طراحی و اِعمال بافت در انیمیشن سه بعدی

طراحی بافت روی سطوح 3D ، هنر ایجاد اختلاف و جزئیات روی Object هاست ، مبحثی که نیازمند داشتن مهارت در نقاشی 2D ، عکاسی و ویرایش تصاویر را می طلبد. بافت ها تداعی کننده ی نوع سطوح می باشند، تمیز یا کثیف ، جدید یا قدیمی و… .در مبحث ایجاد بافت، محبوب ترین انواع کانال های یک سطح در میان هنرمندان 3D عبارت اند از :

• Color

• Specular

• Incandescence یا Self Illumination

• Transparency

• Displacement

• Bump

• Normal

Diffuse یا Color : رنگ اصلی متریال را با یک بافت ،جایگزین می کند. با جایگزینی بافت در کانال Diffuse ، روشنایی تختی در متریال ایجاد می شود، این روشنایی سراسری متریال، به نورپردازی هیچ آسیبی نمی رساند. بهترین روش برای ایجاد و اصلاح سایه روشن ها، رنگ و جزئیاتی است که مد نظر دارید، وقتی صحنه را رندرمی کنید، می توانید نتیجه را با تاثیر نورهای صحنه روی مدل ،ببینید. ممکن است ایجاد سایه روشن ، فقط روی بافت Diffuse مقداری گول زننده باشد.

در رندر های طبیعی، رنگ موضوعات هیچ گاه سفید مطلق و سیاه مطلق نیست. این نواحی، باید دارای مقداری RGB باشند. مقدار 100% سفید روی یک سطح، یعنی : 100% نوری که روی سطح می تابد بازتابیده شود، چیزی که در دنیای واقعی اتفاق نمی افتد. و مقدار 100% سیاه نیز چیزی از نور Diffuse را منعکس نمی کند. بهترین کار، داشتن 15 یا 85 درصد رنگهای RGB در این کانال است. کنتراست ها نیز، تحت تاثیر نورپردازی، ایجاد خواهند شد.

Specular : به معنی تعیین جای نقاط روشن روی نواحی مختلف سطح، توسط یک Map است. این نقاط روشن توسط Map ایجاد نمی شوند، Specular ها تحت تاثیر نور ایجاد می شوند، ولی این کانال مشخص می کند که شدت آن چگونه باشد یا در نواحی خاصی کاملا از بین برود.هر چه نواحی روشن تری در Map داشته باشید، یه این معنی است که Specular روشن تر و براق تر ایجاد می شود، ولی هرچه این مقدار به سمت سیاهی برود، این براقیت کم شده و از بین خواهد رفت. برای مشاهده ی هرچه بهتر تاثیر این جلوه، باید مدل را با چرخش 360 درجه رندر کنید.

Incandescence یا Self Illumination : این کانال، تحت تاثیر Map ی که به آن اعمال می کنید، بدون توجه به نورپردازی صحنه ، نواحی خود افروختگی یا Self Illumination متریال را مشخص می کند. این Map ها بهترین گزینه برای ایجاد نقاط روشن براقی ،مانند : لامپ ها، نورهای تابلوها و… است. با اعمال این Map به متریال، سطح ، دیگر Specular و Diffuse ایجاد نخواهد کرد.

Transparency یا Opacity : این کانال ، چندین مزیت دارد، می توانید زمینه های شفاف ایجاد کنید، می توانید سطح را کاملا شفاف کنید یا فقط قسمتی از آن را نمایان سازید، مثل پنجره ای که کثیف شده و یا لک دارد.

با این کانال ، می توانید موها و مژه ها را شبیه سازی کنید. به عنوان مثال: متریال پلک، دارای Diffuse و اطلاعات کانال Transparency است.

