Правильная сетка 3D-модели и принцип достаточности: почему меньше - значит лучше

Топология модели - один из фундаментальных аспектов 3D-моделирования, который часто недооценивают начинающие художники. Правильная сетка не только делает модель визуально привлекательной, но и влияет на её функциональность, анимацию и производительность в играх или других приложениях. Давайте отложим в сторону все туторы "по кнопкам" и мануалы, и поговорим о философии создания 3D-моделей. О том, что отличает думающего 3D художника от начинающего - о принципе достаточности.

Что такое "правильная" сетка? Это не про идеальность

Часто новичкам кажется, что "правильная топология" - это некий священный грааль, идеальная сетка из одних лишь четырехугольников - квадов, расположенных идеальными лупами и рингами. И они проводят часы, пытаясь добиться этого идеала на простой модели условной кружки.

Давайте переформулируем

Правильная сетка - это не идеальная, а эффективная и целесообразная сетка.

Её главные критерии:

1. Она выполняет свою задачу. Модель выглядит так, как было задумано.
2. Она оптимальна. Содержит ровно столько полигонов, сколько нужно для задачи, и не больше. Суть в том, что лишние 100 трисов или вершин на одном объекте превращаются в десятки тысяч в сцене или локации, при клонировании, когда у вас таких моделей десятки и сотни. Думайте в разрезе оптимизации всей сцены, а не одного ассета.
3. Она предсказуема. Она ведет себя так, как вы ожидаете, при сглаживании, анимации и текстурировании.

Всё остальное - инструменты для достижения этих целей. Квады - не самоцель, а всего лишь самая предсказуемая и управляемая единица. Треугольники (трисы) и n-gоны (многоугольники) - не абсолютное зло, а зачастую следствие работы алгоритмов или сознательного выбора в определенных местах, где они будут уместны и не навредят. Более того, на моделях для игр, как правило, это единственно верный тип поликов.

Принцип достаточности: ваша главная суперсила

Теперь о самом главном - о принципе достаточности. Это художественное и техническое чутьё, которое подсказывает вам: здесь можно остановиться.

Как он работает на практике?

• Достаточная детализация: Нужно ли делать 1000 полигонов на ручке кружки, если она в финальной сцене будет занимать 10 пикселей? Нет. Следуя принципу достаточности можно сделать вывод: "8 или 6 полигонов по окружности - этого хватит, чтобы сохранить форму при сглаживании и не перегружать сцену". В играх зачастую используется технический минимум в три квада на поручнях и подобных элементах, когда такой объект удален на достаточное расстояние, с которого эта разница не видна.
• Достаточное сглаживание: Если вы моделите под сабдив и применяете Subdivision Surface. Первый уровень дал плавность. Второй уровень сделал её ещё чуть плавнее. А третий? А четвертый? Следуя принципу достаточности: "Второго уровня достаточно. Разница с третьим не видна человеческому глазу, но нагрузка на проц и видеокарту возрастет в разы".
• Достаточная точность: Вы скульптите камень для игрового проекта. Нужно ли вручную прорабатывать каждую трещину и дефекты на уровне геометрии? Конечно нет! По принципу достаточности можно понять: "Моделим грубую low-poly форму, которая сохраняет силуэт, а детализацию переложим на нормал-мапу, нарисованную в Substance Painter или перепеченую из high-poly".

К чему приводит нарушение принципа?

Игнорирование этого принципа создает три типа проблем:

1. Проблемы с производительностью: Сцена с миллионами трисов будет тормозить даже на этапе моделирования, заставляя вас минутами ждать простейших действий. А в игровом движке сцена с несколькими такими моделями просто поставит вашу условную видеокарту 5060 или 5070 на колени.
2. Проблемы с анимацией: Неоптимизированная сетка с лишними полигонами будет деформироваться при анимации менее предсказуемо, создавая артефакты и складки. Чистая и минималистичная топология гнется красиво и предсказуемо.
3. Проблемы с текстурированием и рендером: Лишние полигоны могут создавать нежелательные артефакты бейка, швы на UV становятся сложнее, а время рендера растет в геометрической прогрессии.

Как развивать в себе это чутьё?

1. Всегда спрашивайте "Для чего?" Прежде чем начать модель, спросите себя: это для игры, для 4К рендера или для печати? Ответ определит необходимый уровень детализации.
2. Доверяйте картам нормалей. Это магия, позволяющая низкополигональной модели выглядеть высокодетализированной. Вжух, и ваша лоупольная модель имеет мелкие детали и аккуратные, красивые фаски, имея, при этом минимальное количество необходимых полигонов. Учитесь запекать карты нормалей с high-poly на low-poly - это фундаментальный навык.
3. Сравнивайте сетку. Смотрите на режим сетки моделей профессионалов на ArtStation. Вы удивитесь, насколько экономно они используют полигоны, располагая их только там, где это критично и важно для формы.
4. Проходите тест на расстояние. Увеличьте камеру так, чтобы ваша модель занимала в кадре столько же места, сколько она будет занимать в финальной сцене. Если детали не видно - смело удаляйте эти полигоны или лупы. Их работу сделают текстуры.

Погоня за идеальной топологией ради самой топологии - это путь в тупик. Ваша цель - не создать сетку, которую можно будет повесить в музее как произведение искусства. Ваша цель - создать модель, которая будет идеально выполнять свою роль в проекте, эффективно используя ресурсы.

Развивайте в себе принцип достаточности. Это не скучный технический параметр, а творческий инструмент. Это умение вовремя сказать стоп, чтобы двигаться дальше и создавать больше. Именно этот принцип отделяет новичка, который бесконечно полишит одну модель, от профессионала, который за это время эффективно создает несколько таких ассетов.

Искусство 3D - это не в том, чтобы добавить как можно больше деталей на геометрии, а в том, чтобы убедительно изобразить их с помощью минимально необходимых средств.

Пишите своё мнение в комментариях, задавайте вопросы, подписывайтесь на канал и обязательно поддержите лайком. Это важно для развития канала. Спасибо.