시각화 품질 및 메쉬 설정

시각화 품질 소개

Implicit Modeling에서 대부분의 지오메트리는 이론상 해석적이어서 지오메트리를 완벽하게 설명하는 암묵적 함수에서 생성됩니다. 그러나, 이러한 "완벽한" 지오메트리는 렌더링되어야 하며 삼각형 메쉬(예: .stl)와 같이 완벽하게 정확한 정의가 없을 수 있는 다른 형상과도 결합되어야 합니다. 이 때문에 모든 암묵적 지오메트리는 디지털 이미지의 픽셀과 유사한 3D 점 격자에서 샘플링됩니다. 3D에서는 이러한 픽셀을 "복셀"이라고 부릅니다. 디지털 이미지의 해상도에 대해 설명하는 것과 거의 같은 방식으로 암묵적 모델링에서도 비슷한 해상도 개념을 사용합니다. 이 해상도는 아래 이미지의 왼쪽 상단에 표시되는 시각화 품질 드롭다운에서 제어됩니다. 첫 번째 이미지는 매우 낮음 설정을 사용하여 계산 및 시각화된 래티스 구조를 보여줍니다. 선명한 모서리가 둥글게 변했고 스트럿의 직경 중 일부가 지정된 값과 다른 것을 알 수 있습니다.

다음 이미지를 보면, 비록 완벽하지는 않지만 선명한 모서리가 훨씬 더 선명하고 스트럿의 직경이 지정된 값에 상당히 가깝습니다. 시각화 설정을 사용하여 계산 시간(GPU 메모리와 같은 하드웨어에 따라 다름)과 원하는 시각화 품질 및 지오메트리 정확도 간의 균형을 맞춰야 합니다.

시각화 품질 관리를 위한 조언

주어진 시간에 수행하는 작업에 맞도록 시각화 품질을 변경하는 습관을 가지는 것이 좋습니다. 예를 들어, 암묵적 모델링에서 변환을 사용하는 등 계산 집약적인 작업은 먼저 낮은 시각화 품질에서 시도해보고 작업이 올바르게 실행되고 있다고 판단되면 품질을 높이는 것이 가장 좋습니다. 반대로, 내보내거나 렌더링할 모델을 생성하는 경우에는 계산에 가장 적합한 시각화 품질을 사용해 보는 것이 좋습니다.

또 다른 고려 사항은 암묵적 파트의 각 바디에 고유한 복셀 격자가 있다는 사실입니다. 아래 이미지에는 전경에 원통이 있고 배경에 멀리 떨어져 있는 정육면체가 있습니다. 두 가지 지오메트리 모두 선명한 피처로 정확하게 캡처된다는 점에 유의해야 합니다.

부울 합집합 연산을 사용하여 이 두 객체를 결합하면 단일 엔터티로 처리됩니다. 즉, 각각 동일한 복셀 격자에 캡처됩니다. 이제 많은 복셀이 두 객체 사이의 빈 공간을 모델링하는 데 사용되기 때문에 각 모양을 모델링하는 데 사용되는 복셀의 수가 더 적습니다. 아래 이미지에서 이전에 날카로웠던 모서리가 이제 둥글게 되어 기하학적 정확도가 확실히 감소한 것을 알 수 있습니다. 이러한 현상은 두 이미지의 시각화 품질이 모두 동일함에도 불구하고 발생합니다. 물리적으로 멀리 떨어져 있는 객체를 결합할 때는 이 점을 염두에 두어야 합니다.

마지막 조언은 복셀 격자 내의 지오메트리 정렬을 고려하는 것입니다. 모든 경우에 있어서 복셀 격자는 전역 x, y 및 z 방향으로 정렬됩니다. 이것을 축 정렬 격자라고 부릅니다. 또한 격자의 복셀은 항상 입방체 요소입니다. 곡률을 가진 피처는 복셀을 절단하는 방법에 따라 어느 정도 정확하게 캡처됩니다. 픽셀이 있는 디지털 이미지를 사용하여 2D 직선을 표현한다고 상상해 보십시오. 이미지 내에서 선이 수평 또는 수직이면 선명하고 정확하게 나타납니다. 그러나 이미지에서 선이 대각선인 경우 선이 다른 행과 열의 픽셀을 통과할 때 선을 따라 계단 효과가 나타날 수 있습니다.

복셀을 사용하는 3D에서도 마찬가지입니다. 이 효과를 설명하기 위해 Implicit Modeling에서 매우 길고 얇은 원통을 만들었습니다. 아래 이미지는 전역 z 방향으로 정렬된 원통을 보여줍니다. 가장 먼저 주목해야 할 점은 원통 상단(하단도 마찬가지)의 선명한 원형 모서리가 둥글게 처리되어 있다는 것입니다. 이는 복셀 크기가 계산되는 방식에 따른 결과입니다. 먼저, 객체의 축 정렬 경계 상자가 계산됩니다. 가장 긴 치수(이 경우 z 방향)가 복셀 크기를 설정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 시각화 품질 드롭다운의 매우 높음 설정은 경계 상자의 가장 긴 치수를 512개의 동일한 섹션으로 분할하여 복셀 크기를 설정합니다. 이 복셀 크기는 다른 두 방향에서 사용되므로 원형 면 전체에 걸쳐 복셀 수가 줄어듭니다. 즉, 단면에 비해 원통의 길이를 따라 세부 정보를 캡처하는 복셀이 훨씬 더 많습니다. 따라서 원형 프로파일에서 정확도가 약간 손실됩니다.