یکی از مواردی که در کاربرد این کانال مطرح است، جایگزینی کلی سطح مدل سه بعدی، با یک Transparency Map است، به این تکنیک Billboarding می گویند. موضوعی که می خواهید بیلبورد شود را رندر کنید، کانال های Alpha و Diffuse را ایجاد کرده و این اطلاعات را روی سطح Flat مثل یک Plane اعمال کنید. در Max می توانید Alpha را وارد کانال Opacity کنید. بیشترین کاربرد این تکنیک، مواردی است که دوربین نزدیک سوژه است، ولی در نواحی دورتر، می خواهید مدل های قانع کننده ای از لحاظ کیفیت داشته باشید. این تکنیک، وقتی که موضوعات پیچیده را جایگزین می کنید، شدیدا در میزان مصرف RAM صرفه جویی کرده و زمان رندرتان کاهش می یابد. مثال بارز این تکنیک، بازی های رایانه ای است، در بازی ها مسلما نمی توان از مدل درختی که دارای هزاران Polygon است استفاده کرد !! ولی می توان به جای انجام دادن این کار عجیب و غریب !!، یک Map Diffuse از درخت در اندازه 512 رندر کرده و پس از ایجاد کانال Transparent ، آنها را روی دو سطح ساده Plan قرار دهید.

به اطلاع مراجعین می رساند : این بخش در تاریخ 18-5-89 آپلود شده و در تاریخ 30-5 ویرایش شده است.

طراحی و اِعمال بافت در انیمیشن سه بعدی : قسمت دوم
همانطور که در قسمت قبل ذکر شد، مهمترین کانال های Map در انیمیشن سه بعدی عبارت اند از :

• Color
• Specular
• Incandescence یا Self Illumination
• Transparency
• Displacement
• Bump
• Normal

Displacement : این Map ، سطح مدل سه بعدی را تغییر فرم می دهد. شدت Displacement مشخص کننده ی مقدار برجستگی و تغییر فرم سطح است. برای استفاده ی بهینه از این کانال، سطح مدل باید دارای تعداد Polygon های زیادی باشد، تعداد کم Polygon نتیجه را کم کیفیت خواهد کرد.
چون Displacement تا قبل از رندر، سطح را Deform نمی کند، انیماتور ها در حین انیمیت، این تاثیر را نمی توانند مشاهده کنند، باید بسیار با احتیاط از آن استفاده کنید، هنگامی که انیماتور ها سطوح را به هم تماس می دهند، ( مثل تماس پای کاراکتر با زمین) تداخل Mesh اتفاق می افتد. برای رفع این مشکل، باید یک مدل Guide بسازید تا مشخص کننده ی مقدار Deform شدگی مدل در حین رندر باشد.

Bump : با وارد کردن یک Map به این کانال، می توانید جزئیات را روی سطح مدل شبیه سازی کنید، بدون این که مدل را تغییر فرم دهد. این کانال بر اساس نرمال های سطح کار می کند و باعث می شود تا سطح، رفتاری مقابل نور داشته باشد که گویی جزئیات روی آن برجسته است.
پیکسل های روشن روی Bump، مقدار برجستگی و پیکسل های سیاه ، مقدار فرو رفتگی را مشخص می کنند. یک نقطه ی سفید، تداعی کننده ی برجستگی و یک نقطه ی سیاه تداعی کننده ی فرو رفتگی سطح به داخل خواهد بود.
هنرمندان ، معمولا زمینه ی خاکستری 50 درصدی را نقطه ی شروع ایجاد Bump قرار می دهند. محدودیت های Bump عبارت اند از :
• وقتی از این Map استفاده کنید، پس از رندر، خطوط بیرونی یا سیلوئت مدل کاملا دست نخورده باقی می ماند. به عنوان مثال : اگر یک Bump را به کره ای اعمال کنید، پس از رندر ملاحظه خواهید کرد که خطوط بیرونی آن کاملا گرد است.
• سایه ی اورجینال خود Object را ایجاد می کند.
• سایه های ایجاد شده روی Bump بدون تحریف هستند، خصوصا هنگامی که موضوع روی یک سطح ناصاف باشد.
• خط تماس دو موضوع که دارای Bump هستند، به صورت دست نخورده باقی می ماند، درست بر عکس مدل هایی با جزئیات بالا و سطوحDisplace .این محدودیت ها، توسط Displace از میان برداشته می شود، زیرا Disp سطح را تغییر فرم می دهد. زمانی از Bump استفاده کنید که واقعا دوست نداشته باشید که سطح مدل ، تغییر فرم دهد . در زیر، تاثیرات واقعی Bump ذکر شده است :

