Как поменять нормали в 3д максе
Обновлено: 03.07.2024
Если Вы обращали внимание на технологию видеоигр, Вы слышали о термине "Карты нормалей". Игры подобные Doom 3, Half-Life 2, и F.E.A.R. все используют эту технику, чтобы показать так много деталей, как только возможно без причинения вреда компьютеру от перегрузки. В это уроке Вы узнаете все об основах карт нормалей и их применении в движке Torque Shader Engine. Прежде чем мы начнем, важно узнать и понять Что есть карты нормалей?
Normal Mapping в Nut Shell
Предположим, что Вы испльзуете 3DS Max достаточно давно, чтобы заинтересоваться техникой карт нормалей, следовательно достаточно уверенно чувствуете себя в 3D пространстве. Вершины в этом пространстве описываются координатами вдоль осей X,Y и Z. Когда Вы применяете 2D текстуры к Вашим 3D моделям, Вы приписывате им UVW координаты. UVW координаты основываются на полигонах, где U и V наиболее важные, т.к. они представляют X и Y, в то время как W представляет как текстура будет обертываться вокруг нескольких полигонов на модели в 3D пространстве.
В карте нормалей, RGB картинка кодирует и XYZ и UVW координаты. Она содержит размещение текстуры, куда Вы ее развернули в UVW, но каждый пиксель представляет XYZ координаты своим цветом. Любой красный пиксель будет транслироваться в X координату, зеленый в Y, а синий в Z. Результат сводится к смеси этих трех цветов, так что пристально рассмотрим пример карты нормалей, чтобы почувствовать как она будет транслироваться.
С ней Вы можете взять очень высокополигональную модель и применить ее XYZ координаты к лоуполи модели. И освещение и глубина хайполи модели останутся нетронутыми, так что, чтобы достичь конца этого урока создавайте простое освещение.
Давайте начнем.
Т.к. это урок не по моделированию, я предполагаю, что Вы уже имеете и высокополигональную и лоуполи сетку и готовы сделать карту нормалей. Еще раз мы будем работать в 3ds max, но все сказанное может быть легко приспособленно для других программ трехмерного моделирования. Для этого урока я построил очень простую стенную панель, приспособленную для мозаичного повторения, и импортировал ее в TSE. Вам нужно проверить, что Ваша модель центрирована для уменьшения трудов при создании карты нормалей. Также всегда помните одну вещь: НАЗЫВАЙТЕ ВАШИ ОБЪЕКТЫ! Я не могу достаточно объяснить насколько легче все будет, если Вы все соответственно назовете. Здесь я имею основной план высокополигональной модели справа и рядом лоуполи (Это просто чтобы их показать они обе здесь, по настоящему они наложены друг на друга, что Вы далее увидите).
Ваша первая задача сделать развертку (unwrap) вашей лоуполи модели. Есть другие уроки, которые описывают этот процесс, так что я пропущу эту часть. Ok, Вы имеете обе модели и развертку низкополигональной модели. Что дальше? Выберите лоуполи модель, нажмите "0" или выберите Rendering-> Render to Texture. Следующие несколько скриншотов показывают что описывается, так что попытайтесь следовать им так аккуратно, как возможно или Ваш результат может оказаться не таким как надо.
Нажмите Setup (Установка) в Render Settings (Установки визуализации).
На закладке Renderer включите Enable Global Supersampler.
Закройте установки визуализатора и перейдите ниже к свитку Projection Mapping. Включите разрешение (enable) Projection Mapping (Картирование проекций) и нажмите Pick (Взять) для указания высокополигональной модели.
Укажите хайполи модель и нажмите Add (Добавить).
Пройдите дальше вниз в окне Render to Texture и нажмите Add в свитке Output (Выход). Затем нажмите NormalsMap и Add Elements.
Пройдите еще ниже и Вы увидите, что Вы можете назвать и выбрать Ваши выходные установки карты нормалей. Также выберите размер Вашей карты нормалей (помните, что большие размеры создают большую нагрузку на производительность, и никогда не делайте больше 1024).
Здесь как клетка должна выглядеть когда Вы закончите; полностью охватывает обе сетки.
Окончательно вернитесь в окно Render to Texture и перейдите в самый низ. Проверьте что Вы в правильном окне для визуализации переда сетки. Нажмите Render для визуализации Вашей карты нормалей.
Пофвится подобный диалог. Нажмите Continue (Продолжить).
Скройте Вашу хайполи сетку. В редакторе материалов создайте новый стандартный материал и примените его к лоуполи сетке. Нажмите на карте Bump и выберите Normal Bump. В поле Normal выберите Bitmap и найдите Вашу только что созданную текстуру.
Поместите светильник Omni в сцену и Вы увидите результат что-то вроде этого:
3d графика и дизайн
Карта нормалей спасает в ситуации, когда нам нужна модель с малым количеством полигонов, но с хорошей детализацией. Наложив карту нормалей на lowpoly (низкополигональную) модель, мы увидим результат только на рендере. Такой способ применяется в создании игр, когда каждый лишний полигон требует большей производительности компьютера, а просчёт карты нормалей требует значительно меньше ресурсов ПК.
Создание LowPoly модели
Изначально у нас есть HighPoly модель Box001 (с большим количеством полигонов). У нас стоит задача сделать LowPoly модель, которая будет повторять основные формы заданной модели.
В данном случае хватит всего 14 полигонов что бы сделать основу (Box002) для наложения карты нормалей с Box001.
Настройка визуализации карты нормалей
Выделив Box002, нажимаем на вкладку Rendering/RenderToTexture (горячая клавиша «0»).
Перед нами открылось окно Render To Texture. В параметрах Projection Mapping ставим галочку напротив Enabled, нажимаем Pick…, выделяем HighPoly модель и кликаем Add.
Вокруг объекта появился контейнер проецирования, который надо подогнать так, чтобы в него поместилась вся HighPoly модель. Для этого переходим на вкладку Modify/Projection/Cage, нажимаем Reset, если контейнер был автоматически создан с искаженной формой, и изменяем параметры Amount и Percent, увеличивая контейнер до нужного размера.
В окне Render To Texture, в параметрах Output нажимаем Add… Если вы рендерите с помощью Vray, то выберите Vray Normals Map и нажмите Add Elements. Если используете стандартный рендер, то выберите Normals Map.
Есть возможность изменить имя карты (Name), путь для сохранения карты нормалей (File Name and Type), тип слота материала (Target Map Slot), а также размер карты (Width/Height).
Нажимаем Render и видим результат.
P.S.: Карта нормалей сохраняется автоматически. Стандартный путь сохранения: C:UsersДокументы3dsMaxsceneassetsimages.
Применение карты нормалей к LowPoly модели
Выделяем ранее созданную LowPoly модель.
На панели Modify выбираем модификатор Automatic Flatten UVs, который был создан автоматически в процессе создания карты нормалей. Нажимаем кнопку Open UV Editor… В открывшемся окне выбираем File/SaveUVs…, и сохраняем развёртку.
Открываем редактор материалов MaterialEditor (горячая клавиша М), создаём материал VRayMtl. В слот Bump выбираем карту Normal Bump.
Заходим в параметры карты Normal Bump. В слот Normal выбираем карту Bitmap, и открываем ранее созданную карту нормалей. Применяем созданный материал к LowPoly модели.
На панели Modify добавляем модификатор Unwrap UVW. Нажимаем кнопку Open UV Editor… В открывшемся окне выбираем File/LoadUVs… и загружаем сохранённую развёртку.
В окне Edit UVWs, в правом верхнем углу, открываем свиток текстур и выбираем созданную нами карту нормалей.
Запустив Render, мы увидим, что LowPoly модель имеет те же детали, что и HighPoly. Детали можно сделать более или менее выраженными, меняя значения параметра Bump в используемом материале.
Это моя первая статья на 3DDD так что не судите строго.
Итак что мы имеем: 2 вида гаек, один высокополигональный переименуем его в Hi:
и 2-й вид низкополигональные модели, их 3 штуки для 3-х способов, переименуем их в Low, Low_a1 и Low_a2, соответственно:
Итак 1 способ который предлагался в теме на форуме: Это запекание карты нормалей с единственной группой сглаживания и с развёрткой имеющей минимальное количество швов. Для этого выделяем объект Low, нажимаем на кнопку Smoth, панели Ribbon:
И получаем вот такую гайку:
Далее накидываем модификатор Unwrap UVW и выделяем грани которые будут являться швами, после чего нажимаем на кнопку Convert Edge Selection to Seams (Номер 1 на картинке), а затем нажимаем цифру 3 (режим работы с полигонами), Ctrl+A (выделить всё),после чего нажимаем на кнопку Quick Peel (Номер 2 на картинке).
Получаем вот такую развёртку:
Модель подготовлена! Теперь необходимо установить в те же координаты высокополигональную модель и наконец приступить к настройке.
1-е что необходимо сделать это установить источник освещения типа Skylight из свитка Standart. Затем выделить объект Low. (Вообще данный пункт не обязателен для запекания карты нормалей, ибо там не учитывается освещение, устанавливать источник освещения требуется только если с картой нормалей вы запекаете другие карты, к примеру АО, но так как я обычно запекаю несколько карт, данный пункт появился по привычке)
2-е. Нажать на цифру (вызов окна Render To Texture по умолчанию)на клавиатуре.
В открывшимся окне включить чекбокс Enable (номер 1 на картинке), этим чекбоксом активируется проецирование выбранного объекта на текстуру. Затем следует нажать на кнопку Pick. (номер 2 на картинке), в появившемся окне выбрать обьект с именем Hi (номер 3 на картинке), после чего подтвердить свой выбор нажав на Enter.
Далее выберите Use Existing Channel (номер 4 на картинке), таким образом вы указываете 3ds max что у вас уже есть развёртка после чего можете выбрать на каком канале находится нужная. Затем нажмите на кнопку Add. (номер 5 на картинке):
Далее, если хотите, можете указать путь, формат и имя будущей карты нажав на кнопку со знаком . рядом со слотом File Name and Type.
Далее возвращаемся в окно Render to Texture и нажимаем окно Render в самом низу. Сразу замечу что 3DS max не отображает карту которую рендерит, а отображает карту Diffuse слота даже если она не установлена на рендер, то есть если ваша высокополигональная гайка была красного цвета, то в окне вы увидите развёртку залитую красным цветом.
Открыв текстуру в фотошопе видим следующее:
Затем если мы подгрузим лоуполи модель с данной текстурой в Marmoset toolbag увидим следующее:
Как бы неплохо, но с косяками. Теперь перейдём ко второму, правильному, способу:
1. Выберите объект Low_a1, нажмите 2 на клавиатуре и выберите все те эджи которые, по вашему мнению, должны быть жёсткими, то есть иметь разные группы сглаживания по разным сторонам эджа. У меня вышло вот так:
2. Нажмите на кнопку Hard (номер 1 на картинке), это позволит вам получить эффект описанный выше.
3. Теперь нам нужно сделать развёртку делая швы аккурат в том месте где у нас проходят Hard эджи, для лучшего ориентирования включите их отображение кликнув по чекбоксу Display Hard Edges(номер 2 на картинке). Чуть левее вы можете выбрать цвет отображения Hard эджей.
4. Накидываем модификатор Unwrap UWV, выделяем все наши хард эджи, а также 1 грань внутри гайки. После чего нажимаем на Convert Edge Selection to Seams, а после на Quick Peel. Получив развёртку нажмите на кнопку Pack: Custom (подчёркнута на изображении ниже)
Данную развёртку можно упаковать и лучше, но для примера.
5. Повторяем все те же действия что и на 1 способе:
Нажав рендер получаем вот такую карту нормалей:
А подгрузив всё в мармосет вот такую модель:
Теперь эксперемента ради рассмотрим третий способ возьмём третью гайку Low_a2, повторим действия с хард эджами и накинем на неё развёртку от гайки Low, что получится? И так ли важна развёртка?
После всех махинаций получаем вот такую карту нормалей:
А в мармосете мы видим вот такую модель, с косяками на хард эджах:
Итак мы приходим к выводам: 1) можно использовать сколько угодно групп сглаживания 2) швы развёртки должны располагаться на хардэджах.
Красив как Бог, умен как Дъявол
никак. выдели сам сплайн в режиме подобьекта и поверни на 90 градусов.
Такая проблема возникает когда сплайн рисуешь не на виде сверху, а на фронтальном виде. А екструд работает по оси Z.
Рисовался отдельно сплайновый примитив в проекции "топ", конвертировался в едитэйбл сплайн, и к нему приаттачивалась твой форма. Потом нажималась клавиша 3 (переход в режим сплайнов) и примитив удалялся. Зато форма получала новую ориентацию в пространстве.
Я так привык делать.
Красив как Бог, умен как Дъявол
Раньше это выправлялось вот как.
Рисовался отдельно сплайновый примитив в проекции "топ", конвертировался в едитэйбл сплайн, и к нему приаттачивалась твой форма. Потом нажималась клавиша 3 (переход в режим сплайнов) и примитив удалялся. Зато форма получала новую ориентацию в пространстве.
Я так привык делать.
это тоже самое что чесать правое ухо левой ногой. )))
И раньше и сейчас это отлично выправляется поворотом сплайна на 90 градусов в режиме подобьекта.
Ну, если уж на то пошло - ложим, ресет хформ, коллапсим (а можно и не коллапсить).
При рисовании сплайна на любом ортогональном виде (сверху, спереди и т.д.) такой проблемы нет. Появляется она когда сплайн рисуется "стоя" по привязкам на виде юзер или перспектива, так как при этом его Z все равно ориентирована по мировой, или вытаскивается из объекта Create Spline from Edges, при этом наследуется ориентация объекта. У автора скорее всего один из этих случаев - оконные рамы?
Красив как Бог, умен как Дъявол
Не согласен.РесетХформ не помогает если шейип не повернут как надо.
и, опять таки не согласен.
такой "глюк" часто выползает именно когда рисуешь на Front или Left. без привязок и т.п.
Дело в том что если изначально использовать Процедурный шейп.. т.е. Круг, квадрат, текст, то Да.. их локальная ось Z сразу ориентируется Правильно вне зависимости от того в каком виде их намолевали.. а если риссуешь от руки - сразу Кривую.. свою.. то ось кривой будет такая же как и мировая, отсюда и проблемма при рисовании на Не Top View. )
Я же говорю - ложим
Про рисование сплайна - попробуй сам Сплайн такой же, как и все.
Ну, если уж на то пошло - ложим, ресет хформ, коллапсим (а можно и не коллапсить).
При рисовании сплайна на любом ортогональном виде (сверху, спереди и т.д.) такой проблемы нет. Появляется она когда сплайн рисуется "стоя" по привязкам на виде юзер или перспектива, так как при этом его Z все равно ориентирована по мировой, или вытаскивается из объекта Create Spline from Edges, при этом наследуется ориентация объекта. У автора скорее всего один из этих случаев - оконные рамы?
Да, именно так)) Вытаскивал сплайны из объекта Create Spline from Edges (оконные рамы).
Карта нормалей спасает в ситуации, когда нам нужна модель с малым количеством полигонов, но с хорошей детализацией. Наложив карту нормалей на lowpoly (низкополигональную) модель, мы увидим результат только на рендере. Такой способ применяется в создании игр, когда каждый лишний полигон требует большей производительности компьютера, а просчёт карты нормалей требует значительно меньше ресурсов ПК.
