Claves para crear un mapa perfecto (materiales 3d)

Cómo lograr el mapa perfecto

Un mapa perfecto será aquél que cumpla con todos los requerimientos necesarios para cumplir su fin.

En un artículo anterior, aprendimos 12 usos que podemos dar a un mapa.

También pudimos concluir que un mapa es una imagen que puede usarse, no solo como información de color, sino como información de propiedades, dependiendo del canal en el que se deposite.

Al margen de la utilidad, existen ciertos factores que necesitan tenerse en cuenta cuando se elige o se trata el mapa que se desea implementar.

Es necesario un procedimiento que transforme nuestra simple fotografía en material adecuado para nuestro material.

Tamaño del mapa

El tamaño de la imagen se mide en píxeles. Y siempre a una resolución de 72 por pulgada.

Los programas no leen la resolución del mapa con configuraciones de impresión, así que las muestras sólo deberían ser a resolución de pantalla.

En el ámbito de los videojuegos, el mapa más pequeño es de 512 * 512 píxeles.

La gente que hace visualización puede tomar este tamaño de muestra para objetos que no pretenden estar en un primer plano. Cualquier objeto de relleno iría bien con este tamaño.

Sin embargo, sería ideal contar con imágenes de por lo menos 1000 pixeles.

Es una práctica derivada del mundo del videojuego que los mapas crezcan o decrezcan en formatos de potencia de 2 (link)

Si queremos ser precisos con esa peculiaridad tendríamos que referirnos a 1024 * 1024 píxeles. Sin embargo, Para el trabajo de render estático o de video se pueden usar los tamaños de mapa que uno quiera.

La consigna siempre es la misma, mientras más grande sea el mapa, mejor. Aún así, el proceso de interpretar mapas para los distintos canales de propiedades requiere RAM por lo que si llenamos nuestra escena con muchos mapas muy grandes podríamos llegar a tener problemas de rendimiento.

Lo mismo que con la densidad poligonal, hay que saber administrarse. Mapas de 2K o de 4K son generalmente suficientes. Existen técnicas que permiten cargar varios mapas de menor tamaño en un objeto a finde preservar el gasto de RAM en el render

Proporción

La proporción es la relación de alto y ancho del mapa. Ante mencionamos el tamaño y siempre hacíamos una relación de 1:1 por lo que las muestras de mapa son cuadradas.

Este aspecto está vinculado directamente con otro a tributo que veremos a continuación: la repetición.

También se hallan excepciones, pero la regla de aspecto 1:1 hace que el resultado de la implementación del mapa sea más predecible para un rango mayor de situaciones.

Evitar/reparar perspectiva o distorsiones

Es necesario poder tomar la muestra de la forma lo más perpendicular posible a la vista para evitar puntos de fuga o desproporciones.

Cuando se toma una fotografía para crear el mapa, no siempre podemos tomarla de forma que no haya distorsión resultante de la inclinación de la muestra.

Es por eso por lo que, luego de tomar la foto, habrá que llevarla a algún programa de edición gráfica para reparar cualquier distorsión.

La forma más directa es recurrir a programas como Photoshop o GIMP, sin embargo actualmente existen programas específicos que resuelven este problema.

Programas como “ART Engine” de Unity o “Substance Designer” y “Bitmap to Material” de ADOBE pueden tratar las imágenes para crear mapas totalmente ortogonales con ayuda de la inteligencia artificial, que está tan de moda actualmente.

Una correcta iluminación

La luz es un aspecto importante tanto a la hora de representar como cuando estamos extrayendo una muestra para nuestro mapa.

A continuación, lo que se debe tener en cuenta.:

Iluminación homogénea

La cantidad de luz que debe tener nuestro objeto de muestra debe ser suficiente para mostrarnos el detalle y debe estar, en la medida de lo posible distribuida de forma uniforme sobre la superficie.

Si capturamos una muestra para el mapa que tenga sombras o diferencias en la luminosidad incurriremos en errores de percepción de color, detalle o incluso de información sobre relieve o desplazamiento.

También vienen al rescate algunas herramientas en los programas gráficos como el “Gradient removal” de Artengine. O similares en los productos de ADOBE.

Deberíamos buscar las condiciones lumínicas que permitan tomar la muestra de mapa como si fuera iluminada por el cielo en un día nublado. El famoso “overcast” nos asegura esauniformidad.

Sin flash

Tanto como las sombras, nos preocupan también los brillos y las sobre exposiciones. El flash está prohibido a la hora de extraer mapas porque genera brillos y variaciones de saturación sobre las muestras.

Actualmente las cámaras de cualquier tipo pueden asegurarnos muestras sin flash y en condiciones lumínicas medias a pobres, pero no hay que tentar a la suerte y un poco de preparación sobre la cantidad de luz no hace daño. Eso o tener una cámara que permita tiempo de exposición largos para compensar la falta de luz.

Las herramientas tipo gradient removal ya mencionadas pueden resolver sombras, pero difícilmente se hacen cargo de brillos ya que un brillo anula la información de color.

Una opción sería poder tomar una foto en formato RAW para poder cribar más información por programas como ligthroom o el mismo Photoshop.

Tratamiento posterior a la toma de la muestra.

A cambio de una iluminación correcta y uniforme, hemos ganado dos cosas que hay que resolver.

La primera es que la luz añadida a la muestra de mapa de alguna forma “contamina” con el color de su temperatura.  Muy pocas veces hallamos las condiciones de iluminar con luz blanca pura.

Es necesario un ajuste tipo “balance de blancos” para hallar la información “descontaminada”.

Y la segunda cosa es justamente la intervención de la luz en la apreciación del mapa.

La muestra tomada y corregida sigue almacenando luz añadida por lo que está ligeramente sobreexpuesta respecto a lo que viene a ser el valor real original.

Siendo estrictos, la luz que debe añadirse a un material debería ser únicamente la generada por las luces digitales que insertáramos nosotros.

Esto se salva bajando la luminosidad de nuestra muestra al final de nuestras correcciones pertinentes.

Mapping

Si el mapa es una muestra de realidad que queremos impregnar en nuestro objetos digitales, es necesario que se haga con una escala y orientación adecuadas.

Esto se logra mediante un proceso llamado mapping o mapeo de coordenadas.

Entenderemos la acción de mapear como la de asignar a la muestra el sitio y el tamaño que le corresponde sobre la superficie del objeto 3D.

Si lo pensamos bien, cuando vemos un mapa podemos saber dónde nos encontramos y a qué distancia estamos de un otro punto de referencia (de casa al trabajo, por ejemplo). De ahí que el término mapear se traslade a esa acción de identificar dónde se encuentra la imagen o textura.

Existen actualmente dos formas de calcular esto:

1.- De forma simple, proyectando la posición del mapa a partir de una geometría básica (caja, plano, esfera, cilindro)

2.- De forma compleja, mediante el desplegado de las coordenadas UVW

Ambas formas las tratamos en el curso de la escuela.

El punto es que debemos vigilar dos aspectos:

Repetición del mapa

Este va en especial, pero no exclusivamente, para el mapeo de proyección. La muestra es una representación de una extensión razonable de textura. (1m * 1m de parquet o de asfalto, por ejemplo).

Para cubrir un área mayor será necesario pensar en el mapa como un mosaico (Tile en inglés) que podrá ponerse repetidas veces para llenar el espacio de más. (en 4m cuadrados de calle entrarían cuatro repeticiones de nuestra muestra de asfalto).

De ahí que el término en inglés “Tiling” hace referencia a la cantidad de veces que una muestra se repite en la superficie.

Al principio de nuestro artículo habíamos mencionado que los mapas suelen hacerse de forma cuadrada, de aspecto 1:1. Es justamente porque el “mosaico” más cómodo de repetir es el que es cuadrado.

En el mundo real, el mosaico no se aprecia. Salvo que se trate de un mosaico propiamente dicho. Especialmente lo orgánico (piel, frutas, vegetales, tierra, césped,etc) no tiene mosaico.

Para que la repetición no sea apreciable es necesario que el mapa sea tratado para que no sea evidente donde termina y dónde comienza.  Existen unas cuatro o cinco técnicas por internet que sirven para el efecto.

De nuevo debemos mencionar a programas como ART engine o los Substance de ADOBE para usar la inteligencia artificial. Son métodos nuevos, pero están ganando más peso porque automatizan y abrevian los procesos.

A esos bordes que delimitan los extremos del mapa les llamaremos costuras (seams en inglés).

Un mapa que está preparado para repetirse es un mapa sin costuras “seamless” o “tileable” (que puede usarse como mosaico).

El proceso más elaborado es el de el desplegado, porque se desarrolla para modelos más complejos que no pueden ser directamente vinculados con una geometría básica.

En este proceso las costuras son inevitables, la misión aquí es determinar qué partes de la geometría no se ven afectadas con la presencia de una costura que suele significar una interrupción o cambio en la continuidad de la textura.

Para este segundo caso las repeticiones también pueden estar presentes , pero es más común que las texturas sean “hechas a medida”. Para este efecto contamos con herramientas genéricas de los programas creadores de contenido como el viewport canvas de 3dsMAX (este lo he mencionado porque existe, pero no creo que nadie lo use como herramienta de producción actualmente). o herramientas ya más avanzadas como el Mudbox de Autodesk, el Zbursh de pixologic, substance painter de ADOBE o el MARI de la empresa Foundry, entre otros.

Repeticiones limitadas

Un último apunte sobre el mapping sería decir que cuando hablamos de un mapa “repetible” rara vez lo decimos con la finalidad de repetirlo 50 o 60 veces.

Por muy bien preparado que esté un mapa para repetirse deberíamos pensar en que lo hará sólo unas cuantas veces. El cerebro podría identificar un patrón en la repetición si la observa demasiadas veces, y es precisamente lo que se quiere evitar.

Para esto la preparación es importante. A parte del tamaño del mapa en sí, tendremos que pensar el área real que se desea cubrir.

Si pensamos en un terreno de 10 metros cuadrado, por ejemplo, quizás lo más adecuado sería pensar en un mapa de muestra de 2 metros cuadrados. Así con cinco repeticiones podremos cubrir la extensión necesaria.

Si tenemos un mapa del terreno en cuestión que cubre apenas unos 10 cm cuadrados, por muy bueno que sea, o por muy buena calidad que tenga, nos estamos obligando a repetirlo 100 veces. Es posible que se note la trampa.

Profundidad de Bits del mapa

Los mapas de forma general suelen estar bien con la profundidad de 8 bits que es la que almacena las 256 variantes de cada color primario RGB. ( 2 bits elevados a la octava potencia resultan en 256).

La excepción viene en los mapas de desplazamiento y los mapas de desplazamiento vectorial.

Estos suelen necesitar almacenar más información que la del simple color, y en un rango más amplio. Así que elegiremos 32 bits para ellas.

Los formatos más comunes de archivo para los 32 bits son HDRI EXR y Tiff.

Todos los demás pueden tranquilamente ser jpeg o png para no sobrecargar la memoria.

Podemos crear un mapa perfecto? (conclusiones)

Respuesta corta, si.

Sólo hay que tneer en cuenta unos cuantos criterios.

• Tamaño
• Proporción
• Solucionar distorsión de perspectiva
• Luz
• Mapping
• Profundidad de bits.

Si consideramos estos factores, podremos establecer un mínimo de calidad en nuestros materiales, y tendremos la certeza de que contamos con material de calidad.