2. diel - Pravidlá topológie, príklady a využitie

V minulej lekcii, Ukážka animácie, tvorba 2D a 3D sketche , sme si uviedli nový projekt, zopakovali základné klávesové skratky, ukázali animáciu a vytvorili 2D a 3D sketch.

V dnešnej lekcii sa budeme podrobnejšie zaoberať teóriou a pravidlami topológie. V lekcii Topológia a primitive objects v Blendri sme si povedali, prečo je topológia dôležitá a ukázali si základné objekty. Poďme si zopakovať, prečo je topológia dôležitá a podrobnejšie si to popísať.

Topológia

Vieme, že každý 3D objekt je zložený z vertices (vrcholov), edges (hran) a faces (ploch). Tie nám na objekte tvoria sieť alebo topológiu. A topológiu chápeme ako správne usporiadanie siete modelu. Topológia môže byť vytvorená z trojuholníkov alebo zo štvorcov. Všetky modely sa väčšinou tvoria v štvorcovej sieti. Štvorcová sieť sa prevažne používa pri tvorbe filmov a animácií. Trojuholníková sieť sa používa prevažne v hrách. Kvôli tomu, že hra je spustená a počítač neustále počíta čo sa v hre deje, je preňho lepšie počítať trojuholníkovú sieť.

Poďme si vysvetliť nejaké pojmy a dôvody správnosti topológie:

Polycout

Polycount alebo počet polygónov je koľko náš objekt má polygónov. V Blanderi to máme pod pojmom faces. Je dôležité mať správny počet. Pri príliš nízkom počte náš model nemôže byť tak detailný a nemôžeme s ním správne pracovať. Pri príliš vysokom počte síce môžeme urobiť náš model detailný, ale zaťažuje to náš počítač a aj render. V Blendiri si môžeme prehľad všetkých objektov, vertices, edges, faces a triangles zapnúť v menu Show Overlays > Statistics:

Polygón môžeme chápať rovnako ako tvár.

Deformácia

Je veľmi dôležité mať správnu topológiu kvôli deformácii. Najviac sa nám prejaví správnosť topológie pri animovaní. Hlavne to platí pri modelovaní a animovaní postáv alebo zvierat. Pri nesprávnej topológii by sa nám napríklad končatiny pri animovaní mohli deformovať. Samozrejme pri animovaní nezáleží iba na topológii. Musí sa nastaviť a byť správne urobených viac vecí, aby všetko fungovalo ako má.

Vzhľad

Chceme, aby náš model bol čo najdetailnejší a zároveň mal ideálny počet polygónov. Je dôležité dbať na topológiu kvôli povrchu modelu. Ak máme model, ktorý je detailný a pri znížení faces by detaily zmizli, tak existujú normálové mapy. Čo to vlastne normálová mapa je si vysvetlíme v lekcii, v ktorej sa budeme venovať PBR textúram. Zatiaľ na jednoduché pochopenie stačí, že sa chová rovnako ako shader Bump s tým rozdielom, že povrch Bump vytvárame pomocou ďalších shaderov. Normálová mapa je povrch naša detailného objektu v 2D. Na obrázku vidíme príklad normálovej mapy:

Tvorenie topológie

Tvorbu topológie rozdeľujeme na procedurálnu a manuálnu.

Procedurálna

Je automatické tvorenie topológie. Programy majú funkcie, ktoré nám upravia automaticky topológiu modelu. Môžeme to tiež nazývať retopológia. Výhodou je, že táto metóda je rýchla a môžeme si jednoducho nastaviť aký počet polygónov bude objekt mať. Nevýhodu je, že to nie je optimálne a 100% presné. Používa sa prevažne pri menej detailných modeloch. V Blanderi napríklad na to máme modifikátor Remesh. Existujú aj programy, ktoré sú vytvorené pre retopológiu modelov. Napríklad program Instants Meshesh.

Manuálna

Tvoríme a upravujeme si topológiu sami. Veľkú výhodu je, že máme topológiu pod kontrolou a môžeme si upravovať sieť modelu podľa potrieb, tak ako nám to vyhovuje. Nevýhodou je, že pokiaľ chceme mať naozaj správnu topológiu a urobenú tak, aby sa nám model v prípade animácie nedeformoval, tak to môže zabrať viac času.

