Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: LIX Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 27 ноября 2017 г.)

Наука: Информационные технологии

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Гусева Т.Е. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ТОПОЛОГИИ ИГРОВОГО ПЕРСОНАЖА С МЕХАНИЧЕСКИМИ ЧАСТЯМИ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. LIX междунар. студ. науч.-практ. конф. № 11(58). URL: https://sibac.info/archive/technic/11(58).pdf (дата обращения: 29.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ТОПОЛОГИИ ИГРОВОГО ПЕРСОНАЖА С МЕХАНИЧЕСКИМИ ЧАСТЯМИ

Гусева Татьяна Евгеньевна

магистрант, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого,

Россия, г. Санкт-Петербург

Компьютерная игра подразумевает интерактивную коммуникацию пользователя с виртуальным пространством. Интерактивное взаимодействие отличается тем, что визуализация происходит в режиме реального времени.

При создании компьютерной игры интерактив обеспечивается бесперебойным функционированием – управляемые действия должны выполняться без задержек, технологический процесс требует множества ресурсов и поэтому для трехмерных моделей игр существуют ограничения.

Технические требования включают в себя ограничение на количество использованных материалов, костей для анимации и числа полигонов сетки трехмерного персонажа. Пределы этих параметров зависят от различных факторов:

  1. Мощность игровой платформы. Для сравнения, в мобильных играх используются персонажи с 300 – 1500 полигонов, когда для настольных систем цифра может доходить до сотен тысяч полигонов. [1].
  2. Количество 3D – моделей, одновременно находящихся в сцене. Чем больше моделей находится в сцене, тем сложнее игровому движку ее обработать и визуализировать.
  3. Положение камеры. Чем ближе трехмерные объекты располагаются относительно камеры, тем они более детализированы.

Качественная игровая модель подразумевает высокую детализацию и проработанную анимацию, а графический образ такой модели напрямую зависит от характеристик компьютера пользователя. Однако большая часть пользователей для видеоигр использует компьютеры средней мощности по причине высокой стоимости профессиональных игровых устройств. Так, для сравнения, стоимость видеокарт, которые используются в профессиональных игровых компьютерах, может совпадать с общей стоимостью компьютера средней мощности. Для того, чтобы видеоигры успешно воспроизводились не только на профессиональных устройствах, игрокам приходится снижать графические настройки. Таким образом, при создании современного игрового персонажа 3D–художнику необходимо соблюсти баланс между техническими ограничениями и детализацией персонажа.

Игровая модель может быть создана любым методом моделирования, но перед импортом в игровой движок ее необходимо перевести в полигональный объект и оптимизировать с учетом технических требований.

В зависимости от степени детализации полигональное моделирование разделяют на несколько категорий: низкополигональное моделирование (low-poly), среднеполигональное моделирование (mid-poly), высокополигональное моделирование (high-poly).

На сегодняшний день в процессе создания моделей для игр используется два метода Low-poly и High-Poly. Низкополигональное моделирование (Low-Poly) предназначено для создания объектов с небольшим числом полигонов, обычно, для экономии ресурсов, когда не требуется высокая детализация. Высокополигональное моделирование (High-Poly) представляет собой создание объекта с большим числом полигонов, точной его копии. [2]. В самой игре пользователь управляет низкополигональной моделью, а детализация достигается за счет запекания текстур и их переноса с высокополигональной на низкополигональную модель. Для создания и тех и других моделей используются разные методы моделирования и разное программное обеспечение.

Таблица 1.

Техники моделирования для создания игровых моделей

 

Low-poly моделирование

High-poly моделирование

Назначение

Внедрение модели в игровой движок

Детализация Low-poly

(запекание текстурных карт)

Тип полигонов

Плоские

Выпуклые

Форма объекта

Общие очертания

Точная копия

Нагрузка на компьютер

Низкая

Высокая

Способы моделирования

 

 

- Полигональное

(бокс-моделирование, вытягивание полигонов)

- Ретопология High-poly модели

- Скульптинг

- Методы иерархических подразбиений Low-poly моделей

 

 

Модели, создаваемые в трехмерной графике, можно условно разделить на две группы — органические и неорганические. К первой категории относятся объекты живой природы, такие как растения, животные, люди, ко второй — элементы архитектуры, а также предметы, созданные человеком (автомобили, техника и др.). [3] В контексте игровых персонажей к неорганическим моделям можно отнести объекты механические, такие как роботы. Киборги в играх состоят из обоих типов объектов.

Основная проблема персонажа с механическими частями заключается в том, что детали механизма моделируются отдельными мешами, в процессе сборки персонажа одни детали будут пересекать геометрию других, что в конечном итоге может привести к «проглядыванию» частей и появлению разрывов в процессе анимации. Если же сделать твердым телам единый меш при анимации деталь будет деформироваться как пластичный объект. Выходом из этой ситуации может стать добавление ригга к моделям механических объектов в процессе моделирования, для контроля будущих деформаций.

Если игровая модель имеет органические и механические формы появляется необходимость в поиске оптимальных способов моделирования и программного обеспечения для обоих типов объектов, внесение изменений в стандартный пайплайн по созданию игрового персонажа.

Для детализированного моделирования органики предназначены программы 3D-скульптинга, такие как Zbrush, Sculptris, Autodesk Mudbox, 3D-coat, Blender. Далее следует процесс ретопологии, то есть построения новой топологии модели на основе детализированной, которая будет внедрена в игровой движок. Для построения топологии органических объектов необходимо распределять полигоны по направлению мышц и уплотнять сетку в местах деформаций, таких как колени, локти, пальцы и т.д.

Для игровых моделей механических объектов используется полигональная техника, с ее помощью легко создаются объекты твердых форм. Практически во всех современных 3D-редакторах представлена эта техника, к самым популярным программам относятся: 3Ds max, Maya, Modo, Houdini, Blender, Cinema 4D.

В реальной жизни практически не существует объектов с идеально острыми углами, поэтому твердые механические объекты моделируются с применением сглаживания, таким образом задается детализация. Существует несколько способов сглаживания, но для контроля полигональной сетки лучше всего подходят методы с применением топологического приема – добавления сдерживающих ребер и последующим сглаживанием. Также в механических моделях встречаются объекты, которые пересекают друг друга, с точки зрения построения правильной полигональной сетки подходят приемы прорезания контура на основном объекте с последующим экструдированием формы. После использования этого приема необходимо исправить сетку модели вручную.

Для обоих типов объектов, помимо указанных принципов построения правильной топологии справедливы следующие правила:

  1. Полигоны могут быть треугольными, четырехугольными и многоугольными, но в процессе моделирования преимущественно используются четырехугольные полигоны.
  2. Идеальная форма полигона - квадрат. С помощью квадратных полигонов строится ровная и гладкая сетка, ребра проходят через всю модель, это значит, что в любой момент легко можно внести изменения в геометрию. [4] Сетка из квадратных полигонов проще деформируется, в отличии от треугольников, с которыми сложнее увидеть направление сетки, а при деформации они образуют острые углы.
  3. Вершины четырёхугольного полигона должны по возможности находиться примерно в одной плоскости. Если одна из вершин сильно опущена или поднята, лучше разбить четырёхугольник на два треугольника.

Построение топологии является одним из важных этапов создания игрового персонажа, от которого зависит качество анимации и соответствие модели техническим требованиям. В данной статье были рассмотрены техники и принципы, которые упрощают процесс моделирования и подготовки трехмерного персонажа с механическими частями к анимации и внедрению в игровой движок.

 

Список литературы:

  1. Моделирование персонажей для оптимальной производительности https://docs.unity3d.com/ru/530/Manual/ModelingOptimizedCharacters.html [Электронный источник]
  2. Виды 3d моделирования http://3d-modeli.net/uroki-3d/6175-vidy-3d-modelirovaniya.html [Электронный источник]
  3. Булевы операции http://life-prog.ru/2_90419_bulevi-operatsii.html [Электронный источник]
  4. Теория полигонального 3D-моделирования https://3dpapa.ru/quads-and-triangles/ [Электронный источник]
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.