Assets: 3D Mesh I Modelli 3D più comuni: Mesh poligonali

Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Game Engines
Master Game Dev
Verona, 2014-2015
Assets: 3D Mesh
Marco Tarini
I Modelli 3D più comuni:
Mesh poligonali
Di triangoli, o mista (quadrilateri + triangoli)
Struttura dati per modellare oggetti 3D
GPU friendly
Risoluzione (potenzialmente) adattiva
“Complessità” = numero facce
Marco Tarini - 2014
1
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Mesh triangolare
(o mesh simpliciale)
Un insieme di triangoli adiacenti
facce
vertici
spigoli
(o edges)
Mesh di triangoli
discretizzazione lineare a tratti
di una superfice continua (un “2 manifold”)
immersa in R3
Componenti:
geometria
i vertici, ciascuno con pos (x,y,z)
un campionamento della superficie!
connettività (a volte: “topologia”)
come sono connessi i vertici
(es.: in una tri-mesh, i triangoli)
attributi
es: colore, materiali, normali, UV, …
Marco Tarini - 2014
2
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Mesh: geometria
Insieme di posizioni dei vertici
Un vettore posizione (x,y,z) per ogni vertice
(Spazio Oggetto)
V1
V2
V3
V4
V5
Mesh: connettività (o topologia)
Triangoli (o quads, o edges…)
che connettono fra loro i vertici
Come nodi connessi da archi, in un grafo
V1
V2
T1
V3
T3
T2
V4
V5
Marco Tarini - 2014
3
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Mesh: attributi
Quantità che variano sulla superficie
Campionati per vertice, interpolati nei poly
RGB1
RGB2
V1
V2
RGB3
T1
RGB4
V3
T3
T2
RGB5
V4
V5
Mesh: attributi
Proprietà che variano sulla superficie
Memorizzati per vertice
(almeno, nei games)
Attributi più diffusi nei games:
Normale
per: re-lighting dinamico
Colore
per: baked lighting (ambient occlusion)
per: aggingere varietà (RGB)
Coordinate tessitura (“uv mapping”)
per: texture mapping
Direzioni tangenti
per: bump mapping
Bone assignment (“rigging” o “skinning”)
per: animazioni skeletali
Marco Tarini - 2014
4
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Meshes: complessità
crescente
1994
70.000 △
Meshes: complessità
crescente
1997
1.200.000 △
Marco Tarini - 2014
5
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Meshes: complessità
crescente
2002
2.000.000.000 △
Low Poly Meshes
Marco Tarini - 2014
6
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Come rappresento una mesh?
(quali strutture dati)
Modo indexed in C++ :
class Vertex {
vec3 pos;
rgb color;
/* attribute 1 */
vec3 normal; /* attribute 2 */
};
class Face{
int vertexIndex[3];
};
class Mesh{
vector<Vertex> vert; /* geom + attr */
vector<Face> tris;
/* connettivita’ */
};
Come rappresento una mesh?
(quali strutture dati)
indexed mesh
V1
V2
T1
V3
T3
vert
X
Y
Z
R
G
B
V1
x1
y1
z1
r1
g1
b1
V2
x2
y2
z2
r2
g2
b2
V3
x3
y3
z3
r3
g3
b3
V4
x4
y4
z4
r4
g4
b4
V5
x5
y5
z5
r5
g5
b5
GEOMETRIA + ATTRIBUTI
T2
V4
V5
Tri:
Wedge
1:
Wedge
2:
Wedge
3:
T1
V4
V1
V2
T2
V4
V2
V5
T3
V5
V2
V3
CONNETTIVITA’
Marco Tarini - 2014
7
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Ma… in ambiente games
LOW POLY MODELLING!
Low-poly modelling
by Phillip Heckinger (3D modeller)
Marco Tarini - 2014
8
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
low-poly
model
pixel
art
(high-res)
: mesh
=
: (high res)
image
Solomons’s key
(1986, Temco)
on Z80
reminder:
per tutti gli ‘80,
il principale asset dei games
è consistito da
sprites / tilemaps in pixel art ...
Marco Tarini - 2014
Metal Slug (1996, Nazca Copr), on Neo Geo (SNK)
9
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Anche nei games
800 △
Unreal Torunement
(1999)
Anche nei games
3000 △
800 △
Unreal Torunement
(1999)
Unreal Torunement 2K3
(2002)
Marco Tarini - 2014
10
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Anche nei games
3000 △
800 △
Unreal Torunement
(1999)
Unreal Torunement 2K3
(2002)
4500 △
solo l’arma
800 △
(1999)
Marco Tarini - 2014
questa,
12000 △
Unreal Torunement 3
(2007)
3000 △
(2002)
15000 △
(2006)
11
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Anche nei games
230 △
(1996)
300 △
(1998)
4.000 △
(2002)
48.000 △
30.000 △
(2012)
(2008)
Tasks of the Game Engine
for Meshes
Import (from disk)
Simple Pre-processing
e.g.: Compute Normals (if needed, i.e. rarely)
e.g.: Compute Tangent Dirs
e.g.: Bake Lighting (sometimes)
Render
GPU based
(+ animate)
Marco Tarini - 2014
12
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Rendering of a Mesh
in a nutshell
Load…
store all data on GPU RAM
Geometry + Attributes
Connectivity
Textures
Shaders
THE MESH
THE MATERIAL
…and Fire!
send the command: do it !
Simplified schema of: “PC + Video Card”
Video Card
RAM
GPU
CPU
ALU
(GPU)
(main)
RAM
Internal bus
(of video card)
Disk
…
BUS
26
Marco Tarini - 2014
13
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Mesh in the Game Engine
DISK
CENTRAL RAM
LOAD
IMPORT
Mesh
File
GPU RAM
Mesh
Object
Mesh
GPU
Object
(PREPROCESS)
Memory Management !
Marco Tarini - 2014
DISK
CENTRAL RAM
Mesh
Mesh
File
Mesh
File
Mesh
File
Mesh
File
Mesh
File
Mesh
File
File
Mesh
Mesh
File
Mesh
File
Mesh
File
Mesh
File
Mesh
File
Mesh
File
File
Mesh
Mesh
Object
Mesh
Object
Mesh
Object
Mesh
Object
Mesh
Object
Object
GPU RAM
Mesh
Mesh
GPU
Mesh
GPU
Object
GPU
Object
Object
14
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Mesh File
A file of a given format
sitting on the disk
Choices for the game engine:
which formats(s) to import?
proprietary, standard…
storing which attribute?
Issues:
storage cost
loading time
Mesh Object
A (C++ / Javascript / etc) structure
in main RAM
Choices for the game engine:
which attribute to store?
storage formats… (floats, bytes, double…)
which preprocessing to offer
(typically at load time)
Marco Tarini - 2014
15
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Mesh GPU Object
VBO / Vertex Arrays / etc
Sitting in GPU RAM
The most precious one !!!!
Ready to render!
Choices for Game Engine:
which GPU mechanism
storage formats
balance storage cost / precision / computatuion
Come rappresento una mesh?
(quali strutture dati)
Una tri-mesh è un insieme di triangoli adiacenti
Modo diretto:
un vettore di triangoli
e per ogni triangolo tre vertici
e per ogni vertice tre coordinate
Ma: replicazione dati
poco efficiente in spazio
oneroso fare updates
Marco Tarini - 2014
16
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Come rappresento una mesh?
