Правильная топология 3d модели. Теория полигонального моделирования персонажа. Составляющие полигональной сетки

Капсулы

По ходу игры мы встретим 2 десантные капсулы.

Первая - в самом начале игры, сразу за спиной игрока. На капсуле присутствует надпись "Bitterman", то есть имя десантника, за которого вы играете.

Вторая - на уровне Security Complex, с надписью "Willits". Willits, конечно же - имя одного из создателей игры.

Пасхалки

Секретный уровень

Называется Lost Station. Попасть на него можно проплыв под водой из третьего уровня, Comm Center. Место погружения показано на скрине:

Пасхалки

Гадкий утенок

Найти этого красавца можно на том самом секретном уровне Lost Station. На этом уровне катается вагончики между двумя станциями. На одном из вагончиков нарезаем 13 кругов, считая от второй станции, никуда не выходя. Утенок появится на знаке на стене второй станции.

Пасхалки

Жилище Кармака

Находится на уровне Upper Palace. Предварительно нужно отключить желтые защитные поля и обзавестись красным ключом с предыдущего уровня. Идем в самый низ шахты, находим там кислотную лужу. Рядом с ней есть маленький камешек, нажимаем его. Ныряем в лужу, плывем по туннелю и выплываем в долгожданной комнате Кармака.

Красным ключом можно активировать компьютер, он убирает защиту с резервуара рядом с ним. Теперь этот резервуар можно разбить и обнаружить там вращающуюся голову, по всей видимости, самого Кармака. Пригнувшись, можно пролезть и забрать голову. Эффект такой же, как если подобрать адреналин.

Пасхалки

Dopefish возвращается

Для начала необходимо закончить весь Reactor Unit. Затем возвращаемся назад на уровень Cooling Facility. Там в одном бассейне с выходящими из воды тремя трубами откроется проход, проплыв по которому, мы попадем в комнату с треснувшей трубой. Внутри трубы нарисована рыбка и сообщение "Design is law".

Пасхалки

Crazy Jumpers

Если на уровне Launch Command рокетджампом запрыгнуть на установку с вращающимися кольцами, то мы увидим следующее сообщение:

Пасхалки

Сообщение в лаборатории

На уровне Research Lab убиваем всех и подбираем Commander"s Head. Вернувшись в самое начало уровня, можно заметить что на стекле, за которым шатаются сумасшедшие люди, появилась надпись кровью "Kill Me". Если подойти к стеклу, появится сообщение "A.H.D.S.S.I.B.H.","BJJC". Расшифровка первой строки: "A Hall Displays Secret Snapshots In Boss"s House", второй - "Brandon James & John Carmack".

22Окт

Что такое Полигональная Сетка

Полигональная сетка в компьютерной графике — это поверхность, которая обычно состоит из множества полигонов, соединенных общими ребрами.

Что такое полигональная сетка простыми словами – кратко.

Она представляет собой набор вершин, ребер и граней, которые определяют форму многогранного объекта в трехмерной компьютерной графике. По своей сути, когда мы видим 3D модель, мы и видим полигональную сетку, так как составляющие полигональной сетки и образуют формы в созерцаемой нами модели.

Отображение полигональной сетки.

Обычно, когда мы рассматриваем завершенный и отрендеренный 3D объект, то зачастую нам не показывают его в сетчатом виде. Но при создание 3D объекта, художники очень часто используют режим отображения сетки (wire-frame), для того, чтоб правильно строить топологию и формы модели. Работая в этом режиме, художники могут манипулировать составляющими полигональной сетки и тем самым создавать 3D модель нужным им образом с учетом правильной формы и топологии.

Где создается полигональная сетка?

Являясь неотъемлемой частью 3D модели, работа над сеткой происходит в компьютерных программах, предназначенных для работы с 3D графиков. Из наиболее популярных программ можно выделить:

Autodesk Maya;
Autodesk 3Ds-max;
Blender;
Modo и другие.

Стоит упомянуть программы, подход к работе у которых значительно отличается от программ приведенных выше:

Zbrush;
Mudbox;
3d-coat и другие.

