Как сделать рельеф в 3d max по топосъемке

Обновлено: 06.07.2024

Не секрет, что многие свойства материала (блик, отражательная способность и т.д.) напрямую зависят от микрорельефа поверхности. Например, матовый резиновый шарик никогда не будет отражать так как новая елочная игрушка. Если вы хотите создавать внушающие доверие материалы, то без рельефа вам не обойтись.

Есть несколько способов создать/имитировать рельеф в 3dsMax:

Моделирование
Bump maps
Diffuse maps
Normal maps
Displacement

Рассмотрим их все по порядку, случаи их применения, плюсы и минусы:

1. Моделирование

Несомненные плюсы реальной геометрии: корректный абрис объекта (Рис.1.B). и корректная тень (Рис.1.С). Создание рельефа с помощью моделирования является предпочтительным способом с точки зрения получения качественного продукта на выходе. Однако же при достаточной детализации возрастает и количество полигонов в модели, что значительно увеличивает время просчета изображения. Поэтому часто используют альтернативные способы.

2. Bump maps

Разумеется, с применением карты абрис объекта не меняется (Рис.2.В) (и характер тени, конечно). Следовательно применять Bump лучше на моделях среднего плана. Поэтому же не следует иммитировать bump-картами слишком большие перепады рельефа (это лучше предоставить реальной геометрии). Сцены с картами Bump визуализируются значительно быстрее, чем с реальной геометрией.

Bump-карты могут существенно изменить внешний вид материала, а значит и сделать его интереснее. На Рис.3 все материалы созданы с использованием bump-карт.

Необязательно использовать только рисованные (или фотографические) Bump-карты. Вполне неплохих результатов можно добиться комбинируя стандартные процедурные карты доступные в 3ds Max - Рис.4.

3. Diffuse maps (Диффузные карты)

Взгляните на рисунок Рис.5. Между изображениями A и B почти не видно разницы. Тем не менее на рисунке Рис.5.А изображен материал только с диффузной картой (непосредственная окраска поверхности), на рисунке Рис.5.B к диффузной карте добавляется Bump-карта для формирования микрорельефа.

В трехмерных сценах часто случается такое (особенно это характерно для ровных гладких протяженных поверхностей), что для имитации свойств поверхности достаточно одной диффузной карты, с нарисованными характеристиками рельефа (трещины, вмятины, царапины и т.п.). Особенно это актуально для дальних планов, а при некоторых ракурсах даже для средних.

Однако для криволинейных поверхностей (особенно, если они отражают) bump-карты усиливают свою роль в формировании материала. На Рис.6.В. действие bump-карты очень заметно, а значит применение ее оправдано.

4. Normal maps (Карты нормалей)

В своей физике карты нормалей сходны с bump-картами. Отличие состоит в том, что карты Bump строятся на основе двух измерений (по шкале от черного до белого), а Normal во всех трех. Поэтому карты нормалей выглядят немного необычно (Рис.7).

Рис.7 (Автор рисунка: Cory Sponseller)

Карты нормалей очень активно используются в играх, так как позволяют существенно сократить количество полигонов, почти не потеряв в детализации модели. На Рис.8.А изображена низкополигональная (!) модель (700 полигонов), на Рис.8.В карта нормалей соответственно.

Рис.8 (Автор рисунка: Buddikaman)

Карты нормалей не очень требовательны к ресурсам, благодаря современным видеокартам.

5. Displacement (Смещение геометрии)

Displacement является некоторым симбиозом реальной геометрии и имитации рельефа с помощью карт. С одной стороны, мы не моделируем вручную рельеф поверхности, а используем карту. С другой стороны мы имеем на выходе реальную геометрию, а не имитацию.

Для Displacement используют черно-белые карты высот (точно такие же как и для Bump).

Displacement целесообразно использовать там, где при ручном моделировании вы потеряете очень много времени в виду сложности сетки. Задачи, которые можно решить с помощью Displacement чрезвычайно широки: горы, протекторы автомобильных шин, сложные фактуры пола и даже трава и махровое полотенце. И конечно многое другое.