Создание LowPoly модели
Изначально у нас есть HighPoly модель Box001 (с большим количеством полигонов). У нас стоит задача сделать LowPoly модель, которая будет повторять основные формы заданной модели.
В данном случае хватит всего 14 полигонов что бы сделать основу (Box002) для наложения карты нормалей с Box001.
Настройка визуализации карты нормалей
Выделив Box002, нажимаем на вкладку Rendering/RenderToTexture (горячая клавиша «0»).
Перед нами открылось окно Render To Texture. В параметрах Projection Mapping ставим галочку напротив Enabled, нажимаем Pick…, выделяем HighPoly модель и кликаем Add.
Вокруг объекта появился контейнер проецирования, который надо подогнать так, чтобы в него поместилась вся HighPoly модель. Для этого переходим на вкладку Modify/Projection/Cage, нажимаем Reset, если контейнер был автоматически создан с искаженной формой, и изменяем параметры Amount и Percent, увеличивая контейнер до нужного размера.
В окне Render To Texture, в параметрах Output нажимаем Add… Если вы рендерите с помощью Vray, то выберите Vray Normals Map и нажмите Add Elements. Если используете стандартный рендер, то выберите Normals Map.
Есть возможность изменить имя карты (Name), путь для сохранения карты нормалей (File Name and Type), тип слота материала (Target Map Slot), а также размер карты (Width/Height).
Нажимаем Render и видим результат.
P.S.: Карта нормалей сохраняется автоматически. Стандартный путь сохранения: C:\Users\Документы\3dsMax\sceneassets\images.
Применение карты нормалей к LowPoly модели
Выделяем ранее созданную LowPoly модель.
На панели Modify выбираем модификатор Automatic Flatten UVs, который был создан автоматически в процессе создания карты нормалей. Нажимаем кнопку Open UV Editor… В открывшемся окне выбираем File/SaveUVs…, и сохраняем развёртку.
Открываем редактор материалов MaterialEditor (горячая клавиша М), создаём материал VRayMtl. В слот Bump выбираем карту Normal Bump.
Заходим в параметры карты Normal Bump. В слот Normal выбираем карту Bitmap, и открываем ранее созданную карту нормалей. Применяем созданный материал к LowPoly модели.
На панели Modify добавляем модификатор Unwrap UVW. Нажимаем кнопку Open UV Editor… В открывшемся окне выбираем File/LoadUVs… и загружаем сохранённую развёртку.
В окне Edit UVWs, в правом верхнем углу, открываем свиток текстур и выбираем созданную нами карту нормалей.
Запустив Render, мы увидим, что LowPoly модель имеет те же детали, что и HighPoly. Детали можно сделать более или менее выраженными, меняя значения параметра Bump в используемом материале.
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Типовой диалог с заказчиком, который принес «готовую к печати» модель.
- Вы говорите, что подготовили 3D модель для печати? Но у Вас тут нормали перевернутые…
- Нормали? Какие «нормали»? Вы о чем?
Если Вы знаете, что такое «нормали», то можете дальше не читать – эта статья не для Вас.
Плоскость однозначно определяется тремя точками. Нормаль – это вектор, перпендикулярный плоскости. Направление вектора определяется по «правилу буравчика» (оно же «правило винта», «правило штопора», «правило правой руки» и т.д. – кому что ближе и понятнее).
Иными словами, если смотреть на треугольник и «обходить» его вершины против часовой стрелки, то вектор будет направлен к нам, а видимая поверхность треугольника называется лицевой. Если обходить вершины треугольника по часовой стрелке, то вектор будет направлен от нас, видимая сторона называется оборотной или изнанкой.
Файлы формата stl описывают твердые тела, поверхность которых является набором треугольников, у которых нормали должны быть направлены наружу - из тела модели
Очень много моделей, которые приносят дизайнеры, непригодны для печати на 3D принтерах из-за «легкомысленного» отношения к нормалям. К сожалению, это заблуждение присуще и начинающим дизайнерам, и дизайнерам, которые уже много лет создают 3D модели, но не сталкивались с 3D печатью на принтерах, а потому у них не было острой необходимости задумываться о нормалях и перевернутых гранях.
