Ανασυγκρότηση μοντέλου και δημιουργία διάταξης UV
Τι είναι το Surfacing;
Από προεπιλογή, ένα πρόσφατα ολοκληρωμένο μοντέλο 3D είναι πολύ σαν ένα κενό καμβά - τα περισσότερα πακέτα λογισμικού θα το εμφανίσουν ως ομοιόμορφα φωτισμένη, ουδέτερη απόχρωση του γκρι. Δεν υπάρχουν αντανακλάσεις, κανένα χρώμα, καμία υφή. Απλά παλιά, βαρετό γκρι.
Προφανώς, αυτό δεν είναι ο τρόπος με τον οποίο το μοντέλο τελικά εμφανίζεται στην τελική απόδοση , έτσι πώς ένα μοντέλο πηγαίνει από μια σκιά γκρίζου ενδιαφέροντος στους πλήρως λεπτομερείς χαρακτήρες και τα περιβάλλοντα που βλέπουμε στις ταινίες και τα παιχνίδια;
Η επιφανειακή επικάλυψη , η οποία περιλαμβάνει τις διατάξεις UV , τη χαρτογράφηση υφής και το κτίριο shader , είναι η συνολική διαδικασία προσθήκης λεπτομερειών στην επιφάνεια ενός αντικειμένου 3D.
Η δουλειά ενός ειδικού σχεδιαστή ή σκιάστρου μπορεί να ακούγεται κάπως λιγότερο λαμπερή από αυτή ενός μοντέλου ή εμψυχωτή, αλλά είναι εξίσου καθοριστικής σημασίας για τη διαδικασία της αποκατάστασης μιας ταινίας ή ενός παιχνιδιού 3D.
Προσπαθήστε να φανταστείτε το Rango χωρίς το πολύχρωμο, λείο δέρμα του. Ή το Wall-E χωρίς την φανταστικά φθαρμένη και φθαρμένη εργασία του. Χωρίς μια καλή ομάδα ζωγράφων υφής και συγγραφέων σκιάστρων, οποιαδήποτε παραγωγή CG θα φανεί τελικά επίπεδη και μη πειστική.
Η σκίαση και η υφή μπορεί να είναι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος, αλλά εξακολουθούν να είναι θεμελιωδώς διαφορετικές διαδικασίες, κάθε μία από τις οποίες αξίζει τη δική της συζήτηση. Σε αυτό το πρώτο τμήμα, θα συζητήσουμε τις διατάξεις UV και όλα όσα σχετίζονται με τη δημιουργία τους. Σε μερικά δύο θα επιστρέψουμε με μια εξήγηση της χαρτογράφησης υφής και στη συνέχεια θα ολοκληρώσουμε τη σειρά με μια γρήγορη ματιά στα δίκτυα shader.
Ανασυγκρότηση μοντέλου και δημιουργία διάταξης UV
Η χαρτογράφηση υφής, που εφευρέθηκε από τον Ed Catmull το 1974, είναι μια από τις πιο έξυπνες ανακαλύψεις στην ιστορία των γραφικών υπολογιστών. Για να θέσουμε τα πράγματα με πολύ γενικούς όρους, η χαρτογράφηση υφής είναι η διαδικασία προσθήκης χρωμάτων (ή άλλων πληροφοριών) σε ένα 3D μοντέλο, προβάλλοντας μια δισδιάστατη εικόνα στην επιφάνειά της.
Ωστόσο, προκειμένου να εφαρμοστεί ένας χάρτης υφής στην επιφάνεια ενός μοντέλου, πρέπει πρώτα να ξετυλιχθεί και να δοθεί μια λειτουργική διάταξη UV για τους καλλιτέχνες υφής που θα δουλέψουν.
- Μια διάταξη UV είναι μια οπτική αναπαράσταση ενός 3D μοντέλου που ισιώνει σε ένα δισδιάστατο επίπεδο. Κάθε σημείο στο δισδιάστατο επίπεδο ονομάζεται υπεριώδης ακτινοβολία και αντιπροσωπεύει μια κορυφή στο 3D αντικείμενο. Με αυτόν τον τρόπο, όλες οι περιοχές εντός των ορίων της διάταξης UV αντιστοιχούν σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο μοντέλο. Ένας εύκολος τρόπος για να απεικονίσετε τι φαίνεται η διάταξη UV είναι αυτό:
- Έχετε φτιάξει ποτέ έναν κύβο από χαρτί; Αν ναι, σκεφτείτε το σχήμα που χρειάζεστε για να κόψετε το χαρτί, ώστε να διπλωθεί σωστά σε κύβο - ίσως φαινόταν σαν σταυρός, τέσσερις μονάδες (πρόσωπα) ψηλά και τρία απέναντι. Εάν αυτός ο κύβος χαρτιού ήταν ένα 3D μοντέλο, κάθε πτυχή θα ήταν μια άκρη , κάθε γωνία θα ήταν μια κορυφή , και κάθε επίπεδη περιοχή θα ήταν ένα πρόσωπο . Το ξετύλιγμα ενός μοντέλου είναι πολύ παρόμοιο, εκτός από ότι συνήθως υπάρχουν περισσότερα από έξι πρόσωπα για να ισοπεδωθεί.
