Закруглені грані, фаски, галтелі
У цьому уроці, предметами нашого вивчення стануть закруглені краї / галтелі (Fillets) і фаски / скоси (Chamfers), а також різні прийоми, за допомогою яких вони моделюються. Для початку - що таке фаска і жолобник? У світі математично ідеальною комп'ютерної графіки межі об'єктів рівні, точніше жорстко-окреслені або так звані "тверді межі" (hard edges). Коли ви створюєте куб, все його межі є загостреними, в реальності, практично всі предмети мають закруглені грані (іноді, звичайно, ледь помітні). Погляньте на це фото столу:
Тверді межі, насправді закруглені, якщо розглянути їх зблизька. Коли вам потрібно домогтися того, щоб предмети, створені в програмі моделювання, виглядали більш правдоподібно, закруглення граней є неодмінною умовою, яке буде надавати вашій роботі більший реалізм і зорову привабливість, так як, наприклад, тільки на округлених гранях можливі відблиски, недосяжні при математично скоєних кутах.
Фаска це коли грань зрізається (наприклад) на 45 градусів. Галтель майже те ж саме, але зріз граней робиться з заокругленням. Більш зрозуміло, на наведеній нижче діаграмі.
вихідна модель
Ось наша вихідна модель, з усіма ідеально прямими гранями. Модель в форматі obj можна завантажити тут.
Полігональна модель, 50 багатокутників у видовому вікні, і 50 після рендера.
Спробуємо різні можливі способи зняття фаски і заокруглення країв для даної моделі. Ось список всіх прийомів в 3DStudio MAX, якими ми скористаємося:
- 3DStudio MAX
- Фаска в Edit Poly
- Багаторазове створення фаски в Edit Poly
- Створення фаски сегментами в Edit Poly
- Meshsmooth з додатковими замкнутими контурами (Loops)
- Meshsmooth з загинами / складками (Creasing)
- Meshsmooth з методами Quad (чотирикутника) і Classic (класичним)
- Meshsmooth з EdgeChEx
- Power Solids
- Закруглені кути (Round Corners) в mentalray
3DStudio MAX
Фаски в Edit Poly
Для початку, використовуємо вбудований в модифікатор Edit Poly метод створення фаски (модифікатор можна використовувати і з Edit Mesh і з Editable Poly). Застосовуємо до об'єкта модифікатор Edit Poly, виділяємо всі тверді межі і натискаємо Chamfer.
Polys (полігональних модель), 324 багатокутника у видовому вікні і при рендер.
Багаторазове створення фаски в Edit Poly.
Той же самий (попередній) спосіб зняття фаски, тільки застосований повторно для вже зрізаних граней.
Результат застосування цього способу дуже схожий на спосіб згладжування (округлення) граней, але додає бóльшее кількість додаткових багатокутників в сітку моделі.Также цей метод створює додаткову геометрію в об'єкті, особливо в кутах (див. Нижче), безліч трьох- і шестигранників, які, як правило, не бажані.
І нарешті, видимі відмінності між одноразовим і багаторазовим заокругленням настільки незначні, що глядач навряд чи помітить їх поки не наблизиться до об'єкта досить близько, отже, використання даного методу дуже суперечливе.
Зрізані межі (кілька разів), 932 багатокутника у видовому вікні і при рендер.
Створення фаски за допомогою сегментів в Edit Poly
Отриманий результат при близькому розгляді:
І рендер:
Зрізані межі за сегментами, 562 багатокутника у видовому вікні і при рендер.
Тут маємо ті ж переваги і недоліки, що і при використанні методу багаторазового зняття фаски. Хоча, все ж є кілька відмінностей, наприклад, даний спосіб. 1) легше створюється, 2) зменшує (і оптимізує) кількість одержуваних багатокутників і 3) кути згладжуються більш продумано, хоча трикутники все ж присутні, як можна помітити на передостанній зображенні.
Meshsmooth з додатковими замкнутими контурами (Extra Loops)
Рухаємося далі і розглянемо закруглені грані (галтелі). Припустимо, ми будемо розглядати даний об'єкт з досить близької відстані, порівнюючи ефект закруглених граней з ефектом фасок.
Почнемо з секцій або сабдівов (subdiv = subdivision - підрозділ (ення), секція). Отримати сабдіви в 3ds max можна, використовуючи модифікатор meshsmooth (або turbosmooth, у якого менше налаштувань, але який і пам'яті використовує менше). Ось приклад :
Meshsmooth, 708 багатокутників у видовому вікні, 11328 багатокутників при рендер.
Виглядає навіть краще, ніж об'єкт з фасками, однак, зауважте збільшилася кількість багатокутників у видовому вікні, і значно бóльшее їх кількість при фінальному прорахунку (рендеринге). Це обумовлено двома причинами. Кількість багатокутників у видовому вікні зросла через те, що при використанні цього методу округлення граней необхідне створення додаткової геометрії навколо граней. Без додаткової геометрії, межі стануть занадто згладженими. Ось приклад такої додаткової геометрії, яку потрібно додавати. Як додати додаткові грані такого роду (до вже наявної геометрії), більш детально за цим посиланням на Sub-Division Primer.