축 정렬 경계 상자의 바디 대각선을 따라 원통을 정렬하면(예를 들어 전면 왼쪽 하단에서 후면 오른쪽 상단 모서리까지) 정확도가 훨씬 떨어집니다. 아래 이미지에서는 원통 피처가 개별 복셀 격자와 적절하게 정렬되지 않는 계단 효과의 결과로 정확도가 더욱 손실되는 것을 볼 수 있습니다. 이는 이러한 방식으로 모델링하는 경우의 고유한 속성이지만 이러한 영향에 대해 알고 있으면 해당 영향을 효과적으로 최소할 수 있을 것입니다.

암묵적 모델을 삼각형 메쉬로 변환

다음 단계에서는 암묵적 파트를 삼각형 메쉬로 변환하여 응용 프로그램에 적합하도록 암묵적 메싱 옵션을 최대한 활용하는 과정을 안내합니다.

암묵적 메싱 속성 선택을 위한 지침

첫째, 변환에서 생성되는 메쉬의 품질은 암묵적 모델링 중에 사용된 시각화 품질 설정과 직접 관련이 있습니다. 매우 높음 설정을 사용한 경우, 아래 이미지에 표시된 것처럼 삼각형 메쉬가 매우 미세하게 됩니다. 낮은 시각화 품질 설정을 사용하면 더 거친 메쉬가 생성됩니다.

메쉬의 대상이 해석이 아닌 경우, 가능하면 삼각형 수를 줄이는 것이 좋습니다. 이렇게 하려면 사용자 정의 품질 설정을 선택하고 데시메이션 확인란이 선택되어 있는지 확인하십시오. 변환하는 동안 삼각형 메쉬는 가능한 한 작은 삼각형을 훨씬 큰 삼각형으로 병합합니다. 이것은 일반적으로 크고 평평한 확장에서 볼 수 있습니다. 기본 데시메이션 감소 및 데시메이션 오류 설정을 사용한 결과는 아래와 같습니다.

환경설정을 사용한 데시메이션이 너무 심한 경우, 데시메이션 감소 속성을 줄일 수 있습니다. 데시메이션 감소 속성은 0과 1 사이의 숫자여야 합니다. 예를 들어, 감소를 0.9로 설정하는 것은 메쉬의 총 삼각형 개수(원본 메쉬와 비교하여)의 90%를 줄이도록 요청하는 것과 같습니다. 반대로, 0.4는 40% 감소를 요구하는 것과 같습니다. 위 이미지는 0.75를 사용하고 아래 이미지는 0.4를 사용합니다. 아래 이미지에는 삼각형이 더 많고 메쉬가 원래의 미세한 메쉬에 더 가깝다는 것을 알 수 있습니다.

데시메이션 오류 속성은 경계 상자 크기의 백분율로 지정되는 값입니다. 이는 원래의 미세한 메쉬와 새로 데시메이션된 메쉬 사이의 허용 가능한 편차를 지정합니다. 이 속성을 더 작은 값으로 설정하면 원래 미세 메쉬의 지오메트리를 더 정확하게 재현하는 메쉬가 생성됩니다. 제한적인 경우에 이 값을 0으로 설정할 수 있습니다. 이는 일반적으로 영역이 평면이고 정확도 손실이 없는 경우에만 삼각형이 병합됨을 의미합니다. 이 작업의 영향은 아래와 같습니다.

해석용 메쉬

메쉬의 대상이 구조 시뮬레이션과 같은 해석인 경우, 원래의 미세 메쉬나 데시메이션된 메쉬 모두 적합하지 않습니다. 미세 메쉬는 너무 미세하여 대부분의 경우 해석 파이프라인을 불필요하게 느리게 만듭니다. 반대로, 데시메이션된 메쉬에는 일반적으로 너무 큰 삼각형이 포함되어 있어 단일 삼각형으로 넓은 범위를 덮습니다.

해석에는 정삼각형에 가까운 삼각형을 포함하는 메쉬 입력이 좋습니다. 넓은 평면 공간에 걸쳐 몇 개의 큰 삼각형이 아니라 작은 삼각형이 많이 있어야 합니다. 또한 삼각형은 곡률이 높은 영역에서는 더 작아야 하고 평평한 영역에서는 다소 커야 합니다. 또한 가능하다면 모서리와 엣지와 같은 날카로운 파트는 메쉬에서도 날카로운 상태로 유지되어야 합니다. 이는 시뮬레이션 단계에서 경계 조건 적용을 위한 피처 식별에 도움이 됩니다. 메쉬를 해석에 적합하도록 만드는 엄격한 지침은 없으며 사용자의 재량에 따라 결정해야 합니다. 그러나 평면 영역의 삼각형 크기와 선명한 모서리 근처의 작은 삼각형을 강조하는 예시가 아래에 나와 있습니다.