что такое ретопология 3d модели
Виды моделирования. Основы скульптинга, ретопологии и развертки
В этой статье мы поговорим про скульптинг, ретопологию и развертку. Но сначала нужно определиться с целью. Что мы будем моделировать, и каким способом?
Предположим, что мы решили создавать персонажа для игры, но что если это будет окружение, архитектура или что-то еще? Сначала нужно узнать какие бывают способы моделирования и понять какой нам больше подходит.
Способы моделирования
1. Полигональное моделирование
Это, наверное, самый популярный способ разработки 3D модели. Суть заключается в создании и редактировании сетки из полигонов, которые состоят из вершин и ребер. Нажимая на левую клавишу мыши мы создаем новую вершину, которая соединяется ребром.
Такой процесс моделирования можно представить как форму, например, лица, покрытую прямоугольниками с разной степенью перспективного искажения.
Говоря простым языком: «Мы создаем сетку, которая состоит из примитивных фигур (примитивов)». В результате получается многогранник. Чтобы лучше ассоциировать, можно вспомнить как в фильмах и анимации много маленьких роботов превращались в одного большого. Так же и с полигональным моделированием. Много примитивов составляют одну большую модель.
Кстати, чаще всего у полигона четыре грани, но бывает и три. Примитивы с тремя гранями используются только в определенных случаях, а вот больше четырех граней быть не может. Привязки к реальным единицам измерения нет, поэтому модель получается неточной. Соответственно, такой способ не подходит для моделирования каких-то деталей или архитектурных проектов, где важен каждый миллиметр.
Вы просто передвигаете вершину, ребро или весь полигон, ориентируясь на внешний вид. Полигональное моделирование хорошо подойдет, если вы моделируете художественную вещь, и вам не важны точные размеры. Это может быть персонаж, локация уровня игры или животное.
2. NURBS моделирование
Основное отличие этого способа от полигонального моделирования в плавности. NURBS модель состоит не из полигонов, а из кривых (сплайнов), однако при визуализации все равно преобразуется в полигоны, хотя внутри системы моделирования остается в кривых. Используется для создания плавных органических форм и моделей.
Допустим, нужно представить сложную трехмерную поверхность природного происхождения. Ее можно описывать вершинами и разбивать на примитивы, но на это уйдет много времени, а изменять кривизну поверхности в полигонах будет просто не удобно. В таких случаях как раз и применим способ NURBS моделирования.
3. Точное моделирование в Сапрах
В этом способе модель задается математическими формулами, поэтому поверхность модели будет абсолютно гладкая при любом приближении, а настроить ее можно с точностью до миллиметра.
Используется, когда важна точность, а не художественная выразительность. Чисто теоретически, таким способом можно создать персонажа, но но это займет огромное количество времени и усилий, в отличие от полигонального моделирования и скульптинга.
Про полигоны
Возвращаемся к полигона. Почему в каких-то моделях их больше, а в каких-то меньше?
Дело в том, что модели делятся по количеству полигонов:
В играх на ПК и консоли чаще всего используют mid-poly, иногда hi-poly (в AAA проектах), а в мобильных играх low poly.
Скульптинг
Приступаем к части моделирования под названием «Скульптинг». Это первый 3D этап в создании персонаж. В нем персонаж лепится как из глины, отсюда и название. На этом этапе можно окунуться в творчество и лепить не задумываясь о полигонах. А их будет много. Не волнуйтесь, позже все это дело мы упростим. Кстати, для обучения скульптингу хорошо бы приобрести графический планшет.
И так, плавно переходим к основной теме статьи. Но я ничего же не сказал про программы. Предлагаю взять Zbrush для скульптинга и 3D Coat для ретопологии и развертки. Первым делом нужно запустить Zbrush. Мы попадаем в основной экран программы. Сначала нам нужно создать сферу.
Во вкладке Tool, которая находится в правой части экрана, выбираем пункт «Sphere3D». Вытягиваем сферу в рабочей области нажатием лкм.
Для перемещения используем горячие клавиши:
Появляется панель с кистями. Для редактирования сферы нажимаем «Edit».