Optimálna redukcia hrán na modeli

Spôsob, ako znížiť počet edge loops a prípadne počet polygónov na modeli.

Edge loops sú hrany alebo slučky, ktoré nie sú na okraji plôch, ale na ich povrchu.

Vytváranie a mazanie Edge loops

*Edge loops** vytvárame v Blendire pomocou nástroja Loop Cut, ktorý má klávesovú skratku Ctrl + R v Edit Mode. Pokiaľ chceme loop zmazať na povrchu a tým spôsobom, aby sa povrch nijako nepoškodil alebo nezmazal, tak stlačíme X av menu si vyberieme Dissolve Edges:

Môžete si to skúsiť na defaultnej Cube. Vložíme teda loop a pokiaľ si ho označíme av menu zvolíme Edges, tak sa nám zmaže loop a tiež celá plocha. Pokiaľ však zvolíme Dissolve Edges zmaže sa iba loop a plocha zostane.

2-1 a 4-1

Sú najťažšie na zvládnutie. Väčšina metód zahŕňa narušenie topológie alebo pridanie viacerých hrán. Tento spôsob ponúka najmenšie skreslenie siete, aj keď obsahuje trojuholníky a N-gony.

3-1, 4-2, 5-3

Tieto spôsoby sú štandardné a veľmi účinné. Vo väčšine situácií zanechávajú dokonalú topológiu. Na obrázku môžeme vidieť, že 4-2 a 5-3 sú podobné 3-1. Hlavný rozdiel je v počte stredových loops:

Príklad úpravy topológie v praxi

Máme za sebou celkom dosť teórie, ale málo praxe. Poďme si teda ukázať napríklad správne tvorenie skosenia. Určite niekomu z vás napadlo použitie modifikátora Bevel. A máte pravdu, ale nie vždy je to najlepšia varianta a pri zložitejších objektoch by to nemuselo fungovať tak dobre, ako by sme si priali.

Edge Crease

Táto funkcia je používaná, keď máme na objekte modifikátor Subdivision Surface. A slúži na ovládanie a nastavenie hrán. Klávesová skratka je Shift + E alebo v menu, do ktorého sa dostaneme pomocou Ctrl + E. Aby sme si to dokázali lepšie predstaviť, tak vložíme Cube a nastavíme jej modifikátor Subdivision Surface. V Edit Mode si označíme jednu plochu a nastavíme Edge Crease na hodnotu 1. Potom to bude vyzerať takto:

Môžeme si skúsiť vymodelovať low poly náboj a nastavenie Edge Crease použijeme na zadnú stranu nábojnice. Výsledok by potom mohol vyzerať takto:

Klávesová skratka pre modifikátor Subdivision Surface je Ctrl + 1 až 6. Nejedná sa o klávesy na numerickej klávesnici, ale na alfanumerickej.

Ostré skosenie

Tu opäť použijeme Edge Crease. Tento postup nie je tak zložitý. V treťom kroku je dôležité zmazať nadbytočnú hranu. Na obrázku vidíte aký je postup a ako by hrana skosenia vo výsledku mala vyzerať:

Hladké skosenie

Tu budeme používať v Edit Mode iba skosenie, mazanie a pridávanie hrán. V treťom kroku je dôležité zmazať jeden vrchol a pridať na objekt loop a spojiť ho s hranou, pod ktorou sme mazali nadbytočný bod. Tento spôsob je zložitejší, ale je viac užitočný a potrebný pri modelovaní zložitejších objektov:

Tým je dnešná lekcia u koniec.

V budúcej lekcii, Modelovanie domu - Dom, okná, dvere a strecha , si vymodelujeme dom a ukážeme si ako si pomocou modifikátorov môžeme uľahčiť množstvo práce. Zameriame sa na okná, dvere, strechu a schody.

 

Mal si s čímkoľvek problém? Stiahni si vzorovú aplikáciu nižšie a porovnaj ju so svojím projektom, chybu tak ľahko nájdeš.