laboratory of fashion technology - digital 3d...

Sungmin Kim

SEOUL NATIONAL UNIVERSITY

Digital 3D Anthropometry

4. Model Class

Introduction 3D 물체의 제작

모델링 소프트웨어를 사용

3D Studio Max

Maya

Rhino 3D

Z Brush

Scan Data 로부터 생성

RapidForm

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Introduction 모델링 기법의 종류 Solid Modeling

Closed volume 을 가지는 물체로 표현

물체의 외부, 표면, 내부 구분이 용이

Surface Modeling

표면 geometry 를 써서 물체를 표현

Surface equation 이나 mesh structure 로 구성

Non-manifold Modeling

점, 선, 면, 부피가 혼합된 모델링

Concept 디자인에 적합

Parametric Modeling

파라미터를 이용한 모델링

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Modeling Solid Modeling Primitive Modeling

4

Modeling Solid Modeling Primitive Modeling

기본 물체간의 Boolean Operation

5

Modeling Solid Modeling Sweeping

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Modeling Solid Modeling Voxel 모델링

비트맵 이미지의 3차원 확장 판

물체의 부피/질량 계산에 사용

상당한 메모리를 필요로 함

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Modeling Surface Modeling Skinning

다수의 단면을 연결해서 입체를 형성

단면 데이터를 모아서 인체 모델을 만들 때 사용

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Modeling Surface Modeling 3각형 메쉬 기반 모델링

XYZ Coordinate (Node)

RGB Color

Normal Vector

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N3, C2

N1, C1 N2, C2

V1V2

V3

Texture, Sub Model 등 다양한 구조가 있을 수 있음

Introduction Non-manifold Modeling 여러 차원의 물체가 혼합

의복 모델링에 적합

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Modeling Parametric Modeling 다양한 모델을 쉽게 만들 수 있음

추상적 모델링

인체 모델링

구조 최적화에 응용

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Introduction Model Class의 설계 TModel3D

3차원 모델을 정의하는 클래스

– 점 정보

– 면 정보

– 법선 벡터 정보

– 색상 정보

3차원 모델과 관련된 기본 함수

– 크기 계산

– 법선 벡터 자동 계산

– 이동/회전

– 기본 물체 만들기

– 데이터 입출력

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TModel3D Class 정의 기본형 정의

생성자, 파괴자

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class TModel3D{public:

TModel3D();TModel3D(TModel3D&);~TModel3D();

int NodeNum;TPoint3D *Node,*Normal,*Color;

int ElemNum;int *Elem;

};

TModel3D::TModel3D(){NodeNum=0;Node=Color=Normal=0;ElemNum=0;Elem=0;}

TModel3D::~TModel3D(){if (NodeNum){

delete []Node;delete []Color;delete []Normal;}

if (ElemNum) delete[]Elem;NodeNum=ElemNum=0;Node=Color=Normal=0;Elem=0;}

TModel3D.h

TModel3D.cpp

TModel3D Class 정의 기본형 정의

복제생성자

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TModel3D::TModel3D(TModel3D &M){NodeNum=M.NodeNum;int i;if (NodeNum){

Node=new TPoint3D[NodeNum];Color=new TPoint3D[NodeNum];Normal=new TPoint3D[NodeNum];for(i=0;i

TModel3D Class 정의 추가 기능 정의

모델 정의 관련

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void AssignNode(int);void AssignElem(int);void SetElem(int,int,int,int);

void TModel3D::AssignNode(int n){NodeNum=n;Node=new TPoint3D[NodeNum];Color=new TPoint3D[NodeNum];Normal=new TPoint3D[NodeNum];}

void TModel3D::AssignElem(int n){ElemNum=n;Elem=new int[ElemNum*3];}

void TModel3D::SetElem(int n,int a,int b,int c){Elem[n*3]=a;Elem[n*3+1]=b;Elem[n*3+2]=c;}

void TPoint3D::Set(float X,float Y,float Z){x=X;y=Y;z=Z;} void TPoint2D::Set(float X,float Y)

{x=X;y=Y;}

TPoint3D Class

TPoint2D Class


모델 크기 구하기

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float mx,my,mz,Mx,My,Mz;void GetSize(); );

void TModel3D::GetSize(){mx=my=mz=100000;Mx=My=Mz=-100000;int i;for(i=0;i


법선벡터 계산

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void TModel3D::CalculateNormal(){if (!NodeNum || !ElemNum) return;int i,j;TPoint3D *N=new TPoint3D[ElemNum];for(i=0;i


한점을 중심으로 X, Y, Z 축 주위로 회전

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void TModel3D::Rotate(TPoint3D &O,float x,float y,float z){int i;float cc,ss,X,Y,Z;if (x){

cc=cos(x); ss=sin(x);for(i=0;i


기본 물체 만들기 - 평면

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void TModel3D::FormPlane(float xs,float zs,int nx,int nz,float r,float g,float b){int i,j;AssignNode((nx+1)*(nz+1));AssignElem(nx*nz*2);float x,z,xstep,zstep;xstep=xs/(float)nx;zstep=zs/(float)nz;r/=255.0f;g/=255.0f;b/=255.0f;int n=0;for(i=0;i


기본 물체 만들기 - 구 (Homework)

– 파라미터는 반지름, 적도방향 분할 갯수, RGB 색상

– 위도방향 분할갯수=적도방향 분할갯수/2

– 분할 갯수는 항상 짝수로 제한

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적도방향


데이터 불러오기

– 3D 데이터의 종류는 무궁무진하며 잘 알려진 파일 형식의 경우 형식을 찾는 것이 가장 바람직함

» 알려져 있지 않은 형식의 경우 데이터 파일을 관찰해보고 규칙을 찾아내야 함

» 가장 중요한 것은 Node 와 Element 데이터

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http://www.open3mod.com


데이터 불러오기 - ASCII 타입 PLY의 경우

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plyformat ascii 1.0comment Exported by 3DMelement vertex 112644property float xproperty float yproperty float zproperty uchar redproperty uchar greenproperty uchar blueelement face 222889property list uchar int vertex_indexend_header152.646027 1241.364136 62.522892 60 42 22152.125336 1240.548340 60.672829 56 40 20155.566544 1193.091797 45.029305 78 48 25...3 112643 112642 1125223 112521 112522 1126423 112642 112641 112521...

header information

number of point

한 점이 3개의 float x,y,z 좌표와 3개의 unsigned char(0~255) red, green, blue 색상으로 구성됨

vertex index list 로 face가 구성됨number of face

112,644개의 x y z r g b 값

222,889개의 삼각형 요소 (face) 정의


데이터 불러오기 - ASCII 타입 PLY의 경우

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void TModel3D::LoadFromASCIIPLY(AnsiString N){FILE *F=fopen(N.c_str(),"r");char buf[300];int i;for(i=0;i


데이터 불러오기 - Binary타입 STL의 경우

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Free Hex Editor : https://mh-nexus.de/en/hxd/

UINT8[80] – HeaderUINT32 – Number of triangles

foreach triangleREAL32[3] – Normal vectorREAL32[3] – Vertex 1REAL32[3] – Vertex 2REAL32[3] – Vertex 3UINT16 – Attribute byte countend

Binary STL File Format (Wikipedia)


데이터 불러오기 - Binary타입 PLY의 경우

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void TModel3D::LoadFromBinarySTL(AnsiString N){FILE *F=fopen(N.c_str(),"rb");BYTE buf[100];fread(buf,1,80,F);fread(&ElemNum,1,4,F);NodeNum=ElemNum*3;AssignNode(NodeNum);AssignElem(ElemNum) ;int i;int attr;float nx,ny,nz,x0,y0,z0,x1,y1,z1,x2,y2,z2;int n=0,nn=0,en=0;for(i=0;i


데이터 불러오기 - ASCII 타입 OBJ 의 경우 : Homework

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###### OBJ File Generated by Meshlab###### Object 10-F-3D0053E.obj## Vertices: 61719# Faces: 123497#####vn -0.385640 -2.046920 0.375572v -761.990601 13945.023438 301.880402...# 61719 vertices, 0 vertices normals

f 1//1 3//3 61568//61568...# 123497 faces, 0 coords texture

# End of File

Header Information

Number ofpoints and faces

Vertex normal x, y, zVertex coordinate x, y, z

Face point0//normal0 point1//normal1 point2//normal2


데이터 저장하기

– TFileStream 을 상속한 TNewFilestream을 만들어서 binary로 저장하기를 구현

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TNewFileStream::TNewFileStream(AnsiString File,Word Mode) : TFileStream(File,Mode){}

void TNewFileStream::WInt(int n){WriteBuffer((BYTE*)&n,sizeof(int));}

void TNewFileStream::WFloat(float f){WriteBuffer((BYTE*)&f,sizeof(float));}

void TNewFileStream::WString(AnsiString N){int n=N.Length();WInt(n);WriteBuffer(N.c_str(),n);}

#include

class TNewFileStream : public TFileStream{public:

TNewFileStream(const AnsiString,Word);

void WInt(int);void WFloat(float);void WString(AnsiString);

};


데이터 저장하기

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void TModel3D::SaveToFileStream(TNewFileStream *S){int i;S->WInt(1); // date of versionS->WInt(NodeNum);for(i=0;iWFloat(Node[i].x);S->WFloat(Node[i].y);S->WFloat(Node[i].z);S->WFloat(Color[i].x);S->WFloat(Color[i].y);S->WFloat(Color[i].z);S->WFloat(Normal[i].x);S->WFloat(Normal[i].y);S->WFloat(Normal[i].z);}

S->WInt(ElemNum);for(i=0;iWInt(Elem[i]);}

}

TNewFileStream *S=new TNewFileStream("file.mdl",fmCreate);Model->SaveToFileStream(S);delete S;



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void RInt(int*);void RFloat(float*);AnsiString RString();

void TNewFileStream::RInt(int *n){ReadBuffer((BYTE*)n,sizeof(int));}

void TNewFileStream::RFloat(float *f){ReadBuffer((BYTE*)f,sizeof(float));}

AnsiString TNewFileStream::RString(){int n;RInt(&n);char *b=new char[n+1];ReadBuffer(b,n);b[n]=0;AnsiString R=AnsiString(b);delete []b;return R;}



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void TModel3D::LoadFromFileStream(TNewFileStream *S){int version,i;S->RInt(&version);S->RInt(&NodeNum);AssignNode(NodeNum);for(i=0;iRFloat(&Node[i].x);S->RFloat(&Node[i].y);S->RFloat(&Node[i].z);S->RFloat(&Color[i].x);S->RFloat(&Color[i].y);S->RFloat(&Color[i].z);S->RFloat(&Normal[i].x);S->RFloat(&Normal[i].y);S->RFloat(&Normal[i].z);}

S->RInt(&ElemNum);AssignElem(ElemNum);for(i=0;iRInt(&Elem[i]);}

}

TNewFileStream *S=new TNewFileStream("file.mdl",fmOpenRead);Model->LoadFromFileStream(S);delete S;

laboratory of fashion technology - digital 3d...

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