• Diffuse از Bump تاثیر می گیرد، خصوصا وقتی موضوعی رفله دار مانند آب ساخته باشید.
• Specular ها بر اساس Bump رفتار می کنند.
• انعکاس ها به خوبی Distort می شوند.
• شکست ها یا Refraction ها ( مواردی چون داخل موضوعات شفاف و شکست نور ) به خوبی ایجاد و تغییر پیدا می کنند.
Polynomial ، تکنیکی است مثل Bump که جزئیات را روی سطح مدل شبیه سازی می کند، ولی رفتار و نتیجه ی بسیار واقعی تری نسبت به Bump دارد، و محدودیت های Bump را ندارد.

Normal : تاثیری همانند Bump دارد، سطح مدل را برجسته کرده و سیلوئت آن، دست نخورده باقی می ماند. بیشترین استفاده از این کانال، برای پوشش تفاوت میان مدلی با رزلوشن بالا High Poly با مدلی با رزلوشن پایین Low Poly است.
نرمال، این امکان را به بازی سازان می دهد تا بتوانند مدل های کم حجمی که تداعی کننده ی مدل های با کیفیتی عالی باشند را ایجاد کرده و در Level بازی ها استفاده کنند. نرمال ها، کاربرد وسیعی در تولیدات انیمیشن ندارند ولی می توان از آن در موضوعات بک گراند صحنه های پیچیده استفاده کرد. سری به وب سایت تیم توسعه بازی رایانه ای Jگرشاسپ بزنید
در ادامه، به نحوه ی استفاده از منابع عکاسی شده خواهیم پرداخت.





بسیاری از هنرمندان طراح Texture از منابع دیجیتالی برای بافت هایشان استفاده می کنند. وقتی مشغول ایجاد بافت برای کاراکتر ها، اشیاء و کلا سطوح مدل های ساخته شده هستند، با استفاده از منابع عکاسی شده از دنیای واقعی و ترکیب آنها با بافت ها، تنوع، زیبایی و خصوصا مقداری واقعیت را به کارشان اضافه می کنند.
Jدنیای واقعی، پر است از منابع گوناگون تصویری که می توانید در هر پروژه ای از آنها استفاده کنید. زیباست، نه ؟
به عنوان مثال، برای ایجاد بافت یک کاراکتر روبات، می توانید از مینی بوسی که همه روزه از کنارش رد می شوید، استفاده کنید، Close-UP هایی از آن عکاسی کنید، مواردی که فکر می کنید در این پروسه کمکتان می کند، در نهایت آنها را روی سطح کاراکتر روبات پیاده کنید.
تمام عکس هایی که به عنوان Reference تهیه می کنید، در پروسه ی تکسچرینگ به کارتان نخواهند آمد، برای تهیه ی منابعی با حداکثر بازدهی، به این شش مورد توجه کنید :

• برای عکاسی Diffuse ، سعی کنید سایه ها، نقاط روشن و اختلاف رنگ ها را از کادرتان حذف کنید. می توانید مقابل سوژه طوری بایستید که خورشید پشت سرتان باشد یا اینکه در روز های ابری این کار را انجام دهید.

• مستقیما و عمود از سطوح عکاسی کنید، زاویه را حذف کنید. مطمئن باشید که خطوط راهنمای ویزور، در جهت عمودی و افقی درست هستند.

• دوربینتان را بشناسید و قبل از تهیه ی عکس، چند تست از دیوار آجری بگیرید. اکثر لنز ها در عملیات زوم، تصویر را کمی دچار اعوجاج بشکه ای می کنند. تست کنید و فاصله ی مناسب برای عکاسی را پیدا کنید.

• از لبه ها نیزعکاسی کنید، نه فقط از وسط آنها. با رفتن به لبه ی برخی از سطوح، بافت تغییر می کند، سعی کنید آنها را شناخته و در حین عکاسی از لبه ها نیزاز نزدیک عکس بگیرید. مثل لبه ی دیوار که به سطح زمین می رسد.

• تکسچر های مختلفی از یک محل تهیه کنید. به عنوان مثال، اگر بافت یک برگ را نیاز دارید، از درخت مورد نظر، فقط یک برگ را عکاسی نکنید، از چندین برگ عکاسی کنید، زیرا به صورت طبیعی دارای تفاوت در رنگ و فرم هستند. دیگر موارد نیز همینطور بوده و واریاسیون خوبی را در کارتان ایجاد می کند.

• از دو حالت micro و Wide برای عکاسی استفاده کنید، استفاده از لنز های ماکرو در تهیه ی منابع تصویری، دنیای دیگری را به لحاظ تنوع رنگی و بافت در اختیارتان می گذارد. مزیت خوبی که لنز واید در اختیارتان می گذارد این است که، شما در جایی لازم دارید که در مورد اندازه ی آجر ها تصمیم بگیرید، این که در نمای بازتر، Scale به چه شکل خواهد بود ؟ با مراجعه به تصاویر واید از سوژه، می توانید بهتر تصمیم بگیرید ونتیجه ی کارتان منطقی تر باشد.

بافت های سبک وار یا Stylized Textures : در برخی از پروژه ها، از تکسچر هایی که توسط دست ایجاد می شود، استفاده می کنند ، در این پروسه از منابع تصویری دنیای واقعی استفاده نمی شود. این Map ها، سبک خاص ، خیالی و حال و هوای هنری خوبی به پروژه می دهد. این نوع بافت ها با نام Stylized شناخته می شوند. رنگ و سایه هایی که روی این بافت ها ایجاد می شود، به نورپردازی و جزئیات مدل کمک می کند.

در این بین، ابعاد Texture بسیار حائز اهمیت است. باید به نوع و ابعاد خروجی کارتان فکر کنید. اگر برای فیلم HDTV با ابعاد 1920*1080 کار می کنید، مسلما باید ازابعاد تکسچر بزرگتری استفاده کنید ،برعکس کار روی یک خروجی تلوزیونی 720 .

در مواردی باید به نوع و محل قرار گیری موضوعات در صحنه هم اشراف کامل داشته باشید، تا بتوانید در این باره تصمیم بگیرید به عنوان مثال: اگر اسباب بازی کهنه ای در گوشه ی اتاق افتاده است و شما فقط قسمتی از آن را در میان موضوعات مهم تر صحنه دارید، مسلما باید ابعادی کوچکتر برای تکسچر آن در نظر بگیرید و بر عکس.

در مثال دیگر:اگر کاراکتری دارید و یک کلوز آپ از آن را نیاز دارید، باید از اندازه ی بزرگتری استفاده کنید تا جزئیات به خوبی نمایان شود تا دچار مشکل نشوید. در زیر، اندازه ی معمول تکسچر ها و مقدار RAM مورد استفاده ی هر یک آورده شده :

256 x 256 256 KB

512 x 512 1 MB

1024 x 512 2 MB

1024 x 1024 4 MB

2048 x 1024 8 MB

2048 x 2048 16 MB

4096 x 4096 64 MB

وقتی درحال ایجاد فایل های تکسچر پروژه ی خود هستنید، سعی کنید اندازه را بزرگتر از خروجی نهایی در نظر بگیرید، به عنوان مثال : اگر یک اندازه 512 لازم دارید، برای ایجاد آن از 1024 شروع کنید، چون تا اتمام ساخت تکسچر، مراحلی چون ، چرخش ها ، تغییر اندازه ها و مراحل این بخش، روی کیفیت کارتان تاثیر خواهد گذاشت، اگر این کار را بکنید، بعدا می توانید اندازه ی بزرگتر را کوچک کرده و از آن استفاده کنید.

فقط اندازه ی تکسچر با مقیاس PIXEL در فضای سه بعدی مهم است و مقادیر DPI در فضای سه بعدی توسط نرم افزار نادیده گرفته می شود، مقدار پیش فرض 72 مناسب ترین گزینه است.

وقتی از منابع دیجیتالی عکاسی شده در پروژه استفاده می کنید، باید استراتژی خوبی برای مدیریت آنها داشته باشید. اگر به یک بافت نگاه می کنید، باید بدانید که کجای بافت روی کدامین نقطه از مدل سه بعدی خواهد نشست . در این پروسه، مواردی هست که به اختصار شامل :

کاشی کردن Map ها یا Tiling Map : نوعی بافت که به دفعات معینی روی سطح تکرار می شود، به نحوی که تکرار آن مشخص نباشد. در مواقعی خودتان مجبورید که این بافت ها را با فتوشاپ بسازید.

اصلاح روشنایی و رنگ ها : در مواقعی، با کاشی کردن تصاویر،در نقاطی از آن ،اختلاف رنگ و روشنایی پیش می آید که باید اصلاح شود.

اصلاح تاثیر Expanding روی بافت : اگر بافت Tile دارید، با تکرار آن متوجه می شوید که چند نقطه از تصویر به صورت فزاینده تکرار می شوند، این تاثیر را می توانید با استفاده از ویرایش نقطه ی مورد نظر، از بین ببرید تا تداعی کننده ی Tile روی سطح نباشد.

تکرار عمودی و افقی : نیازی نیست که Map ها را هم در راستای طولی وهم در راستای عمودی تکرار کنید، مواقعی لازم است که آنها را به صورت عمودی یا افقی تکرار کنید. مثل استفاده از Dirt Map در لبه ی پایین یک دیوار کثیف که با سطح زمین در اتصال است.

ایجاد Dirt : استفاده از منابع Dirt در بافت، یکی از محبوبترین روش ها در ایجاد سطوح طبیعی است. اگر پروژه ی شما نیاز به این کار داشته باشد، حتما استفاده ی وسیعی از این نوع Map ها خواهید داشت. در این باره به موارد زیر توجه کنید :

• خراش ها به صورت تصادفی ایجاد نمی شوند، معمولا درجاهایی که در ها باز و بسته می شوند، زیاد تر هستند.

• معمولا روی فرش ها، جایی که مردم راه می روند سایش پدید می آید.

• کپک گیاهی، معمولا در جاهای تاریک نزدیکی ترک ها و گوشه ی دیوار ها و سنگ ها رشد می کند.

• آب در مسیر هایی که چکه می کند ، لکه بر جای می گذارد.

حین کار روی پروژه های واقع گرایانه، حتما به فضا و اینکه چه اتفاقاتی بر محیط گذشته فکر کنید. نه به این معنی که جاهایی را تاریک کنید، تا شبیه به کثیفی باشد. بعضی از تاثیرات کثیفی و سایش، نواحی روشنی ایجاد می کنند، مثل : لکه ها، خراش ها و… . به تمامی موارد دقت کنید تا بهترین تاثیرات و فضا ها را خلق کنید.

استفاده از مختصات UV چند تایی : برای تک تک موضوعات صحنه نیازی به ساخت فایل تکسچر ندارید. با ادغام مختصات UV آن ها می توانید برای چندین Object یک تکسچر بسازید. ( بازی سازها نهایت استفاده را از هر پیکسل مختصات UV می کنند )

منبع:razavi3d.com