Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 8 от 28 февраля 2006 года

Напомню также, что бесконечно тонких предметов в природе не бывает, всё, даже папиросная бумага имеет толщину, а вот поверхность толщиной в один полигон имеет толщину равную нулю. Создавая такие поверхности, 3D-художник рискует не только потерей достоверности изображения, но и корректностью рендеринга. В самом деле, откуда программе знать, какая из сторон такой поверхности является лицевой. Совет прост: если вы не хотите проблем, не создавайте незамкнутые (именно они имеют нулевую толщину) поверхности.

Для создания «плоских» объектов, таких как окна и двери, очень хорошо подходит метод моделирования по растровым картам, проще говоря, по фотографии, которая используется и как чертеж для создания геометрии, и как текстура. Пусть нам надо смоделировать дверь. На фотографии она имеет перспективные искажения, ее форма далека от прямоугольника, тогда как 3D-модель двери должна быть прямоугольной. Для этого искажения убираются при помощи перспективного преобразования (в Adobe Photoshop Transform > Perspective). Теперь мы имеем выровненную фотографию. Она уже подходит для моделирования формы, но еще не годится для использования в качестве текстуры.

На фотографии видны блики от вспышки (иногда и отражение фотографа попадает в кадр) и некоторые другие детали, которые не должны попасть на текстуру финальной модели. Дверные ручки тоже нужно удалить со снимка, если, конечно, мы не хотим, чтобы они были нарисованы прямо на поверхности модели. Все это следует «подчистить», для чего обычно используется инструмент клонирования (Clone Tool).

После того как все необходимые операции проделаны, можно приступать к моделингу. Фотография загружается в качестве фона в 3D-редактор, и по ней, как по шаблону, вырисовывается вся геометрия. Начать следует с рамы; толщину и форму в поперечном сечении выбираем исходя из собственного опыта или используя реальные данные. При моделировании избегаем острых углов и делаем модель рамы замкнутой (помните пункты 4 и 6?), а также не используем поверхности, перпендикулярные плоскости окна: текстура на них будет «размазываться». После того как модель рамы готова, на нее можно наложить текстуру самым простым планарным методом (Planar Mapping).

Теперь приступаем к моделированию стекла. Оно может быть сделано из единственного параллелепипеда, «прошивающего» все перемычки рамы насквозь. Если мы хотим сохранить загрязнения на стекле, на текстуре придется «вычистить» и стекла, чтобы исчезло все, что просвечивает сквозь них, и остались только те загрязнения, которые нам нужны. Эту текстуру стоит «положить» не только в цветовой канал, но и использовать ее как карту прозрачности и отражения, тогда стекло не будет прозрачным и отражающим в загрязненных участках. А если положить ее и в канал неровностей (Bump Mapping), грязь будет выглядеть еще и шероховатой, что тоже добавит реализма. Теперь мы можем вставить стекло в раму, и наше окно будет выглядеть точно так же, как на фотографии!

Часто при текстурировании моделей требуется заполнить большую площадь повторяющимся рисунком: простейший пример — кирпичная стена. Можно, конечно попытаться найти или сделать самому текстуру сразу на всю стену, как мы поступали с окном, но тогда уменьшение масштаба кирпичей потребует новой текстуры. Есть другой, более универсальный путь. Создается так называемая бесшовная (мозаичная) текстура, и поверхность стены «обклеивается» ими как обоями со стыкующимся рисунком.

Бесшовными такие текстуры называются потому, что при наложении подряд шов между ними становится невидим. В Интернете существуют обширные библиотеки подобных текстур, но использовать их не всегда удобно: во-первых, эти текстуры обычно представлены в недостаточном разрешении; во-вторых, они доступны всем, и зритель может узнать текстуру, которую он видел в другой работе, что сильно испортит впечатление.

Сейчас мы посмотрим, как самому сделать бесшовную текстуру при помощи цифрового фотоаппарата и графического редактора. Для начала надо сфотографировать интересующий нас объект, например ту самую кирпичную стену. Первое правило при съемке текстур: старайтесь, чтобы цвет всего кадра был равномерным, не должно быть блика от вспышки или неравномерного освещения, а также чтобы линии кладки шли в кадре горизонтально. Но даже если нам не удалось снять стену идеально, большинство огрехов можно поправить в графическом редакторе.

Теперь надо выделить фрагмент кадра, который впоследствии мы будем размножать. Нам нужно, чтобы как можно больше границ между кирпичами (полосок раствора) попало на края фрагмента и чтобы в него попала ровно половина шва. Затем изображение необходимо циклически сдвинуть (Adobe Photoshop — фильтр Offset) примерно на 50% по горизонтали и вертикали. На изображении возник крест. Если его «замазать» (обычно это делается инструментом Clone), то получится бесшовная текстура. Результат можно проверить повторным сдвигом — никаких швов возникать не должно.

Теперь размножаем фрагмент кирпичной кладки на требуемую площадь. В отличие от текстур модель может быть не квадратной, то есть мы можем сделать фрагмент кладки, в которой швы будут проходить только между кирпичами. Такой способ разбивки сильно облегчает создание модели.

Иногда требуется большую площадь замостить множеством мелких, причем неодинаковых объектов. Эту задачу можно решить при помощи мозаичных моделей. Но если, например, надо создать лужайку, на которой лежит мяч, приминающий траву, то мозаичные модели помогут едва ли — придется вручную «пригибать травинки». Карты смещения позволяют решить эту проблему проще.

Допустим, наши объекты отличаются друг от друга только небольшим числом параметров. Если их три, то информацию о каждом можно хранить в графическом RGB-файле, в котором каждому объекту соответствует один пиксел. Удобство хранения информации — не главное преимущество карт смещения. Главное — это удобство редактирования. Вы можете «придавить» траву в каком-то участке лужайки прямо в графическом редакторе, изменив яркость тех пикселов, которые соответствуют травинкам под мячом. Также карты смещения могут хранить и смещение объектов (эта функция и дала им название).

При моделировании природной среды особое внимание следует уделять отсутствию повторяющихся элементов, единственное повторение может сильно испортить общее впечатление. Однако рисовать каждый листочек на дереве нет ни времени, ни желания. Для этого все объекты обычно разбивают на группы в соответствии с удалением от камеры. Листья на ближнем плане будут хорошо видны, поэтому их форма и текстура должны быть тщательно проработаны, в то время как листья на среднем и дальнем планах могут быть просто нужного цвета и напоминать лист по форме. Для листьев переднего плана создается некоторое количество шаблонов геометрии и текстур. Соответственно, если и того и другого по пять экземпляров, получаем двадцать пять различных типов листа. Обычно сюда входят пожелтевшие, завернувшиеся и больные листья.