Glossaire Gamedev Qu'est-ce qu'une carte normale?

Dans cet article, je vais expliquer ce qu’est un carte normale C’est pourquoi la cartographie normale est une technique importante et utile pour tout développeur de jeux 3D. Je partagerai également quelques exemples et quelques outils formidables pour les générer..

Qu'est-ce qu'une carte normale?

Une 2D carte de texture est une image ajoutée à un modèle 3D qui fournit un niveau de détail supérieur, englobant tout l'art 3D nécessaire pour appliquer ou modifier certains attributs tels que la couleur, la transparence, la brillance, la réflexion et des détails supérieurs..

L’une des cartes les plus précieuses pour un artiste 3D est la carte normale. Plutôt que d'avoir une gamme de couleurs allant du noir au blanc, comme c'est le cas pour les cartes en relief, les cartes normales sont composées de rouge, de vert et de bleu. Ces valeurs RVB sont converties en coordonnées x, y et z, permettant ainsi à une image 2D de représenter la profondeur. De cette manière, une application 3D est capable de simuler des détails d'éclairage en fonction de la couleur associée à la coordonnée 3D..

Voici un exemple de ce à quoi ressemble une carte normale en tant qu’image 2D, sans pour autant appliqué à un modèle 3D:

Pourquoi utiliser une carte normale?

Conservation de la mémoire

Lors de la création d'actifs artistiques 3D pour les jeux vidéo, vous avez ce que l'on appelle un "Poly Limit" ou un "Poly Budget", qui restreint essentiellement la complexité de vos modèles 3D..

Plusieurs budgets sont nécessaires pour conserver votre jeu en 3D à une taille de fichier relativement petite; Les modèles 3D complexes peuvent occuper beaucoup de place. Les cartes normales vous permettent de conserver la taille de votre fichier dans les limites de votre budget, tout en conservant des ressources qui Regardez comme des modèles 3D complexes avec le genre de détails que vous voulez.

Par exemple, le modèle 3D de cet actif est un cube très simple, mais en ajoutant la carte normale d'en haut, il ressemble à une forme beaucoup plus complexe:

Les boulons et les mots "Cartes normales" ne semblent pas simplement être peints sur une surface plane.

Le réalisme

Les cartes normales sont utilisées pour obtenir un type de détail que vous auriez normalement du mal à faire dans une application 3D de base (Maya, 3Ds Max, Cinema 4D). Il existe de nombreux types de programmes qui créent des cartes normales, mais tous fournissent des détails plus détaillés..

Les cartes normales sont affectées par l'éclairage de la scène, il est donc facile de sculpter en détail où vous en avez besoin. Cela peut être utilisé pour appliquer des rides sur un visage ou pour ajouter des boulons et des rayures sur un objet en métal, comme dans l'exemple ci-dessus..

High Poly à Low Poly

Les modèles 3D à haut polygone (c'est-à-dire très complexes) contiennent généralement beaucoup de détails, mais peuvent consommer beaucoup de mémoire. Les artistes ont tendance à utiliser des modèles à faible polygone et à appliquer des normales pour améliorer les détails. cela permet à la taille du fichier de rester relativement petite.

Les modèles high-poly peuvent en réalité être convertis en une carte normale, qui peut être utilisée pour la version low-poly. Cela arrive souvent lorsque les sociétés de jeu créent des personnages très détaillés et souhaitent conserver le plus de détails possible..

Dans cet exemple, vous verrez le processus de conversion d'un modèle hi-poly en un modèle low-poly avec une carte normale. En parcourant les images, notez le nombre de polygones dans chaque image..


Modèle original poly.
Modèle low-poly.
Modèle Low-Poly avec application de la carte normale (générée à partir du modèle High-Poly).

L'efficacité du temps

L'utilisation de cartes normales peut vous faire gagner beaucoup de temps, en fonction du type de projet sur lequel vous travaillez. Dans l'exemple avec la boîte, tout ce que j'ai fait était de générer une carte 2D normale et de la glisser dans la boîte. Si je devais créer chaque objet pour le même projet, cela prendrait plus de temps.

De plus, avec plus d'objets 3D dans la scène, cela prendrait plus de mémoire. Maintenant, pour des choses plus organiques comme des personnages, je ne peux pas dire que cela réduirait grandement le temps passé, mais pour les objets aux surfaces dures, cela aide vraiment. Vous avez également plus de flexibilité pour essayer de nouvelles choses lorsque vous passez moins de temps sur vos actifs..

Standard d'industrie

Si vous voyez un jeu avec beaucoup de détails, je peux presque garantir qu'ils utilisent une carte normale.

Un peu plus tôt, j'ai mentionné la manière dont de nombreuses cartes de texture sont utilisées lors de la création d'actifs 3D, la plus précieuse étant la carte de couleur et la carte normale. Puisque les gens veulent constamment des choses qui ont l'air de mieux en mieux, ils finissent par avoir besoin de plus de détails. Cela peut ne pas s’appliquer à des jeux plus cartooniques et utilisant des techniques comme l’ombrage de cel, mais vous pouvez parier que les jeux de titre AAA les utilisent..

Comment créer une carte normale?

Il existe plusieurs outils que vous pouvez utiliser pour créer ou générer une carte normale:

CrazyBump

CrazyBump génère des cartes normales à partir de photos, de cartes de hauteur (en niveaux de gris) ou même d’autres cartes normales. Avec CrazyBump, vous pouvez réellement ajuster vos normales pour afficher plus ou moins de détails à partir de l'image de référence.

xNormal

xNormal génère des cartes normales à partir d'un modèle 3D high poly et low poly. C’est vraiment bien lorsque vous voulez commencer avec une application de sculpture 3D telle que Zbrush, tout en voulant que votre modèle respecte votre budget..

J'ai utilisé xNormal pour générer la carte normale du personnage 3D ci-dessus.

nDo2

nDo2 est un plugin Photoshop qui vous permet de générer des normales à l'aide de sélections et d'autres fonctionnalités. Il inclut les mêmes fonctionnalités que CrazyBump, avec la flexibilité supplémentaire des outils de Photoshop..

J'ai utilisé nDo2 pour fabriquer la boîte avec les boulons.

Photoshop

Photoshop peut être utilisé pour dessiner manuellement une carte normale en utilisant différents canaux de couleur (R, G, B).

Cette technique est très difficile à mettre en œuvre à partir de rien. Les artistes n’utilisent donc généralement Photoshop que pour retoucher une carte générée par un autre programme. S'il existe des artefacts aléatoires lors de la génération de vos normales, vous pouvez utiliser Photoshop pour modifier manuellement les problèmes..

Voici pourquoi je n'utilise pas Photoshop pour peindre des normales:

Merci d'avoir lu ce post sur la cartographie normale! J'espère que vous avez beaucoup appris et que vous vous êtes amusé à le faire.