Ana sayfa Donanım Üç Boyutlu Tasarımda Genel İş Akışı – 1

Üç Boyutlu Tasarımda Genel İş Akışı – 1

0

üç boyutlu tasarım nasıl yapılır, hangi aşamalardan geçilir, süreç içerisinde nelere dikkat edilmelidir gibi sorulara cevap bulmaya çalışıyoruz.

3B tasarımda normal şartlarda; modelleme, UV açma, materyal ve doku hazırlama, ışıklandırma, render (hesaplama) işlemi ve üretim sonrası müdahale ile sahne oluşturulur.  2 bölüm olarak yayınlanacak bu makalenin 1. bölümünde Modelleme ve UV Açma konularını, 2. bölümünde ise materyal ve doku hazırlama, ışıklandırma, render ve üretim sonrası müdahale konularını inceleyeceğiz.

1.Modelleme
Modelleme süreci tamamen kullanılan yazılımın sınırlarına dayalı olmakla birlikte temel yöntemler dışında çok da fazla bir çeşitlilik göstermemektedir. Bu yöntemleri kısaca özetleyecek olursak.

 

 

a.Poligon Modelleme
Poligon, model üzerindeki çok kenarlı yüzeylere verilen isimdir. Geleneksel 3B modellerin üçgenlerden oluştuğunu hesaba katarsak poligonal modelleme bu konuda tasarımcıya kolaylık sağlamaktadır. Bu kolaylıklar kesişim problemlerinin, çatlamaların olmaması gibi açılardan değerlendirilebilir.

Poligon modellemeye yeni başlayacaklar için sıfırdan çizilmiş bir yüzey ile kenar uzatarak modelleme yapmak yerine, temel objeler dediğimiz küre, küp, silindir gibi objeleri deforme ederek hedeflenen objeye ulaşmak daha mantıklı olacaktır.

   

Poligonlardan oluşan bir modelin yüzeyi için normal şartlarda üç değişken söz konusudur.

Bunlar noktalar (vertex), kenarlar (edge) ve yüzeylerdir (face, poligon). Bir kenar iki noktadan, bir yüzey ise en az üç kenardan oluşur. (Resim 1)
Bu bileşenlerin birbirleriyle olan ilişkisini hesaba katarak çeşitli deformasyonlar sonucunda ana objeyi şekillendirmiş oluruz.

 

 

Kontrol olanaklarımız nelerdir? Segment (parça) miktarı ile en başta oluşturacağımız temel cismin (küp, küre, silindir vs.) kaç yüzeyden oluşacağına karar veririz. Segment sayısının atması modellemeyi zorlaştırmakla birlikte detay çalışması açısından faydalı olacaktır. Bunun dengesini kurmak içinse modellemek istediğimiz hedef objenin kıvrımlar veya köşelerini iyi bilmemiz veya öngörmemiz gerekmektedir. Daha sonra ise objedeki nokta, kenar ve yüzey olarak saydığımız üç adet bileşenin en basit anlamda koordinat düzlemleri (X, Y, ve Z) üzerinde taşınması, döndürülmesi ve ölçeklenmesi (büyütme, küçültme) ile modelleme yapılabilir. (Resim 2) Aynı zamanda bu bileşenleri kesme, kopyalama ve yapıştırma uygulayarak da model üzerinde kullanabiliriz.
 

 

 

Modelleme sürecinde daha esnek bir şekillendirme yapabilmek içinse var olan obje yüzeyi üzerinde “çoğaltıcı” araçlar kullanabiliriz. örneğin extrude (çıkarma), bevel (bükme), chamfer (pah – eğik kenar oluşturma) veya edge extend (kenar uzatma) gibi araçlar kullanılabilir. Bu yöntemlere çoğaltıcı dememin sebebi, bir kenarda chamfer uyguladığınızda o kenarın ikiye veya daha fazla sayıya bölünmesi ile modele yeni kenarların eklenmesi; bir dörtgen yüzey üzerine extrude uygulandığında modele dört yeni yüzeyin daha eklenmesi gibi sebeplerden dolayıdır. Bu yeni eklenen bileşenlerin iş akışına olan etkilerine daha sonra UV açma kısmında değineceğiz. (Resim 3)

 
 
 

 

 

Eğer modellemek istediğimiz hedef cisim oval hatlara sahipse poligon modelleme ile oluşturduğumuz ana hatlara sahip model üzerinde yumuşatma uygulayarak daha temiz bir görüntü elde edebiliriz. Model üzerinde belli bölgelerdeki ovallik miktarını azaltmak (başka bir deyişle keskinliğini artırmak) için modelin kıvrım yerlerinde ek kesmeler atmak yardımcı olacaktır (Resim 4). Keskin hatlı bir obje içinse yumuşatma işlemine gerek yoktur.
 

 

 

b.NURBS Modelleme
NURBS kısaltma olarak Non-Uniform Rational Bezier Spline (Tek Biçimli Olmayan Oransal Bezier Eğrisi) anlamına gelmektedir.

NURBS modelleme mantık olarak eğriler ile yüzeysel geometride –teorik olarak- sonsuz poligonda kıvrımlar yaratmaktır. Kaba bir benzetme olarak poligon modelleme ile yapılmış bir yüzeyin güçlü bir yumuşatma uygulanmış hali üzerinden modelleme yapmak gibidir.

Eğriler poligon modellemedeki kenarlara benzetilebilir fakat 2B vektörel çizim programlarındaki eğrilerden farksızdırlar (Bezier Eğrileri). İki veya daha çok eğri ile arasında bir yüzey oluşturulur ve kontrol eğriler üzerindeki düğümlerden (knot) yapılır. Knot”ları poligon modellemedeki vertexlere benzetebiliriz.

Kıvrım kontrolörleri ile model üzerinde deformasyon sağlanır. Dolayısıyla yüzeyler bu eğrilere uyum sağlayacak bükümlere sahip olurlar. (Resim 5)

   
NURBS modellerin önemli bir özelliği eğriler arasında oluşturulmuş yüzey üzerindeki kıvrımların ağırlıklandırma (weight) ile keskinliğinin ve yumuşaklığının belirlenebilmesidir. Model üzerinde uygun ağırlıklar belirlenerek taklit edilecek yüzeye daha da yaklaşılır.
 

 

 

c.Altbölmeleme Modelleme – Yontma
Bu sistem genelde yüksek poligonlu ve detaylı yüzeyler için kullanılır. Bir objedeki alt bölmeleme (subdivision) ile poligon sayısı yaklaşık olarak 4 katına çıkar. Oluşan yeni poligonlar üzerinde ise yumuşatma otomatik olarak uygulanır. Poligon modellemenin benzeri şekilde deformasyonlar uygulandıktan sonra daha fazla ayrıntı için tekrar alt bölme uygulanır ve yapılan şekillendirmeler yumuşak bir görünüm kazanarak detaya inilir.

Geleneksel tasarım programlarında belli bir poligon sayısından sonra sistem ihtiyaçlarını artıran bu yöntem Zbrush ve Mudbox gibi yeni nesil programlarda daha da ileri (günümüzdeki ortalama bir sistemde yaklaşık 8 milyon poligona kadar) götürülebilir. (Resim 6).

 

 

d.Katı Yapısal Modelleme (Boolean)
Bu yöntem aslında bir teknikten çok yaklaşımdır. Uygun Boolean işlemleri ile objeler arasında ikişer ikişer toplama, kesişim ve çıkarma işlemleri yapılarak yeni objeler oluşturulur. (Resim 7)

Bazı zamanlarda zor geometride modeller üretmek için kestirme çözümler sağlar. Teknik modellemede çok sık kullanılan bir yöntemdir.

   

 

 

2.UV Düzlemi
Modelleme işlemi bittikten sonra tasarımcı eğer modeli üzerinde bir doku / kaplama (texture) kullanacaksa modelinin doku taşıyacağı yüzeyleri 2 boyutlu düzlem üzerinde sergilemek zorundadır. Bu iki boyutlu düzleme UV düzlemi denir.
(Resim 8)

 

 

Bu düzlemde U yatay V ise dikey eksene verilen harflerdir. Modelin tamamı üzerinde doku oluşturmak veya var olan resim dosyası şeklindeki bir dokuyu kullanabilmek için, oluşturulan modeldeki her yüzeyin UV düzleminde 2 boyutlu şekilde açılması gerekmektedir. Bunu modeli saracak bir kumaş gibi düşünebilirsiniz. Kumaşı kesip biçmek ve açmak, özetle şeklini vermek sizin görevinizken, hazırladığınız kumaşı objeye giydirip kenarlarını iğneyle dikmek ise kullandığınız programın görevidir. (Resim 9)
 

 

 

Elinizdeki döşenebilir kaplamayı veya kendi boyadığınız bir kaplamayı iki boyutlu uv haritasının üzerine koyduğunuzda objenin size bakan yüzeyleri dokunun (resim dosyasının) kendi üstlerine gelen kısmına sahip olacaklardır. Modeldeki yüzeyler açılmamış bir UV haritasında üst üste gelirse (overlapping) bu durumda modelinizin 3B görünümünde kopya dokuya sahip yüzeyler elde edersiniz ve genelde geçişleri rahatsız edici çatlaklar olarak görünür model üzerinde. Resim 10″da tek harita ile küpe ait 6 yüzey kaplanmıştır. Bunun sebebi 6 UV yüzeyinin de üst üste gelip tek resim noktasını birbirinin kopyası olarak giymeleridir. (resim10).
 
   

Poligon modellemede eğer standart bir model ile başlayıp (küp, küre, silindir) onu deforme ederek ilerliyorsanız, objenin en temel halinde UV yüzeyleri açıktır ve işlenmeye ihtiyaç duymaz. Fakat belli bir model üzerinde çoğaltıcı bir deformasyon uyguladığınızda (extrude, chamfer vb.) objenize yeni noktalar, kenarlar ve yüzeyler eklenecektir ve kullandığınız program bu yeni eklenen bileşenlere ait UV değerlerini doğrudan UV haritasına açmadan yerleştirir. Bu durumda doğrudan üstüste binen yüzeyler elde edersiniz. Kaçınılmaz olan bu problemi modelleme işlemi bittikten sonra (başka bir deyişle daha hiç görmediğimiz UV haritamızı modelleme sırasında yerle bir ettikten sonra) UV açma (unwrap) ile çözeriz. çoğu tasarımcıya eziyet gibi gelen bu süreç için programlar çeşitli kolaylıklar sağlamaktadır. Mesela objenizin ana hatlarına en uygun olan temel yansıtma şeklini yani silindirik, küresel, düzlemsel vb. tanımlamalardan birini yaparak kabaca UV”leri programa açtırırsınız, daha sonra açılmış UV”ler üzerinde üst üste gelen bölgelere ait nokta, kenar veya yüzeyleri UV haritası üzerinde elle açarak, kesip birleştirerek tüm UV yüzeylerini tam olarak açabilirsiniz. Başlarda biraz yorucu gelebilir ama kusursuz bir doku yayılımı istiyorsanız buna katlanmak zorundasınız.

UV haritası ne zaman önemini yitirir? Bu sadece ham materyale sahip objelerle uğraştığımızda geçerli olan bir durumdur. Mesela bir cam bardak, yansımalı temiz bir metal veya bir plastik obje oluşturmak istiyorsak modelin tamamı aynı materyal özelliğine sahip olacağından UV açma ile zaman kaybetmemize gerek yoktur. Eğer ki metal üzerinde pas lekeleri veya cam üzerinde kireç toz lekeleri kullanacaksa bu sefer açılmış UV yüzeyleri üzerinde doğru bölgelere istediğimiz izlerin, lekelerin gelmesini sağlamak, ona göre boyamak zorunda oluruz.

 

 

Elimizdeki açılmış UV haritasını bir 2B programda (Photoshop, Paint Shop Pro) boyayabildiğimiz veya elimizdeki resmi o UV haritasına göre yine bir 2B programda deforme edebildiğimiz gibi, tam tersine resmi değil UV yüzeylerini resme göre deforme etmek de mantıklıdır. Şartlara ve amaca göre iki durumdan birisi diğerine göre daha büyük kolaylık sağlayabilir. Resim 11″de Küpün tek bir yüzeyine ait UV”nin resme göre ölçeklenmesiyle model yüzeyindeki değişim gösterilmiştir. (resim11).
 

 

 

Aynı zamanda Model Boyama programlarını kullanarak da UV”leri açık objeyi o programlara aktarıp modeli evire çevire boyamak, dokular arasında çeşitli yumuşatmalı geçişler sağlamak da mümkündür. ZBrush”ın tool edit menüsü düz fırça ile bunu sağlarken, projection master aracı modelin size bakan yüzünü boyamanızı sağlamaktadır. Aynı zamanda Modo”nun da boyama araçlarını veya Body Paint isimli yazılımı kullanmak model üzerinde istediğiniz bölgeyi, kişiselleştirilebilen fırçalarla boyamanıza olanak tanımaktadır (resim12).
 

 

 

Daha önce anlattığımız modelleme yöntemlerinden Yontma – Altbölme yöntemi kullanıyorsanız UV haritasını başta açmanız işinize yarayacaktır. çünkü Alt bölme yapmak daha önce de bahsettiğimiz gibi var olan poligonları 4″e bölerek poligon sayısını artırdığından, yani yeni poligon eklemekten ziyade var olanları alansal olarak böldüğünden açık bir UV haritası üzerinde hiçbir üst üste gelme gözlenmez, yani en başta açmış olduğunuz UV haritanız güvendedir. Fakat başta açmadıysanız ve yülerce poligona böldüğünüz modeli ilk aşamaya (düşük sayıda poligonlu yapıya) döndüremiyorsanız imkansız bir UV açma işlemi sizi bekliyor demektir çünkü en az 4 kat daha fazla nokta, kenar ve yüzey ile uğraşmak zorundasınızdır ve bu sizin çalışmanızın kaplama açısından hezimete uğraması anlamına gelir. Yüz binlerce nokta, kenar ve yüzey ile taşıma yaparak UV açmanız yıllarınızı alacaktır çünkü… (resim13).
 
 

 

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here