Qwadro Modeling Semantics

Este artigo vem para tentar esclarecer e estabelecer alguns conceitos do desenho assistido por computador (CAD) para conflitos de semântica e sintática amplamente difundidos no mundo. Por exemplo, a diferença entre um modelo e uma malha. É um esforço da SIGMA para estabelecer uma base de referência das escolhas de design feitos para o Qwadro.

Skeleton

No Qwadro, representado pela interface afxSkeleton, um esqueleto é uma estrutura que descreve uma coleção de articulações que organizam malhas (representadas pela interface afxMesh) que compõem um mesmo modelo (representada pela interface afxModel).

Bone

No Qwadro, representado pela interface afxSkeletonBone, uma articulação é uma estrutura que descreve uma denominada transformação linear e angular no espaço representada em duas maneiras diferentes.

A primeira, um transforme “local” decomposto da articulação relativa a sua articulação parente, se houver qualquer. Caso não haja um parente, então é relativo a origem. A segunda, uma matriz de transformação invertida do ‘world-space‘ para a articulação na pose padrão do esqueleto (ex., a pose na qual o esqueleto foi originalmente modelado).

O transforme local decomposto é usado primariamente na composição de animações, e a matriz de transformação invertida do world-space é primariamente para deformação de malha, que é porque as duas são armazenas em formatos diferentes.

Cada articulação opcionalmente pode conter dados definidos pelo usuários (UDD) para atribuir propriedades específicas a cada articulação.

Material

Apesar de toda a evolução do CAD, ainda não há um consenso bem estabelecido do que é um material e consequentemente como representar seus dados para desenho em tempo real. Qwadro tenta evitar restringir o usuário final de fazer suas próprias conclusões de como usar este conceito deixando uma infraestrutura mínima, apenas transportando parâmetros do trabalho de arte.

No Qwadro, representado pela interface afxMaterial, um material é uma estrutura que descreve um grafo de shading, onde materiais são conectados a cada outro para formarem uma árvore de shaders, assim como nas ferramentas profissionais de arte. Cada material pode ter um número arbitrário de submateriais que são usados como mapas. Adicionalmente, cada material pode ser texturizado, e haverá uma referência para uma textura (representada pela interface afxTexture) que proverá dados de imagem ao material.

Mesh

A origem da expressão remete a um complexo de primitivos relacionado a cada outro por indexação de vértices compartilhadas.

No Qwadro, representado pela interface afxMesh, uma malha é uma estrutura que descreve a relação de uma coleção de dados geométricos que estão todos ligados a uma mesma topologia (representada pela interface afxMeshTopology). Referencia dados de vértice, dados de triângulo, materiais (representados pela interface afxMaterial), formas (representadas pela interface afxMeshMorph) e articulações (representadas pela interface afxMeshArticulation).

Por design, arquivos de asset standard do Qwadro contêm um arranjo de malhas na estrutura de informação, e malhas também são referenciadas pelos modelos (representados pela interface afxModel) que usam-nas.

A estrutura de uma malha do Qwadro separa seus dados em duas subestruturas, sendo uma para vértices (a destacar o buffer de vértex) e uma outra para a topologia da malha (representada pela interface afxMeshTopology).

Mesh Topology

No Qwadro, representado pela interface afxMeshTopology, uma topologia é uma estrutura que descreve a indexação de vértices e a relação entre as faces que compõem uma malha. Contêm todos os índices para os triângulos na malha. Estes índices sempre descrevem listas de triângulo (a.k.a. trilists) — isto é, cada grupo de três índices descrevem um singelo triângulo; os dados não são organizados em listras (a.k.a. tristrips) ou hélices (a.k.a. trifans).

Mesh Section

No Qwadro, representado pela interface afxMeshSection, uma seção é uma estrutura que descreve uma porção de malha delimitada por um material (representado pela interface afxMaterial) usado por um conjunto de faces. A estrutura da seção referencia o arranjo de índices para a malha, o qual em sua vez referencia o arranjo de vértices. Se a malha for deformável, as vértices no arranjo de vértices referenciam as articulações (representadas pela interface afxMeshArticulation) no arranjo de articulações.

Mesh Articulation

No Qwadro, representado pela interface afxMeshArticulation, uma articulação é uma estrutura que descreve uma denominada coleção de índices que estão todos ligados a mesma articulação. É essencialmente qualquer grupo conectado de índices que se movem por influência desta articulação.

Os dados de vértice para uma malha, dados pelo referenciado buffer de vértice, contêm todas as vértices únicas na malha. As vértices na malha são rígidas ou deformáveis. Malhas deformáveis são aquelas que estão ligadas a múltiplas articulações, onde as malhas rígidas são aquelas que estão ligadas a uma singela articulação (e portanto movem-se “rigidamente” com aquela articulação).

Mesh Morph

No Qwadro, representado pela interface afxMeshMorph, uma forma é uma estrutura que descreve um novo conjunto de vértices de malha usados para alcançar, através de interpolação, uma nova forma numa malha preservando sua topologia. A topologia não muda, e é compartilhada entre as formas.

Estas estruturas são referenciadas pela malha que manipulam junto aos dados de vértice. São essencialmente usadas em técnicas “frame-by-frame morph target/blend shape”.

Mesh Rigging

No Qwadro, representado pela interface afxMeshRigging, um cordame é uma estrutura que descreve um mapeamento entre os índices de articulação da malha e do esqueleto. Apesar de ser esperado que a correlação sempre existe entre o esqueleto e as malhas de um modelo, no Qwadro, é possível ligar uma malha a um esqueleto que veio de um modelo diferente. Nesta situação, poderia haverá articulações sobrando ou faltando, e criando um cordame é possível deixar o Qwadro determinar o mapeamento de índices através de comparação de nomes entre articulações da malha e do esqueleto.

Model

A origem da expressão remete a um artifício que seria usado para criar um corpo, logo modelos não têm conceito de posição linear ou angular no espaço. Um modelo é uma informação que será usado para formar um corpo.

No Qwadro, representado pela interface afxModel, um modelo é uma estrutura que descreve uma denominada coleção de malhas (representadas pela interface afxMesh) que estão todas ligadas ao mesmo esqueleto (representado pela interface afxSkeleton). É essencialmente qualquer grupo conectado de malhas que animam em conjunto. Um ator seria um modelo, assim seria um veículo, ou ainda uma edificação inteira se esta fosse modelada como uma singela hierarquia.

Um modelo completo é composto de um esqueleto e um conjunto de malhas, ambos dos quais são referenciados diretamente de um modelo.