Geomeetria määrab objekti ruumilise kuju, kuid ekraanil nähtava materjali loovad geomeetria, UV-d, tekstuurikaardid, shader, valgus ja renderdusmootor koos. Tekstuur võib muuta mudeli visuaalselt väga detailseks, kuid ei muuda iga nähtavat detaili mõõdetavaks geomeetriaks.
Tekstuur, materjal ja shader ei ole sünonüümid
Tekstuurikaart on 2D-andmekiht, mis kirjeldab näiteks värvi, karedust, metallilisust, läbipaistvust või pinnanormaalide muutust. Materjal koondab need sisendid ja parameetrid. Shader on renderdussüsteemi programmiline kirjeldus sellest, kuidas pind valgusele reageerib ning kuidas kaarte tõlgendatakse.
Sama geomeetria ja samad pildifailid võivad eri renderdusmootorites erinevalt välja näha, sest värviruum, kanalite tähendus, valgustus, tone mapping ja shader'i implementatsioon ei pruugi olla samad. Kvaliteetne asset vajab seetõttu peale tekstuurifailide ka korrektset materjaliseadistust.
Tekstuuri kvaliteet algab lähteandmetest
Skanneri integreeritud kaamera värviinfo on sageli mõeldud punktipilve RGB-värvimiseks ja objekti visuaalse konteksti lisamiseks. See ei tähenda automaatselt professionaalset UV-laotust ega kõrge resolutsiooniga PBR-tekstuurikomplekti. Vertex color, värviline punktipilv ja UV-põhine tekstuur on erinevad andmeviisid.
Fotogrammeetria kasutab lähteandmetena fotosid ning võib anda väga detailse värvitekstuuri. Kvaliteeti mõjutavad kaamera, objektiiv, teravus, säritus, valgus, peegeldused, värvihaldus ja projektsioon. Otse fotodelt saadud värv võib sisaldada sissepõlenud varje või peegeldusi; PBR Base Color või Albedo püütakse neist võimalikult puhtana hoida.
Levinumad tekstuurikaardid
Kõiki võimalikke kaarte ei ole vaja igale materjalile lisada. Valik sõltub shader'ist, materjali füüsilisest käitumisest, sihtplatvormist ja sellest, millist infot lähteandmed usaldusväärselt sisaldavad.
PBR-töövoos on sageli keskse tähtsusega Base Color, Normal ja Roughness; metalliliste piirkondade puhul lisandub Metallic. Läbipaistvad, isehelenduvad või pinnaaluse valguse hajumisega materjalid vajavad teistsuguseid sisendeid.
- Base Color / Albedo – pinna põhivärv ilma soovimatu valgustuseta
- Roughness või Glossiness – peegelduse hajusus või pinna siledus
- Metallic / Specular – peegelduse mudelile vajalik materjaliinfo
- Normal ja Bump – näiline peenreljeef valgustusarvutuses
- AO – geomeetriast tuleneva lokaalse varjestuse informatsioon
- Height ja Displacement – kõrgusinfo, mille mõju sõltub rakendamisviisist
- Opacity, Transmission ja SSS – nähtavus, valguse läbilaskvus ja pinnaalune hajumine
Millised kaardid muudavad geomeetriat?
Base Color, Roughness, Metallic, Specular ja AO muudavad pinna visuaalset esitust, mitte vertex'ite asukohta. Normal Map kodeerib pinnanormaalide muutust ning tekitab valguse kaudu reljeefi mulje, kuid low-poly mesh jääb samaks. Bump töötab samal üldisel põhimõttel halltoonilise kõrgusinfo kaudu.
Displacement võib renderdussüsteemi toel pinda reaalselt nihutada, kuid vajab selleks piisavalt tihedat geomeetriat või tessellatsiooni. Kui displacement ei ole enne eksporti geomeetriaks rakendatud, ei saa eeldada, et teine programm, mõõtetarkvara või 3D-printer näeb sama pinnavormi. Height Map on lähteinfo, mitte iseseisev garantii geomeetria muutmisest.
Visuaalselt tajutav detail ja mõõtegeomeetria
Kvaliteetne tekstuur võib varjata seda, et selle all olev mesh on lihtsustatud või tugevalt decimate'itud. Ekraanil nähtav pragu võib olla Base Color'is ja Normal Map'is, kuid prao sügavus või serv ei pruugi olla geomeetrias mõõdetaval kujul olemas. Seetõttu ei võeta täppismõõtu värvipikslist.
Kui pragu, graveering või pinnavorm peab jõudma mõõtmisse või 3D-printi, peab see olema usaldusväärses lähtegeomeetrias. Geomeetriast bake'itud Normal, AO või Displacement saab kanda edasi ainult seda ruumilist informatsiooni, mis high-poly lähteandmetes tegelikult olemas oli.