Далеко не все пакеты 3D моделирования имеют удобные средства отслеживания правильности расположения нормалей и перевернутые грани довольно трудно разглядеть. Вот, например, картинка из SketchUp. Перевернутая грань чуть темнее, чем лицевая (рис. слева).
Вам плохо видно? Мне тоже. Ситуацию можно улучшить, изменив цвет отображения перевернутых граней в настройках SketchUp. Теперь лучше? (рис. справа)
Ошибки, возникающие от перевернутых граней, проявляются при соединении/вычитании объектов. На рисунке слева приведены два объекта с разной ориентацией граней (у серого куба правильно – нормали наружу, у желтого неправильно – внутрь). Соединим два куба вместе с небольшим перекрытием. Получился параллелепипед (рисунок справа), который на экране выглядит правильным.
Предусмотреть все случаи, когда могут возникать перевернутые нормали (перевернутые грани) невозможно. Но наиболее часто источниками появления перевернутых граней являются:
- Повороты фигур и последующее выдавливание, а также очередность таких операций
- Использование разных методов создания объектов в одной модели
- Ручное «заполнение дырок», образующихся на поверхности на разных этапах моделирования.
Повороты фигур и выдавливание
Создадим модель «условной» арки. Поскольку арка должна получиться симметричной относительно вертикальной оси, то логично нарисовать одну половину, а вторую получить зеркальным отражением первой. Затем соединить обе части.
- После зеркального отображения сначала перевернуть нормали у одной из фигур, а потом выдавить
- Выдавить до объединения отдельно левую и правую (зеркальную) фигуры и получить два объекта. Затем выделить левый объект и перевернуть нормали наружу, после чего соединить два объекта
- Не создавать зеркальную фигуру, а выдавить левую фигуру и получить объект. Потом сделать копирование и зеркальный поворот объекта, а затем соединить оба объекта
Большинство пакетов 3D моделирования имеют несколько методов создания моделей. Один из них – это проектирование из готовых базовых объектов типа параллелепипед, цилиндр, сфера, конус, призма, тор и т.д. Как правило, при генерации таких объектов разработчики позаботились о том, чтобы нормали у таких объектов были направлены правильно, наружу (рис. слева).
Другой метод – это создание двумерных фигур тем или иным способом и последующее выдавливание по третьей оси или по заданному пути для получения трехмерного объекта (рис. справа). В этом случае направление нормалей зависит и от алгоритмов работы пакета и от последовательности Ваших действий. Например, в нашем пакете при выдавливании фигуры по заданному пути нормали у тела направлены внутрь, а у созданной торцевой грани - наружу.
Если в модели используются оба метода проектирования (а так чаще всего и бывает), то нужно очень внимательно следить за направлением нормалей у отдельных объектов до их объединения.
Ручное «заращивание» дырок поверхности
В различных ситуациях на поверхности модели могут появляться дырки, которые потом необходимо «заращивать» вручную. Такое заращивание также является частым источником ошибок и нужно следить за тем, чтобы направления нормалей вновь созданных граней совпадали с направлением других граней модели. Как правило, если редактирование осуществляется с лицевой стороны поверхности, в соответствии с «правилом буравчика» узлы закрываемой дырки нужно обходить против часовой стрелки.
Если Вы хотите сами подготовить модель для печати на 3D принтере, то рекомендуем установить у себя на компьютере любую программу для 3D-печати, например, Cura (последняя стабильная версия на момент написания статьи v.15.04). Загрузите в нее Вашу модель и посмотрите послойно, как будет печататься Ваша «полностью подготовленная к печати» модель.
И если Ваш принтер вместо прямоугольной рамки (рис. слева) собирается печатать вот такую ерунду (рис. справа),
не спешите кричать, что компьютер «глючит» или что принтер «сошёл с ума». Посмотрите внимательно – может у Вашей модели «ненормальные» нормали?
Читайте также: