внешний вид реальной вещи. Когда дело доходит до разных расчетов и скорости, треугольники намного проще, чем полигоны. Как и у @ratchet freak, все 3 точки копланарны, что упрощает пересечения и другие вычисления. Это одна из главных причин, по которой треугольники используются в видеоиграх.

Однако при съемке фильма один кадр может занять часы или даже дни, поэтому скорость не так уж важна. То, что сказал Ной, верно, я просто хотел поделиться этой точкой зрения.