(quali strutture dati)
Modo indexed:
Geometria: array di vertici
in ogni vertice, posizione e attributi
Attributi:
coi vertici
(e.g. campi della classe “vertice”)
Connettività: (a volte anche: “topologia”)
Array di triangoli
Per ogni triangolo:
tripletta di indici a vertice
Esempio di mesh indexed:
guardiamo dentro un file in formato OFF
# facce # edges
# vertici
x,y,z
2ndo
vert
Marco Tarini - 2014
OFF
12 10 40
0 0 0
3 0 0
3 1 0
1 1 0
1 5 0
0 5 0
0 0 1
3 0 1
3 1 1
1 1 1
indice 0
indice 1
indice 2
indice 3
LetteraL.off
1
0
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
5
5
3
5
6
6
0
1
2
3
4
5
1
1
2
4
7
9
1
2
3
4
5
0
1 0
3 0
8 9
10 11
7 6
8 7
9 8
10 9
11 10
6 11
prima faccia:
4 vertici:
con indici
3, 2, 1 e 0
17
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Come rappresento una mesh?
(quali strutture dati)
Modo indexed in C++ :
class Vertex {
vec3 pos;
rgb color;
/* attribute 1 */
vec3 normal; /* attribute 2 */
};
class Face{
int vertexIndex[3];
};
class Mesh{
vector<Vertex> vert; /* geom + attr */
vector<Face> tris;
/* connettivita’ */
};
Come rappresento una mesh?
(quali strutture dati)
indexed mesh
V1
V2
T1
V3
T3
vert
X
Y
Z
R
G
B
V1
x1
y1
z1
r1
g1
b1
V2
x2
y2
z2
r2
g2
b2
V3
x3
y3
z3
r3
g3
b3
V4
x4
y4
z4
r4
g4
b4
V5
x5
y5
z5
r5
g5
b5
GEOMETRIA + ATTRIBUTI
T2
V4
V5
Tri:
Wedge
1:
Wedge
2:
Wedge
3:
T1
V4
V1
V2
T2
V4
V2
V5
T3
V5
V2
V3
CONNETTIVITA’
Marco Tarini - 2014
18
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Come rappresento una mesh?
(quali strutture dati)
connettività con half-edges
V1
V2
H2
H1
H8
H3
H7 H9
H4 H5
V4
H6
V5
V3
Half
edge:
Da:
A:
Next:
Opposite:
H1
V4
V1
H2
--
H2
V1
V2
H3
--
H3
V2
V4
H1
H4
H4
V4
V2
H5
H3
H5
V2
V5
H6
H7
H6
V5
V4
H4
--
H7
V5
V2
H8
H5
H8
V2
V3
H9
--
H9
V3
V5
H7
--
CONNETTIVITA’
Strutture per connettività
a confronto
INDEXED
HW friendly
HALF-EDGES
Rendering… complicato
(directly maps to:
vertex arrays, VBO)
Navigazione… complicata
richiede strutture dati
ulteriori (“di adiacenza”)
Marco Tarini - 2014
Navigazione semplice
es: x trovare tutti i vertici nella
“stella 1” di un vertice…
Ok per: mesh “pure”
(di soli tri, o, al max, di soli quad)
Ok anche per: polygonal mesh
(poligoni misti a piacere)
Compatta: 3 indici x tri
Prolissa: 12 indici per tri
> adatta per
rendering
> adatta a mesh
processing
19
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Mesh processing
aka Geometry Processing
Librerie:
VCG-Lib (CNR,
)
Vision and Computer Graphic Lib
OpenMesh (RWTH,
de )
+ open flipper
CGAL (INRIA,
)
Computational Geometry Algorithms Library
(tutte: C++, open-source.)
Mesh processing
aka Geometry Processing
Un buon manuale
x programmare
mesh processing:
Marco Tarini - 2014
20
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Attributi comuni: normale
Vettore direzione unitario
Orientamento della superficie
Usato per il lighting
A volte, calcolate
automaticamente
dalla geometria
…
Ma l’artista decide
quali edges sono
soft e quali hard
Calcolo normali
dalla geometria
Geometria
=(1)=>
normali x faccia
=(2)=>
normali x vertice
(1)
v1
e1
v2
e2
v3
(2)
N̂ v
N̂1
N = Nˆ 1 + Nˆ 2 + ... + Nˆ n
N̂ 6
N̂ 2
N
Nˆ =
|N|
Marco Tarini - 2014
e1×e2
N̂ 5
N̂ 3
N̂ 4
21
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Calcolo normali
dalla geometria
Nota:
l’orientamento delle facce
deve essere coerente
A
1
3
D
1
2
3
2
C
senso opposto, edge coerente
B
Coherently oriented faces:
can you check it?