Хоча додавання додаткових перетинів зайняло у мене більше часу (що означає більше часу на моделювання моделі в цілому), і в результаті стало більше багатокутників, кінцевий об'єкт виглядає краще, ніж об'єкт з фасками. Інший недолік в тому, що в 3ds max, сабдіви розраховуються окремим кроком. Інші рендеринг-алгоритми здатні розраховувати сабдіви під час рендери, і додавати стільки додаткових багатокутників, скільки потрібно для отримання кінцевої поверхні. Так, якщо об'єкт знаходиться далеко від камери, він згладжується менше, а великі плоскі площі не згладжуються так, як будуть згладжуватися межі об'єктів. В max-е плоскі поверхні, які не потребують згладжуванні все одно будуть згладжуватися, ось чому (частково) кількість багатокутників при рендер може бути досить великим.
Іншою перевагою даної техніки є те, що всі кути моделі стають чотирикутними, замість "жахливих" трикутних, одержуваних при деяких інших способах заокруглення граней.
Meshsmooth з загином (Creasing)
А як щодо опції загин / складка в Meshsmooth? У модификаторе Meshsmooth є опція, звана складка або загин (у Turbosmooth-а такої опції немає, і для даного способу він не підійде). Замість додавання додаткової геометрії для згладжування граней в сітці об'єкта, ви вказуєте наскільки грань буде загнута, точніше натягнута (з прилеглими до неї багатокутниками всередині модифікатора meshsmooth), вказуючи значення для межі: 0 - без натягу, 1 - величина повного натягу, і проміжні величини . Ось результат:
Загин (натяг) граней в Meshsmooth, 50 багатокутників у видовому вікні, 1600 при рендер.
У видовому вікні кількість багатокутників одно вихідного кількості, при рендер їх кількість менше, в порівнянні з попереднім способом, однак, як видно результат анітрохи не нагадує ефект фаски. Загини (складки) можуть бути корисні в деяких ситуаціях при моделюванні органіки, але в загальному, у мене ніколи не виходило відтворити ефект фаски у моделей з твердими гранями.
Meshsmooth-методи: чотирикутника (Quad) і класичний (Classic)
У модификаторе Meshsmooth є ще пара методів згладжування крім NURMS-згладжування. Спробуємо класичний (Classic), встановимо параметр Strength менше 0,5, наприклад 0,1. Цей метод згладжування створює результат, схожий на створення фаски в ручну, з тією лише різницею, що з деякими гранями "відбувається щось дивне", як на картинці нижче:
Meshsmooth Classic, 50 багатокутників у видовому вікні, +1596 при рендер.
При використанні іншого методу - Quad Output, застосованого до моделі з твердими гранями, також отримуємо не ті результати, які хотілося б.
Meshsmooth Quad Output, 50 багатокутників у видовому вікні, 1600 при рендер.
Meshsmooth з EdgeChEx
Цей метод дуже схожий на метод Meshsmooth з використанням додаткових замкнутих контурів, за винятком того, що ми використовуємо плагін-модифікатор EdgeChEx для створення додаткових контурів, замість створення їх вручну. Плагін можна завантажити тут.
Візьмемо наш об'єкт, застосуємо модифікатор (EdgeChEx), потім застосуємо Meshsmooth. Можливо, потрібно буде трохи понабудовували параметри модифікатора, і потім, може навіть перетворити об'єкт в editable poly і підрегулювати отримані за допомогою модифікатора межі, але все одно це на багато швидше, ніж додавати додаткову геометрію вручну. Ось результат рендеру:
Meshsmooth, 900 багатокутників у видовому вікні, 14400 при рендер.
Ось деякі настройки плагіна.
Power Solids
Інший метод - це використовувати PowerSolid. Плагін PowerSolids від npowersoftware це тип геометрії, яку можна позначити як "щось перехідне між багатокутної сіткою (Polygon object) і сіткою NURBS".
Як і в методі Meshsmooth з загином (Creasing), створюється поверхню, і для виділених граней встановлюється величина їх заокруглення. Для більшої швидкості, є автоматичне закруглення граней, в якому задається величина заокруглення для будь-якого кута (не зачіпаючи граней, що існують на плоских поверхнях об'єкта). Погляньте на результат:
PowerSolids, 1900 багатокутників при рендер.
Виглядає чудово і це при середній кількості багатокутників. Крім того, якщо об'єкт стає менше, powersolids автоматично зменшить величину апроксимації сітки об'єкта (tesselation). Єдиним недоліком powersolids є те, що їх не можна деформувати, застосовуючи до них модифікатори подібні bend, twist або skin; спочатку потрібно перетворити powersolids в полігональний об'єкт, після чого, отримаємо ті ж обмеження полігонального об'єкта.
Закруглені кути в mentalray
У властивостях матеріалу mentalray є параметр (bump-карти), що створює ілюзію закруглених кутів (країв). Призначимо об'єкту матеріал Arch and Design, переходимо в Special Effects і включаємо властивість Round Corners. Ось його налаштування:
Досить симпатичний результат, і без додавання будь-яких додаткових багатокутників.
Закруглені кути в mentalray, 50 багатокутників у видовому вікні і при рендер.
Пара проблем лише в тому, що 1) рендер тільки через mentalray і 2) оскільки використовується bump-карта, цей метод добре працює тільки на великій відстані, якщо наблизитися, ілюзія зникає. Подивимося на кут і межі об'єкта великим планом.
