Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике

Мир из блоков

Теперь давайте рассмотрим текстуры для «Майнкрафт». В данном случае речь идет о специальных файлах. Они способны изменять внешний вид различных блоков, существ и вещей в известной игре. Скачать такие элементы можно из открытых источников. Разрешения текстур различны — от 4х4 до 512×512 пикселей. Выбор их велик. Рассмотрим несколько примеров. Начнем с Modern HD – это невероятное дополнение для всех почитателей стиля модерн. Разрешение текстур — 64×64, они дополнены великолепным музыкальным сопровождением. Внимания также заслуживают текстуры Sphax PureBDCraft. Они относятся к лучшим, если говорить именно об этой игре. Их разрешение максимально — 512×512 пикселей. Далее поговорим о текстурах Defscape. Данное дополнение делает мир «Майнкрафт» более реалистичным. Особый акцент в данном случае сделан на проработке различных существ. Для того чтобы использовать дополнение, устанавливаем Optifine HD. Скачиваем текстуры. Переносим архив «defscape-64x-2.3_2be8d.zip» и помещаем его в папку, расположенную по адресу: .minecraft/texturepacks. Переходим к настройкам игры. Выбираем требуемые элементы. Дополнение готово к работе.

Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике

Нельзя пройти мимо текстур PixelCraft HD. Речь идет о качественных изображениях с разрешением 512×512 пикселей. Также внимания заслуживает VonDoomCraft. Речь идет о невероятно атмосферном дополнении. Разрешение — 128×128 пикселей. Дополнение придает игре стиль ужастика. Last Days привносит в Minecraft элементы постапокалипсиса. Разрешение изображений — 32×32 пикселя. Их создателем является разработчик с ником Doku. Coterie Craft — это дополнения с невысоким разрешением — 16×16 пикселей. Текстуры очень яркие и качественные. Faithful – дополнение, которое способно буквально преобразить игровой мир, хотя и создано оно с соблюдением классического стиля. Разрешение — 32×32 пикселя. Fallen Earth – это еще один взгляд на мир после апокалипсиса. Разрешение изображений в данном случае невысокое — 16×16 пикселей. Atherys Ascended – дополнение, которое погружает игроков в атмосферу средневековья. Разрешение изображений — 32×32 пикселя. MarvelousCraft – это особое дополнение. Разрешение изображений — 64×64 пикселя. Models for Default – элемент, который дополняет виртуальный мир великолепными трехмерными моделями. Теперь вы знаете, что такое текстура и какое отношение это понятие имеет к играм, в частности, к «Майнкрафт».

Как используются текстуры

Допустим, нам нужно визуализировать деревянный куб. Для этого мы можем создать простой куб и изменить его геометрию, чтобы придать ему вид дерева. Вместо этого лучше добавить карту цвета (англ. color map) — растровое изображение, которое будет наложено на полигоны. Именно её чаще всего имеют в виду, когда говорят о текстурах.

Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике
Пример цветовой карты — имитация деревянной поверхности

Изображение будет наложено на модель, но геометрия останется неизменной. Так мы создадим видимость рельефа, не тратя много ресурсов на моделирование и компьютерную отрисовку.

Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике
Визуализированный куб с наложенной текстурой

Готовая модель выглядит неплохо, но на ней нет микрорельефа — небольших трещин, впадин и выпуклостей, которые видны на текстуре. Особенно сильно это заметно, если взглянуть на углы — они абсолютно прямые.

Исправить это — придать рельефность — можно, добавив больше полигонов, но гораздо быстрее будет воспользоваться картой высот (англ. height map), которую также иногда называют картой рельефа. Это чёрно-белая текстура, которая позволяет сделать рельеф реалистичным.

Существует несколько видов карт высот, у каждой свои особенности:

  • Bump map (англ. bump — кочка, выпуклость) создаёт иллюзию рельефа, но не меняет геометрию объекта. Для этого на цветовую текстуру компьютер накладывает небольшие искажения, чтобы создать иллюзию неровностей.
  • Parallax map (параллакс — иллюзия движения объекта относительно фона, которая видна движущемуся наблюдателю) меняет положение отдельных участков текстуры при отрисовке. То есть при отрисовке parallax map меняется положение отдельных пикселей, а не вершин.
  • Displacement map (англ. displacement — смещение) меняет геометрию объекта.

