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넙스(Nurbs)다루기#1로 넙스가 뭔지부터 알자

3D 모델링 폴리곤, 패치, 넙스의 차이점

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1 모델링

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🐠
넙스 NURBS

부드러운 곡면을 통해 정형화되지 않은 3차원의 입체를 대상으로 모델링을 하는 컴퓨터 그래픽 방식 일정한 점들이 구성하는 직선에서부터 계산을 통해 곡선을 구한 후 그 곡선의 확장을 통해 3차원 곡면을 구한다

▹초성이 같은 단어들

▹실전 끝말 잇기

▹시작 또는 끝이 같은 단어들

▹
🦉 이런 동물 속담도 있었네

wordrowkr

넙스 뜻: 부드러운 곡면을 통해 정형화되지 않은 3차원의 입체를 대상으로, 모델링을 하는 컴퓨터 그래

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1 폴리곤 방식 (Polygon)

2 넙스 방식 (Nurbs)

3 스컬핑 방식 (Sculpting)

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Most searched keywords: Whether you are looking for 기계분야 솔루션 가이드북 – 캐드앤그래픽스 – Google Sách Updating 현재 기계분야에서는 다양한 툴들이 생산성의 향상을 위해 사용되어지고 있다. 사용자의 입장에서는 이런 다양한 툴을 제대로 알지 못하고 선택에 있어 많은 어려움을 가지게 된다. 이 책은 CAD & Graphics가 창간 7주년 기념으로 발간한 것으로 기계 분야의 CAD/CAM/CAE/PDM 소프트웨어 등 제조업 분야에서 사용할 수 있는 솔루션들을 모아놓았다. 수록된 분야의 솔루션은 CAD/CAM/CAE를 비롯해 PDM, CAID, 도면관리, 리버스엔지니어링 소프트웨어와 이를 구현할 수 있는 워크스테이션, 래피드 프로토타이핑 장비에 대한 자료가 상세히 수록되어 있어 기업의 경쟁력 개선에 많은 기여를 할 것으로 보여진다.또한 각 400여개 벤더(기계/건축/GIS)들의 업체 리스트와 용업업체 리스트, 관련 교육 기관 리스트, 출력업체 리스트, 주요 인터넷 사이트가 들어 있어 일목요연하게 CAD/CAM 관련 소프트웨어 및 시장, 관련 정보를 얻을 수 있는 가이드북으로서 역할을 할 것으로 기대된다.
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3D 모델링 폴리곤, 패치, 넙스의 차이점

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1. 모델링

▶0차원(점), 1차원(선), 2차원(면)을 이용해 가상의 3차원(공간)에 물체를 표현하는 방식을 모델링이라고 한다.

가상의 3차원 면은 메쉬(Mesh), 생성된 오브젝트(object)는 지오메트리(Geometry)라고 한다.

▶ 모델링: 폴리곤, 넙스, 섭디비젼, 스컬핑 으로 나누어짐

– 각 방식마다 장단점있다. 분야마다 다른 방식을 선택해 사용

– 게임 : 폴리곤 모델링

– 애니메이션 : 섭디비젼 모델>

– 제품, 건축 : 넙스 모델링>

2. 폴리곤(Polygon) 모델링

▶폴리곤(Polygon, 다면체)은 형태를 구성하는 점, 선, 면의 집합으로 메쉬(Mesh)를 제작하는 방식이다.

▶가장 전통적인 방식으로 게임 그래픽에 많이 사용되고 있다.

▶폴리곤의 최소단위는 삼각형, 모델링을 할 때는 작업자가 보기 편한 사각형을 기본 단위로 한다.

▶아래 그림처럼 사각형 메쉬는 2개의 삼각형으로 만들어진다(그림①).

▶모든 다각형 면을 삼각형의 조합으로 표시하면 화면 정보량이 많아져 구조를 파악하기 어렵기 때문에 편의상 선을 생략해 사각형을 표현한다.

▶그림 ②번을 보면 뷰포트 상에서 사각형 메쉬 하나만 보이지만 상단 정보에는 Verts(점) 4개, Faces(면) 1개, Tris(삼각) 2개로 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

출처 : www.opentutorials.org/module/1468/12598

▶장점 : 폴리곤은 쉽고 직관적

▶단점 : 곡선 표현이 부족하기 때문에 엘리어싱(Aliasing, 계단 현상)이 발생.

폴리곤으로 곡선을 표현하려면 폴리곤 갯수를 많이 늘려야 하기때문에

높은 하드웨어 성능을 요구하게 된다.

▶하드웨어 제약과 디자인 컨셉에 따라 최적화를 염두한 모델링 계획을 세워야 한다.

출처 www.opentutorials.org/module/1468/12598

▶폴리곤 모델링은 폴리곤의 갯수에 따라 로우 폴리곤(Low Polygon)과 하이-폴리곤(High Polygon)

▶게임 엔진: 실시간으로 이미지를 구현해야 하기 때문에 가벼운 로우 폴리곤을 사용

▶애니메이션에서는 제약이 없기 때문에 하이 폴리곤을 사용

▶기술의 발전으로 로우 폴리곤의 범위가 넓어져 어디까지가 로우 폴리곤인지 판단하기는 힘들어 졌지만 대체적으로 게임 엔진에서 실시간으로 렌더링할 수 있는 수준을 로우 폴리곤 모델링이라고 한다.

폴리곤 요약 정리 :

▶정의 : 모든 면이 삼각형으로 되어 있다. 모든 오브젝트의 기본이되는 요소다.

모델을 만드는 법이나 과정이 초보자에게는 힘들지만, 완성 후의 변형이나 매핑에서의 장점이 많다.

또 넙스나 서브디비전 서페이스를 통해 넙스 같이 부드러운 모델을 만들 수있다.

▶수정방법 : 면을 수정하고 싶으면 버텍스를 이동하고, 면을 늘리고 싶으면 에지를 늘리거나 점을 추가한 후 면을 만든다.

▶랜더링속도 : 면의 수를 원하는 만큼 조절할 수 있으므로 랜더링이 가장 빠르다.

▶데이터 처리 : 한 면이 가지고 있는 세 점의 위치를 단순히 (x,y,z)로 표현한다.

그래서 용량이 적고 처리가 가장 빠르다.

게임회사에서는 주로 폴리곤을 사용한다.

▶텐션 : Mesh Smooth 같은 기능으로, 폴리곤의 면을 부드럽게 해줄 때에는 임의로 텐션값을

입력해 줄수 있다.

– 원하는 부분에만 정확히 면을 부드럽게 해줄 때에는 임의로 텐션값을 입력해 줄 수 있다.

– 원하는 부분에만 정확히 면을 더 삽입하거나, 개인 능력에 따라 원하는 부분만 좀더 정교하게

만들 수 있다.

▶불린 : 거의 모든 폴리곤이 깨끗하고 빠르게 불린된다.

▶변환 : 패치로 변환이 가능하다. 기본 도형은 넙스로 변환 가능하다.

▶커브조절 : 다양한 조절 방법이 있다.

▶디스플레이속도 : 가장 빠르다.

3. 넙스(Nurbs) 모델링

▶Nurbs는 비정형 유리 B-스플라인(Non-Uniform Rational B-spline)의 약자로 폴리곤의 단점을

보안하기 위에 만들어진 기술이다.

▶장점 : 넙스 모델링은 높은 품질의 곡면체를 만들 수 있다.

——-제품 디자인에 많이 쓰인다.

▶넙스 모델링 : 먼저 선(Curve)을 이용해 형태를 잡고 선들을 LOFT시켜서 면(Surface)을 만든다.

▶콘트롤러로 작용하는 점(Control Vertex)을 이용해 형태를 수정, 접합하는 방식으로 모델링을 한다.

▶영상~ 산업에 이르기 까지 높은 품질의 유기체 모델링을 요구하는 영역에서 다양하게 사용되고 있다.

▶대표적인 툴로는 Solidworks와 NX가 있다.

출처 : www.opentutorials.org/module/1468/12598

▶단점 : 화면 정보량은 폴리곤 보다 단순하지만 모델링이 까다롭고 텍스처 맵핑을 할 수 없으며

렌더링시 하이 폴리곤으로 전환되어 데이터가 무거워 진다.

▶게임이나 애니메이션에서는 사용하지 않는다.

넙스 요약 정리:

▶정의 : 가장 부드러운 모델의 표현이 가능해 주로 동식물 모델링에 많이 사용된다.

하지만 그만큼 알고리즘이 복잡해 모델링에 많은 시간이 걸린다.

▶수정방법 : 폴리곤만큼 다양한 툴들이 개발되어 있다.

▶랜더링속도 : 아주 부드러운 표현이 가능하나 엄청난 랜더링 시간을 요구한다.

▶데이터처리 : 넙스는 조절점과 조절점 사이를 수학적 공식으로 계산하므로 커브가 바뀔 때 마다

새로운 공식을 만들기 때문에 엄청난 계산시간을 요구한다. 무한히 줌인해 들어가도 결국은 커브이다.

▶텐션 : 표면에 조절점을 추가로 삽입하면 커브의 텐값이 바뀌어 굴곡이 변한다. 조절점을 추가하면 가로줄이나 세로줄 방향의 조절점이 모두 2배로 늘어난다.

▶불린 : 불린 이나 트림(뚫기)이 된다. (이때 불린이나 트림이 된 넙스는 보다 많은 폴리곤이 내부적으로 생성되므로 렌더링이 보다 오래 걸린다).

▶변환 : 넙스 오브젝트는 오직 폴리곤으로만 전환될 수 있다.

▶커브조절 : 조절점의 Weight(끌어 당기는 힘)로 조절한다.

▶디스플레이 속도 : 느리다.

4. 섭디비전(Subdivision) 모델링

▶섭디비전은 미국 애니메이션 회사인 픽사(Pixar)에서 개발된 모델링 기술이다.

▶직관적인 폴리곤의 장점과 곡선이 완벽한 넙스의 장점을 모두 가지고 있다.

▶섭디비전 기술을 사용하면 겉으로 보이는 폴리곤 모델링을 기본으로 완만한 곡선이 계산되어 곡선 형태를

이루는 것을 볼 수 있다.

▶이때 폴리곤의 점(Vertex)이 곡선에 영향을 미치는 컨트롤러가 되어 모델링을 할 수 있다.

▶장점 : 섭디비전은 넙스와는 다르게 곡선을 만들 때 UV 좌표도 함께 계산되기 때문에 텍스처 맵핑을 할 수 있다.

출처 :www.opentutorials.org/module/1468/12598

▶픽사에서는 섭디지젼 기술을 오픈섭디비(OpenSubdiv)라는 이름으로 오픈 소스화 했다.

▶그래픽 산업의 상생과 발전을 생각한 것. 픽사의 오픈섭디비는 계산 속도가 뛰어나 빠른 속도와

퀄리티를 자랑하기 때문에 영화와 애니메이션 같은 영상 업계 뿐 아니라 게임 업계에서도 적극적으로

이 기술을 도입할 계획이라고 한다.

5. 스컬핑(Sculpting) 모델링

▶스컬핑 방식은 최근 유행하는 모델링 방식으로 점토로 석상을 만드는 과정을 3D로 옮겨온 것이다.

▶기본적으로 조형에 대한 이해가 있어야 원하는 모델링을 할 수 있기 때문에 일정 기간 숙달 과정이 필요하지만 점토를 빚듯이 모델링을 한다면 그보다더 직관적인 방식은 없을 것이다.

▶스컬핑은 그 자체로 독립적인 결과물을 만들어 낼 수 있지만 게임이나 애니메이션에 사용하기 위해서는 겉 표면을 폴리곤으로 재가공하는 과정이 필요하다.

▶스컬핑은 기본적으로 하이 폴리곤이기 때문에 스컬핑 모델링 데이터를 어느정도 보안하면서 폴리곤 수를 낮출수 있는 대안적인 기술로 노말 맵(Normal Map)이라는 개념이 등장하게 되었다.

▶노말 맵은 겉표면의 3차원 방향 정보를 가진 2차원 이미지로 빛의 반사 값을 조절해 눈을 속이는 방식이다.

▶ 우선 하이 폴리곤이나 스컬핑 모델링을 한 뒤에 겉 표면을 로우 폴리곤으로 다시 모델링한다.

▶ 그뒤 그 두 모델을 겹쳐 노말 맵을 생성한다.

▶ 작업을 할 때는 로우 폴리곤을 기본으로 노말 맵 값을 입혀 하이 폴리곤 처럼 보이게 한다.

▶ 데이터를 많이 사용하지 않으면서도 디테일한 부분을 채우는 합리적인 방식이다.

6. 패치

정의 : 폴리곤과 넙스의 장점을가지고 있는 모델링 방법, 넙스만큼 부드러우면서도 랜더링이 훨씬 빠르다.

수정방법 : 변형 툴이 많지 않아 무조건 조절점을 잡아당기고 밀어넣어서 모델을 표현한다.

랜더링속도 : 폴리곤같이 비교적 빠른 렌더링 속도를 보여준다. 하지만 아직도 폴리곤보다는 렌더링이 느리다.

데이터 처리 : 패치는 조절점과 조절점 사이를 단순히 커브로 계산한 후 원하는 수티만큼 스텝값으로 표현한다.

그렇기 때문에 결국 줌인해 들어가면 커브가 아니라 각진 선이다. 각지는 문제는 스텝값을 높여주면 얼마든지 부드러워질 수 있다.

텐션 : 면을 나눠줘도 커브는 변하지 않지만, 면이 모두 배로 늘어난다. 보통 다른 3D 소프트웨어의 경우엔 넙스처럼 가로줄이나 세로줄 방향의 모든 조절점이 2배로 늘어난다.

불린 : 불린이나 트림이 안된다. 면을 열수는 있다.

변환 : 패치 오브젝트는 넙스나 폴리곤오브텍트로 변환될수 있다.

커브조절 : 잡아당기고 밀어 넣어서 면의 커브를 표현한다.

디스플레이 속도 : 폴리곤보다 느리고 넙스보다 빠르다.

출처 : Blender

Blender 모델링의 기초 글을 인용 요약정리하여 올린 글입니다.

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제품디자인 연습 – 넙스(Nurbs) vs 폴리곤(Polygon mesh)

요새 자꾸 제품디자인과 3D모델링 포스팅을 하는 이유는.. 장기출장을 다녀오고 나서 오랜만에 블로그 포스팅을 쓰려니 딱히 일상을 올릴 것도 없고 출장갔던 사진을 올리자니 너무 방대해서 어디서부터 시작할지 모르겠고ㅋ 노트북에는 3D모델링과 제품디자인 캡쳐는 많고 해서 한동안은 올리지 않을까 싶음. 여튼 오늘은 3D모델링 중에서도 대표적인 디지털 조형 방식인 넙스(Nurbs)와 폴리곤(Polygon mesh) 방식의 차이를 다루려고 함. 우선 대표적인 모델링 프로그램을 보자면

—

넙스(Nurbs) 방식 – 라이노, 프로엔지니어, 솔리드웍스 등등

폴리곤 방식(Polygon mesh) – 마야, 맥스, 지브러쉬 등등

—

딱 봐도 알겠지만 넙스방식은 정확한 수치를 기반으로 한 설계 및 제품디자인 등의 인공물 디지털 조형에 적합하다. 반대로 폴리곤 메쉬는 게임캐릭터나 애니메이션 캐릭터와 같은 비교적 유선형이고 비정형적인 디지털 조형에 적합하다. (요약하자면 직접 찰흙을 이용해 손으로 만지는 것과 같다고 보면 되나 반드시 그런 것만은 아님.) 하지만 정작 3D모델링을 하다보면 이 두가지가 칼로 딱 나누어져서 되는 것이 아니라 생각보다 복합적으로 나타나게 된다. (따라서 넙스기반의 3D모델링 프로그램 중에는 마치 폴리곤메쉬같은 자유로운 조형을 지원하는 플러그인도 있음.)

