Технические правила создания низкополигональных моделей

При создании низкополигональных (low poly) моделей необходимо учитывать некоторые технические особенности данной категории, которые происходят прямиком из области их применения – компьютерные игры.

Когда речь идёт об играх, где во главе всего стоит производительность, все усилия направляются на оптимизацию для максимального повышения производительности. Отсюда и главные технические правила создания низкополигональных (low poly) готовых для игр (game ready) моделей:

Плотность топологии полигональной сетки

Само определение “низкополигональный” (low poly) говорит о том, что количество полигонов должно быть ниже, чем в высокополигональных (high poly) моделях. Это обусловлено realtime рендером в играх, что накладывает свои жёсткие ограничение на количество геометрии в сцене рендера.

Триангуляция полигонов полигональной сетки

Все прямоугольные/квадратные полигоны, что составляют топологию модели, надо обязательно конвертировать в треугольники. Массовое графическое аппаратное обеспечение (видеокарты) исконно работает исключительно с треугольными полигонами т.к. это наиболее просто: треугольник – простейшая геометрическая фигура. В сфере hardware всё делается исходя из золотого методологического принципа Бритвы Оккама («Не множить сущее без необходимости»), поэтому в качестве простейшей геометрической фигуры берётся именно треугольник; по этой же причине и все расчёты ведутся в именно двоичной системе счисления – она самая простая. Прямоугольные полигоны, также как и более сложные системы счисления, напр., привычная человеку с детства десятичная, существуют только для удобства человека, а в представлении программы они всё равно неявно разбиваются на треугольники для передачи непосредственно на “железо”.

Проблема в том, что в разном ПО, с различной логикой триангуляции, прямоугольные полигоны могут разбиваться на треугольные по-разному, ведь квадратный полигон можно разбить на треугольники двумя разными способами, проведя диагональ иначе. Поэтому, чтобы всё было точно, разбивать модель на треугольники (триангулировать) надо изначально (под присмотром автора модели, чтобы не исказить изначальную задумку), и сохранять готовую модель уже триангулированную.

ПО при импорте автоматически триангулирует модель с прямоугольной топологией. Сам процесс автоматической триангуляции при импорте занимает время, поэтому для повышения производительности многие игровые движки специально этого даже не делают, и тем самым заставляют разработчика импортировать только уже триангулированные модели. Поэтому обычно говорят, что игровые движки работают только с треугольной сеткой.

Квадратизация изображений

Растровые графические файлы содержащие текстуры обязательно должны быть исключительно квадратными. Массовое графическое аппаратное обеспечение исконно быстрее работает исключительно с квадратными изображениями. Также желательно использовать не абы какие, а только кратные степени 2 размеры изображений – 512, 1024, 2048 пикселей и т.д.

Резюме

Все эти правила довольно архаичные, они были выведены давно, ещё на заре становления аппаратных ускорителей 3D графики. Безусловно, современное ПО, в т.ч. и игровые движки, может импортировать всё, а также железо может работать со всем, что попало. Но для качественной максимальной оптимизации все эти старые правила всегда будут актуальны, поэтому помнить их надо.