V1
V2
T1
V3
T3
vert
X
Y
Z
R
G
B
V1
x1
y1
z1
r1
g1
b1
V2
x2
y2
z2
r2
g2
b2
V3
x3
y3
z3
r3
g3
b3
V4
x4
y4
z4
r4
g4
b4
V5
x5
y5
z5
r5
g5
b5
GEOMETRIA + ATTRIBUTI
T2
V4
V5
Tri:
Wedge
1:
Wedge
2:
Wedge
3:
T1
V4
V1
V2
T2
V4
V2
V5
T3
V5
V2
V3
CONNETTIVITA’
Marco Tarini - 2014
22
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Nota:
normali alla superficie
normali geometriche
normali come attributo
definite per faccia
implicite
“vere”
(verso dipende da
orientamento vertici
in faccia)
≠
usate per…
back face culling
definite per vertice
esplicitamente
memorizzate
arbitrio dell’artista
(nel caso generale)
usate per…
lighting
si possono usare come modo per calcolare
Crease edges
(aka “hard edges”)
Edges di discontinuità delle normali.
No Creases:
(all edges “soft”)
With Creases:
(red edges “hard”)
Come si ottiene una discontinuità (C0) negli attributi?
Marco Tarini - 2014
23
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
risposta:
Vertex seams
Vertex seam = due vertici coincidenti in xyz
(attributi diversi assegnati ad ogni copia)
a literal
“seam”
es: vertex seams
per implementare hard edges
Vertex seams
Necessari per ogni discontinuità di attributo
Replicazione dati… un male necessario)
vert
X
Y
Z
R
G
B
V1 x1 y1 z1 r1 g1 b1
V2 x2 y2 z2 r2 g2 b2
V3 x3 y3 z3 r3 g3 b3
V4 x4 y4 z4 r4 g4 b4
V5 x5 y5 z5 r5 g5 b5
Wedge
1:
Wedge
2:
Wedge 3:
Tri:
T1
V4
V1
V2
T2
V4
V2
V5
T3
V5
V2
V3
CONNETTIVITA’
GEOMETRIA + ATTRIBUTI
Marco Tarini - 2014
24
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Attributi Comuni: colore
Utile per:
Differenziare modelli
Baked global lighting
(per vertex ambient occlusion)
…e molto altro
Attributi Comuni:
texture coords
Legano la mesh ad un’immagine tessitura
(vedremo presto)
Tipicamente,
necessitano Texture seams
(piu’ di ogni altro attributo)
Marco Tarini - 2014
25
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Attributi Comuni: recap
Posizione (“geometria” della mesh)
Normale
Colore
Texture Coords (“UV-mapping” della mesh)
Tangent Dirs
per tangent space
narmal mapping
(vedi texturing, dopo)
Attributi Comuni: recap
Posizione (“geometria” della mesh)
Normale
Colore
Texture Coords (“UV-mapping” della mesh)
Tangent Dirs
Bone assignments (“skinning” della mesh)
vedremo nella lezione
sull animazione
Marco Tarini - 2014
26
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Attributi Comuni: recap
Posizione
Normale
Colore
Texture Coords
Tangent Dirs
Bone assignments
vert
X
Y
Z
Nx
Ny
W1:
W2:
W3:
Tri:
T1
T2
T3
CONNETTIVITA’
Nz
R
G
B
A
U
V
Tx
Ty
Tz
Bx
By
Bz
V1
V2
V3
V4
V5
GEOMETRIA + ATTRIBUTI
Life of a Mesh (and, basically, any 3D assets)
in a Game Engine
DISK
CENTRAL RAM
LOAD
IMPORT
Mesh
File
GPU RAM
Mesh
Object
Mesh
GPU
Object
(PREPROCESS)
Marco Tarini - 2014
27
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Formati files per mesh …
(da xkcd.com)
Formati files per mesh
(una Torre di Babele!)