Благодаря реальной геометрии на выходе и корректному абрису объекта, Displacement можно использовать при любых ракурсах и на любых планах. Следует отметить, что расчет карт смещения довольно сильно нагружает процессор компьютера. Чем больше карта Displacement, тем точнее детали геометрии на выходе, но и тем больше время визуализации.

Что же выбрать? Боюсь, что дать однозначный ответ здесь невозможно. Для каждой задачи вам понадобится свой способ формирования рельефа. И возможно, что в одной сцене вы используете и bump, и displacement, и normal; что-то сделаете реальной геометрией, а какая-то модель останется довольствоваться диффузной картой.

Как использовать карты микрорельефа в 3ds Max?

Если с честным моделированием все более-менее понятно, то как поступить с картами Bump, Diffuse, Normal, Displacement? Как заставить их работать?

Почти все карты (процедурные и растровые) в 3ds Max помещаются в специальные слоты (каналы). Слоты для материалов можно найти в Map Editor (Редактор материалов – горячая клавиша M) на свитке Maps (Карты) – Рис.10.

В зависимости от того, с каким типом материала мы в данный момент работаем, список карт будет меняться. На Рис.10 мы можем видеть карты для материала типа VrayMtl (материал используется с визуализатором Vray). Левый столбик свитка содержит названия карт. Самые часто используемые карты:

Diffuse (Диффузная – непосредственная окраска объекта, его фактура)
Reflect (Отражение – сила отражательной способности материала)
Refract (Преломление – насколько сильно материал преломляет свет)
Glossiness (Глянцевитость – сила размытия блика на поверхности)
Bump (Микрорельеф – карта неровностей поверхности)
Opacity (Непрозрачность – управляет прозрачностью объекта)

Правее названий карт располагается столбик с окнами-счетчиками, где можно указать силу действия карты на выбранный параметр. Большинство карт используют значения от 0 до 100, но встречаются исключения, например Bump позволяет задавать числа от -1000 до 1000. Галочка после окна-счетчика позволяет включить/исключить действие карты на материал.

Если в слоте не указана какая-либо карта, то слот содержит надпись None (Пусто). Если карта добавлена, то слот меняет свое название на имя карты – Рис.11.

Добавить карту можно, щелкнув по слоту левой кнопкой мыши и в открывшемся списке выбрав требуемую, нажать ОК. Если карта выбирается растровая (Bitmap), то после необходимо указать в диалоговом окне путь к растровому файлу. Удалить карту из слота не сложнее – правая кнопка мыши по слоту, выбрать в контекстном меню команду Clear (Очистить) или Cut (Вырезать), в последнем случае карта при удалении будет помещена в буфер.

Итак по порядку.

Карты Bump следует добавлять в одноименный слот Bump по вышеуказанному алгоритму. Если вы используете растровую карту, то проверьте, все ли в порядке с разверткой объекта , в противном случае карта просто не ляжет на объект корректно, появятся растяжения или, что еще хуже, разрывы.

С диффузной картой дело обстоит точно также как с картой Bump. Только слот следует использовать Diffuse. Это по сути самое простое текстурирование объекта – просто окрашивание его в какой-то рисунок.

Также можно поместить карту в слот модификатора VrayDisplacementMod, предварительно назначив последний на ваш объект. Актуально, только, если вы используете визуализатор Vray.

Где найти карты?

В этом уроке смоделируем рельеф местности, он может вам понадобиться для моделирования участка с домом, экстерьера или большой площади, реки, короче для чего-то нужен. Рельеф чаще всего задают набором горизонталей, линий одинаковой высоты над каким-либо уровнем, принятым за ноль. Если уже у вас есть файл с горизонталям, начерченными, например, в AutoCAD, то хорошо, если нет, то сейчас сделаем в Max-е. Перейдите на Create -> Shapes -> Splines -> Lines.

Создайте в окне проекции Perspective линию с вершинами типа Corner (можно настроить на панели Modify).

Таким же образом сделайте еще пару десятков разных линий. Это проще делать, если есть, например, рисунок с горизонталями.

Все линии лежат на одной плоскости, но т.к. все они имеют разную высоту, то нужно ее задать для каждой линии, просто изменив ее координату Z.

Далее выберите один из сплайнов, перейдите на панель Modify и в свитке Geometry нажмите Attach Mult. В появившемся окне нажмите All, так будут выбраны все остальные сплайны, после нажмите Attach (присоединить).

Теперь все линии составляют единый объект.

Остался последний шаг, применить Terrain. Выделяем сплайны, переходим на Create -> Geometry -> Compound Objects и нажимаем Terrain.

Вот в принципе и все дела, поверхность по горизонталям создана. Далее ее можно конвертировать в Editable Poly, например, для редактирования.

Displacement — инструмент, помогающий создать эффект смещения полигонов и точек на сетке, то есть рельеф объекта, без прямой работы с его геометрией. Как и Bump, он работает с черно-белыми картами, определяющими координаты выдавливания, но отличается от него тем, что на выходе дает реальное искажение геометрии, а не его имитацию.

Модель, созданная с помощью Displacement, выглядит гораздо реалистичнее, особенно если использовать карты высокого разрешения. Но и длительность просчета рендера значительно увеличивается.

Изучаем основы

Displacement удобно применять там, где при моделировании вручную теряется много времени из-за сложной работы с сеткой. С помощью Displacement можно создавать сложные фактуры пола, элементы декора, а также модели экстерьера: траву, горный рельеф, протекторы шин.

В 3d max, при использовании визуализатора VRay, существует три способа работы с Displacement:

применение карты Displace при создании текстуры объекта;
наложение модификатора Displace на модель;
или использование модификатора VRay DisplacementMod.

Все три способа действуют по одному принципу, но отличаются шириной функционала. Давайте поговорим о каждом отдельно.

Использование карты Displace

Использование карты Displace (англ. — заменять) при создании текстуры объекта — самый простой способ получить объемный рельеф без работы с сеткой. Таким методом можно смоделировать швы на плитке или кирпичную кладку без выдавливания полигонов и вообще без какой-либо работы с ними. Давайте на примере разберем, как это сделать.

Запускаем 3ds max и создаем плоскость (Create – Standard Primitives – Plane).

Как видно, при владении базовыми знаниями Photoshop, карту смещения вполне можно сделать самому. Открываем редактор материалов Materialeditor (горячая клавиша M). Выбираем новый слот и назначаем ему материал VrayMtl.

Добавляем текстуру: жмем на пустой квадратик около Diffuse, выбираем тип карты Bitmap и находим изображение кирпичной кладки на компьютере.

Теперь листаем свиток в самый низ до раздела Maps. Жмем на кнопочку None рядом и Displace. Снова выбираем Bitmap и назначаем нашу черно-белую карту.

Выходим к основным настройкам, жмем кнопочку Go to Parent.

Напротив названия карты меняем значение воздействия. Тут нужно поэкспериментировать и подобрать число, которое подойдет под ваши запросы — у меня это 30. Шарик слота на превью значительно измялся.

Применяем нашу объемную текстуру к плоскости, не забываем нажать кнопочку Show Shaded Material in Viewport, чтобы увидеть, как она легла.

Закрываем редактор материалов, накидываем модификатор UVWMap и настраиваем размеры текстуры и ее расположения (мне пришлось еще повернуть ее на 90 градусов).

Вот результат после рендера:

Получились красивые выпуклые кирпичики, на которых есть рельеф. В целом того же можно было бы достичь и при применении этой карты на Bump. Но это только в случае с плоской стеной или полом, где края и тени от объекта не просматриваются. Чтобы понять, чем результат применения карты Displacement отличается от применения Bump, прилагаю наглядный пример:

Bump даже при максимальном своем значении не дал такого выпуклого рельефа, как Displace. Кроме того, тень от объекта осталась абсолютно гладкой, скругленной. Зато рендер с применением Bump посчитался в два раза быстрее.

Displacement mapping – самый простой метод получения рельефа, но и самый узкий по функционалу. Все настройки карты, касаются только самой текстуры. Больше возможностей можно получить, используя модификатор Displace.

Модификатор Displace

Возвращаемся к нашей кладке из кирпича. Открываем редактор материалов и отключаем карту, сняв галочку.

Открываем меню модификаторов и выбираем Displace.

Перетягиваем карту из редактора материалов в слот Map с опцией Instance.

Стало заметно, что плоскость уже немного исказилась, то есть при использовании модификатора мы сразу видим, что происходит с геометрией объекта. Это и плюс и минус: такая наглядность может здорово затормозить работу во вьюпорте.