Вот пример displacement map:

Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике
Светлые области — выпуклости, а тёмные — впадины

При отрисовке модели с такой текстурой добавляются новые вершины, которые смещаются относительно полигона — поднимаются или опускаются. И мы получаем следующий результат:

Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике
Куб с наложенной картой смещения

Количество полигонов исходной модели не меняется, но геометрия объекта всё же становится более сложной во время отрисовки, поэтому здесь виден реальный рельеф, а не его иллюзия.

Значение слова Текстура по Ефремовой:

Текстура — Особенности строения твердого вещества, обусловленные особенностями расположение составляющих его частей.

Процедурно генерируемые текстуры

На объект можно накладывать не только готовые текстуры, но и генерируемые компьютером. Например, можно создать текстуру шума (англ. noise texture) — изображение, содержащее визуальный мусор (шум).

Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике
Пример текстуры шума

Текстура шума нужна, чтобы поверхность модели не выглядела слишком идеальной — в реальной жизни практически не встречаются безупречно ровные или идеально окрашенные предметы. Всегда есть какие-то потёртости, пятна, шероховатости и другие небольшие дефекты.

Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике
Три шара с разными материалами

Использование шума помогает добиться различных визуальных эффектов. Например, если наложить его на цветовую карту, можно создать эффект разводов, мазков кистью, выцветания или потёртости.

Если использовать шум в качестве displacement map, это поможет быстро создать реалистичную штукатурку, глину, цедру апельсина, поверхность Солнца, плавленый сыр, панировку, тесто для пиццы и многое другое.

Компьютерная графика

В компьютерной графике текстурами часто называют растровые цифровые изображения, содержащие текстурные элементы.

Текстуру часто ошибочно называют фоном. Понятие фона относится к перспективному месту на изображении, заднему плану. Текстура же в этом смысле — это изображение, визуально отображающее совокупность свойств поверхности какого-либо объекта — реального или вымышленного.

Понятия «текстура» и «фактура» применительно к свойствам какой-либо поверхности используются синонимично. Иногда словом «фактура» называют совокупность тактильных свойств, а текстурой — совокупность свойств визуальных. Однако за цифровым графическим изображением таких свойств закрепилось слово «текстура».

Параметры

Размер

Для цифрового художника предпочтительнее использовать текстуры большого размера, даже если результат его работы по размеру меньше, чем сами текстуры. Это связано с эффектом антиалиасинга, возникающем, если пытаться увеличивать текстурное изображение в графическом редакторе. При увеличении с антиалиасингом образуется размытость изображения — результат работы программных алгоритмов вычисления и усреднения цвета — что может существенно снизить качество текстуры на создаваемом изображении. В противоположность этому, при уменьшении большого изображения такие эффекты незаметны. Поэтому текстуры большого размера (англ.  high resolution) более ценны как инструмент художника. Размер текстур, точно так же, как и размеры обычных растровых изображений, измеряют в пикселях.

Тип

Абстрактная растровая текстура

Растровая текстура цифрового шума

Общепринятой классификации текстур по типам не существует, однако все же возможно выделить некоторые типы:

По эффектам при замощении: обычные (или шовные) и бесшовные текстуры (англ. Seamless patterns). Бесшовные текстуры при сочленении не образуют видимого шва, т.е. нарушения текстурного рисунка, поэтому ими можно безболезненно замостить холст сколь угодно большого размера. Бесшовные текстуры часто называют паттернами, что является калькой с англ. pattern — узор. К примеру, в растровом графическом редакторе Adobe Photoshop во многих последних версиях имеются предустановленные бесшовные текстуры для замощения холста.

  • По типу изображаемой текстуры (список неполон):
    • текстуры природных объектов (древесная кора, листья, небо и т.д.);
    • текстуры поверхностей из различных материалов (деревянные, металлические, глиняные, каменные, бумажные поверхности и т.д.);
    • текстуры шума, ветра, царапин, выщербленности, иных повреждений;
    • абстрактные текстуры, на которых не изображены объекты, но имеется более-менее однородный фон

и так далее.

