Co to jest mapowanie przemieszczeń?
W tym przewodniku wyjaśniamy, czym są mapy przemieszczeń, dlaczego są korzystne i jak używać ich w projektach.
Granica między światami rzeczywistym a wirtualnym zaciera się, a realistyczne projektowanie 3D nigdy nie było ważniejsze. Niezależnie od tego, czy chodzi o gry, filmy, czy architekturę, teksturowane obiekty 3D ułatwiają projektantom przedstawianie głębszych i bardziej fascynujących narracji.
Mapowanie przemieszczeń to technika projektowania 3D, która pozwala tworzyć realistyczne tekstury w środowiskach 3D. Platformy takie jak Adobe Substance 3D umożliwiają opracowywanie realistycznych map przemieszczeń, ale nadal warto wiedzieć, dlaczego ta technika jest istotna i jak się jej właściwie używa. W tym przewodniku wyjaśniamy, czym są mapy przemieszczeń, dlaczego są korzystne i jak używać ich w projektach.
Omówienie mapowania przemieszczeń
Definicja mapowania przemieszczeń
Mapowanie przemieszczeń to technika modelowania 3D, która polega na dodawaniu szczegółów do modelu przez manipulowanie jego geometrią na podstawie mapy tekstury. Mapa przemieszczeń przypomina mapę topograficzną, na której szczyty i doliny odpowiadają szczegółom na powierzchni modelu.
Zalety używania mapowania przemieszczeń w projektowaniu 3D
Zwiększony realizm
Przemieszczenie faktycznej geometrii modelu pomaga w osiąganiu bardziej realistycznego wyglądu i stylu. Obiekty w naturze rzadko są gładkie i doskonałe, więc dodanie zmiennej tekstury sprawia, że powstają bardziej realistyczne obiekty 3D.
Szczegółowe tekstury
Mapy przemieszczeń pozwalają dodawać skomplikowane szczegóły, co byłoby niemożliwe lub czasochłonne do zrobienia ręcznie.
Zwiększona głębia i dodatkowe wymiary
Mapy przemieszczeń zawierają szczyty i doliny, które dodają do tekstury powierzchni głębię, światło i cienie.
Mapa przemieszczeń a mapa normalnych
Używanie map normalnych w projektowaniu 3D
W przypadku map normalnych chodzi przede wszystkim o to, jak światło odbija się od powierzchni. W ten sposób powstaje iluzja głębi bez zmieniania geometrii modelu. Pozwala to namalować cienie i światło, aby oszukać oko i wytworzyć wrażenie tekstury, która fizycznie nie istnieje.
Porównanie map przemieszczeń i map normalnych
Obie te techniki zapewniają głębię i teksturę, ale są realizowane w inny sposób. Mapy przemieszczeń zmieniają samą siatkę powierzchni obiektu, natomiast mapy normalnych wpływają tylko na oświetlenie.
Załóżmy na przykład, że budujesz model 3D ceglanej ściany. Mapa normalnych dodaje światło i cienie na cegłach, aby nadać jej wygląd 3D. Mapa przemieszczeń fizycznie wypycha poszczególne cegły z powierzchni, aby wytworzyć bardziej dynamiczny i realistyczny efekt.
Zalety łączenia map przemieszczeń i map normalnych
Mapy przemieszczeń i mapy normalnych różnią się od siebie, jednak możesz używać obu naraz. W rzeczywistości połączenie tych dwóch map może zapewnić spektakularne i ultrarealistyczne wyniki. Powierzchnie wyglądające na teksturowane fizycznie i optycznie powodują, że modele 3D wyglądają jak prawdziwe.
Jak działa mapowanie przemieszczeń
Mapowanie przemieszczeń uwypukla dokładniejsze szczegóły modelu przez zmianę jego geometrii. Zamiast symulować wygląd tekstury, do powierzchni modelu dodawana jest prawdziwa tekstura.
Dane wejściowe: Mapa przemieszczeń w wysokiej rozdzielczości
Mapa przemieszczeń to obraz w skali szarości, w którym różne odcienie szarości reprezentują poziom przemieszczenia, czyli ruchu, jaki powinna wykazywać dana część obiektu.
- Białe obszary to najwyższe punkty, czyli szczyty.
- Czarne obszary to najniższe punkty, czyli doliny.
- Szare obszary odpowiadają różnym położeniom w tym zakresie. Im ciemniejszy odcień szarości, tym niższy punkt — i odwrotnie.
Wynik: Szczegółowy model 3D ze szczegółami powierzchni
Gdy mapa przemieszczeń jest już gotowa, czas zastosować ją do modelu.
- Wczytaj mapę. Oprogramowanie do modelowania 3D wczyta wartości skali szarości z mapy przemieszczeń.
- Zmień geometrię. Na podstawie tych wartości oprogramowanie wypycha lub cofa wierzchołki siatki modelu. Nadaje to modelowi nową, teksturowaną powierzchnię.
- Renderuj. Po dostosowaniu geometrii przeprowadź renderowanie modelu. Przyjrzyj się temu, jak światło współdziała z nowymi szczegółami powierzchni, wytwarzając realistyczne światło i cienie.
Szczegółowy przewodnik dotyczący realizacji mapowania przemieszczeń
Wymagane narzędzia programowe
- Oprogramowanie do modelowania 3D. Aby utworzyć lub zaimportować podstawowy model 3D, należy użyć oprogramowania takiego jak Blender, Maya lub 3ds Max.
- Oprogramowanie do malowania tekstur. Następnie za pomocą zestawu Adobe Substance 3D można utworzyć wysokiej jakości mapy przemieszczeń dla modelu.
- Oprogramowanie do renderowania. Wszelkie narzędzia do modelowania 3D mają wbudowane moduły renderujące, ale zawsze można skorzystać ze specjalistycznego oprogramowania, takiego jak V-Ray lub Render Man.
Przygotowywanie modelu 3D
Wybierz model, w którym korzystna byłaby dodatkowa tekstura. Aby mapa przemieszczeń działała poprawnie, model musi mieć też dużą liczbę wielokątów. Użyj rozwijania UV, aby określić sposób, w jaki mapa przemieszczeń otoczy model 3D.
Importowanie i stosowanie mapy przemieszczeń
Wczytaj mapę przemieszczeń do oprogramowania 3D. Przypisz materiał do mapy przemieszczeń i wykonaj szybkie renderowanie, aby zobaczyć, jak mapa przemieszczeń będzie wyglądać. Nie będzie to ostateczny wygląd, ale powinien zapewniać ogólne wyobrażenie, zanim zdecydujesz się na tę opcję.
Dostosowywanie ustawień w celu uzyskania żądanego wyniku
- Siła lub wysokość przemieszczenia. To ustawienie steruje tym, jak wyraźny jest efekt przemieszczenia.
- Poziomy dalszego podziału. Jeśli oprogramowanie umożliwia dalszy podział, użyj tej funkcji, aby udoskonalić siatkę w obszarach wymagających większej liczby szczegółów.
- Wygładzanie. Zapobiegaj zbyt ostrym przejściom za pomocą opcji wygładzania, które płynnie łączą przemieszczenie z modelem.
Przykłady i przypadki użycia
Mapowanie przemieszczeń to zapewniająca duże możliwości i wszechstronna technika stosowana w wielu branżach.
Wizualizacja architektoniczna
Architekci używają mapowania przemieszczeń, aby dodać w modelach teksturę do ceglanych ścian, kamiennych ścieżek i dachówek.
Modelowanie postaci
Artyści i animatorzy filmowi używają map przemieszczeń, aby dodać drobne linie, zmarszczki, blizny i pory na twarzach postaci. Ta technika doskonale nadaje się też do tworzenia realistycznych ubrań, zbroi lub skórek istot.
Projektowanie gier
Projektanci gier komputerowych używają map przemieszczeń, aby tworzyć wciągające środowiska 3D z górami, dolinami i kraterami. Pozwalają one tchnąć życie w korę drzew, brukowane ścieżki, broń i inne obiekty, aby tworzyć wciągające środowiska cyfrowe.
Wskazówki i sprawdzone procedury
- Dbaj o spójne oświetlenie. Zadbaj o to, aby oświetlenie równomiernie padało na mapę przemieszczeń. Cienie i światło mogą zniekształcić przemieszczenie, dlatego przed sfinalizowaniem projektu dokładnie sprawdź oświetlenie.
- Wybierz wysoką rozdzielczość. Im bardziej szczegółowa mapa przemieszczeń, tym lepsze wyniki. Rozważ jednak konkretny przypadek użycia — w niektórych sytuacjach modele o wysokiej rozdzielczości mogą być przesadą lub ich wczytywanie może trwać zbyt długo.
- Pamiętaj o gęstości wielokątów. Przemieszczenie fizycznie zmienia geometrię. Jeśli model zawiera zbyt mało wielokątów, skutkuje to blokowym lub zniekształconym wyglądem.
Większy realizm: Niezwykłe możliwości mapowania przemieszczeń zestawu Adobe Substance
Mapowanie przemieszczeń to technika, którą koniecznie trzeba wypróbować. Modele 3D będą wyglądać jak żywe dzięki dodaniu skomplikowanych szczegółów i głębi. Narzędzia takie jak Adobe Substance 3D upraszczają tworzenie map przemieszczeń, więc nie ogranicza Cię nic oprócz Twojej wyobraźni. Intuicyjny interfejs kolekcji Substance 3D umożliwia zarówno początkującym, jak i profesjonalistom precyzyjne stosowanie wysokiej jakości map przemieszczeń.
Tchnij życie w swoje projekty. Wykorzystaj możliwości mapowania przemieszczeń zestawu Adobe Substance 3D.