3D Texture Maps Fundamentals

Introduction

The texture map is a final piece of a puzzle you just can’t do without when creating a model.  Same as none of the 3D visualization or Services de modélisation 3D serait capable de fournir des résultats exceptionnels si ce n'était pas pour la variété des cartes de texture. 

Elles sont utilisées pour créer des effets spéciaux, des textures répétitives, des motifs et des détails fins comme les cheveux, la peau, etc. Si tu as un maillage complet et une carte UV, le simple fait d'y appliquer une texture ne donnera pas les résultats escomptés. 

Tu as besoin de cartes de texture pour définir la couleur, la brillance, l'éclat, la transparence et de nombreuses autres qualités de ton modèle 3D. Et ce ne sont que quelques-unes d'entre elles. 

Nous allons te familiariser avec les types de cartes de texture les plus courants en modélisation 3D et leurs catégories.

Mais chaque chose en son temps.

Qu'est-ce que le mappage de texture ?

Le mappage de texture, dans son essence, consiste à appliquer une image 2D sur la surface d'objets 3D, connus sous le nom de Mappage UVpour que l'ordinateur puisse générer ces données sur l'objet pendant le rendu.

En termes simples : Le mappage de texture revient à envelopper une image autour de l'objet pour faire correspondre les pixels de la texture à la surface 3D.

Il réduit considérablement le nombre de polygones et de calculs d'éclairs nécessaires pour créer une scène 3D sophistiquée.

Modélisation PBR vs Non-PBR

Tu commences à travailler avec la texture bien avant de finir ta maille car tu dois toujours la garder à l'esprit. Le logiciel pour lequel tu crées un modèle détermine ce que cartes de texture que tu utiliseras pour ajouter des détails.

Il existe des cartes de texture pour les matériaux PBR ou non-PBR. Les deux fournissent des textures photoréalistes, mais l'une convient bien aux moteurs de jeu et l'autre aux fins de marketing et de promotion. 

PBR est une abréviation pour le rendu basé sur la physique qui utilise un éclairage précis pour obtenir des textures photoréalistes. Bien qu'elle soit apparue dans les années 1980, elle est devenue une norme pour tous les matériaux maintenant.

Les meilleurs logiciels de modélisation 3D pour utiliser le PBR sont Unity, Unreal Engine 4, Painter, Substanceet le prochain Blender v2.8. 

Non-PBRau contraire, permet aussi d'obtenir des résultats photoréalistes époustouflants, mais à un prix beaucoup plus élevé.. Tu dois utiliser beaucoup plus de cartes et de paramètres pour obtenir ces résultats, même avec la flexibilité des textures.

Maya3ds Max et Modo sont les applications les plus courantes qui utilisent des cartes de texture non-PBR. 

Cela dit, si tu crées tes modèles 3D pour un moteur de jeu, tu ferais mieux d'opter pour les textures PBR. Néanmoins, si tu poursuis des objectifs promotionnels, tu pourras très bien rendre un modèle avec une texture non-PBR.

Conseil de pro : Dans tous les cas, tu dois déballer les UV de ton modèle pour que la texture soit mappée sur ton modèle de la façon dont tu l'entends, quel que soit le type de texture utilisé.

Cartes de textures PBR

Maintenant, puisque le PBR devient plus standardisé et offre une plus grande variété de cartes de texture, nous allons commencer par elles. 

Comme indiqué précédemment, avoir une image 2D que tu veux placer sur ton modèle 3D ne suffit pas pour obtenir le résultat. Tu utilises plusieurs cartes de texture pour régler différentes options afin d'ajouter de la richesse et de la subtilité à ton modèle. Ainsi, chaque carte est responsable de différents effets.

Il existe les cartes de texture suivantes :

1. Albedo

Les cartes de texture albédo sont l'une des cartes les plus fondamentales que tu utilises dans ton modèle car elles définissent sa couleur de base sans ombres ni reflets. À cet égard, il peut s'agir d'une image lumineuse plate du motif que tu veux appliquer à ton objet ou d'une couleur unique. 

Note : Pour éviter toute incohérence dans ton modèle 3D, assure-toi que l'éclairage est plat. L'éclairage peut être différent de celui de l'image source. Cela ne fait que créer des ombres inutiles.

En outre, ils sont souvent utilisés pour ombrager la lumière réfléchie, notamment dans les textures métalliques.

2. Occlusion ambiante

Échelle de la carte : Le gris 一 noir désigne les zones d'ombre et le blanc 一 les zones les plus éclairées.

Si tu cherches quelque chose d'opposé aux cartes d'albédo mais que tu n'arrives pas à en trouver le nom 一 c'est la carte d'occlusion ambiante souvent appelée AO. Les cartes de texture AO sont généralement combinées avec l'albédo par le moteur PBR pour définir la façon dont il réagit à la lumière.

C'est Utilisé pour améliorer le réalisme de l'objet en simulant les ombres générées par l'environnement.. Les ombres ne sont donc pas noires et solides, mais plus réalistes et plus douces, surtout aux endroits qui reçoivent moins de lumière.