Чтобы не получать такое сообщение нужно нажать «Make PolyMesh 3D » в панели Tool.
Теперь можно скульптить. Осталось только включить симметрию на клавишу «X». При нажатии на alt кисть начинает работать в обратную сторону. Если кисть выдавливала, то наоборот будет вдавливать. Для ушей, глаз, носа лучше всего создавать отдельные сферы и скульптить их отдельно. Со временем сетка будет меняться и понадобится пересчитать полигоны. Для этого во вкладке Geometry нужно нажать DynaMesh.
Если работать только с одной сферой, то вся детализация сойдет на нет при пересчете полигонов. Так что лучше делать это отдельными объектами, а под конец работы объединить.
Если нет идей для скульптинга, можно зайти на artstation.com и найти понравившуюся работу. Можно найти концепт-арты, добавить Zbrush и использовать как референс для тренировки.
В процессе работы над моделью может понадобиться инструмент «маска». Применить его можно нажав на ctrl. Маска — это область на которую не реагирует кисть. Таким образом можно лепить много чего интересного.
Под конец работы над моделью получится примерно 1 — 3 миллиона полигонов. Такую модель будет сложно открыть в другой программе, поэтому нужно сократить количество полигонов. Для этого во вкладке Zplugin выберем пункт «Decimation Master» и нажмем на Pre-process All. Zbrush запустит процесс и сократит количество полигонов.
Готовую модель можно вывести в формате obj. Его кушают практически все редакторы. Сохранить можно нажав на «Export» в панели Tool.
Ретопология
В нашей модели еще достаточно много полигонов. Чтобы упростить нужно как бы покрыть модель полигонами вручную, сохраняя форму. Это и есть процесс ретопологии. Чтобы приступить, нужно перейти во вкладку Retopology. Тут нам нужно фактически вручную рисовать полигоны. Вот пример того, как они должны располагаться.
Вокруг глаз и рта полигоны выстраиваем кругом. На месте сгибов добавляем больше полигонов, а на неподвижных частях полигоны могут быть большие и в малом количестве, например, на затылке и лбе.
Развертка
Развертка или UV mapping очень важный процесс в разработке модели. На этом этапе мы уже подготавливаем модель к текстурированию.В чем суть? Представьте картонную коробку, которую разложили на плоскости. Коробку разобрали и теперь она в виде одного листа картона. Так же и с нашей моделью, мы разложили ее в 2D пространстве.
Нажимаем на вкладку uv mapping. 3D Coat показывает развертку модели на данный момент. Синим и красным цветом отмечены артефакты. Чтобы текстура без проблем ложилась на модель нужно, чтобы во вкладке UV Preview был только серый цвет. Как это сделать? На shift + лкм нужно удалить ненужные швы так, чтобы модель разделилась на части. UV развертка нужна для удобства текстурирования и экономии ресурсов.
После того, как на модели не останется артефактов нужно нажать упаковать UV, а потом применить UV раскладку. Поздравляю, модель окончательно готова к анимации и текстурированию.
Топология, ретопология, меш, сетка | 3D словарь, справочник
‘
‘), array(«string» => ‘
‘), ); if (!isset($_COOKIE[‘rek’])) < print($banners[$GLOBALS["banner_num"]]["string"]); >elseif ($_COOKIE[‘rek’] == «rek1») < print($banners[0]["string"]); >elseif ($_COOKIE[‘rek’] == «rek2») < print($banners[1]["string"]); >?>
В этой статье из категории Словарь 3D терминов я объясню что означает топология, ретопология, меш и сетка.
Правильная топология служит двум целям:
В первом случае, полигоны должны располагаться на 3D модели (обычно, живого существа) так, чтобы при движении костей или мышц, было легко повторить реальные выпуклости от этих же мышц или костей. Самый простой пример, это необходимость уплотнения сетки на коленях и локтях. Ведь когда мы моделируем персонажа в Т-позе, то локти и колени выпрямлены. А когда их нужно согнуть на 90 градусов, то получится, что полигонов не хватает (если моделер сделал сетку равномерной), чтобы сформировать красивое закругление локтя или колена.