Сейчас результат совсем непохож на то, что нам нужно получить, потому что работа модификатора напрямую зависит от плотности сетки объекта. Возвращаемся на уровень Plane и повышаем количество горизонтальных и вертикальных сегментов до 400.

Возвращаемся на уровень Displace и разбираем доступные настройки:

Strength (Сила) и Decay (Затухание) — значения, определяющие, насколько сильно будет выдавливаться рельеф, а также разброс значений высот точек;
в разделе Image, в Map выставляется черно-белая карта выдавливания;
раздел Map позволяет изменить размеры габаритного контейнера. Контейнер цилиндрической формы может быть с основаниями или же без них (флажок Сар);
параметры Length (длина), Width (ширина) и Height (высота) позволяют выставить размеры габаритного контейнера;
с помощью параметров раздела Alignment (Выравнивание) можно выровнять контейнер вдоль осей X, Y и Z. Остальные параметры раздела Alignment предназначены для смещения контейнера относительно растрового изображения.

Благодаря настройке этих параметров можно добиться вот такого, вполне реалистичного результата:

Модификатор VRay Displacement

VRayDisplacementMod не имеет интерактивного отображения в окне 3dsmax, в отличие от стандартного модификатора Displace. Зато также обладает массой полезных настроек для самой детальной проработки рельефа.

Карта размещается под надписью Texmap, а регулировать смещение можно с помощью параметра Amount.

Чтобы все изменения, созданные с помощью этого модификатора, отображались на рендере, нужно поставить галочку Displacement в меню Render – Render Setup – V-Ray – Global Switches.

Приветствую! В продолжение изучения типа материала VrayMtl решил написать о том, как создаются объемные материалы в 3ds Max. Работать будем по традиции в 3ds Max 2012.
Итак, для создания текстур и материалов имитирующих рельефность поверхности существует несколько техник, однако мы остановим свое внимание на двух самых простых: bump mapping и displacement mapping, и попробуем совместить их при создании материала кирпичной кладки.

Bump mapping в 3ds max — это технология имитации реального рельефа объекта. Такой способ называют еще псевдо-рельефом, так как в действительности объект не изменяет своей формы, а мы видим лишь иллюзию рельефной поверхности. Карта bump управляет отражением света от 3d модели, в то время как геометрия объекта не затрагивается.
В качестве bump map применяется черно-белая текстура рельефа, где черным цветом определяется глубина рельефа, а белым соответственно его высота. Использовать bump целесообразно только для микрорельефа (доски, бетонная поверхность, царапины на краске и металле и т.п.).
Displace mapping в 3ds max — технология создания геометрии на основе черно-белой карты. То есть в отличии от Bump Mapping, на финальном рендере мы видим не имитацию созданную игрой отражений света, а реальную геометрию объекта. Такие карты применяют для воссоздания объектов с большими перепадами рельефа, когда создание полигональной модели слишком затратно по времени (горные ландшафты, кирпичная кладка и др.).

Имитация кирпичной кладки в 3ds max посредством карт рельефа.

Если визуализировать в таком виде, то нам явится непрезентабельный ящик с очень плоскими текстурами.

На готовом рендере видно, что текстура стала более реалистичной — стал заметен небольшой рельеф, однако, углы модели по-прежнему идеально ровные, что плохо сказывается на реалистичности.

Теперь проверим в деле Displace mapping. Для слота Displace назначим ту-же черно-белую текстуру, а интенсивность понизим до 10. Возле слота Bump пока галочку уберем.

На рендере наша кирпичная кладка стала выглядеть объемно, причем на углах также виден рельеф, но время рендеринга увеличилось.

Без включенного bump, мелкие элементы рельефа стали слегка замыленными, что портит впечатление, поэтому снова поставим галку возле слота с бамп-картой и отрендерим.

И вот на финальном рендере мы видим результат совместной работы Bump и Displace карт. Наша модель состоит всего из 24 полигонов, однако на ней видны все детали рельефа.
Как видите, создание рельефных поверхностей в 3ds Max — дело довольно простое, нужно лишь подготовить черно-белый вариант диффузной текстуры, а все остальное лишь дело техники.

Читайте также: