3D-текстуры

В компьютерной графике под 3D-текстурой понимаются растровые изображения, которые накладываются на поверхность трехмерной модели, чтобы сделать ее рельефной, задать ей определенный оттенок и создать эффект того, что модель сделана из конкретного материала. Это помогает добиться большей реалистичности объекта за меньшее время, так как дизайнеру не нужно отрисовывать множество элементов — достаточно лишь задействовать ту или иную карту 3D-текстур.

В чем различия между текстурой и фактурой?

Многие путают данные понятия, ведь они оба относятся к свойству материалов. Но на самом деле между ними есть существенные различия.

• Фактура — свойство материала или предмета, которое обусловлено особенностями обработки его поверхности и которое можно оценить при прикосновении или взгляде. Например, стекло гладкое, кора шершавая, ткань ворсистая. Когда речь идет про фактуру, то в большей степени имеется в виду характер поверхности. Его можно оценить, если пощупать реально существующий предмет: меховую шапку, кожаную сумку, пластиковый корпус смартфона.
• Текстура — свойство, которое транслирует информацию о внутренней структуре этого предмета. К примеру, деревянная доска плотная, состоит из отдельных волокон и имеет трещины, а стеклянный стакан прозрачный, хрупкий и преломляет лучи света. Если разговор заходит о 3D-текстурах, то под данным термином понимается прежде всего имитация какого-либо материала со всеми его особенностями. 

Как и где используются текстуры

Классический пример использования текстур — живопись: художники применяют ряд приемов, которые помогают подчеркнуть особенности того или иного материала. В частности, берут на кисть одновременно несколько оттенков, чтобы создать более высветленные и затененные участки, или набирают большой объем краски, чтобы щетина оставляла не только цветной, но и рельефный след.

В промышленном дизайне текстурирование важно для улучшения эргономики используемого объекта. Например, добавление на пластиковый предмет резины с характерной для нее текстурой часто повышает комфорт использования этого предмета, так как резина приятная на ощупь, мягкая и упругая.

В интерьерном дизайне текстуры дают возможность создавать 3D-визуализацию материала на предварительном проекте, а во время реализации — имитировать дорогой материал с помощью более дешевых, обладающих похожей текстурой. Классика жанра: вместо дорогостоящего натурального мрамора часто применяют более дешевый искусственный, который выглядит точно так же.

Дизайнеры могут использовать различные текстуры и при подготовке проектов к презентации. В области 3D-дизайна и моделирования HD-текстуры играют одну из главных ролей — они отвечают за реалистичность изображения.

Встретить текстуры можно в любой компьютерной игре, часто они приковывают к себе много внимания и являются главной изюминкой. Текстуры в играх обычно дополнены реалистичной физикой материалов: на снегу остаются следы персонажей, песок сыплется и разлетается в стороны, а вода красиво течет и преломляет лучи солнца. Всё это передает уникальную атмосферу игрового мира.

Что такое процедурное текстурирование

Под процедурным текстурированием понимается методика, при которой изображение текстуры создается компьютером посредством написанного заранее алгоритма. Самый простой пример — текстура шума (серого визуального мусора). Она часто используется для придания трехмерной модели более реалистичного вида: в реальной жизни почти не бывает идеально гладких поверхностей, и шум позволяет показать небольшой рельеф (легкие потертости, шероховатости и т.д.).

Результатом работы процедурного текстурирования является процедурная (текстурная) карта — растровое изображение текстуры, которое можно впоследствии накладывать на объемную модель в 3D-редакторе. Все процедурные текстуры обратимы: они содержат полную информацию о своем создании, и их легко корректировать, например изменять крупность элементов. Если при их создании были использованы исключительно числовые значения, то готовые текстурные карты имеют небольшой размер, но при этом могут масштабироваться.

Принципы создания текстур вручную

1. Выразительность делает материал более реалистичным. Недостаточно раскрасить кожу модели человека в телесный цвет, а стальные доспехи — в серый. Необходимо создать такое изображение, при взгляде на которое пользователь сразу сможет понять, что же за материал перед ним. Чтобы текстура стала более выразительной, нужно подготовить карты отражений в редакторе Photoshop, настроить их контрастность и яркость, а также исключить области, где отражения вообще не нужны. В итоге те же доспехи станут выглядеть более реалистично: свет будет по-разному отражаться от различных участков, подчеркивать рельеф и объем.

2. Базовый материал упрощает работу. Нет смысла создавать текстуру с мелких деталей. Для начала работы над объектом стоит подготовить базовый материал — простую текстуру с однородным рельефом. Если нужно добавить повреждения и иные особенности, то это можно сделать уже в процессе дальнейшей работы. Базовый материал рекомендуем обязательно сохранить в библиотеку — это сэкономит время при создании похожих объектов в будущем.

3. Мелкие детали придают больше реализма. Царапины, сколы краски, вмятины на металле — все это не бросается в глаза при первом взгляде на трехмерную модель, но делает текстуру более интересной и живой. В качестве примера можно взять модель поваленного дерева: коричневый ствол с рельефом коры будет выглядеть более реалистично, если добавить на него небольшие колонии мха, опавшие листья, горсти земли и т.д. Важно не переусердствовать с детализацией, чтобы не вызвать обратный эффект.

4. Баланс между четкостью и размытостью скрывает мелкие артефакты. Фильтр четкости позволяет улучшить детализацию и сделать объект более реалистичным. Но важно дозировать степень использования четкости: выкрученные на максимум значения спровоцируют появление множества мелких дефектов (царапин, сколов, слишком ярких пикселей), а сведенные к минимуму создадут эффект пелены (размытые контуры, нечеткие шрифты и т.д.).

Как наложить текстуру в 3Ds Max

Рассмотрим процесс наложения текстуры на заранее подготовленную трехмерную модель. Для этого необходимо запустить 3Ds Max и создать простой куб со стороной 300 см. Для удобства можно уменьшить масштаб модели. Далее следует открыть панель материалов и выбрать из выпавшего списка стандартный материал. Затем нужно открыть меню параметров и выбрать пункт Diffuse color, после чего нажать на одноименную кнопку в открывшемся окошке. После этого во вкладке Maps в новом окне нужно кликнуть на Bitmap: появится форма для загрузки текстур. Далее следует выбрать необходимую текстуру и нажать кнопку ОК — текстура будет нанесена на трехмерную модель куба, которую вы создали ранее.