3D Texture Maps Fundamentals

Introduktion

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 3D-modelleringstjänster skulle kunna ge enastående resultat om det inte vore för de olika texturkartorna. 

De används för att skapa specialeffekter, repeterande texturer, mönster och fina detaljer som hår, hud osv. Om du har ett komplett mesh och en UV-mappning kommer det inte att ge resultat att bara applicera texturer på det. 

Du behöver texturkartor för att definiera färg, glans, glöd, transparens och många andra egenskaper hos din 3D-modell. Och det här är bara några av dem. 

Vi kommer att göra dig bekant med de vanligaste typerna av texturkartor i 3D-modellering och deras kategorier.

Men först och främst.

Vad är texturmappning?

Texturmappning innebär i huvudsak att man applicerar en 2D-bild på 3D-objektens yta, som kallas UV-mappningså att datorn kan generera dessa data på objektet under rendering.

Enkelt uttryckt: texturmappning är som att slå in en bild runt objektet för att mappa texturens pixlar till 3D-ytan.

Det minskar avsevärt antalet polygoner och blixtberäkningar som krävs för att skapa en sofistikerad 3D-scen.

PBR- och icke-PBR-modellering

Du börjar arbeta med textur långt innan du ens är klar med ditt nät, eftersom du alltid måste ha den i åtanke. Programvaran som du skapar en modell för bestämmer vad som ska texturkartor. som du kommer att använda för att lägga till detaljer.

Det finns texturkartor för PBR- och icke-PBR-material. Båda ger fotorealistiska texturer, men den ena passar bra för spelmotorer och den andra för marknadsföring och reklam. 

PBR är en förkortning för fysiskt baserad rendering som använder exakt belysning för att uppnå fotorealistiska texturer. Även om det började användas på 1980-talet har det blivit en standard för alla material nu.

De bästa 3D-modelleringsprogrammen för att använda PBR är Unity, Unreal Engine 4 och Painter, Ämneoch den kommande Blender v2.8. 

Icke-PBRtvärtom, ger också fantastiska fotorealistiska resultat, men till ett mycket högre pris.. Du måste använda mycket fler kartor och inställningar för att få dessa resultat, även om texturerna är flexibla.

Maya, 3ds Max och Modo är de vanligaste programmen som använder texturkartor som inte är PBR. 

Om du skapar 3D-modeller för en spelmotor är det dock bäst att använda PBR-texturer. Men om du har ett reklamsyfte, kommer du att klara dig bra om du render en modell med en icke-PBR-textur.

Proffstips: I vilket fall som helst måste du UV-avveckla din modell så att texturen mappas på modellen på det sätt som du vill, oavsett vilken typ av textur som används.

PBR-texturkartor

Eftersom PBR blir mer standardiserad och erbjuder fler olika texturkartor börjar vi med dem. 

Som tidigare nämnts räcker det inte med att ha en 2D-bild som du vill placera på din 3D-modell för att få resultatet. Du använder flera texturkartor för att justera olika alternativ för att lägga till rikedom och subtilitet till din modell. Så varje karta är ansvarig för olika effekter.

Det finns följande texturkartor:

1. Albedo

Albedo-texturkartor är en av de mest grundläggande kartorna som du använder i din modell eftersom de definierar dess grundfärg utan skuggor eller bländning.. De kan vara en platt ljusbild av mönstret som du vill applicera på objektet eller en enda färg. 

Observera: För att undvika inkonsekvenser i 3D-modellen bör du se till att belysningen är jämn. Blixten kan skilja sig från källbilden. Det skapar bara onödiga skuggor.

Dessutom används de ofta för att skugga reflekterat ljus, särskilt i metallstrukturer.

2. Omgivande ocklusion

Kartskala: Grå 一 svart anger skuggade områden och vit 一 de mest upplysta områdena.

Om du letar efter något som är motsatsen till Albedokartor men inte kan hitta namnet 一 är det ambient occlusion map som ofta kallas AO. AO-texturkartor kombineras vanligtvis med albedo av PBR-motorn för att definiera hur den reagerar på ljus.

Det är Används för att förbättra objektets realism genom att simulera de skuggor som skapas av miljön.. Skuggorna är alltså inte helt svarta, utan mer realistiska och mjukare, särskilt på platser som får mindre ljus.