- Αποσυσκευασία: Η αποσυσκευασία είναι η διαδικασία εκχώρησης σε κάθε πολυγωνική όψη ενός συνόλου συντεταγμένων UV στο δισδιάστατο επίπεδο εικόνας. Οι συντεταγμένες UV τοποθετούνται οπτικά και εξάγονται ως τετράγωνη εικόνα bitmap με ανάλυση παντού από 512 x 512 έως 6000 εικονοστοιχεία έως 6000. Ο καλλιτέχνης που ζωγραφίζει ή δημιουργεί τους χάρτες υφής για το μοντέλο θα χρησιμοποιήσει τελικά τη διάταξη για καθοδήγηση κατά τη δημιουργία των αρχείων υφής.
- Δημιουργία λειτουργικής διάταξης UV: Η διαδικασία για τη διαμόρφωση των συντεταγμένων UV του μοντέλου είναι συνήθως τρία επίπεδα:
- Ο καλλιτέχνης θα επιλέξει πρώτα μια ομάδα προσώπων για το μοντέλο και θα εφαρμόσει μια αυτόματη προβολή σε αυτά τα πρόσωπα για να προσφέρει μια βάση από την οποία θα δουλέψει. Η προβολή είναι συνήθως επίπεδη ή κυλινδρική ανάλογα με το σχήμα του αντικειμένου:
- Πλανητική προβολή: Μια επίπεδη επιφάνεια όπως ένας τοίχος ή ένα πάτωμα θα πάρει μια επίπεδη προβολή, πράγμα που απλά σημαίνει ότι η 3D επιφάνεια είναι πεπλατυσμένη από μία μόνο κατεύθυνση (συνήθως από την κάμερα). Η μόνη προειδοποίηση με επίπεδες προβολές είναι ότι ισοπεδώνει όλο το μήκος ενός μοντέλου, οπότε αν εφαρμόσετε μια επίπεδη προβολή σε ολόκληρο τον κύβο, οι περισσότερες υπεριώδεις ακτίνες θα καταλήξουν πάνω από το άλλο.
- Μια κυλινδρική προβολή είναι πιο κατάλληλη για καμπύλες επιφάνειες και λειτουργεί ακριβώς σαν να τραβήξατε ένα σωληνάριο, έκανα ένα κομμάτι από άκρο σε άκρο και να το ξετύλιζα μέχρι να ήταν επίπεδο. Υπάρχουν και άλλες μορφές προβολών, αλλά οι δύο συζητήσεις είναι οι πιο κοινές.
- Επειδή οι περισσότερες επιφάνειες δεν είναι απολύτως επίπεδες ή κυλινδρικές, οι αυτόματες τεχνικές χαρτογράφησης σπάνια δίνουν ικανοποιητικό αποτέλεσμα. Για να καταπολεμήσει αυτό, ο καλλιτέχνης θα τροποποιήσει με το χέρι τη διάταξη του UV με τη μετακίνηση γύρω από το UVs με τον τρόπο που ένας μοτίβο θα έσπρωχνε και θα τραβούσε κορυφές. Μια καλή διάταξη UV έχει ως στόχο να ελαχιστοποιήσει τις ραφές και να αφιερώσει ένα υψηλότερο ποσοστό της διακριτικής ευκρίνειας υφής σε περιοχές υψηλής λεπτομέρειας του πλέγματος, όπως το πρόσωπο ενός χαρακτήρα ή ένα ιδιαίτερα διακοσμημένο τμήμα του ενδύματος / θωράκισης.
- Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται για όλα τα πολυγώνια του μοντέλου. Ο καλλιτέχνης θα προχωρήσει στη διευθέτηση ή ακόμη και στη συγχώνευση ομάδων UV για να εξαλείψει τις ραφές και να δημιουργήσει μια λογική, καλά οργανωμένη διάταξη UV.
Και αυτό είναι! Μόλις το μοντέλο είναι ανοιχτό, η διαδικασία τοποθετείται στα χέρια των ζωγράφων υφής που θα αναπτύξουν λεπτομερείς χάρτες εικόνας πάνω από την ολοκληρωμένη διάταξη UV.