Що таке ретопологія?

Сьогодні в більшості комп’ютерних ігор застосовуються 3D-персонажі з високою деталізацією, створені, щоб дивувати реалістичним виконанням та красою. Але дизайнери й творці моделей у процесі опрацювання об’єктів не обмежують себе, даючи волю власній фантазії. Нерідко результатом їхньої творчості стає опрацьований до найменших дрібниць, впізнаваний і цікавий герой, якого просто неможливо перенести в світ комп’ютерної гри. Причина — надмірна кількість полігонів.

Історія ретопології

Полігон — прямокутник, що має перспективне спотворення. З таких елементів можна скласти багатогранник практично будь-якої форми. Якщо полігонів буде багато, ними легко покрити, наприклад, модель людського обличчя. На більш пласких поверхнях буде задіяна мінімальна кількість чотирикутників, а опуклі, рельєфні деталі (очі, ніс, губи) будуть покриті десятками примітивних фігур. Чим більше полігонів використовується, тим більш реалістичним, рівним і опрацьованим виглядатиме результат.

Всі 3D-моделі можна умовно розділити на 3 категорії:

• Hi-poly. Вони найбільш деталізовані й містять 1–3 млн полігонів. Застосовуються для створення ігрових AAA-проектів для консолей і ПК. Відрізняються максимальною деталізацією та великою вагою.
• Mid-poly. Об’єкти середньої деталізації. Оптимальний варіант для консольних ігор і проектів для персонального комп’ютера.
• Low-poly. Містять всього 5–10 тисяч полігонів. Їхнє використання економить ресурси, тому ігри з такими моделями зазвичай розробляються для мобільних пристроїв, а також доповненої та віртуальної реальності.

Мобільні розробники прагнуть створювати моделі з мінімальною кількістю полігонів, але не хочуть відмовлятися від їхнього привабливого, деталізованого зовнішнього вигляду. Тому застосовують метод під назвою «ретопологія».

Навіщо потрібна ретопологія

Моделювання — процес складний, на його початку ми майже не звертаємо увагу на те, як розташовуватимуться полігони готового об’єкта. Тому після його створення необхідно провести ретопологію. Слово буквально означає «топологія, створена заново».

Маючи готову модель, розробник може анімувати її в Maya, 3ds Max або Blender. Але якщо кількість полігонів дорівнює 5–20 млн, практично неможливо змусити їх реагувати швидко. Високополігональну сітку в її первісному вигляді просто неможливо інтегрувати в комп’ютерну гру. Але можна зменшити їхню кількість, збудувавши на базі наявної нову топологію.

Для цього 3D-художники використовують кілька програм:

● 3D Coat,
● Maya,
● Blender,
● 3ds Max;
● Modo,
● ZBrush,
● Topogun.

Після розміщення готової hi-poly моделі в одній з цих програм можна легко заново побудувати сітку з невеликою кількістю полігонів. Її зручніше й простіше анімувати, але виникає питання: чи можна зберегти високу якість графіки? Так. Розглянемо конкретний приклад.

Приклад ретопологіі в моделюванні

Ця модель була створена в одному з 3D-редакторів для гри, яка використовуватиметься на смартфоні. Деталізована фігура персонажа відрізняється не тільки опрацюванням дрібних елементів, а й наявністю реалістичних текстур. Не хотілося б втратити їх у процесі перенесення моделі в гру.

Ми наклали сітку поверх вже готової складної фігури, спростивши її перед анімацією. Якщо об’єкт симетричний, процес може прискоритися. У інших випадках полігони наносяться вручну, і це досить копітка робота. Ви можете спостерігати, як їхнє число скоротилося з 3–5 мільйонів до 40–50 тисяч. Звичайно, цей результат не можна вважати ідеальним, але для початкового етапу він досить непоганий.

Але без використання різних текстур і матеріалів модель виглядає занадто примітивною. А нам хотілося б отримати результат, максимально наближений до концепту. Деталі з високополігональної версії на низькополігональну можна перенести за допомогою запікання карти нормалей. Для цього потрібно вибрати в якості джерела запікання деталізовану hi-poly модель і вказати low-poly як її наступника. Прописавши назву та розмір текстури (або декількох), потрібно вибрати в редакторі кнопку «bake» (запекти) і поверх низькополігональної моделі буде накладено деталі початкової версії. Є й інші способи, але цей найбільш простий і зручний.

З отриманої у такий спосіб моделлю легко працювати в процесі створення анімації, але в грі вона не виглядатиме спрощеною. Застосування ретопологіі дозволяє створювати красиві й реалістичні фігури персонажів та інших об’єктів з опрацьованими текстурами, не завищуючи вимог до продуктивності комп’ютера або консолі. Це чудова можливість реалізувати складний задум на будь-якій платформі — від потужного сучасного ПК до звичайного смартфона. Створюючи спрощену топологію поверх вже існуючої, 3D-художники можуть практично не обмежувати себе в творчості.

Ще приклад ретопології