Ana sayfa Donanım Üç Boyutlu Tasarımda Genel İş Akışı – 2

Üç Boyutlu Tasarımda Genel İş Akışı – 2

0

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

Materyal ve Kaplama (Harita, Doku) Kullanımı
Katı bir ayrım olmasa da 3B tasarımın üç ana bileşenden oluştuğunu söyleyebiliriz. Bunlardan birincisi geometri/topoloji (yani model) oluşturma, ikincisi tasarımın materyalinin ışık karşısındaki tepkisinin tanımlanması (rengi, geçirgenliği, yansıtıcılığı, ışığı içinde kırma ve yayma oranı gibi) ve son olarak üçüncüsü model üzerinde özel haritalar yardımıyla ince detay oluşturacak geçişler olarak betimlenebilir.

Şimdiye kadarki kısımda geometri, yukarıda anlattığımız modelleme kısmında çözüldüğüne göre ve model yüzeyleri, açılmış bir UV haritasında özetlendiğine göre objenin materyalini (yapıtaşını), üzerindeki dokuyu ve ince detay deformasyonlarını oluşturmaya geçebiliriz.

 

Materyal
Materal gerçeklik konusunda objenin en önemli özelliğinden birisidir. Bir camı uygun kırılma değerini ayarlamadan taklit edemezsiniz. Materyal konusu aslında kullandığınız programa veya eklenti olarak kurduğunuz render sistemine göre değişen bir yapıdır fakat genel olarak bir objeye ait materyalin belli temel özellikleri vardır.

Yansıma oranı bunlardan birisidir. Objenin matlığı, yansıtıcılığının tersi bir durum olarak nitelendirilirse ihtiyacınız olan şey doğru oranda yansıma miktarı belirlemekten geçer. Şayet objenin yansıtıcı özelliği varsa bunun netliği ikinci bir dikkat konusudur. Tozlu bir yansıma ile net bir yansıma ayna ile galvanizli bir metali birbirinden ayırır.

 

 

 

Yansıma konusunda devreye giren bir başka kavram da sıklık birimi oran fresnel’dir. Fresnel oranı ile objenin yansıtma alışkanlığını tanımlayabilirsiniz. Nedir bu alışkanlık? Kum tanelerinin normalde yansıtmadığını düşünebilirsiniz fakat çöldeki ufuk çizgisine doğru baktığınızda bunun tersine tanık olursunuz. Aynı durum asfalt için de geçerlidir. Bir benzeri cam üzerinde örnek verilebilir. Cama dik açıyla baktığınızda şeffaftır fakat 15-20 derecelik yatay bir açıyla baktığınızda ayna görevi görür. Fresnel, materyalin bu tepkiyi vermesini sağlayan bir değişkendir. Hologramlı boyaların dik açıdan farklı renk, yatay açılardan farklı renklerde görünmesi de fresnel mantığı ile taklit edilebilir.

Geçirgenlik veya diğer bir deyişle şeffaflık (transparency) materyalin sahip olduğu ikinci bir özelliktir. Materyalin % değer olarak geçirgenlik oranı, materyalin arkasını ne kadar görebildiğiniz ve materyalin orijinal renginin ne kadarını göremediğinizi belirler. Şeffaflıkta önem kazanan bir kavram IOR (index of refraction) da denilen kırılma indisidir. Bir bardağın ne kadar mercek etkisi yapacağı ve ışığı ne oranda kıracağı bu değere bağlıdır. Bir çok bilindik materyale ait ölçülmüş IOR değerlerini içeren geniş listeleri internetten bulmak mümkündür. (Resim 2)

 

 

Alt Yüzey Yayılımı  (SSS – Sub Surface Scattering) benim en sevdiğim materyal özelliklerinden birisidir. Süt, mermer, deri, kumaş gibi yüzeylerde şeffaflıktan daha farklı bir geçirgenlik söz konusudur. Bunun sebebi ışığın objeden geçerken belli bir miktarının objenin içinde yayılım göstererek hapsolmasıdır. Absorbanstan farkı ise ışığın ne olursa olsun içeride geniş bir alana yayılmasıdır. SSS materyali ve obje üzerine düşecek bir kaç gölge ile çok keyifli sonuçlar almak mümkündür.
 

 

 

Haritalama ile yukarıdaki materyal özellikleri çoklu, başka bir deyişle parçalı olarak kullanılabilir. Haritalama derken siyah”tan beyaza olan tüm gri tonların yer aldığı bir kaplama düşünün ve modele giydirildikten sonra modelin üzerine gelen siyah tonların o materyal özelliğini (şeffaflık, iç yayılım vs.) 0 oranında, tam beyaz kısımların ise 100 oranında taşıdığını düşünün. Bu tür gri ölçekli (siyah-beyaz) haritaların kaliteli kaplama ve materyal hazırlamada önemi çoktur. çoğu durumda sizi yeniden modelleme yapmaktan bile kurtarır. Ya da hazırladığınız karma materyal elinizdeki tek parça modelin birden fazla parçaya sahipmiş gibi görünmesini sağlayabilir.Uygulama kolaylığına kıyasla çok hoş sonuçlar elde edebilirsiniz. (Resim 4).
 
Aynı zamanda “aldatıcı” olarak tanımladığım çeşitli materyal özellikleri vardır. Bunlardan biri specular isimli yalancı yansımadır. Specular ile diğer objelerin cisim üzerine yansıması sağlanmamasına rağmen cismin, ışık kaynağının parlaklığını üzerinde tutmasına sebep olur, yani sadece ışık kaynağı yansır. özellikle ışık kaynağı olarak kullanılabilen resimler olarak da bildiğimiz HDR resimleri veya skylight sistemi ile aydınlatılmamış,  yapay ışık kaynakları (omni light, direct light gibi) ile aydınlatılan sahnelerde specular kullanılması faydalı bir çözümdür.

 

 

Glossiness ya da bazı render sistemlerinde Roughness olarak bilinen özellik, specular yansımalarının değerinin obje üzerinde ne kadar yayılacağını belirler. Artırılması ile parlaklık daha dar bir alanda toplanır. Islak gibi görünen yüzeyler sağlamak için kullanışlıdır. (Resim 5)

Deformasyon Haritaları
Yine haritalama ile modelinizi modelleme teknikleri kullanmadan deforme edebilirsiniz. Bunun 3 farklı (aynı zamanda çok benzer) yöntemi vardır.

Bump (tümsek) haritaları
Bump haritaları gri ölçekli haritalardır. Siyah noktalar kabarmayan kısımları belirler. Siyahın tonu beyaza doğru açıldıkça kabarma oranı artar. Bump map sistemi kabartmaya yönelik bir sistemmiş gibi görünse de sadece kabartma oluşturmak yerine hem girinti hem çıkıntı şeklinde bir tümsek haritası oluşturabilirsiniz. Bunun için hazırlayacağınız haritayı orta düzey gri renkte (RGB değerleri 128,128,128) olan bir resim dosyası üzerinde açık tonları (çıkıntılar için) ve koyu tonları (girintiler için) beraber kullanarak boyama yapmanız akılcı olacaktır. Bu şekilde istediğiniz şekilde detaylandırma yapabilirsiniz. Tümsek haritaları modelin geometrisini görsel olarak değiştirirler. Fiziksel bir deformasyon olmaz. Modeliniz kullandığınız tümsek haritası ile ne kadar girintili çıkıntılı görünürse görünsün modeli kesit açısından incelerseniz aksine kesitinin pürüzsüz olduğunu göreceksiniz. Tümsek haritaları bu yapısı yüzünden her ne kadar, ışığa, yansımalara ve diğer materyal özelliklerine uyum sağlasa da bazen tercih edilmeyebilirler. (Resim 6)

 

 

Normal Haritalama
Buradaki normal kavramı ile kastedilen, objenin yüzeyine dik olarak çıkılan vektör yönüdür. Kabartma için bu eksen objenin yüzeylerinin yönüne göre değişiklik gösterir. Normal haritalarının tümsek haritalarından en belirgin farkı renkli olmalarıdır. Tümsek haritalarındaki siyah ve beyaz sadece girinti ve çıkıntıyı belirlemesine rağmen normal haritalamadaki renkli sistem ile normal harita üzerindeki Kırmızı, Yeşil ve Mavi renkler X, Y ve Z koordinatlarına doğru olan çıkıntıları ve girintileri simgelemektedir. Bu açıdan tümsek haritalarından üstündürler fakat yine tümsek haritalarında olduğu gibi normal haritalarda da yatay kesitten bakıldığında model yüzeyinde pürüzler görünmez. Tümsek haritaları ile Normal haritalar arasındaki fark resimde gösterilmiştir. (Resim 7)
 
 

 

 

Kaydırma (Displacement) Haritaları
Kaydırma haritaları deformasyon konusunda en kararlı yöntemdir fakat süresini tümsek ve normal haritalamadan daha fazla uzatır. Yine tümsek haritaları gibi siyah ve beyaz tonlardan oluşurlar ve yine tümsek haritalarında olduğu gibi girinti ve çıkıntılar için siyah ve beyaz tonlar okunur fakat bu sefer girinti ve çıkıntılar model üzerinde fiziksel olarak oluşturulur. Böylece yatay kesitten de görülebilirler. Poligon sayısı bu haritalar uygulandığında çok fazla arttığından genelde deformasyon modelleme ekranında değil, render alınırken sağlanır ve çıktı o doğrultuda sergilenir. (Resim 8)
Zbrush, Mudbox gibi programlarda oluşturulmuş yüksek poligonlu objeler 3ds Max, Maya gibi programlara atılırken düşük poligonlu modele çevrilirler ve kaybolan ayrıntılar kaydırma haritaları ile modele geri döndürülür. Aksi taktirde yüksek poligonlu modeli bu programlar kaldıramayacaktır.
 

 

 

Işık Sistemleri
Sahne ışıklandırması, oluşturulan sahne veya objenin sunumu açısından çok önemlidir. Doğru ışığı yakalamak gerçekçiliğe yaklaşmanın en önemli adımlarından biridir. örneğin SSS materyaline sahip bir obje için dolgu ışığı dediğimiz objenin arka çaprazından gelen bir aydınlatma sağlamanız objenin yapısındaki iç yayılımı sergilemek için önemli bir rol oynamaktadır. Yine aynı şekilde ıslak durması gereken bir objeye ışığı dolaylı olarak değil de doğrudan vurmanız parlaklıkların seçilmesine yardım olacaktır. Tabii bu tasarımcının neyi ne kadar vurgulamak istediğine göre değişen bir karardır.
Işık sistemi ile ilgili dikkat edilmesi gereken konulardan biri de ışıkların ayrılmaz parçası gölgelerdir. Elde edeceğiniz gölgenin netliği, yayılımı (bulanıklığı) sahnenizde hedeflediğiniz ışık yapısını desteklemek açısından dikkat edilmesi gereken bir olgudur.

Gölgenin hatlarının bulanıklığını birici derece etkileyen faktör ışık kaynağının genişliğidir. Noktasal bir ışık kaynağı keskin gölgeler oluştururken, geniş bir ışık kanağı kenalardan “yenmiş” veya tozlu bir gölge oluşturacaktır. İkinci dereceden gölgenin netliğini etkileyen faktör ise objenin gölgenin düştüğü yüzeye olan uzaklığıdır. Obje gölgenin düştüğü yüzeye yakınsa keskin hatlı bir gölgeye sebep olur, gölgenin düştüğü yüzeyden uzaklaştıkça ise yumuşar. (Resim 9)

 

 

 

Objeye gelen ışığın sadece ışık kaynağından değil, sahnedeki diğer yüzeylerden sektiğine de dikkat etmek gerekir. Render sistemlerinde bu simülasyonu Global Illumination dediğimiz “genel aydınlanma” sağlar. Objenin ışığa bakmayan noktalarının aydınlanması sahneye büyük derecede gerçeklik katar. Güneşli bir günde gölgenizin düştüğü zemin ölü bölge olarak zifiri karanlık olmaz. Etraftan seken ışık ışınları yüzünden gölgeniz zemin üzerinde sadece belli bir derece koyulaşmaya sebep olur. (Resim 10)
 

 

 

Genel aydınlanmanın alt bileşenlerinden caustic kavramı ışığın şeffaf yüzeyler tarafından gölge düşen noktalarda veya bu noktaların dışında toplanmasını sağlayan sistemdir. Büyüteçle güneş ışınlarını bir noktada odaklayıp ateş yakmak bunun bir sonucudur. (Resim 11)
 

 

 

3B tasarımda ışıklandırma iki farklı şekilde sağlanabilir. Bunlardan birincisi ortam (environment) ışığı (skylight kullanımı) ile genel bir ışıklandırma sağlamaktır. Bu belli bir renk kullanarak yapılabildiği gibi, HDR resimler ile de yapılabilir. HDR resimleri fotoğrafın çekildiği yerdeki birden fazla derecede ışık bilgisini tutan bir resim dosyasıdır. Bu tür fotoğraflardaki ışık kaynaklarından (pencere veya o ortamdaki lambalar gibi) yayılan ışık miktarlarının dereceli olarak alınıp tek bir dosyada derlenmesi ile oluşturulan bir demet sayesinde ayarlanabilir bir aydınlanma oranı avantajı sağlanarak, aynı resim dosyasının ortam resmi olarak kullanılmasıyla genel bir ışıklandırma sistemi olarak iş görür. Gölgeler ve ışıkların yönleri bu resimlerdeki bilgilerden faydalanarak otomatik olarak sahneye yansır. Resim 12″de HDR kullanılarak sahne aydınlatılmıştır. (Resim 12)

 

 

İkinci ışıklandırma yöntemi ise yapay ışık kaynakları kullanmaktır. Bunlar tasarım programlarında artık klasikleşmiş ışık türleridir. Noktasal (omni/ point), yönsel (directional), spot ışıklar birer örnektir. Daha önce bahsettiğimiz materyale ait specular değerleri bu tür ışıklara tepki verirler. Aynı zamanda yapay ışıkları normal ışıklandırdığımız bir sahnede besleyici araçlar olarak da kullanabiliriz. Bu tamamen tasarımcının ihtiyaçlarına göre verilmesi gereken bir karardır. Resim 13″de klasik ışıklar kullanılmıştır (Resim 13)
 


Render (Hesaplama)

Render (hesaplama) işlemi adından da anlaşılacağı gibi yaptığınız tüm materyal, ışık ve render ayarları sonucunda kullandığınız programın sahnenizi oluşturmak için girdiği hesaplama sürecidir. Bu sürecin uzunluğu tamamen kişinin yaptığı kalite ayarlarına ve materyal karmaşıklığına göre değişir. Genel terimlerden bahsedersek sample değerlerinin artırılması Render süresini uzatırken yapılan örneklemenin kalitesini artırır. örnekleme nerede yapılır? Genelde hacimsel hesaplamalarda örnekleme değeri ile karşılaşırız. Hacimsel hesaplamalara örnek olarak gölgelerinin yayılım pürüzsüzlüğü (akıcılığı), SSS materyalinde yayılım pürüzsüzlüğü, HDR ışık yayılım akıcılığı örnek verilebilir. Düşük örnekleme ile gürültü (noise) denilen tozlu yapılarla karşılaşılır. Akıcı yumuşak bir geçiş içinse yüksek seviye örnekleme gerekmektedir. Kenar yumuşatma (antialiasing) kalitesi yine render süresini etkileyen önemli ölçülerden biridir. Tırtıksız, kırılmasız keskin kenarlar için AA değerlerinin yüksek tutulması gerekmektedir.

Render hızını önemli ölçüde belirleyen başka bir faktör alan derinliğidir. Alan derinliği, kamera ayarlarından yapılan ve genelde süper makro çekimlerde fazlasıyla karşılaştığımız, odaklanılan (fokus) noktanın yakınındaki ve uzağındaki bölgelerin bulanık görünmesini, odak noktasının ise net görünmesini sağlayan bir sistemdir. Genelde alan derinliği 3B programlarda hesaplama süresini çok uzattığından render sonrası işlem (post-production) kısmında 2D programlarda sahne çıktısı ve derinlik (zdepth) çıktısı ile beraber derlenerek ve blur efekti kullanılarak oluşturulur. (Alan derinliğine örnek için bkz.
Resim 13)

 

 

üretim sonrası düzenlemeler
(Post –Production)
Render işlemi bittikten sonra sahne temel anlamda hazırlanmıştır. Tercihe bağlı olarak son anda hoşunuza gitmeyen değişiklikleri, renk tonlarını veya parlaklık, derinlik miktarı gibi özellikleri derlemeniz açısından üretim sonrası düzenlemeler yapılabilir. Bu işlem genel olarak her türlü  materyal kanalını farklı bir görüntü dosyası olarak hesaplatıp daha sonra bunların hepsinin Discreet Combustion, Adobe After Effects gibi programlarda katman olarak kompozitlenerek tasarımcının kanallar üzerinde sahneye son katkılarının bulunduğu süreçtir. Bir specular kanalına glow vermeniz sahnenizde göz alıcı bir etki yaratacaktır veya karanlık bulduğunuz gölgelerden kurtulmak için, gölge kanalında kontrast ve parlaklık ile oynamanız sahnenizdeki karanlığı tekrar hesaplatma yapma zahmetine girmeden önemli ölçüde giderecektir.

Resim 14″te HR Giger”a ait Alien Monster isimli çalışmayı referans alarak modellediğim 3b çalışma üzerindeki üretim sonrası işlemler gösterilmektedir. Ana resimden son resme kadarki süreçte bir 3b tasarım programı değil, Photoshop kullanılmıştır.

 

 

Sonuç
3B tasarım genel hatlarıyla bu şekilde gerçekleşir, fakat her yiğidin yoğurt yiyişi farklı olduğundan, kişiden kişiye bu adımların sırasının değişebileceğini de hatırlatmak gerekir. Makalemi sonlandırırken herkese çalışmalarında başarılar ve ilham dolu günler dilerim. Bir dahaki buluşmamıza kadar sağlıcakla kalın… (Resim 15).

 

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here