Они позволяют работать с сеткой в более традиционном виде, точно так, как над формированием статуй работают классические скульпторы. Вместо работы с каждым полигонов по отдельности или с группой полигонов, 3d скульпторы работают одновременно с тысячами или десятками тысяч полигонов при помощи специальных кистей и инструментов, которые встроены в программы для 3D скульптинга.

Методы работы с полигональной сеткой.

Как правило, большинство программ по работе с 3D графикой имеют огромный арсенал инструментов по работе с моделью. Каждая из программ обладает своими уникальными инструментами и модификаторами, но наиболее распространенные инструменты присутствуют практически в одинаковой форме в каждой программе. Среди инструментов широкого пользования есть такие, как:

Extrude — позволяет выдавливать дополнительные полигоны из уже существующих. Является одним из основных инструментов при работе с 3D моделью и позволяет создавать достаточно сложные формы из примитивных фигур.

Cut — Позволяет резать полигоны от грани к грани, от вершины к вершине или же в более свободной форме. Другими словам, является своеобразным инструментом-ножницами, который позволяет перекроить полигональную сетку по своему желанию. Является практически обязательным инструментом любого 3D художника.

Bevel (chamfer) — Инструмент, который позволяет делать фаски на геометрии. Он весьма распространен, так как делает формы менее рублеными и более плавными. Всегда используется при работе с высоко детализированными моделями.

Эти, а также большое количество других инструментов, позволяют воссоздать любую желаемую форму в компьютерном 3D пространстве с внушительным количеством подходов к решению той или иной задачи.

Топология полигональной сетки.

Простыми словами, топология — это плавная и потоковая организованность полигонов в 3D модели.

Что такое правильная топология?

Очень сложно охарактеризовать правильность топологии в несколько слов, так как ее правильность и неправильность может зависеть от конкретного рабочего процесса (пайплайна), той или иной студии в определенной сфере компьютерной графики. Например, если в одном техническом процессе присутствие полигонов с тремя вершинами допустимо, то в другом процессе полигоны с тремя вершинами (трисы) могут быть крайне нежелательными, а предпочтение будет отдаваться полигонам с 4-я вершинами (квадам). Сюда и относится построение сетки под анимируемый или статичный объект или объект под сглаживание (subdivision).

Но стоит отметить, что “правильная топология” имеет и вполне четкие и нерушимые требования к построению корректной полигональной сетки. Так, например, сетка должна быть равномерной и оптимальной по количеству полигонов. На сетке не должно быть загибов или пересечений полигонов. По возможности, грани у полигонов должны иметь не прерывистые и плавные линии, которые нередко называют лупами.

Составляющие полигональной сетки.

Полигон — это основная часть полигональной сетки. Он содержит в себе такие элементы как:

Вершина (vertex) — это точка пересечения 3-х или более ребер.

При работе с 3D моделями, а конкретнее с полигональной сеткой, вершина зачастую выступает в роли манипулятора, который являются наиболее популярным методом формирования полигональной сетки в ее итоговом виде. Двигая вершины во всех 3-х плоскостях (x,y,z), пользователю удается добиться правильной и нужной ему формы в 3д модели.

Ребро (edge) — Это прямая, которая образуется в любой точки геометрии, при пересечении двух фейсов.

Так же как и в работе с вершинами, перетаскивание ребер, довольно эффективно используется при генерации форм геометрии в компьютерной графики. В некоторых случаях, такой метод является более эффективным и требует меньшего количества телодвижений при выделение составляющих полигональной сетки для корректировки или изменения форм объекта.

Фейс — это плоскость, которая образуется при сочетании не менее трех ребер.

Иногда бывает, что “фейс” путают с “полигоном”, но на самом деле, это не одно и тоже, так как “фейс” — это лишь одна из составляющих полигона. Но именно она и отвечает за то, как мы видим объект и как на него ложатся шейдера и текстуры.

Нормаль — является вектором, который перпендикулярно направлен по отношению к плоскости и граням, к которым он принадлежит. Информация о направление нормали используется при расчетах освещения и при выборе направления фейса по отношению к камере. Если нормаль будет перевернута в сторону от камеры, то модель будет отображаться некорректно.

Виды полигонов в компьютерной графики.

Можно выделить три основных вида полигонов:

Полигон с тремя вершинами — является самым простым полигоном из возможных, так как имеет минимальное количество вершин и сторон для образования плоскости (фейса). Часто именуется “треугольником” или “трисом”

Работа по построению модели исключительно из трисов является на практике скорее исключением, чем правилом. Но стоит отметить, что есть большое количество сфер в компьютерной графике где полигональная сетка на финальном этапе должна состоять исключительно из треугольных полигонов. Таким хорошим примером являются движки для компьютерных игр, где в большинстве своем 3D модель должна быть триангулированной.

Полигон с четырьмя вершинами. На практике, это самый распространенный вид полигонов в 3D графике. Он имеет четыре стороны и вертекса, что в работе делает его очень удобным в построение трехмерных форм, а также при манипуляциях с полигональной сеткой. Он является практически обязательным при построение 3D моделей, которые в дальнейшем будут анимироваться или сглаживаться. При нужде или желание, его можно очень просто превратить в треугольный полигон. Всего-то нужно разрезать его по диагонали в ручную, или триангулировать программными методами.

Полигон с пятью вершинами или более. Часто именуется как “N — Gon”.

Имеет пять или более пяти сторон и вершин. Является крайне нежелательным полигоном практически в любом рабочем процессе. Часто N — гоны создают трудности в виде артефактов при текстурировании, и анимации, а также плохо поддаются сглаживанию на изгибистых поверхностях.

Категории: , / / от

Этот урок послужит хорошим стартом для тех, кто хочет научиться моделировать первоклассных персонажей. Знаменитый в своем круге Jahirul Amin расскажет о важности правильной топологии, равномерной сетки, важности четырехугольных полигонов и многое другое.

Перед тем, как погружаться в 3D-омут, предлагаю устроить краткий ликбез и поплескаться на мелководье. Ниже мы затронем основы полигонального моделирования, без знания которых бессмысленно двигаться дальше.

Введение

Когда геометрия становится подспорьем моделера или аниматора, идеальная компоновка сетки (она же меш) стоит на первом месте. После этого в игру должна вступить хорошая топология, снижающая количество дефектов при анимации персонажа. Другими словами, правильно (и вовремя) созданный полигон сохранит не то, что часы – дни вашей жизни.

3-х угольник vs 4-х угольник vs N-угольник

Итак, в чем же разница между 3-, 4- и N-угольными полигонами? Ответ очевиден: у первого 3 стороны, у второго – 4, у третьего – любое их количество, большее 4-х. Если вы моделируете допустим персонажа для дальнейшей его анимации, то рекомендуют использовать только четырехугольники . Процесс деформирования и деления четырехугольных полигонов проходит гораздо проще, к тому же, вы столкнетесь с меньшим искажением текстуры.

Треугольники рекомендуется прятать от своих и чужих глаз. Например, в местах подмышек или в паховой области персонажа. В свою очередь, на многоугольники наложен негласный запрет — их быть не должно. Они провоцируют искажение и доставляют немало хлопот, когда дело доходит до риггинга и редактирования групп вершин (оно же «weight-painting»).

Наконец, модель, которая состоит преимущественно из четырехугольных полигонов, будет легче экпортировать в другие программы моделирования, такие как или Mudbox.

Радости четырех и трехугольных полигонов и ужас N-угольника

Контуры лица, по определению напоминающие N-угольник, нужно максимально приблизить к четырехугольному формату. Мало того – расположение полигонов должно быть настолько равномерным, насколько это в принципе возможно . Вот, к чему призывает одноименная геометрия. Соблюдение этих правил облегчит прохождение стадии риггинга и поможет при деформировании персонажа в процессе анимации. Кроме того, уменьшится масштаб искажений, связанный с применением текстур, хотя здесь не стоит забывать о важности самой UV развертки.

Для выполнения описанной задачи в Maya предусмотрен инструмент Sculpt Geometry.

Инструмент Sculpt Geometry в Maya поможет «разгладить» сетку модели

Отвечает за плавность перехода каждого отдельно взятого эджа (оно же Edge Flow). Звучит, может, и просто, но на практике это весьма коварная штука.

Если вы задались целью создать реалистичного персонажа, перед началом работы рекомендуется изучить основы анатомии. Следуя за строением человеческого тела и естественным движением мышц, аниматор, в конечном счете, получает приближенную к оригиналу копию. Особенно чётко это прослеживается в процессе деформации. Советуем начать с процесса образования морщин и растягивания кожи.

Для стилизованных и мультипликационных персонажей Edge Flow имеет куда меньшее значение. Но, всё же, я настоятельно рекомендую получить хотя бы базовое представление анатомии человека.

Чтобы форма получилась реалистичной, создайте хорошую топологию и обязательно учитывайте плавность направления сетки (эджей, полигонов).

Она же – немногообразность (non-manifold). Означает, что трёхмерный объект невозможно разрезать и превратить в плоским.

Пример: создайте куб, выделите любое ребро (край) и выдавите его Edit Mesh > Extrude. Перед вами немногообразный объект. (Пример ниже слева) Если бы куб был изготовлен из бумаги, то при развёртывании вы бы получили крестообразную фигуру с нарушенными пропорциями. Использование подобного объекта в булиевых операциях (Boolean operation) практически невозможно.
Чтобы исправить ситуацию, воспользуйтесь инструментом Cleanup.

Нарушение топологии геометрии может создать не один десяток проблем. Будьте бдительны и периодически осматривайте фигуру под разными углами.

У каждой петли (ребра эджа) должна быть цель

Как правило, моделирование начинается с примитивной фигуры (например, с куба), строение которой впоследствии усложняется путем добавлении петлей ребёр (edge loops).

Важно, чтобы каждый новый элемент был создан с конкретной целью. Бывают ситуации, в которых «меньше» равно «лучше». Понимание принципов оптимизации модели приходит лишь с опытом, так что не расстраивайтесь и продолжайте работать.

Не усложняйте себе жизнь: детализация должна быть целесообразной

Всё, что мы пытаемся сделать на экране, есть отображение окружающего нас мира в различных его формах и проявлениях. Именно поэтому так важно время от времени вставать из-за стола. Важно не только для разработчиков, но и для аниматоров, риггеров, постановщиков света и т.д.

Присмотритесь к поверхности, ее структуре и тени. Как она отражает свет? Как происходит процесс деформации? Ответ на эти и другие вопросы поможет вам принять правильное решение при моделировании любого объекта.

Навигация :

Modding:О топологии. Часть 1: Треугольная топология

Наверное, следует начать с того, что такое есть топология . В энциклопедическом словаре я нашел такое определение: «Топология (от греч. topos - место и …логия ), раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т. е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний (точнее, при взаимно однозначных и непрерывных отображениях).

Примерами топологических свойств фигур являются размерность, число кривых, ограничивающих данную область и т. д. Так, окружность, эллипс, контур квадрата имеют одни и те же одни и те же топологические свойства, т.к. эти линии могут быть деформированы одна в другую описанным выше образом; в то же время кольцо и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним контуром, а кольцо – двумя».

Вероятно, программистами топология в 3D понимается подобным образом. Я художник и у меня свое, несколько отличное понимание топологии. Для меня топология – это способ формирования и размещения сетки объекта – вершин, граней – при котором модель принимает окончательную, определенную замыслом ее автора и отвечающую всем поставленным перед ней задачам форму.

Учтите, что все, что будет сказано в дальнейшем, будет опираться на такое мое (чисто практическое) понимание топологии, и может быть с легкостью поставлено под сомнение любым программистом или математиком. Поэтому имейте в виду, что когда я говорю «топология », я подразумеваю сетку (wire ) объекта.

Для правильного понимания топологии 3D-моделей вам нужны хотя бы начальные знания геометрии, а точнее, стереометрии. Поверхность трехмерного объекта создается путем размещения в пространстве его вершин, построения между ними граней и выработке на их основе полигональной поверхности. При этом в учет идет такой фактор, как нормаль полигонов, определяющая, упрощенно говоря, в какую сторону будет повернут сформированный полигон.