이를 기반으로 넙스 기반의 3D모델링을 통해 조형의 차이를 설명하고자함.

Rhino 3D는 어떤 프로그램일까? Nurbs(넙스)? 폴리곤?

모델링 디자인을 할 수 있게 도와주는 프로그램들은 여러가지가 있습니다.

대표적으로 Rhino3d, 3d max, Maya, Solidworks, Cinema4d, Alias, SketchUp등등이 있죠.

저마다 다른 특징들이 있어서 특정 분야에서 사용되는 프로그램들이 조금씩 다릅니다.

SketchUp은 건축에서 쓰이고 Rhino는 제품에서, Cinema4d는 영화나 캐릭터에서 사용되는 것처럼 말이죠.

저는 이 중에서 Rhino 3D라는 프로그램에 대해서 간단하게 알아보려고 합니다.

Rhino 3D는 1980년대 설립된 Mcneel사에서 만든 프로그램으로 1998년에 출시되었습니다.

제품, 건축, 쥬얼리, 선박 등에서 다양하게 활용되고 있는 프로그램인 Rhino 3d는 유명한 모델링 프로그램

중 하나입니다. 호환성도 좋고 여러분야에서 사용되고 있어서 많은 사람들이 꾸준히 이용중입니다.

라이노는 nurbs 방식을 기반으로 한 프로그램으로 요새 많이 쓰이는 폴리곤 방식의

프로그램들(3D Max, Modo)과 조금 다른 특징을 가지고 있습니다.

여기서 넙스와 폴리곤의 차이를 간단하게 설명하겠습니다.

그 전에 알아두면 좋은 개념이 geometry(지오메트리)입니다.

지오메트리는 과거에 프로그램상에서 3d를 표현하고 싶었고 다양한 방법을 통하여 컴퓨터에 가상의 오브젝트를 표현할 수 있었는데 이 오브젝트가 지오메트리입니다.

이 지오메트리를 표현하는 방식에는 크게 두가지가 있는데 이것이 바로 Nurbs와 폴리곤입니다.

Nurbs(넙스)는 Non-uniform rational B-spline의 줄임말로 점과 점을 연결하여 커브를 만들어서 그 커브를

바탕으로 면을 만들어서 모델링을 합니다. 수학적으로 계산하여 정확한 치수를 표현할 수 있어서 실제로 출력이 필요한 모델링(시제품에서 쓰이는)에서 많이 쓰입니다.

폴리곤은 삼각형을 기반으로 한 면으로 모델링을 하는 방식입니다. 이 삼각형들이 모여서 덩어리를 이루게 되고 이것을 수정하여서 원하는 모양을 만들어가는 방법입니다. 넙스 방식에 비해 모델링 속도가 빠르다는

장점이 있고 수정도 비교적 쉽게 할 수 있습니다. 제품 디자인에서도 쓰이고 영상의 CG에서도 쓰이는 모델링

방식입니다.

넙스는 폴리곤에 비해서 정확한 치수를 바탕으로 커브를 그려서 면의 품질이 뛰어난 장점이 있어서 완벽한 모델링을 할 수 있는 큰 장점이 있지만 단점으로는 폴리곤에 비해 정보를 많이 담고 있어서 용량이 크고 폴리곤에 비해 모델링하는 방법이 어렵고 수정하기도 힘듭니다.

이런 Nurbs 방식의 프로그램인 라이노는 다양한 포맷을 지원하고 여러 프로그램과의 데이터 교환이 가능하고 정확한 수치 표현을 통한 자유로운 곡선을 그릴 수 있는 장점들이 있습니다.

한편으론 이런 정확한 수치를 필요로하여 폴리곤 방식에 비해 작업속도가 느리다는 단점도 존재합니다.

그러나 라이노는 인터페이스가 비교적 쉽게 설정되어 있고 높은 그래픽카드도 필요하지 않아서 오랫동안

꾸준하게 사용되고 있는 프로그램입니다.

더 많은 특징과 장단점들이 존재하지만 라이노를 공부하고 있는 입장에서 간단하게 Rhino 3D 프로그램과 넙스, 폴리곤의 특징을 알아봤습니다.

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