3DS - 3D Studio Max file format
OBJ - Another file format for 3D objects
MA, MB - Maya file formats
3DX - Rinoceros file format
BLEND - Blender file format
DAE - COLLADA file format (Khornos)
FBX - Autodesk interchange file format
X - Direct X object
SMD - good for animations (by Valve)
MD3 - quake 3 vertex animations
DEM - Digital Elevation Models
DXF - (exchange format, Autodesk's AutoCAD)
FIG - Used by REND386/AVRIL
FLT - MulitGen Inc.'s OpenFlight format
HDF - Hierarchical Data Format
IGES - Initial Graphics Exchange Specification
IV - Open Inventor File Format Info
LWO, LWB & LWS - Lightwave 3D file formats
MAZ - Used by Division's dVS/dVISE
MGF - Materials and Geometry Format
MSDL - Manchester Scene Description Language
3DML - by Flatland inc.
C4D – Cinema 4D file format
Marco Tarini - 2014
SLDPTR - SolidWork "part"
WINGS - Wings3D object
NFF - Used by Sense8's WorldToolKit
SKP - Google sketch up
KMZ - Google Earth model
OFF - A general 3D mesh Object File Format
OOGL - Object Oriented Graphics Library
PLG - Used by REND386/AVRIL
POV - “persistence of vision” ray-tracer
QD3D - Apple's QuickDraw 3D Metafile format
TDDD - for Imagine & Turbo Silver ray-tracers
NFF & ENFF - (Extended) Neutral File Format
VIZ - Used by Division's dVS/dVISE
VRML, VRML97 - Virtual Reality Modeling Language (RIP)
X3D - tentato successore di VRML
PLY - introdotto by Cyberware – tipic. dati range scan
DICOM - Dalla casa omonima – tipic. dati CAT scan
Renderman - per l'omonimo visualizzatore
RWX - RenderWare Object
Z3D - ZModeler File format
etc, etc, etc...
28
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Formati file per mesh
più usati nei games
.OBJ (wavefront)
più diffusi
☺ max diffusione
☺ indexed, normali , uv-mapping
no colori (solo indice materiale x faccia)
no skinning o ani
.SMD (
)
meno diffusi
☺ animazioni scheletali + skinning
☺ normali , uv-mapping
no indexed!
no colori
.MD3 (Quake, IDsoft)
☺ vertex animations, normali
no colori
.PLY (cyberware)
☺ customizzabile
“accademico”
semplici
.3DS (
)
☺ si: colori, uv-mapping,
indexed, materiali, tessiture…
no: normali
limite al numero di vert (64K)
.COLLADA (
)
☺ completissimo
☺ nato apposta per essere interscambio
☺ open standard
quasi impossibile da parsare completamente
.FBX (
)
☺ completo, comprese animations
complesso, difficile da parsare
.MA / .MB (
)
☺ completo, comprese animations
complesso, difficile da parsare
complessi
Modelli 3D:
come ottenerli
Come tutti gli asset, possible aquistarli
Marco Tarini - 2014
29
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Modelli 3D:
come ottenerli
Modellazione digitale manuale
Lavoro dei modellatori digitali
3D modeller
(modellatore
digitale 3D)
2D concept
artist
2D concepts
/ Sketches
3D low poly
mesh
Tecniche di modellazione
digitale di modelli 3D
Tecniche:
Low poly diretta
e.g. wings3D
Subdivision surfaces
e.g. con blender
Digital sculpting
e.g. con Z-brush
Marco Tarini - 2014
30
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Mesh editing:
applicativi generici
3D Studio Max (autodesk) , Maya (autodesk) , Cinema4D (maxon)
Lightweight 3D (NewTek), Modo (The Foundry) , …
generici, potenti, completi
Blender
idem, ma open-source e freeware (simile a: Gimp VS. Adobe Photoshop per 2D images)
MeshLab
open-source, grande collezione algoritmi di geometry processing …
AutoCAD (autodesk), SolidWorks (SolidThinking)
per CAD
ZBrush (pixologic), + Sculptris , Mudbox (autodesk)
metafora scultura virtuale, specializzato in ritocco manuale dettagli hi-freq, bumpmapping, normalmaps…
Wings3D
open-source, piccolo, specializzato in low-poly editing, subdivision surfaces
[Rhinoceros]
parametric surfaces (NURBS)
FragMotion
specializzato per mesh animate
…
+ moltissimi strumenti per contesti specifici
(editing di umani, di interni architetturali, di paesaggi, o editor specifici per game-engines, etc...)
Low poly diretta
(demo)
Marco Tarini - 2014
31
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Low poly diretta
(demo)
1
9
19
2
3
11
10
5
4
6
13
12
8
7
17
14
23
20
18
24
22
21
…
25
26
27
28
29
30
31
Tecniche di modellazione
digitale di modelli 3D
Subdivision surfaces
Raffinamento progressivo della mesh
da lowest res
hi res
Ottimo per oggetti dall’aspetto
smooth, organico e “pulito”
Marco Tarini - 2014
32
Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Superfici di suddivisione
Modo molto diffuso per costruire mesh
1: fare mesh di controllo
a bassa risoluzione
"a mano"
2: raffinarla automaticamente
iterativamente
(ad ogni interazione si aggiungono facce e vertici)
molti schemi matematici differenti
con diverse peoprietà
Superfici di suddivisione
Esempio: schema butterfly (per mesh triangolari)
e' uno degli schemi 1=>4
(in un passo di suddivisione, da ogni triangolo se ne ottengono 4)
(aggiunta di un vertice per ogni edge)
Passo
di
suddivisone
MA... quali coordinate assegnare al nuovo vertice?
Ogni schema di suddivisone ha la sua formula. Ad esempio...
Marco Tarini - 2014
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Game Engines - Mesh Assets
17/10/2014
Superfici di suddivisione
Esempio: schema butterfly
2
16
-1
16
8
16
8
16
-1
16
POS(
-1
16
-1
16
2
16
) =
+
+
8
16
2
16
-1
16
(POS(
(POS(
(POS(
) + POS(
))
) + POS(
))
) + POS(
) + POS(
) + POS(
))
Superfici di suddivisione
Ad ogni passo di suddivisione
(x,y,z) dei nuovi vertici inseriti
formula (estrapolazione dei vicini)
(x,y,z) dei vecchi vertici
si tiene la vecchia pos (schemi “interpolativi”)
oppure
formula (estrapolazione) (schemi “approssimativi”)
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Esempio: con schema
Catmull-Clark
level 0
(“control mesh”)
level 1
level 2
level 3
∞
lvl
(“limit surface”)
Superfici di suddivisione
mesh
di controllo
mesh
finale
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Superfici di suddivisione
Anche iterativamente:
1- Modellare “control mesh”
DEMO!
(editing manuale)
2- Suddivisione
(un passo)
3- Ritocco!
(editing manuale)
4- Goto 2
(fino a
raggiungimento
risultato voluto
alla risuolzione voluta)
Molti schemi…
Catmull-Clark
Doo-Sabin
Loop
sqrt(3)
Butterfly
Mid-edge
….
recente aumento
di popolarità
(GPU friendliness)
Marco Tarini ‧ Com
puter Graphics ‧ 2
011/12 ‧ Universit
à dell’Insubria
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Differenze fra gli schemi
di suddivisione
interpolativi VS approssimativi
solo triangoli, solo quads, qualunque cosa
incremento complessità
(per ogni passo di suddivisione)
proprietà della limit surface
(esistenza, smoothness)
esistenza forma chiusa per la limit surface
(esatta o approssimata)
…
Marco Tarini ‧ Com
puter Graphics ‧ 2
011/12 ‧ Universit
à dell’Insubria
Tecniche di modellazione
digitale di modelli 3D
Tecniche:
Low poly diretta
e.g. wings3D
Subdivision surfaces
e.g. con blender
Digital sculpting
e.g. con Z-brush
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DEMO
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Digital Sculpting
cisel
(scalpello)
Modelli 3D:
come ottenerli
Modellazione digitale manuale
Lavoro dei modellatori digitali
3D modeller
(modellatore
digitale 3D)
2D concept
artist
2D concepts
/ Sketches
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3D low poly
mesh
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Modelli 3D:
come ottenerli
Attraverso 3D scanning
Tecnologie per ottenere:
modelli digitali 3D
a partire da:
oggetti reali
3D scanning
(e.g. laser scanning)
Modelli 3D:
come ottenerli
Attraverso 3D scanning
Tecnologie per ottenere:
modelli digitali 3D
a partire da:
oggetti reali
3D scanning
(e.g. contact
scanning)
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Modelli 3D:
come ottenerli
3D scanning
A.k.a. automatic 3D model acquisition
Molte tecnologie diverse
Laser scanners
Time of flight
Structured light (kinect)
…
Caratteristiche diverse
Qualità risultati
Rumore / risoluzione
Automatismo
Invasività
Markers? Powder?
Real time? (kinect)
Costo
Dimensione massima oggetti
(full body scanner?)
Modelli 3D:
come ottenerli
Attraverso 3D scanning
Scultore
(fisico)
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3D scanning
Modello reale
Hi res model
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Modelli 3D:
come ottenerli
PERFECT for games!
(much easier to: animate,
re-edit, uvmap, …)
VS
Dino,
scanned
by artec3d
(artistic)
manually edited
3D low poly mesh
(scanned)
hi res model
30000 tri
Modelli 3D:
come ottenerli
Modellazione procedurale
parametri
Programma
che genera la mesh
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Parentesi:
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Procedural generation:
ottimo per games
Concetto: invece di avere un asset,
avere un programma che lo crea dinamicamente
Modellazione procedurale
AI procedurali, boss procedurali…
Livelli procedurali
Terreni procedurali
Musica procedurale
Scene procedurali
Minecraft,
Mojang, 2009
Elite,
Acornsoft, 1984
Left 4 dead,
Valve, 2008
Rescue the beagles
16x16, 2008
Parentesi:
Vantaggi: varietà, no RAM, …
Procedural generation:
ottimo per games
Concetto: invece di avere un asset,
avere un programma che lo crea dinamicamente
Modellazione procedurale
AI procedurali, boss procedurali…
Livelli procedurali
Terreni procedurali
Musica procedurale
Scene procedurali
Vantaggi: varietà, no RAM, …
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Elite, 1984
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Semplificazione automatica
di modelli 3D
parametri:
un errore massimo
o un numero di facce obiettivo
automaticamente
mesh originale
mesh semplificata
500K triangoli
2K triangles
Semplificazione automatica
di modelli 3D
performance
quality
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Semplificazione automatica
Una piramide di Livelli di Dettaglio
LOD 1
LOD 2
LOD 3
LOD 4
usare quando
visto da lontano
usare quando
visto da vicino
LoD pyramid
Demo
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Semplificazione automatica
Molte tecniche diverse
Adattive oppure no
usare piu' triangoli dove c'e' bisogno (es non nelle zone cmq
piatte)
oppure no
Errore massimo introdotto:
misurato e/o limitato
oppure no
Topologia:
mantenuta
oppure no
Streaming
Possibile
Oppure no
...
Mesh: task tipici nella game
industry
Semplificazione automatica
LOD construction
Light baking
Precomputazione Luce
Tipico esempio: Ambient Occlusion
U-V mapping
parametrizzazione
Texturing
creazione tessiture di vario tipo
Rigging / Animation
linear blend skinning
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Una classe di tool utili:
attribute transfer
Attribute transfer
Da mesh A a mesh B
Retargeting di:
Animazioni, UV-mapping, tessiture, …
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