  • фотографирование объекта, содержащего текстуру, на цифровую фотокамеру, с опциональной пост-обработкой в графическом редакторе;
  • сканирование объекта, содержащего текстуру. Недостаток этого способа в том, что, при превалирующей распространенности сканеров планшетного типа, объемные элементы (к примеру, габаритный деревянный щит) отсканировать трудно или вовсе невозможно;
  • отрисовка текстуры «с нуля» в графическом редакторе. Таким образом создаются, как правило, абстрактные текстуры, которым нет аналога в окружающем мире.

Компьютерная графика

В компьютерной графике текстурами часто называют растровые цифровые изображения, содержащие текстурные элементы.

Текстуру часто ошибочно называют фоном. Понятие фона относится к перспективному месту на изображении, заднему плану. Текстура же в этом смысле — это изображение, визуально отображающее совокупность свойств поверхности какого-либо объекта — реального или вымышленного.

Понятия «текстура» и «фактура» применительно к свойствам какой-либо поверхности используются синонимично. Иногда словом «фактура» называют совокупность тактильных свойств, а текстурой — совокупность свойств визуальных. Однако за цифровым графическим изображением таких свойств закрепилось слово «текстура».

Параметры

Размер

Для цифрового художника предпочтительнее использовать текстуры большого размера, даже если результат его работы по размеру меньше, чем сами текстуры. Это связано с эффектом антиалиасинга, возникающем, если пытаться увеличивать текстурное изображение в графическом редакторе. При увеличении с антиалиасингом образуется размытость изображения — результат работы программных алгоритмов вычисления и усреднения цвета — что может существенно снизить качество текстуры на создаваемом изображении. В противоположность этому, при уменьшении большого изображения такие эффекты незаметны. Поэтому текстуры большого размера (англ.  high resolution) более ценны как инструмент художника. Размер текстур, точно так же, как и размеры обычных растровых изображений, измеряют в пикселях.

Тип

Абстрактная растровая текстура

Растровая текстура цифрового шума

Общепринятой классификации текстур по типам не существует, однако все же возможно выделить некоторые типы:

По эффектам при замощении: обычные (или шовные) и бесшовные текстуры (англ. Seamless patterns). Бесшовные текстуры при сочленении не образуют видимого шва, т.е. нарушения текстурного рисунка, поэтому ими можно безболезненно замостить холст сколь угодно большого размера. Бесшовные текстуры часто называют паттернами, что является калькой с англ. pattern — узор. К примеру, в растровом графическом редакторе Adobe Photoshop во многих последних версиях имеются предустановленные бесшовные текстуры для замощения холста.

  • По типу изображаемой текстуры (список неполон):
    • текстуры природных объектов (древесная кора, листья, небо и т.д.);
    • текстуры поверхностей из различных материалов (деревянные, металлические, глиняные, каменные, бумажные поверхности и т.д.);
    • текстуры шума, ветра, царапин, выщербленности, иных повреждений;
    • абстрактные текстуры, на которых не изображены объекты, но имеется более-менее однородный фон

и так далее.

  • фотографирование объекта, содержащего текстуру, на цифровую фотокамеру, с опциональной пост-обработкой в графическом редакторе;
  • сканирование объекта, содержащего текстуру. Недостаток этого способа в том, что, при превалирующей распространенности сканеров планшетного типа, объемные элементы (к примеру, габаритный деревянный щит) отсканировать трудно или вовсе невозможно;
  • отрисовка текстуры «с нуля» в графическом редакторе. Таким образом создаются, как правило, абстрактные текстуры, которым нет аналога в окружающем мире.

Заключение

Существуют и другие виды текстур. Вот некоторые из них:

  • Карты бликов (англ. specular map) позволяют указать, от каких частей свет должен отражаться, а от каких нет.
  • Карты теней (англ. shadow map) позволяют заранее определить, как будет падать тень на модель. В основном карты теней используются в играх, потому что значительно ускоряют отрисовку.
  • Диффузные текстуры (англ. diffuse map) — карта цвета без бликов.
  • Карта смешивания (англ. stencil map) содержит информацию о распределении других текстур на поверхности.

Использование текстур значительно ускоряет работу 3D-художника. Даже если вы создаёте модели в мультяшном стиле, без текстур не обойтись, потому что для этого понадобится как минимум указать цвета разных частей объекта.

Что такое текстуры и как они работают в 3d-графике
Модель без текстур (слева) и с текстурами (справа)

Если интересуетесь 3D-графикой и хотите профессионально заниматься моделированием и текстурированием, вам поможет наш курс для 3D-художников.

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий