Subdivision Modellierung für Polygonale Netze

Grob aufgelöste Polygonnetze werden durch Unterteilungen, so genannte Subdivisions, feiner aufgelöst. Durch mehrere Unterteilungsschritte ergeben sich hochaufgelöste und detailreiche Polygonflächen. Bei einem grob aufgelösten Mesh werden an den Mittelpunkten der Kanten neue Eckpunkte erzeugt. Durch diese Unterteilungen ändert sich die Form noch nicht. Für eine strukturelle Formveränderung werden die Position der Punkte/Vertices durch eine Mittelung neu berechnet. Zuerst werden an den Kanten in der Mitte neue Punkte hinzugefügt. Diese Mittelwerte werden nochmals gemittelt. Durch weitere Unterteilungsschritte werden weitere Mittelungen durchgeführt. Diese schrittweise Annäherung an die höherauflösende Form wird auch Iteration genannt. Die Iteration (von lateinisch iterare, "wiederholen") ist ein Begriff aus der Mathematik und eine Methode, die sich der Lösung eines Rechenproblems schrittweise durch wiederholtes Anwenden des selben Verfahrens annähert. Für die schrittweise Unterteilung kann ein zusätzlicher Faktor die Art der Mittelung steuern. Dieser "Rundungsfaktor" (je nach Subdivisionmethode auch Glättung, Smoothness, Continuity, Roundness,... genannt) )erstreckt sich meist von 0 (keine Abrundung) bis 1 (Rund).

(a) Polygonwürfel ohne Unterteilung / grob aufgelöstes Polygonnetz
(b) Polygonwürfel mit topologischer Unterteilung: Die Form ändert sich nicht.
(c) Polygonwürfel mit Iteration und einem Rundungsfaktor = 0.5
(d) Polygonwürfel mit Iteration und einem Rundungsfaktor = 1

Durch die Erhöhung der Iteration wird das Objekt bis um ein Vielfaches komplexer. Bereits bei einer Iteration mit wenigen Wiederholungen auf ein grobes Objekt entsteht ein sehr hochauflösendes Polygonobjekt.
Die linke Abbildung zeigt einen Polygonwürfel mit unterschiedlichen Iterationen: Die Anzahl der Iteration nimmt von links nach rechts zu.


(a) einfacher Polygonzug
(b) einfacher Polygonzug mit einer Unterteilung
(c) einfacher Polygonzug mit zwei Unterteilungen

Bei der Unterteilung steuert ein zusätzlicher Faktor die Art der Mittelung. Dieser "Rundungsfaktor" (je nach Subdivisionmethode auch Glättung, Smoothness, Continuity, Roundness,... genannt) ) erstreckt sich meist von 0 (keine Abrundung) bis 1 (Rund).

Die linke Abbildung zeigt einen Polygonwürfel mit unterschiedlichem Rundungsfaktor.


(a) einfacher Polygonzug mit zwei Unterteilungen
(b) Iteration mit Rundungsfaktor = 0.5
(c) Iteration mit Rundungsfaktor = 1

Vergleich Subdivision in 3ds max / Maya:
3ds max bietet mit dem MeshSmooth-Modifikator drei Subdivision-Methoden. Mit Iteration und Smoothness (Rundungsfaktor) wir die Unterteilung eingestellt. Weitere Einstellungen für lokale Steuerung sind je nach Subdivision-Methode unterschiedlich. So können z.B. Polygonobjekte mit NURMS-Output lokale Kanten und Vertices hart/crease definieren.
Maya stellt ebenfalls unterschiedlichen Subdividion-Methoden zur Verfügung. In den Preserve Properties werden Unterteilungen für Geometriekanten, Selektierten Kanten und Smoothing-Einstellungen definiert.