Por que os quads são usados ​​no cinema e o triângulo nos jogos?

Na escola de cinema, nas aulas de modelagem 3D, disseram-me que, quando modelamos algo para filmes, mantemos a topologia de 4 polígonos com arestas. Qualquer polígono que tenha mais ou menos de 4 arestas / vértice é considerado ruim e deve ser evitado. Considerando que, se o mesmo modelo é usado em jogos, ele é triangulado.

Embora eu não esteja me formando em modelagem 3D, a questão ainda está em minha mente. Por que o polígono de 3 gumes é usado nos jogos? Torna mais rápido? Então, por que não é usado em renderizações de filmes?

Para a modelagem 3D, o motivo usual de preferir quads é que os algoritmos de superfície de subdivisão funcionam melhor com eles - se sua malha estiver subdividida, os triângulos podem causar problemas na curvatura da superfície resultante. Por exemplo, dê uma olhada nessas duas caixas:

O esquerdo é todo quadrante; o da direita tem a mesma forma geral, mas um canto é feito de triângulos em vez de quads.

Agora veja o que acontece quando as caixas são subdivididas:

Diferente sim? Observe a maneira como os aros das arestas mudaram de aproximadamente equidistantes na caixa esquerda para um arranjo mais complicado, apertado e esticado à direita. Agora vamos desligar o wireframe e ver como está ficando iluminado.

Veja o beliscão estranho no destaque da caixa à direita? Isso é causado pela subdivisão bagunçada. Esse em particular é um caso bastante benigno, mas você pode obter resultados muito mais bagunçados com malhas mais complexas com níveis de subdivisão mais altos (como os que você usaria normalmente em filmes).

Tudo isso ainda se aplica ao criar ativos de jogo, se você planeja subdividi-los, mas a principal diferença é que a subdivisão acontece antes do tempo - enquanto você ainda está em quad-land - e o resultado final é subdividido em triângulos porque é isso que o hardware gráfico fala (porque, como mencionado nos comentários acima, facilita a matemática).

Como @Noah Witherspoon corretamente, diz que a subdivisão em triângulo não funciona tão bem quanto a subdivisão em quádruplo. Embora, no começo, os triângulos não pudessem ser subdivididos. No entanto, ele realmente não explica por que esse é o caso. O que é uma informação útil e explica por que os quadríceps são preferidos e como usá-los.

Primeiro, observe que um triângulo é subdividido em 3 quadríceps em muitos esquemas. Como agora você tem uma malha quadrangular, manter claramente a subdivisão quadrangular não é, por si só, o requisito. Tem que haver uma razão mais profunda do que apenas ser de quatro lados.

Imagem 1 : Você pode subdividir um triângulo em três quadrângulos

A razão reside no que se tornou chamado de loop de arestas. A pessoa que faz a modelagem precisa antecipar como a subdivisão acontece, pois a subdivisão terá a forma final. Infelizmente, os humanos são realmente muito bons em decifrar a forma do objeto ao longo das bordas de suas bordas primitivas. Ao formular a forma em loops longos de várias arestas contínuas, ajuda-nos a prever a forma após a subdivisão e, principalmente, após a deformação por ossos, etc.

Um triângulo tem uma maneira desagradável de terminar o loop, para que não entendamos o que acontece com a forma dentro e fora dessa forma. A malha subdividida tem assim uma tendência a se comportar incontrolavelmente, causando solavancos indesejados. Nota : É possível subdividir triângulos de uma maneira que isso não aconteça, eles são apenas mais difíceis de trabalhar e trabalhar com quads era bem conhecido até então.

Agora, esse não é realmente o motivo original, mas aconteceu de maneira indireta. A razão original pela qual os remendos geométricos que eles usaram como primitivas paramétricas são de forma quadrada. Como estender uma linha em uma superfície naturalmente assume uma forma quadrada se você apenas extrudar. Ter um triângulo faz com que uma aresta seja degenerada e tenha uma singularidade. Mas isso está muito relacionado à razão da subdivisão, pois pode ser demonstrado que uma superfície de subdivisão é apenas um caso geral de um patch spline.

Imagem 2 : As superfícies paramétricas originais eram extensões de curvas, não malhas arbitrárias e essas formas naturalmente tendem a ser quadradas.

Uma coisa que vejo que a maioria das pessoas esquece é na produção de filmes, principalmente sobre qualidade, não velocidade. É por isso que a produção de filmes se preocupa mais com a renderização offline, como nos videogames, tudo é em tempo real, portanto o desempenho / velocidade é muito mais crucial que a qualidade.

Por isso, quando se trata de videogames, as pessoas tentam encontrar a melhor maneira de "aproximar" ou "fingir" a aparência de algo real. Quando se trata de cálculos diferentes, os triângulos de velocidade são muito mais fáceis que os polígonos. Como o @ratchet freak mencionado como todos os três pontos, são coplanares e simplifica interseções e outros cálculos. Essa é uma das principais razões pelas quais os triângulos são usados ​​nos videogames.

No entanto, na renderização de um filme, um quadro pode levar horas ou até dias, portanto a velocidade não é um problema. O que Noah disse está correto, eu só queria compartilhar esse ponto de vista também.