Во втором случае, обладая навыком низкополигонального моделирования, вы сможете каждый полигон использовать очень эффективно, а значит модель будет лёгкой (иметь мало полигонов). Это особенно ценится в игровых движках (ведь ресурсы всегда ограничены) или для анимации.
Кстати, вот прикольное видео, где рассказывают как ограничения «железа» сделало игры лучше:
Для ретопологии разные 3D художники используют разный софт, основываясь на своих личных пристрастиях:
Подпишитесь на обновление блога (вот 3 причины для этого).
Похожие статьи:
комментария 2 к статье “Топология, ретопология, меш, сетка | 3D словарь, справочник”
Здравствуйте, подскажите пожалуйста как в майке назначить переключение вида во вьюпорте с помощью клавиш на клаве, (через пробел неудобно), то же самое с поворотом камеры, хочу сделать как в максе.
Отличная статья — замечательно подходит для всех, кто начинает свой не легкий, но крайне интересный, путь в мире 3д ) Спасибо!
Извините, в данный момент комметарии закрыты.
Workflow 3D-художника. Как не утонуть в тонне информации. Часть 1
Всем привет, Хабр сообщество! Хочу сегодня рассказать Вам о workflow 3D-художников, как в это вникнуть и остаться со стабильной нервной системой. Статья нацелена на новичков в данной области, опытные акулы могут предаться ностальгии, вспомнить, как все начиналось.
В этой статье я опишу этапы создания моделей окружения. Так же в следующей части мы рассмотрим дополнительные этапы работ для художника по персонажам.
Расскажу Вам историю абстрактного персонажа Васи. Что-то в его жизни перевернулось, он решил забросить старое доброе рисование и податься в 3D. Вася, само собой, пошел смотреть, сколько же за данный труд молодым светилам платят и чего требуется. Открывает вакансию джуна, а там:
Вася закрыл вакансию и каждый вечер плакал от количества страшных слов и вопросов в его голове.
Дабы уменьшить количество сломанных судеб, я берусь все разъяснить.
И первое, что хотелось бы отметить – никогда не соглашайтесь работать за еду. Не нужно понижать стоимость работы коллег по цеху, но также не нужно, сделав одну работу, просить миллионы. Когда чувствуете, что уровень ваших работ достаточен, чтобы получать за это деньги читай: мама говорит, что хорошо, желательно найти опытного человека и спросить, что он думает. И только когда он скажет, что все более-менее, тогда и нужно выходить на охоту.
Но пока мы разберёмся с чего начинать.
Нужно понимать, что список требуемых работодателями программ довольно усредненный, при большом желании можно вообще все в одной сделать и получить ачивку «Этот парень смог, с ним шутки плохи». Но все же удобнее использовать специализированные программы, потому я буду указывать некоторые из них, подходящие определенному этапу работы.
И так, приступим.
Краткий план статьи:
Концепт
Первое, что должно быть у вас в голове – это концепт. Вы должны точно знать, что хотите получить в конце, считаю, что творческий полет себе может позволить только опытный человек (немного отходить от концепта позволительно).
Тут есть несколько вариантов: вы можете нарисовать концепт самостоятельно, дабы видеть, что в итоге получится, а можете воспользоваться готовым модельным листом, коих в интернете куча (только не забудьте получить разрешение автора, либо делайте для себя, никуда не публикуйте).
В основном модельный лист – это концепт персонажей (как людей, так и животных), но я встречала даже модельный лист камня (внезапно). Выглядит он почти всегда так:
Модельный лист персонажа
Тут нужно быть внимательным, существует их 2 вида: для аниматоров и для 3D-шников. Нам нужен тот лист, где фигура находится строго в A или T – pose или же так, как изображено в примере, есть несколько сторон (зад, перед, бок) и каждая из сторон совпадает с другой по линиям как на картинке ниже:
Его Величество Моделирование
И примерно с этого этапа начинаются расхождения. У каждого художника свой подход к работе и зависит от вида моделирования, конечной цели.