3. Normal

Kartskala: RGB-värden 一 grönt, rött och blått som motsvarar X-, Y- och Z-axeln.

I normalkartor används RGB-värden (grönt, rött och blått) för att skapa bulor och sprickor i modellen för att ge mer djup åt bilden. polygonnät. R, G och B anger basnätets X-, Y- och Z-axel i tre riktningar för att garantera bättre noggrannhet.

Dessutom är det viktigt att notera att normalmappningar inte ändrar ett objekts grundgeometri. De använder bara komplicerade beräkningar för att fejka bucklor eller stötar med ljuseffekter.. 

Observera: Eftersom det används mycket ljus i en normalmappning bör du dölja sömmarna på objektet bättre, om du inte vill att de ska synas tydligt.

Med ett sådant tillvägagångssätt är dessa ojämnheter inte synliga efter en viss betraktelsepunkt, särskilt om de är överdrivna. Det gör det dock möjligt att hålla polygonantalet lågt samtidigt som man får ett verkligt objekt.

Så det är en win-win-situation.

4. Råhet 

Kartskala: Grå 一 svart representerar den maximala ojämnheten, vit 一 slät yta.

En texturkarta för grovhet eller glans är en självförklarande karta. Så, Den definierar hur slät din modell är, beroende på hur ljuset reflekterar på den.. Denna karta är viktig eftersom olika objekt har olika grovhetsnivåer. Ljuset kommer till exempel inte att spridas över en spegel och gummi på samma sätt. 

Så för att återspegla det i din modell på bästa möjliga sätt måste du justera värdet för grovhet. Om det är noll kommer modellen inte att sprida ljus alls. Blixten och reflektionerna kommer att bli ljusare i det här fallet. 

Å andra sidan, om den är full, kommer ditt material att få mycket mer ljus att spridas runt. Belysningen och reflektionen kommer dock att verka svagare.

5. Metallighet

Kartskala: Grå 一 svart betyder icke-metallisk, vit 一 helt metallisk.

Den här är ganska lätt att gissa. Den här texturmappen definierar om ett objekt är tillverkat av metall. Metall reflekterar ljuset annorlunda än andra material, så det kan göra skillnad för objektets slutliga utseende. Den simulerar lätt det verkliga materialet och är nära knuten till albedokartan.

Även om metallkartor är i gråskala rekommenderas det att endast använda svarta och vita värden.

Svart representerar i det här fallet den del av kartan som använder albedokartan som diffus färg och vit 一 för att definiera reflektionernas ljusstyrka och färg och ställa in svart som diffus färg för material.

Reflektionerna ger detaljerna och färgen för materialen, så den diffusa färgen är inte relevant i det här fallet.

På det hela taget ger metallkartor ett stort värde, men eftersom de är knutna till albedokartor finns det vissa begränsningar för användningen av dem. 

6. Höjd

Kartskala: Grå 一 svart representerar botten av nätet, vit 一 toppen.

För att ta ett steg längre än normaltexturkartan måste du använda höjdkartor. De ger dig de bästa detaljerna som ser lika bra ut i alla vinklar och i olika belysningar.. 

Höjdkartor anses vara resurskrävande. I stället för att fejka bucklor och stötar ändrar de faktiskt modellens geometri. Att lägga till små detaljer i nätet verkar inte vara någon stor sak tills du inser att finare detaljer har ett pris. 

Proffstips: Om du vill använda texturkartor med höjd på webben är det bäst att baka dem när du exporterar en 3D-modell.

Höjdkartor ökar antalet polygoner i ett objekt. Det kan vara bra för modellering med hög poly-strukturmen dessa kartor fördröjer ändå renderingstiden. Det är därför den endast används av avancerade spelmotorer, medan andra föredrar normala kartor. 

7. Specular

Kartskala: Full RGB 一 grönt, rött och blått (metalliskt utelämnat i albedo).

Alternativet till metalness-mappningen är specular-mappningen som ger samma effekt, om inte bättre. Denna texturkarta ansvarar för färgen och mängden ljus som reflekteras av objektet. Det är viktigt om du vill skapa skuggor och reflektioner på icke-metalliska material..

I PBR-texturer påverkar spekulära texturer hur din albedo återges i den önskade texturen och kan använda full RGB-färg för detta.

Låt oss säga att du vill skapa ett mässingsmaterial med metallkartan. I det här fallet målar du bara den delen av kartan med en mässingsfärg i albedo. Materialet kommer att se ut som mässing. 

Om du istället använder en spekulär karta kommer mässingsdelen av albedot att vara svart. Här måste du måla mässingsdetaljerna på den spekulära kartan. Resultatet blir detsamma 一 materialet kommer att framstå som mässing.

Även om du får större flexibilitet med spekulära kartor, blir den här metoden mer komplex..

Så det är upp till dig vilken du vill använda 一 metalness eller specular.

8. Opacitet

Kartskala: Grå 一 svart definierar transparent, vit 一 ogenomskinlig.

Eftersom metall, trä och plast inte är de enda material som du använder i dina modeller är det viktigt att känna till texturmappens opacitet. Den gör det möjligt för dig att göra vissa delar av modellen genomskinligasärskilt om du skapar glaselement eller trädgrenar.

Om objektet är massivt glas eller tillverkat av ett annat genomskinligt material är det dock bättre att använda det konstanta värdet 0,0 för ogenomskinligt och 1,0 för ogenomskinligt. 一 transparent.

9. Brytning

Kartskala: konstant värde.

Ett föremåls material bestämmer hur ljuset reflekteras av det. Ljuset påverkar på motsvarande sätt om ett objekt ser tillräckligt verkligt ut. Det är särskilt viktigt för vissa ytor som glas och vatten eftersom de påverkar hastigheten på ljuset som färdas genom dem. 

Ljuset böjs alltså när det passerar genom gas eller vätska, vilket kallas för brytning. Det är därför som vissa saker ser förvrängda ut när de betraktas genom ett genomskinligt föremål. Refraktion bidrar till detta i verkligheten och texturkartor för refraktion hjälper till att återskapa det i 3D-rummet.

10. Självbelysning

Kartskala: full RGB.

På samma sätt som föremålet kan reflektera det "yttre" ljuset kan det också avge lite ljus för att synas i mörka områden. Det är där den sista fullständiga PBR-texturmappen 一 självlysande eller emitterande färgmapp 一 kommer in i bilden. 

Den används för att skapa LED-knappar eller simulera ljuset från byggnader. I princip är det som en albedokarta, men för ljus.

Proffstips: 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. 

(Image-2 Guide för texturkartor)

Texturkartor som inte är 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.

Diffus

Diffusa kartor är likvärdiga med albedokartor. De definierar inte bara objektets grundfärg men används av programvaran för att skugga det reflekterade ljuset. Det är faktiskt det som skiljer den diffusa kartan från albedo. 

Diffusa kartor görs inte med platt ljus utan använder skugginformation för att färga omgivande objekt. Du märker det knappt, men det gör ditt 3D-objekt mer realistiskt.

Bump

Kartskala: Grå 一 svart anger den lägsta punkten i geometrin, vit 一 den högsta.

Bump maps liknar de normala PBR-mapparna men är mer grundläggande i det fallet. De är minst resurskrävande och använder enkla algoritmer för att ändra utseendet på din 3D-modell. 

Till skillnad från normala kartor, De använder inte RGB för att ange tre dimensioner i ett utrymme.. Istället använder de sig av gråskalekartor som fungerar i en upp- eller nedåtgående riktning, där svart är den lägsta punkten i geometrin och vitt den högsta.

Det finns dock en nackdel. Bump texturkartor. passar bäst för plana ytor eftersom det är svårt att fejka geometrin på runda objekt och deras kanter.

Denna felaktighet är anledningen till att skalan tippar över till förmån för de normala kartorna.

Reflektion

Slutligen är reflektionskartorna likvärdiga med glans-/ruughetskartorna i PBR-arbetsflödet. De är vanligtvis ett konstant värde som används för att definiera var objektet ska reflektera. 

Observera: Reflektionen är synlig på hela objektet, om du inte använder olika material. 

Det är inte enkelt att arbeta med texturer. Du borde ha förstått det vid det här laget. Texturmappning är en viktig färdighet att behärska eftersom texturer gör ditt 3D-objekt komplett. Så det är ett viktigt steg som du inte får missa när du lär dig. hur man gör en 3D-modell.

Ett enkelt polygonnät skulle inte vara lika fantastiskt som det är med texturer, håller du inte med?