Создание материалов. Точное текстурирование поверхностей

Создание материалов на основе текстур Bitmap.С помощью различных инструментов приложения 3d Max (как и других аналогичных приложений) можно создавать самые разнообразные материалы и назначать их моделям или их частям. Таким образом можно имитировать поверхности, имеющие самые разные фактуры, цвет, а также изображения, нанесенные на них. Если мы хотим создать трехмерную компьютерную реконструкцию утраченного (полностью или частично) памятника истории и культуры, то одна из задач, которая может нам встретиться, и которую мы должны попытаться решить – воссоздать настенную роспись. Единственный путь к поставленной цели – каким либо образом совместить плоское изображение (уже существующее или созданное специально для нашей реконструкции – не важно) и трехмерную модель. Приложение 3Ds Max располагает для этого специальным набором инструментов*****. Речь идет о материалах, созданных с использованием текстуры Bitmap. Текстуры этого типа позволяют выбрать графический файл и использовать его либо как изображение, нанесенное на поверхность, либо как информацию (карту), на основе которой моделируются определенные свойства поверхности – создаются вмятины и трещинки, шероховатость, моделируется возможность отражать свет, прозрачность и пр.

Важно отметить следующие особенности предлагаемого метода. Если изображение совмещено с трехмерной моделью с помощью текстуры Bitmap («наклеено» на нее), то оно будет «следовать» за ней при всех изменениях ее (модели) положения, а также при любом изменении ее формы. Именно это отличает предложенную методику от некоторых других, например от совмещения изображения с видеосъемкой памятника (если уцелели его стены). В последнем случае можно совместить изображение и видео в каком-то одном кадре, но в следующем – придется делать все заново. Кроме того, характер распределения света по поверхности изображения будет зависеть от освещенности модели и меняться вместе с ним.

Процедура «нанесения» изображения на поверхность путем создания и наложения материалов, основанных на текстурах Bitmap следующая. Выделим объект или его часть. Затем создадим материал типаStandard. Для этого достаточно выделить слот в редакторе материалов (Material Editor). Созданный таким образом материал будет по умолчанию относиться к категории Standard. Выберем шейдер, т. е. определенный алгоритм затенения объекта, (например, Oren-Nayar-Blinn) из списка, расположенного в левой части раздела Shader Basic Parameters интерфейса редактора материалов.

Затем назначим текстурную карту (текстуру) диффузному цвету (основному или локальному цвету) объекта. Для этого необходимо либо нажать квадратную кнопку, находящуюся на позиции Diffuse (свитокOren-Nayar-Blinn Parameters),либо соответствующую кнопку в разделе Maps. В открывшемся списке Material/Map Browser выберем текстуру Bitmap. Откроется окно Select Bitmap Image File, в котором надо выбрать соответствующий графический файл. Материал создан. Чтобы назначить его выделенному объекту (или его части) нужно нажать кнопку Assign Material to Selection панели инструментов редактора материалов. Для того, чтобы увидеть результат непосредственно в окне проекции (не прибегая к визуализации) нажмите кнопку Show Map in Viewport, расположенную на той же панели. Материал создан и назначен объекту.

Замечания.

1. Для того, чтобы назначить материал части объекта, нужно выделить некоторый набор полигонов или элементов сетки и назначить материал этому выделению. Эта возможность существует для любых сеток, (Editable Poly, Editable Mesh, Editable Patch) а также для объектов, полученных в результате применения модификаторов Edit Mesh и Edit Patch. Эта возможность отсутствует для объектов, полученных в результате применения модификатора Edit Poly.

2. Говоря о графических файлах, мы имеем в виду растровые файлы.

3. Редактор материалов имеет большое число инструментов, предназначенных для создания и редактирования материалов и текстур. Их обзор не входит в наши задачи.

Система координат UVW и работа с ней.При работе с материалами, основанными на текстуре Bitmap (как, впрочем, и в целом ряде других случаев) возникает проблема точного наложения картинки на поверхность. Принципиально это не что иное, как вопрос о том, как наложить плоскую карту земной поверхности на сферу и получить всем известный глобус. Как известно, эта задача решается с помощью системы координат и различных систем проекций. Примерно то же самое происходит и в нашем случае. Существует некоторая система координат, обозначаемая UVW, которая позволяет соотнести некоторую точку плоского изображения с точкой трехмерной поверхности. Имеется также набор инструментов, позволяющий определить и уточнить (если это требуется) характер такого соответствия. При создании исходных объектов можно установить такую систему координат стазу же. При работе с объектами, получаемыми в результате дальнейших преобразований исходных объектов (например, конвертации) необходимо применить соответствующие инструменты для добавления системы координат UVW к имеющейся сетке. Ниже приводятся основные сведения, необходимые для работы с системой координат UVW.За подробной информацией об этих инструментам отсылаем читателя к специальным руководствам В группу модификаторов, предназначенных для точного нанесения изображения на поверхность, входят (наряду с другими, которые мы здесь рассматривать не будем) два необходимых нам инструмента: UVWMapи Unwrap UVW.

Модификатор UVW Mapпозволяет добавить систему координат к объекту, либо к его части. Для этого надо просто выделить объект или его часть и применить к нему модификатор. Кроме того, он позволяет уточнять положение изображения на поверхности. Для этого предусмотрена возможность работы с т. н. габаритным контейнером – Gismo. Габаритный контейнер определяет область, к которой применен модификаторUVWMapи способ отображения изображения на плоскость. Для того, чтобы уточнить положение изображения на поверхности, нужно перейти на уровень редактирования Gismo и применить к габаритному контейнеру стандартные инструменты трансформации – перемещение, вращение и масштабирование.

Другая возможность, которую предоставляет модификатор UVW Map – подбор формы габаритного контейнера. Для того, чтобы подобрать оптимальную форму контейнера необходимо выбрать ту позицию в списке Mapping, которая наиболее соответствует форме поверхности объекта, на который мы хотим наложить материал.

Точная подгонка изображения. Модификатор Unwrap UVW.Применение модификатора UVW Map дает корректные результаты в случае, если поверхность, с которой мы имеем дело, не очень сложная. В противном случае нам понадобится более тонкий инструмент. Таким инструментом является модификатор Unwrap UVW. Он позволяет, в том числе, редактировать изображение, нанесенное на поверхность, используя те же приемы, что и при работе с редактируемыми сетками, т.е. перемещение, вращение и масштабирование на уровне подобъектов – вершин, ребер и граней. Для этого нужно нажать кнопку Editраздела Parameters интерфейса модификатора. Откроется окно Edit UVWs. Далее, выбрав желаемый уровень (вершины, ребра, грани) и используя инструменты выделения, перемещения и масштабирования (они имеют стандартные для приложения значки) можно попробовать добиться желаемого результата.

Создание фактур и моделирование микрорельефа поверхности.Материалы, имевшиеся в нашем распоряжении при создании реконструкции боспорского склепа, позволили нам попытаться добиться правдивой детализации модели. Точные и подробные прорисовки Ф.И. Гросса (см. выше) позволили нам применить некоторые специфические инструменты. Речь идет о создании материалов с использованием текстур Opacity, Bump и Displacement.

Создавая материалы, мы можем не только «раскрашивать» поверхности, но и задавать их свойства, такие, как прозрачность, шероховатость, способность отражать или преломлять свет, и другие. Для задания этих свойств мы можем, наряду с другими, использовать и текстуру Bitmap. Так, если мы использовали в качестве исходного образа для текстуры прозрачности черно-белое изображение, то поверхность, к которой мы применили материал, будет прозрачной там, где изображение черное, непрозрачным там, где – белое и полупрозрачным в местах полутонов. Аналогично можно задавать с помощью текстур и другие свойства поверхности.

На основании имеющихся у нас прорисовок, используя какой-нибудь графический редактор, создадим изображения для карт прозрачности (Opacity) и давления (Bump).