Так как чаще всего в суровом игровом производстве используется полигональное моделирование, будем рассматривать его. Существует low-/mid- и high–poly модели.
Слева направо: low-poly, mid-poly, high-poly
Разница, думаю, понятна – кол-во полигонов и уровень детализации. Теперь, когда мы понимаем, какую нам предстоит модель сделать и с каким полигонажем работать, решаем, к какому типу она относится – hard surface или organic?
Пример Hard surface:
Исходя из этого выбираем подход, потому как для hard surface удобнее использовать Subdivision modeling, а для органики – скульптинг. Но, как и в любом правиле, тут тоже есть исключения: в ZBrush можно изучить инструмент ZModeler и делать Subdiv или наоборот делать органические модели без использования скульптинга (последнее мне кажется нецелесообразным).
Что такое subdivision modeling?
Subdivision modeling являет собой метод представления гладкой поверхности посредством сглаживания более грубой полигональной сетки.
Фактически, вы строите сетку под сглаживание, а потом применяете модификатор Turbosmooth, который разбивает один полигон на четыре, переходит от примитива к гладкой и сложной форме. Вот как это выглядит:
Поэтапное сглаживание грубой формы
Что такое скульптинг?
Все знают, как работает скульптор. Здесь принцип тот же, только работать нужно в цифровой среде.
И если сравнивать скульптинг и Subdiv, то основное преимущество в том, что с его помощью создаются высокодетализированные объекты состоящие из миллионов полигонов, благодаря чему достигается фотореалистичное качество модели, и основная область его применения – это, конечно, создание органических моделей имеющих сложную форму и фактуру, копирование реальных, создание фантастических или сказочных персонажей, животных, растений, ландшафтов и даже мебели.
Создать такую детализацию с помощью Subdiv очень сложно, практически невозможно
Этапы для скульптинга и subdiv отличаются:
Retopology
Самый сложный этап для новичка – это ретопология. Это целая наука, которая имеет свои правила для анимации, кино, игр.
Сперва на текущем этапе было бы неплохо упорядочить части модели, возможно, некоторые слить, а другие оставить. Для игровой ретопологии обычно сливают подобные элементы по принципу «все, что можно отделить – отдельно».
Рассмотрим более наглядный пример:
Персонаж, разделенный на субтулы (выделены цветом)
Все, что обозначено одним цветом – один сабтул.
Существует несколько правил, которые следует соблюдать при создании ретопологии:
Если модель изначально имела Low-Poly версию, то вся ретопология состоит в том, чтобы найти способ из существующей сетки сделать сетку с еще меньшим кол-вом полигонов. Возможно, стоит удалить те части, которые не видно, к примеру, тело под одеждой.
Данную операцию можно выполнить как в софте, в котором вы моделировали, так и в специализированных программах, таких, как Topogun 2.
UV mapping
UV делают для того, чтобы текстура ложилась правильно, а не вот так:
Вот так выглядит растянутая текстура
«UVW развёртка» или просто «развёртка» – такое название приобрела эта операция путём обычного перевода с английского Unwrap UVW.
Требования к качественной развертке:
«Запечь» означает перенести некоторые характеристики материала или сетки модели на изображение карты. Тот же принцип использует художник, когда на плоском листе бумаги изображает объем, цвет и свет.
После того, как развертка сделана, мы можем посмотреть на результаты наших трудов:
Слева изображена развертка представленной модели
Зелёные полосы на модели человека – это те самые швы, по которым её разворачивают.
Сейчас каждая уважающая себя программа имеет возможность проделать такую операцию, есть так же специализированные, такие как UVlayout, RizomUV. Я всегда использовала возможности 3ds max, вполне хватало.
Прежде чем переходить к запеканию текстур, было бы неплохо сделать следующие действия:
1. Триангуляцию низкополигональной модели, то есть разбить многоугольники на треугольники, так как при неправильном автоматическом разбиении могут появится проблемы с нормалями (направлениями полигонов), что приведет к ненужным артефактам. Но я этого не делаю, потому что современные алгоритмы на мой взгляд хорошо с этим справляются и, если случаются подобные проблемы, я возвращаюсь с этому шагу и исправляю;
2.Создать Cage. Cage, простыми словами, – это версия низкополигональной модели, подогнанная таким образом, чтобы полностью перекрывать высокополигональную. При её построении у моделей должны быть одинаковые координаты;
Синяя решетка вокруг модели – cage, то пространство, которое будет захватывать детали из высокополигональной модели
3. Назначить каждой части модели (в ZBrush — сабтулы) свой материал, чтобы при импорте в Substance Painter они были так же разделены, а не слились воедино.
Переходим к текстурированию.
Текстурирование и запекание текстур
Запечь нужные текстуры Вы можете в той же программе, в которой моделировали, я же использую для этих целей Substance Painter – наглядно, удобно, чего еще нужно.
Запекание происходит автоматически, все, что Вам нужно – импортировать в программу Low-poly модель с разверткой (обязательно!), после выбрать соответствующую опцию, загрузить высокополигональную модель, выбрать разрешение карт, загрузить Cage или же выбрать отступы от модели и нажать кнопку Bike All Texture sets.
Самая распространенная технология текстурирования в играх PBR — Physically-Based Rendering, позволяет создать фотореалистичные текстуры с помощью набора карт.
Часто используемые карты:
Слева квадрат без карт нормалей, справа карта нормалей присутствует
В Substance Painter очень широкий функционал, который делает текстурирование гораздо легче: можно рисовать сразу по модели, использовать разнообразные альфы, готовые hard surface штампы, процедурные карты, фильтры, маски – в общем, полное раздолье для фантазии.
После Вы получите карты, которые можно экспортировать и отправлять сразу в любой игровой движок, здесь есть много шаблонов: под Unity 4/5, Unreal Engine, Dota 2, V-ray, Corona и тд.
Собственно на этом и заканчивается работа по окружению, последующие этапы, которые будут описаны в следующей статье, используются в основном при создании персонажей.
Благодарю за прочтение, may the force be with you!
Что такое ретопология и для чего она нужна
Ретопология — это процесс преобразования 3D-моделей с высоким разрешением в то, что можно использовать в анимации. Основная идея заключается в том, чтобы упростить исходную сетку.
Раньше 3D-художники были вынуждены кропотливо создавать меши полигон за полигоном. Такой подход чрезвычайно сложен и затратен по времени.
Скульптинг — более интуитивный процесс. Но полигонов, необходимых для создания нужных форм, получается слишком много. Обилие деталей существенно тормозит работу даже самого мощного компьютера.
Как раз тут вступает в игру ретопология. Благодаря наложению низкополигональной сетки на высокополигональную вы сможете получить упрощенную модель, которая идеально подойдет для анимирования и не будет перегружать процессор.
Хоть всё это и звучит довольно сложно, ретопология — важная часть скульптинга.
Какую функцию выполняет ретопология
3D-художники давно привыкли к блоковому моделированию объектов.
Для создания любого персонажа используются простейшие геометрические фигуры. По мере продвижения работы можно будет добавлять больше деталей, но при этом сохраняется исходная сетка для анимирования.
Это связано с тем, что чем сложнее сетка, тем сложнее анимировать объект. Следовательно, нужно каким-то образом уменьшить количество полигонов любых 3D-объектов, которые создаются для мультфильмов, видеороликов и т. д.
Сейчас уже блоковое моделирование считается устаревшей технологией. Всё больше художников берут модели с высоким разрешением и работают как бы в обратном направлении.
Работать с моделями высокого разрешения получается быстрее и проще. Вдобавок существуют специальные инструменты для автоматической ретопологии 3D-объектов, благодаря которым процесс еще больше ускоряется.
Но результат сильно зависит от инструментов и самой модели. Зачастую необходимо выполнить ретопологию сетки вручную, чтобы добиться наилучшего эффекта.
Преимущества ретопологии
Ретопология дает художникам возможность создавать органичные 3D-модели изначально с высоким разрешением, при этом рабочий процесс значительно ускоряется и в целом становится более интуитивным по сравнению с блоковым моделированием.
