🍇 🧖🏾 🛅 Dies ist die Norm - 4: Lösen von Problemen mit normalen Karten 🍈 🍝 🙍

Teil 1: Was sind normale Karten und wie funktionieren sie?

Teil 2: Wie werden normale Karten gebacken?

Teil 3: Arten normaler Karten

Dies ist der vierte Teil des Lernprogramms für normale Karten , der jedoch vom Rest unabhängig ist und separat gelesen werden kann.

Hier liste ich die Probleme normaler Karten auf, auf die ich im Laufe der Jahre gestoßen bin, und einige Lösungen, um sie zu lösen.

Problem: An den Kanten des Modells befinden sich "schwarze Linien" oder "Einfügungen".

Dies geschieht, wenn das Modell harte Kanten aufweist, da die Eckpunkte des Modells Normalen aufweisen, die vollständig senkrecht zur Oberfläche des Polygons stehen. Aus diesem Grund kann das Backprogramm einige Details überspringen (wobei schwarze Linien auf dem Modell verbleiben).

Lösung: Normale Kartenbackprogramme berücksichtigen dieses Problem beim Erstellen normaler Karten und versuchen, ihren Einfluss zu verringern, indem sie etwas mehr Informationen hinter den Scheitelpunktnormalen berechnen. Um diese zu speichern, benötigen sie jedoch eine Lücke zwischen den UV-Scan-Polygonen.

Hier gibt es eine detailliertere Erklärung, aber in der Praxis ist die Regel recht einfach: Wenn das Modell eine scharfe Kante hat, müssen Sie die damit verbundenen Flächen im UV-Bereich trennen.

Problem: Die normale Karte sieht völlig falsch aus, besonders in einigen Winkeln

Dieses Problem kann aus verschiedenen Gründen auftreten. Lassen Sie uns einige davon diskutieren:

Sie verwenden den falschen Tangentenraum: Die Normalen Ihres Lowpoly-Modells, die wir mithilfe der normalen Karte ändern möchten, können im Backprogramm anders berechnet werden als im Programm zum Rendern des Modells. Wenn diese Berechnungen unterschiedlich sind, kann die normale Karte sehr seltsam aussehen, insbesondere aus einigen Blickwinkeln.

, . , , .

: Mikk. , . Mikk, handplane .
-: — . , . - — , . - , linear/linear color/raw sRGB Unreal.
: , , (bump map), (displacement map) ....
lowpoly- lowpoly : , / (smoothing groups)/ (hard edge), / , .

lowpoly , /, ( obj ) .

: ?

Lösung: Sie brauchen es nicht. Es ist nicht notwendig, für alles normale Karten zu erstellen. Ein scharfer Kegel ist ein klassisches Beispiel dafür, aber es gibt viele andere Fälle, in denen normale Karten keine Lösung sind.

Wir verwenden normale Karten, um die Richtung der Normalen von Low-Poly-Modellen zu ändern. Manchmal ist die Richtung der Normalen korrekt und erfordert keine Änderungen, und manchmal werden die Normalen für niedrige Polys extrem gedreht (wie im Fall einer scharfen Spitze) und die Details des Highpoly-Modells werden falsch auf die Oberfläche des Lowpoly-Modells abgebildet. In solchen Fällen lösche ich einfach die Details der normalen Karte mit dieser Farbe:

Diese Farbe ist zu 50% rot, zu 50% grün und zu 100% blau und ändert nicht die Richtung der Normalen der normalen Karte des Tangentenraums. Sie können sie daher verwenden, um Details an Stellen mit nicht erfolgreicher Projektion zu entfernen.

Ein scharfer Kegel ist nur ein Beispiel für einen der Fälle, in denen normale Karten Ihre Probleme möglicherweise nicht lösen. Hierbei ist zu beachten, dass in einigen Fällen die normale Karte nicht die beste Lösung ist, ihre Funktionen begrenzt sind und wir nicht erwarten können, dass sie sich in jeder Situation so verhalten, wie wir es benötigen. Manchmal verbringen wir viel Zeit damit, die normale Karte zum Laufen zu bringen, wenn wir der diffusen Textur oder der Lowpoly nur Teile hinzufügen und nicht versuchen, das Teil mit der normalen Karte zu übertragen.

Problem: Die Details meines Modells sehen invertiert aus.

Dies ist ein sehr häufiges Problem und kann in vielen Videospielen sogar auf AAA-Ebene beobachtet werden.

Wie wir in diesem Tutorial [ Übersetzung auf Habré] gesehen haben, sind normale Karten Texturen, die grüne, rote und blaue Kanäle verwenden, um die Art und Weise zu ändern, in der Licht von der Oberfläche des Modells reflektiert wird, wenn es von der Seite, der Oberseite und der Vorderseite des Modells fällt (denken Sie daran, dass dies vereinfacht wird Erklärung und es ist nicht 100% wahr).

Das Problem ist, dass einige Anwendungen der Ansicht sind, dass der grüne Kanal das Modell als von unten beleuchtet anzeigen sollte, während andere der Ansicht sind, dass das Modell von oben beleuchtet angezeigt werden sollte. Dies wird manchmal als "normale Kartenrichtigkeit" bezeichnet:

OpenGL-Anwendungen (rechtsseitiger, positiver grüner Kanal): Blender, Maya, Modo, Toolbag, Unity.
DirectX-Anwendungen (linker, negativer grüner Kanal): 3DStudio Max, CryEngine, Source Engine, Unreal Engine.
Substance Painter kann mit beiden Typen arbeiten und beide Typen normaler Karten exportieren.

Lösung: Invertieren Sie den grünen Kanal der normalen Karte. Die meisten Spiele-Engines haben die Option, die normale Karte texturiert zu invertieren, oder Sie können den grünen Texturkanal in Photoshop manuell invertieren (gehen Sie zur Registerkarte Kanäle, wählen Sie den grünen Kanal aus und drücken Sie Strg + i).

Problem: Einige Teile erscheinen flach / fehlende Teile

Stellen Sie sich vor, dass das Backprogramm beim Backen normaler Karten Strahlen von der Oberfläche des Lowpoly-Modells nach den Lowpoly-Normalen aussendet, bis sich die Strahlen mit dem Highpoly-Modell schneiden und drehen. Danach nimmt das Backprogramm diese Informationen und speichert sie auf der normalen Karte.

Diese emittierten Strahlen sollten sich nicht endlos bewegen, da sie mit dem entfernten Teil des Hochpolys kollidieren und sich falsch drehen können. Daher begrenzt das Backprogramm den Emissionsbereich der Strahlen und manchmal können die Strahlen aufhören, bevor sie sich mit Hochpoly schneiden können. In diesem Fall verlieren wir Details und die normale Karte hat Bereiche mit einer flachen Farbe.

Lösung: hängt davon ab, wie Sie mit dem Backprogramm den Backabstand steuern können:

lowpoly , «» lowpoly- ( ). , lowpoly highpoly.
, Max, (cage) — «» lowpoly, .
( Substance Painter max frontal/rear distance).

Sie können auch versuchen, Lowpoly und / oder Highpoly einander ähnlicher zu machen, damit die Strahlen Details über die gesamte Oberfläche des Modells erhalten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwei normale Karten mit unterschiedlichen Käfigabständen zu backen und sie in verschiedenen Teilen der Texturen zu mischen. Einige normale Kartenpuristen könnten Sie dafür beschwören, achten Sie also auf Ihre Ohren.

Problem: Die normale Karte enthält verzerrte Details

Dies ist ein sehr häufiges Problem. Dies geschieht, wenn die Lowpoly-Normalen den Highpoly-Teilen nicht korrekt entsprechen und daher geneigt erscheinen ( wenn Sie sie aus der Richtung der Normalen der Eckpunkte betrachten , stimmen sie perfekt überein). Dies geschieht normalerweise, wenn einige Gesichter einen sehr scharfen Winkel bilden.

Lösung: Ich habe in einem anderen Tutorial [ Übersetzung auf Habré] ausführlicher über dieses Thema geschrieben , aber im Allgemeinen lauten die Lösungen wie folgt:

Glätten Sie die scharfe Ecke, indem Sie eine Abschrägung hinzufügen.
Wandeln Sie eine Kante eines spitzen Winkels in eine scharfe Kante (harte Kante) um / teilen Sie die Flächen in verschiedene Glättungsgruppen (Glättungsgruppe).
Verwenden Sie benutzerdefinierte Normalen / gewichtete Normalen.

Problem: Die normale Karte sieht pixelig aus oder enthält Streifen

Erdbeben (AKA normaler Kartengott) hat eine sehr gute Erklärung für dieses Problem geschrieben.

Wenn LowPoly und HighPoly sehr ähnlich sind, hat der größte Teil der normalen Karte eine Grundfarbe der normalen Karte, und die anderen Farben befinden sich an den Stellen, an denen sich LowPoly von HighPoly unterscheidet.

Wenn die Situation umgekehrt ist: Lowpoly und Highpoly sind sehr unterschiedlich, dann hat die normale Karte eine viel größere Vielfalt an Farben und Farbverläufen:

Solche glatten Farbverläufe verursachen Probleme, da viele Farben erforderlich sind, um sie darzustellen, und die gängigsten Texturkomprimierungsmethoden auf der Reduzierung der Gesamtzahl der Farben basieren.

Lösungen:

lowpoly highpoly: , . lowpoly, highpoly.
16- : 8- . , 8 (0 1). 256 .

, .

16- 16 , 65536 . , . , 16- , 8- ( ). , 16- -; 24- . [. .: .]

, , 16 .
: — , , — . , , . .
, : , , . , : , . . , ( , , ), .

:

Die naheliegende Lösung wäre, die UV- „Insel“ dieses Teils des Modells zu vergrößern oder größere Texturen zu verwenden. Schauen wir uns jedoch weniger offensichtliche Lösungen an:

Backen Sie die normale Karte mit doppelter Auflösung und reduzieren Sie dann die Bildgröße: Wenn Sie eine 512 x 512-Textur verwenden, backen Sie die normale Karte mit einer Auflösung von 1024 x 1024 und konvertieren Sie das Bild in 512 x 512. Aus diesem Grund erhält jedes Pixel der endgültigen Textur Informationen von vier Pixeln, wodurch eine Art Antialiasing erzeugt und die Pixelung reduziert wird. Dies gilt auch für andere gebackene Bilder. Darüber hinaus lohnt es sich, hochauflösende Versionen von Texturen zu speichern, falls Sie später in einigen Bereichen die Details erhöhen möchten.

, , , 1024, highpoly, .
UV islands , . 1 UV-, .

trim- .
, . - , . :

Problem: Mein Modell ist symmetrisch, aber die normale Karte ist auf verschiedenen Seiten unterschiedlich.

Bei Anwendung auf ein Symmetriemodell können sich die Richtungen der Normalen ändern, da sich die Art der Verbindung der Flächen geändert hat. Manchmal bedeutet dies, dass Sie eine Naht genau in der Mitte des Modells erhalten können. Um dies zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass die Normalen in der Mitte ausgerichtet sind, und passen Sie gegebenenfalls die Glättung an.

Ein weiterer möglicher Grund ist die Triangulation : Wenn Modelle in die Spiel-Engine importiert werden, werden sie immer trianguliert, und manchmal kann dieser Prozess die Lowpoly-Normalen ändern, und Artefakte können entlang der Diagonalen der Lowpoly-Flächen auftreten. Um dies zu vermeiden, triangulieren Sie das Modell vor dem Backen, backen Sie die normale Karte und wenden Sie dann den Symmetriemodifikator an.

Außerdem können Sie das kleine Erdbeben- Tutorial studieren , das mir ein wenig mehr geholfen hat, Scheitelpunktnormalen und normale Karten zu verstehen.

Weitere Informationen zu normalen Karten finden Sie im Polycount-Wiki.

Dies ist die Norm - 4: Lösen von Problemen mit normalen Karten