3. Normal

Échelle de la carte : Valeurs RVB 一 vert, rouge et bleu qui correspondent aux axes X, Y et Z.

Dans les cartes normales, les valeurs RVB (vert, rouge et bleu) sont utilisées pour créer des bosses et des fissures dans ton modèle afin d'ajouter plus de profondeur à l'image. maille polygonale. Les R, G et B dictent les axes X, Y et Z de la maille de base dans trois directions pour garantir une meilleure précision.

De plus, il est important de noter que les cartes normales ne modifient pas la géométrie de base d'un objet. Ils utilisent simplement des calculs complexes pour simuler les bosses ou les bosses avec les effets de lumière.. 

Note : Comme il y a beaucoup de lumière utilisée dans une carte normale, tu devrais mieux cacher les coutures de ton objet, sauf si tu veux qu'elles soient clairement visibles.

Avec une telle approche, ces bosses ne sont pas visibles au-delà d'un certain point de vue, surtout si elles sont exagérées. Cependant, cela permet de garder un faible nombre de polygones tout en obtenant un objet réel.

Donc, c'est un gagnant-gagnant.

Rugosité 

Échelle de la carte : Gris 一 noir représente la rugosité maximale, blanc 一 surface lisse.

Une carte de texture de rugosité ou de brillance est une carte qui se passe de commentaires. Ainsi, Elle définit le degré de douceur de ton modèle, en fonction de la façon dont la lumière s'y reflète.. Cette carte est essentielle car différents objets ont des niveaux de rugosité différents. Par exemple, la lumière ne sera pas diffusée de la même manière sur un miroir et un caoutchouc. 

Donc pour la refléter dans ton modèle de la meilleure façon possible, tu dois modifier la valeur de rugosité. Si elle est égale à zéro, le modèle ne diffusera pas du tout la lumière. Les éclairs et les reflets seront plus brillants dans ce cas. 

En revanche, s'il est plein, ton matériel recevra beaucoup plus de lumière dispersée. Cependant, l'éclairage et la réflexion sembleront plus faibles.

5. Métallurgie

Échelle de la carte : Le gris 一 noir indique que le produit n'est pas métallique, le blanc 一 entièrement métallique.

Celle-ci est assez facile à deviner. Cette carte de texture définit si un objet est en métal. Le métal reflète la lumière différemment des autres matériaux, il peut donc faire une différence dans l'aspect final de ton objet. Elle simule facilement le matériau réel et est étroitement liée à la carte d'albédo.

Bien que les cartes métalliques soient en niveaux de gris, il est recommandé d'utiliser uniquement des valeurs en noir et blanc.

Le noir, dans ce cas, représente la partie de la carte qui utilise la carte d'albédo comme base. couleur diffuse et blanc 一 pour définir la luminosité et la couleur des reflets et définir le noir comme couleur diffuse pour les matériaux.

Les reflets fournissent les détails et la couleur des matériaux, donc la couleur diffuse n'est pas pertinente dans ce cas.

Dans l'ensemble, les cartes de métaux sont très utiles, mais le fait qu'elles soient liées aux cartes d'albédo impose certaines limites à leur utilisation. 

Hauteur

Échelle de la carte : Le gris 一 noir représente le bas de la maille, le blanc 一 le sommet.

Pour aller un peu plus loin que la carte de texture normale, tu dois utiliser des cartes de hauteur. Ils te donnent les meilleurs détails qui sont aussi beaux sous tous les angles et sous différents éclairages.. 

Les cartes de hauteur sont considérées comme gourmandes en ressources. Au lieu de simuler les bosses et les bosses, elles modifient en fait la géométrie de ton modèle. Ajouter de petits détails au maillage ne semble pas être un gros problème jusqu'à ce que tu réalises que les détails plus fins ont un prix. 

Conseil de pro : Si tu veux utiliser les cartes de texture de hauteur sur le Web, il est préférable de les cuire lors de l'exportation d'un modèle 3D.

Les cartes de hauteur augmentent le nombre de polygones d'un objet. Cela peut être bien pour modélisation high polyMais ces cartes ralentissent quand même le temps de rendu. C'est pourquoi elle n'est utilisée que par les moteurs de jeu haut de gamme, tandis que les autres préfèrent les cartes normales. 

Spéculaire

Échelle de la carte : RVB complet 一 vert, rouge et bleu (métallique laissé hors de l'albédo).

L'alternative à la carte de métallisation est la carte spéculaire qui fournit le même effet, sinon meilleur. Cette carte de texture est responsable de la couleur et de la quantité de lumière réfléchie par l'objet. C'est important si tu veux créer des ombres et des reflets sur des matériaux non métalliques..

Dans les textures PBR, les spéculaires affectent le rendu de ton albédo dans la texture souhaitée et peuvent utiliser la couleur RVB complète pour cela.

Disons que tu veux créer un matériau en laiton avec la carte métal. Dans ce cas, il te suffit de peindre cette section de ta carte d'une couleur laiton dans l'albédo. Le matériau aura l'apparence du laiton. 

Au lieu de cela, si tu utilises une carte spéculaire, la section en laiton de l'albédo sera noire. Ici, tu devras peindre les détails en laiton sur la carte spéculaire. Le résultat sera le même 一 le matériau apparaîtra en laiton.

Bien que tu obtiennes plus de flexibilité avec les cartes spéculaires, le processus ajoute plus de complexité à cette méthode..

Donc, c'est à toi de choisir laquelle utiliser 一 métallisation ou spéculaire.

Opacité

Échelle de la carte : Gris 一 noir définit transparent, blanc 一 opaque.

Comme le métal, le bois et le plastique ne sont pas les seuls matériaux que tu utilises dans tes modèles, il est important de connaître la carte de texture d'opacité. Elle te permet de Rendre certaines parties de ton modèle transparentessurtout si tu crées des éléments en verre ou des branches d'arbre.

Cependant, si ton objet est en verre solide ou fait d'un autre matériau translucide, il est préférable d'utiliser la valeur constante de 0,0 étant opaque et 1,0. 一 transparent.

9. Réfraction

Échelle de la carte : valeur constante.

Le matériau d'un objet définit la façon dont la lumière s'y reflète. La lumière affecte en conséquence le fait qu'un objet ait l'air suffisamment réel. C'est particulièrement important pour certaines surfaces comme le verre et l'eau car elles affectent la vitesse de la lumière qui les traverse. 

Ainsi, la lumière se courbe lorsqu'elle passe à travers un gaz ou un liquide, ce qui est appelé réfraction. C'est pourquoi certaines choses semblent déformées lorsqu'elles sont vues à travers un objet transparent. La réfraction y contribue dans la vie réelle et les cartes de texture de réfraction aident à la reproduire dans l'espace 3D.

10. Auto-illumination

Échelle de la carte : RGB complet.

De même que l'objet peut refléter la lumière "externe", il peut aussi émettre un peu de lumière pour être vu dans les zones sombres. C'est là que la dernière carte de texture PBR complète 一 auto-illumination ou carte de couleur émissive 一 entre en jeu. 

Il est utilisé pour créer des boutons LED ou simuler la lumière qui brille des bâtiments. En gros, c'est comme une carte d'albédo, mais pour la lumière.

Conseil de pro : while you can light an entire scene with the self-illumination map, it can wash realism off your 3D model. It’s better to use conventional lighting in this case. 

(Guide des cartes de textures d'Image-2)

Cartes de textures non-PBR

Since non-PBR texture maps are not standardized or used through a variety of 3D modeling software, there are quite a few to cover.

Diffuse

Les cartes diffuses sont équivalentes aux cartes d'albédo. Elles ne définissent pas seulement les La couleur de base de ton objet mais sont utilisées par le logiciel pour ombrer la lumière réfléchie. C'est en fait ce qui différencie la carte de diffusion de l'albédo. 

Les cartes diffuses ne sont pas réalisées avec une lumière plate et utilisent les informations sur les ombres pour teinter de couleur les objets environnants. Tu le remarqueras à peine, mais cela rendra ton objet 3D plus réaliste.

Bump

Échelle de la carte : Le gris 一 noir a indiqué le point le plus bas de la géométrie, le blanc 一 le plus haut.

Les bump maps sont similaires aux cartes PBR normales mais sont plus basiques dans ce cas. Elles sont les moins gourmandes en ressources et utilisent des algorithmes simples pour modifier l'apparence de ton modèle 3D. 

Contrairement aux cartes normales, ils n'utilisent pas RGB pour dicter les trois dimensions d'un espace. Au lieu de cela, ils utilisent des cartes en niveaux de gris qui fonctionnent dans une direction ascendante ou descendante, où le noir est le point le plus bas de la géométrie et le blanc le plus haut.

Cependant, il y a un inconvénient. Bump cartes de texture sont les mieux adaptés aux surfaces plates puisque le fait de simuler la géométrie sur les objets ronds et leurs bords est défaillant.

Cette imprécision est la raison pour laquelle la balance penche en faveur des cartes normales.

Réflexion

Enfin, les cartes de réflexion sont équivalentes aux cartes de brillance/rugosité dans le flux de travail PBR. Il s'agit généralement d'une valeur constante utilisée pour définir l'endroit où ton objet doit projeter un reflet. 

Note : Le reflet est visible sur l'ensemble de l'objet, sauf si tu utilises des matériaux différents. 

Travailler avec des textures n'est pas simple. Tu devrais déjà l'avoir compris. Le mappage de textures est une compétence essentielle à maîtriser car les textures rendent ton objet 3D complet. C'est donc une étape importante que tu ne peux pas rater lorsque tu apprends comment modéliser en 3D.

Un simple maillage de polygones ne serait pas aussi époustouflant qu'avec des textures, tu ne crois pas ?