Perché i quad sono usati nel cinema e il triangolo nei giochi?

Nella scuola di cinema, nelle classi di modellazione 3D, mi è stato detto che quando modelliamo qualcosa per i film manteniamo la topologia di 4 poligoni con bordi. Qualsiasi poligono che ha più o meno di 4 spigoli / vertici è considerato cattivo e dovrebbe essere evitato. Considerando che se lo stesso modello viene utilizzato nei giochi, è triangolato.

Anche se non mi sto specializzando nella modellazione 3D, la domanda è ancora nella mia mente. Perché il poligono a 3 bordi viene utilizzato nei giochi? Rende più veloce? Allora perché non viene utilizzato nei rendering di film?

Per la modellazione 3D, la solita ragione per preferire i quad è che gli algoritmi di suddivisione della superficie funzionano meglio con loro: se la mesh viene suddivisa, i triangoli possono causare problemi nella curvatura della superficie risultante. Per un esempio, dai un'occhiata a queste due caselle:

Quello di sinistra è tutto quad; quello di destra ha la stessa forma complessiva, ma un angolo è fatto di triangoli anziché quadrupli.

Ora vedi cosa succede quando le caselle vengono suddivise:

Diverso, si? Nota il modo in cui i bordi dei bordi sono cambiati da essere più o meno equidistanti nella casella di sinistra a una disposizione più complicata, pizzicata e allungata a destra. Ora spegniamo il wireframe e vediamo come si accende.

Vedi lo strano pizzicamento nell'evidenziazione sulla casella giusta? Ciò è causato dalla suddivisione disordinata. Questo particolare è un caso piuttosto benigno, ma puoi ottenere risultati molto più incasinati con maglie più complesse con livelli di suddivisione più alti (come quelli che di solito useresti nel film).

Tutto questo vale ancora quando si creano risorse di gioco, se si prevede di suddividerle, ma la differenza fondamentale è che la suddivisione avviene in anticipo - mentre si è ancora in quad-land - e quindi si ottiene il risultato suddiviso finale in triangoli perché è ciò di cui parla l'hardware grafico (perché, come menzionato nei commenti sopra, rende la matematica più semplice).

Come @Noah Witherspoon correttamente, dice che la suddivisione del triangolo non funziona così come la suddivisione del quad. Tuttavia, all'inizio i triangoli non potevano essere suddivisi affatto. Tuttavia, non spiega davvero perché sia ​​così. Che sono informazioni utili e spiega perché i quad sono preferiti e come usarli.

Innanzitutto, osserva che un triangolo viene suddiviso in 3 quadranti in molti schemi. Dato che ora disponi di una mesh interamente quad, mantenere chiaramente la suddivisione di tutti i quad non è di per sé un requisito. Deve esserci una ragione più profonda del semplice essere a quattro lati.

Immagine 1 : è possibile suddividere un triangolo in 3 quadrangoli

La ragione sta in quello che è diventato chiamato edge loop. La persona che sta modellando deve anticipare come avviene la suddivisione mentre la suddivisione sarà la forma finale. Sfortunatamente gli umani sono davvero bravi a decifrare la forma dell'oggetto lungo i bordi dei bordi delle tue primitive. Formulando la forma in anelli continui a più bordi lunghi ci aiuta a prevedere la forma dopo la suddivisione e, soprattutto, dopo la deformazione da ossa, ecc.

Un triangolo ha un modo brutto di terminare il ciclo, quindi non capiamo cosa succede con la forma dentro e fuori da quella forma. La mesh suddivisa ha quindi la tendenza a comportarsi in modo incontrollato, causando dossi indesiderati. Nota : è possibile suddividere i triangoli in modo che ciò non accada, sono solo più difficili da lavorare e lavorare con i quad era ormai noto.

Ora questo non è in realtà il motivo originale, ma è successo solo in modo circolare. La ragione originale per cui le patch geometriche che hanno usato come primitive parametriche hanno una forma quadrata. L'estensione di una linea in una superficie assume naturalmente una forma quadrata se si estrude. Avere un triangolo fa degenerare un bordo e ha una singolarità. Ma questo è molto legato al motivo della suddivisione in quanto si può dimostrare che una superficie di suddivisione è solo un caso generale di una patch spline.

Immagine 2 : Le superfici parametriche originali erano estensioni di curve, non maglie arbitrarie e queste forme tendono naturalmente ad essere quadrate.

Una cosa che vedo che la maggior parte della gente dimentica è che nel cinema si tratta principalmente di qualità e non velocità. Questa è la ragione per cui il cinema è più interessato al rendering offline dove, come nei videogiochi, è tutto in tempo reale, quindi le prestazioni / velocità sono molto più cruciali della qualità.

Quindi, quando si tratta di videogiochi, le persone cercano di trovare il modo migliore per "approssimare" o "falsificare" l'aspetto di una cosa reale. Quando si tratta di calcoli e velocità diversi, i triangoli sono molto più facili dei poligoni. Come il maniaco di @ratchet menzionato in quanto tutti e 3 i punti sono complanari e semplifica le intersezioni e altri calcoli. Questo è uno dei motivi principali per cui i triangoli vengono utilizzati nei videogiochi.

Tuttavia, nel rendering cinematografico un fotogramma può richiedere ore o addirittura giorni, quindi la velocità non è un grosso problema. Ciò che Noah ha detto è corretto, volevo solo condividere anche questo punto di vista.