Вдобавок с помощью ретопологии проще добавлять моделям текстуры. В новой сетке не будет искажений или каких бы то ни было деформаций, которые часто встречаются в мешах, созданных с нуля.
Ретопология используется в первую очередь для получения «сжатой» сетки, идеально подходящей для анимирования. При использовании ZBrush или Blender для скульптинга получаются модели с высоким разрешением и множеством ненужных полигонов.
За счет ретопологии удается создать лучшую поверхность любых трехмерных объектов. Далее такие модели используются по-разному, например, в мультфильмах, видеоиграх, анимированных роликах и т. д.
Кроме того, из низкополигональной модели проще делать UV-развертку, которая необходима для создания текстур поверхности.
И последнее: высокополигональные модели используются для создания текстур топологизированной версии!
Таким образом, мы можем сохранить все исходные детали, и при этом создать модель, которая прекрасно подойдет для дальнейшего анимирования.
В процессе создания видеоигр принято использовать сразу несколько версий одной и той же модели. Они меняются местами, когда игрок приближается к объекту и отдаляется от него. Такой подход позволяет отображать детали только тогда, когда они нужны, и в то же время не расходовать лишние ресурсы компьютера.
Ретопология также отлично подходит для очистки неполных, неразборчивых 3D-сканов или тех, которые нуждаются в оптимизации перед использованием.
Есть и еще один случай, когда ретопология приходится сильно кстати, и это создание одежды для персонажей. С ее помощью гораздо проще создать прилегающий костюм, который будет смотреться невероятно естественно.
Рабочий процесс
У современных 3D-художников есть все инструменты, необходимые для быстрой работы и получения потрясающих результатов. Однако созданная вручную сетка далеко не всегда пригодна для анимации (или текстурирования).
К сожалению, многие художники склонны всё усложнять в процессе скульптинга. Зачастую для воплощения сложной геометрии они решают увеличить разрешение сетки, что чревато созданием модели, абсолютно непригодной для любых последующих этапов работы.
В ZBush есть инструменты ZSpheres и ZRemesher. Они помогают упростить геометрию любой сетки. Если вы пользуетесь Blender, используйте Polystrips и Contours.
Арт: Карлотта Теренас
В большинстве случаев этих инструментов достаточно, но иногда приходится поработать с моделью вручную.
В этом случае необходимо аппроксимировать характеристики поверхности модели с высоким разрешением по точкам. В результате получается низкополигональная модель, которая прекрасно подходит для использования в игре или анимированной сцене.
Ретопология в Maya
В Maya есть несколько инструментов для оптимизации ретопологии, которые дают 3D-художникам возможность больше сосредоточиться на творческом процессе.
Инструмент Quad Draw позволяет летать над поверхностью модели, создавая новую топологию в реальном времени.
С помощью этой функции можно быстро перемещаться по объекту и строить новую модель, ориентируясь на референс. Некоторые художники выполняют ретопологию именно в Maya после того, как закончат основную часть работы в Brush или Mudbox.
Ретопология в Blender
Хоть в Blender нет специальных инструментов для ретопологии, эта программа всё же имеет некоторые функции, упрощающие процесс.
Чаще всего пользователи Blender используют Contours и Polystrips из пака RetopoFlow.
С установленным RetopoFlow можно создавать новую геометрию при помощи элементарного щелчка мыши и перетаскивания любой детали на поверхности эталонной модели.
Если вам нравится Blender для скульптинга, обязательно используйте ретопологию. В противном случае ваши модели не подойдут для анимации.
Ретопология в ZBrush
Нет ничего удивительного в том, что ведущая программа для 3D-моделирования предлагает набор специальных инструментов для ретопологии — ZRemesher и ZSphere. Строго говоря, выбирать один из них не нужно. Гораздо лучше освоить оба.
ZRemesher автоматически генерирует новую топологию на основе эталонной модели. Хотя этот инструмент справляется не всегда идеально, с его помощью можно быстро преобразовывать высокополигональные сетки в низкополигональные без потери деталей.
ZSpheres позволяет создать новую топологию и сжать ее, чтобы быстро подогнать последовательность ребер и сократить количество полигонов.