Vertex color, UV-laotus ja UDIM
Vertex color salvestab värvi punktidesse või mesh'i vertex'itesse ning pind interpoleerib seda nende vahel. UV-töövoos laotatakse 3D-pind kahemõõtmelisse tekstuuriruumi ja sellele seotakse eraldi pildifailid. UV-tekstuur ei ole otseselt piiratud vertex'ite arvuga, mistõttu võib optimeeritud mesh kanda kõrge resolutsiooniga tekstuuri.
UV seam'ide asukoht, saarte moonutus, padding ja texel density mõjutavad tulemust. Tavaline 0–1 UV-ruum võib olla piisav ühe tekstuurikomplekti jaoks; UDIM jagab pinna mitme tile'i vahel ja sobib eriti detailsetele lähivaateasset'idele. UDIM ei ole automaatselt parem, sest reaalaja- ja veebirakenduste mälu ning streaming võivad eelistada teisi lahendusi.
High-poly master'ist optimeeritud veebimudelini
Skaneeritud või fotogrammeetriline mesh võib sisaldada miljoneid polügone. Selline geomeetria sobib master'iks, analüüsiks ja detaili bake'imiseks, kuid ei pruugi sobida brauserisse. Retopoloogia loob kontrollitud topoloogia; decimation vähendab olemasolevat võrku algoritmiliselt. Valik sõltub sellest, kas mudel on staatiline, animeeritav või vajab eriti kontrollitud siluetti ja edge flow'd.
Optimeeritud mudelile luuakse UV-d ning high-poly detail kantakse sobivatesse kaartidesse. Veebis tuleb hinnata tervikut: polügoonid, tekstuuride arv ja resolutsioon, pakkimine, shader'i keerukus, allalaadimismaht, mälu ja GPU-koormus. Master-andmestik säilitatakse eraldi, et optimeerimine ei muutuks pöördumatuks infokaoks.
- puhasta ja säilita kõrge detailsusega lähtegeomeetria
- loo kasutusotstarbele sobiv retopoloogia või decimation
- koosta UV-laotus ja määra vajalik tekstuuritihedus
- bake'i geomeetriast ainult allikas tegelikult olemas olev detail
- seadista PBR-materjal ja kontrolli tulemust sihtrenderdajas
Tekstuur 3D-printimises ja dokumenteerimises
Tavaline Normal või Bump ei muutu 3D-printeris füüsiliseks reljeefiks. Värviline print võib kasutada värviinfot, kuid see ei asenda mõõdetud pinnakoordinaate. Geomeetrilise detailiga printimiseks peab reljeef olema mesh'is või displacement tuleb enne eksporti sobiva tihedusega geomeetriaks rakendada.
Dokumenteerivas töös peab samuti eristama mõõdetud või fotografeeritud infot automaatselt parandatud ja genereeritud detailist. Näilise teravuse suurendamine ei loo uut usaldusväärset mõõteinfot ning võib lisada tunnuseid, mida algobjektil ei olnud.
Korduma kippuvad küsimused
Kas tekstuur ja materjal on sama asi?
Ei. Tekstuurikaart on üks andmekiht. Materjal ühendab kaardid ja parameetrid, shader aga määrab, kuidas renderdaja neid valguse arvutamisel kasutab.
Kas Normal Map muudab mudeli geomeetriat?
Ei. Normal Map muudab shader'is kasutatavat pinnanormaali ja loob reljeefi mulje, kuid ei liiguta vertex'e. Seetõttu ei saa Normal Map'is nähtavat detaili automaatselt mõõta ega printida.
Kas Displacement Map muudab alati pinda?
Ainult siis, kui renderdus- või töötlussüsteem displacement'i rakendab ja pinnal on piisavalt geomeetriat või tessellatsiooni. Teise programmi eksportimisel ei pruugi rakendamata displacement kaasa tulla.
Mis vahe on vertex color'il ja UV-tekstuuril?
Vertex color seob värvi punktide või vertex'itega. UV-tekstuur kasutab 3D-pinna 2D-laotust ja eraldi pildikaarte, mille resolutsioon ei sõltu otseselt vertex'ite arvust.
Kuidas saab kerge veebimudel näida detailne?
High-poly master'ist säilitatakse siluett ja oluline vorm optimeeritud mesh'is ning peenem pinnamulje bake'itakse näiteks Normal- ja AO-kaartidesse. Kvaliteet sõltub ka UV-dest, tekstuuride resolutsioonist, shader'ist ja valgustusest.