Lekce 2 - Pravidla topologie, příklady a využití v Blenderu

V minulé lekci, Ukázka animace, tvorba 2D a 3D sketche v Blenderu, jsme si uvedli nový projekt, zopakovali základní klávesové zkratky, ukázali animaci a vytvořili 2D a 3D sketch.

V dnešní lekci se budeme podrobněji zabývat teorií a pravidly topologie. V lekci Topologie a primitive objects v Blenderu jsme si řekli, proč je topologie důležitá a ukázali si základní objekty. Pojďme si zopakovat, proč je topologie důležitá a podrobněji si to popsat.

Topologie

Víme, že každý 3D objekt je složený z vertices (vrcholů), edges (hran) a faces (ploch). Ty nám na objektu tvoří síť neboli topologii. A topologii chápeme jako správné uspořádání sítě modelu. Topologie může být vytvořená z trojúhelníků nebo ze čtverců. Všechny modely se většinou tvoří ve čtvercové síti. Čtvercová síť se převážně používá při tvorbě filmů a animací. Trojúhelníková síť se používá převážně ve hrách. Kvůli tomu, že hra je spuštěná a počítač neustále počítá co se ve hře děje, je pro něj lepší počítat trojúhelníkovou síť.

Pojďme si vysvětlit nějaké pojmy a důvody správnosti topologie:

Polycout

Polycount neboli počet polygonů je kolik náš objekt má polygonů. V Blenderu to máme pod pojmem faces. Je důležité mít správný počet. Při příliš nízkém počtu náš model nemůže být tolik detailní a nemůžeme s ním správně pracovat. Při příliš vysokém počtu sice můžeme udělat náš model detailní, ale zatěžuje to náš počítač a také render. V Blenderu si můžeme přehled všech objektů, vertices, edges, faces a triangles zapnout v menu Show Overlays > Statistics:

Polygon můžeme chápat stejně jako face.

Deformace

Je velice důležité mít správnou topologii kvůli deformaci. Nejvíc se nám projeví správnost topologie při animování. Hlavně to platí při modelování a animování postav nebo zvířat. Při nesprávné topologii by se nám například končetiny při animování mohly deformovat. Samozřejmě při animování nezáleží jenom na topologii. Musí se nastavit a být správně udělaných více věcí, aby vše fungovalo jak má.

Vzhled

Chceme, aby náš model byl co nejdetailnější a zároveň měl ideální počet polygonů. Je důležité dbát na topologii kvůli povrchu modelu. Pokud máme model, který je detailní a při snížení faces by detaily zmizely, tak existují normálové mapy. Co to vlastně normálová mapa je si vysvětlíme v lekci, ve které se budeme věnovat PBR texturám. Zatím na jednoduché pochopení stačí, že se chová stejně jako shader Bump s tím rozdílem, že povrch Bump vytváříme pomocí dalších shaderů. Normálová mapa je povrch naše detailního objektu ve 2D. Na obrázku vidíme příklad normálové mapy:

Tvoření topologie

Tvorbu topologie rozdělujeme na procedurální a manuální.

Procedurální

Je automatické tvoření topologie. Programy mají funkce, které nám upraví automaticky topologii modelu. Můžeme to také nazývat retopologie. Výhodou je, že tahle metoda je rychlá a můžeme si snadno nastavit jaký počet polygonů bude objekt mít. Nevýhodu je, že to není optimální a 100% přesné. Používá se převážně u méně detailních modelů. V Blenderu například na to máme modifikátor Remesh. Existují i programy, které jsou vytvořené pro retopologii modelů. Například program Instants Meshesh.

Manuální

Tvoříme a upravujeme si topologii sami. Velkou výhodu je, že máme topologii pod kontrolou a můžeme si upravovat síť modelu podle potřeb, tak jak nám to vyhovuje. Nevýhodou je, že pokud chceme mít opravdu správnou topologii a udělanou tak, aby se nám model v případě animace nedeformoval, tak to může zabrat více času.

Optimální redukce hran na modelu

Způsob, jak snížit počet edge loops a popřípadě počet polygonů na modelu.

Edge loops jsou hrany nebo smyčky, které nejsou na okraji ploch, ale na jejich povrchu.

Vytváření a mazání Edge loops

Edge loops vytváříme v Blenderu pomocí nástroje Loop Cut, který má klávesovou zkratku Ctrl + R v Edit Mode. Pokud chceme loop smazat na povrchu a tím způsobem, aby se povrch nijak nepoškodil nebo nesmazal, tak zmáčkneme X a v menu si vybereme Dissolve Edges:

Můžete si to zkusit na defaultní Cube. Vložíme tedy loop a pokud si ho označíme a v menu zvolíme Edges, tak se nám smaže loop a také celá plocha. Pokud ovšem zvolíme Dissolve Edges smaže se pouze loop a plocha zůstane.

2-1 a 4-1

Jsou nejobtížnější na zvládnutí. Většina metod zahrnuje narušení topologie nebo přidání více hran. Tenhle způsob nabízí nejmenší zkreslení sítě, i když obsahuje trojúhelníky a N-gony.

3-1, 4-2, 5-3

Tyto způsoby jsou standartní a velmi účinné. Ve většině situací zanechávají dokonalou topologii. Na obrázku můžeme vidět, že 4-2 a 5-3 jsou podobné 3-1. Hlavní rozdíl je v počtu středových loops:

Příklad úpravy topologie v praxi

Máme za sebou celkem dost teorie, ale málo praxe. Pojďme si tedy ukázat například správné tvoření zkosení. Určitě někoho z vás napadlo použití modifikátoru Bevel. A máte pravdu, ale ne vždy je to nejlepší varianta a u složitějších objektů by to nemuselo fungovat tak dobře, jak by jsme si přáli.

Edge Crease

Tato funkce je používána, když máme na objektu modifikátor Subdivision Surface. A slouží k ovládání a nastavení hran. Klávesová zkratka je Shift + E nebo v menu, do kterého se dostaneme pomocí Ctrl + E. Aby jsme si to dokázali lépe představit, tak vložíme Cube a nastavíme jí modifikátor Subdivision Surface. V Edit Mode si označíme jednu plochu a nastavíme Edge Crease na hodnotu 1. Poté to bude vypadat takhle:

Můžeme si zkusit vymodelovat low poly náboj a nastavení Edge Crease použijeme na zadní stranu nábojnice. Výsledek by potom mohl vypadat takto:

Klávesová zkratka pro modifikátor Subdivision Surface je Ctrl + 1 až 6. Nejedná se o klávesy na numerické klávesnici, ale na alfanumerické.

Ostré zkosení

Tady opět použijeme Edge Crease. Tento postup není tolik složitý. Ve třetím kroku je důležité smazat nadbytečnou hranu. Na obrázku vidíte jaký je postup a jak by hrana zkosení ve výsledku měla vypadat:

Hladké zkosení

Zde budeme používat v Edit Mode pouze zkosení, mazání a přidávání hran. Ve třetím kroku je důležité smazat jeden vrchol a přidat na objekt loop a spojit jej s hranou, pod kterou jsme mazali nadbytečný bod. Tento způsob je složitější, ale je více užitečný a potřebný při modelování složitějších objektů:

Tím je dnešní lekce u konec.

V příští lekci, Modelujeme dům v Blenderu - Dům, okna, dveře a střecha, si vymodelujeme dům a ukážeme si jak si pomocí modifikátorů můžeme usnadnit spoustu práce. Zaměříme se na okna, dveře, střechu a schody.

 

Měl jsi s čímkoli problém? Stáhni si vzorovou aplikaci níže a porovnej ji se svým projektem, chybu tak snadno najdeš.