Что такое полигон в играх
Изменение полигональности 3D моделей в играх на примере серии NFS
Всем привет! Недавно искал на youtube обзор на интересующую меня игру наткнулся на довольно странного обзорщика. Качество игры он оценивал исключительно исходя из количества полигонов и качества текстур. Приправляя все свои рассуждения огромным количеством ненормативной лекции этот человек постоянно считал (и не всегда корректно) полигоны в полигональной сетке трехмерного объекта обозреваемой игры, постоянно делая отсылки то к первому DOOM или Quake либо вообще 50м.-60м. годам прошлого столетия.
Не для кого не секрет, что NFS кроссплатформенная серия, выходившая также на консолях. Поэтому при выборе игр я ориентировался и на жизненный цикл консолей – одна игра вышедшая на старте поколения, одна под конец. Итак у нас получилось три блока по две игры; итого 6 игр:
— ps2, xbox: Need for Speed: Hot Pursuit 2 (2002), Need for Speed: Most Wanted (2005);
— ps3, xbox 360: Need for Speed: Undercover (2008), Need for Speed: Most Wanted (2012);
— ps4, xbox 1: Need for Speed Rivals (2013), Need for Speed (2015).
Эпоху PS1 я не брал.
Итак алгоритм очень прост берем рандомные модели машин из 6 частей Need for Speed, при необходимости, конвертируем их в формат понятный для Zanoza Modeler в свойствах 3d модели смотрим количество полигонов.
Для наглядности прогресса я буду указывать системные требования для каждой игры.
Need for Speed: Hot Pursuit 2 (2002):
Минимальные системные требования
Около 6100 полигонов.
Хотя системные требования выглядят не серьезными на сегодняшний день, для 2002 года это был очень приличный компьютер. Для примера у меня как раз тогда появился ПК с пентиумом 3 на борту на 600MHz и 128 Мб памяти!
Need for Speed: Most Wanted (2005):
Минимальные системные требования
Pentium 4/Athlon XP 1.5 ГГц
3D-ускоритель с 32 Мб памяти
3 Гб на винчестере
Pentium 4/Athlon XP 2.2 ГГц
3D-ускоритель со 128 Мб памяти
3 Гб на винчестере
Около 12000 полигонов.
Как мы видим, хоть системные требования за три года выросли значительно и на рекомендуемом для Hot Pursuit 2 уже не поиграешь в Most Wanted даже на минималках, но количество полигонов на машину так же увеличилось практически в два раза!
Need for Speed: Undercover (2008):
Минимальные системные требования
Pentium 4 3 ГГц/Athlon 64 3200+
3D-ускоритель со 128 Мб памяти
6.6 Гб на винчестере
Core 2 Duo 2.5 ГГц/Athlon 64 X2 5200+
3D-ускоритель с 512 Мб памяти
6.6 Гб на винчестере
Около 52000 полигонов.
Прошло еще три года! Системные требования растут и на топовых для 2005 года видеокартах GeForce 6800 или radeon x800 уже не поиграешь без тормозов, оно и не удивительно количество треугольников на модель увеличилось практически в пять раз!
Need for Speed: Most Wanted (2012):
Минимальные системные требования
Core 2 Duo 2.4 ГГц/Athlon 64 X2 2.7 ГГц
GeForce 8800 GT/Radeon 3870
5.6 Гб на винчестере
Core 2 Quad 3 ГГц/Phenom II X4 3 ГГц
GeForce GTX 560/Radeon HD 6950
5.6 Гб на винчестере
Около 52000 полигонов.
Здесь уже без двухъядерного процессора и видеокарты с поддержкой DX10 не обойтись, а вот количество полигонов на машине не изменилось (перепроверялось на нескольких моделях), вся вычислительная мощь ушла на окружение и эффекты.
Need for Speed Rivals (2013):
Минимальные системные требования
Процессор: AMD Athlon X2 с частотой 2,8 ГГц или Intel Core 2 Duo с частотой 2,4 ГГц
Видеоадаптер: AMD Radeon 3870 или выше; NVIDIA GeForce 8800 GT или выше
Свободное место на жестком диске: 30Гб
Процессор: AMD Six-Core; Intel Quad-Core
Видеоадаптер: AMD Radeon 7870 или выше; NVIDIA GeForce GTX 660 или выше
Свободное место на жестком диске: 30Гб
Около 81000 полигонов.
Прогресс есть и он более чем заметен! Практически + 60% по количеству полигонов на модель авто при не слишком возросших системных требованиях.
Need for Speed (2015):
Минимальные требования для игры в разрешении 720p на 30 кадрах в секунду с низким качеством:
Процессор: Intel Core i3-4130 или аналогичный с 4 аппаратными потоками
Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 750 Ti 2 Гб, AMD Radeon HD 7850 2 Гб или аналогичная, совместимая с DX11 и с 2 Гб памяти
Жесткий диск: 30 Гб свободного места
Рекомендуемые требования для игры в разрешении 1080p на 60 кадрах в секунду с высоким качеством:
ОС: 64-битная Windows 7 или выше
Процессор: Intel Core i5-4690 или аналогичный с 4 аппаратными потоками
Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 970 4 Гб, AMD Radeon R9 290 4 Гб или аналогичная, совместимая с DX11 и с 4 Гб памяти
Жесткий диск: 30 Гб свободного места.
Около 160000 полигонов.
Это уже «чистокровный next gen» и системные требования соответствующие. Но и количество полигонов на модель возросло в два раза, соответственно прогресс есть и он более чем заметен!
Из всего выше сказанного могу сделать следующие выводы, что обзорщик с youtube (не буду называть его имя) был не прав прогресс есть и он более чем существенен, по крайней мере в серии NFS. Если сравнить Need for Speed: Hot Pursuit 2 с Need for Speed (2015), то количество полигонов на авто увеличилось более чем в 26 раз! Но и системные требования не стояли на месте: оперативки последний NFS требует в 30 раз больше чем его предок и 2002 года, видеопамяти – более чем 60 раз, сложность видеоядер: GeForce 3 Ti 500 – 57 млн. транзисторов, AMD Radeon R9 290 – 6200 млн. и т.д. В общем прогресс идет и это не может не радовать!
Ролевые игры. Полигонки.
Хочу рассказать о таком виде увлечений как полигонные ролевые игры. Какие они бывают, как проходят и зачем люди этим занимаются.
Игра начинается с идеи. Собираются несколько человек и решают организовать ролевую игру. Организаторов игры принято называть мастер игры, а всех вместе мастерской группой или МГ.
Выбирается тема ролевой игры. Это может быть какое-либо литературное произведение: Ведьмак, Песнь люда и пламени, исторические события: Война Роз, захват Иерусалима, настольные и компьютерные игры: D&D, Вархаммер, Сталкер или новый мир рождённый в воспалённом мозгу мастеров под воздействием алкоголя и энергетиков.
После выбора темы, игра «заявляется»: определяются даты проведения игры и желаемая численность игроков, создаётся группа в контакте посвящённая будущей игре, в профильных группах и на сайтах вывешиваются объявления о проведении игры, начинается активное приглашение людей принять в ней участие. Уже заявленные игры на будущий год можно посмотреть на сайте http://kogda-igra.ru/2020/.
При подготовке игры мастера разрабатывают правила игры и перечень ролей (сетка ролей), договариваются с местом её проведения (полигоном), согласовывают с игроками их роли. Игроки выбирают из сетки ролей себе роль или придумывают свою, согласовав с мастерами, подбирают или изготавливают себе костюм (антураж) на предстоящую игру.
В московском регионе полигонные ролевая игры проводятся в среднем на 200-300 игроков. В сезон бывает пару игр с количеством участников больше 1000. Максимально полигонные игры собирали 2500 игроков.
Полигонные игры проводят с мая по август. Игра длится 4-5 дней. За несколько дней до начала на место проведения игры (полигон) начинают съезжаться мастера и игроки. Устанавливаются декорации: строятся крепости, дома, таверны.
Цели персонажей согласуются с мастерами на стадии подготовки игры. Король хочет собирать войско на войну и выдать принцессу замуж за герцога. Герцог хочет захватить власть в королевстве и избавиться от короля и принцессы. Принцесса влюбилась в лесного разбойника и хочет сбежать к нему. Разбойник хочет грабить караваны. А солдат в армии хочет, что бы они там все побыстрее разобрались и можно было пойти и взять штурмом крепость соседей. На самой же игре игрок сам решает, как ему добиться поставленных целей. Ну или, если совсем туго, просит мастера посоветовать, что делать.
Зачем люди занимаются ролевыми играми?
В первую очередь ролевые игры дают широкие возможности для самореализации. Можно сыграть того персонажа из книг или фильмов, которым себя представлял. Можно отыграть роль и добиться всех поставленных целей, проявив себя самым умным, хитрым и удачливым. Можно изготовить красивый костюм и показать его тем, кто это оценит. Можно научиться хорошо фехтовать как в одиночку, так и в команде и сразиться с другими игроками.
Многие принимают участие в полигонках ради адреналина и острых ощущений. Где ещё безопасно для жизни и здоровья можно принять участие в штурме крепости или незаметно пробраться ночью во вражеский лагерь? Когда взбираешься по приставной лестнице на стену, укрываясь за щитом, и при этом сам пытаешься зарядить кому-то мечём, адреналин ощущается очень хорошо.
Ещё полигонные ролевые игры позволяют морально отдохнуть и на время уйти от повседневных забот. Когда в течении нескольких дней непрерывно активно играешь вспомнить о работе, тёрках с соседями, политических новостях и прочем просто не остаётся времени. Голова прочищается очень хорошо.
Наконец люди приезжают на игру просто что бы посмотреть на игру других людей, на красивые костюмы, на битвы и штурмы, послушать вечерами в трактире песни и байки.
Про полигонные игры есть ещё много чего рассказать, да и про другие виды ролевых игр живого действия тоже, поэтому если тема окажется интересной буду постепенно раскрывать её. Фотографии в посте взяты из фотоотчётов по прошедшим играм и открыты для общего просмотра.
Лига Ролевиков
2.7K постов 8.2K подписчиков
Правила сообщества
• За агрессивные, грубые, оскорбительные, а также провокационные комментарии следует бан.
•На сообщество расспространяются общие правила Пикабу.
Перед тем как постить загляните туда (особое внимание уделите пункту о рекламе).
• Истории про фекалии, члены, совращения единорогов и другая чернуха — это не тот контент который мы здесь ждём.
Не приветствуются посты слабо соприкасающиеся с темой сообщества.
Да, компьютерные RPG тоже ролевые, но к тематике нашего сообщества они не относятся. (Однако НРИ по вселенным этих игр вполне подходят).
Такие посты будут вынесены в общую ленту.
• Не создавайте посты о поиске игроков.
(Эти посты однотипны и засоряют ленту. В описании сообщества есть ссылки для поиска игроков. Посты будут удаляться.)
Можно создать пост о поиске игроков только если (позвать админа в комментариях под таким постом ОБЯЗАТЕЛЬНО):
1. Вы тестируете систему (должны о ней рассказать).
2. У вас спец. проект для пикабушников.
3. У вас публичный проект (расскажите как вы его создавали, о чём он, о трудностях выпавших на вашу долю. Рассказ должен быть интересен и легко читаем).
•Администрация сообщества, а также Ролевое комьюнити, может не разделять взгляды авторов постов.
Пожалуйста помните, что Пикабу это свободный портал.
• Не единоразовые нарушения караются банхаммером.
Ты попробуй расскажи почему мастера ездят на игры и вообще их делают 😀
И да. Организация полигонов нихрена не окупается.
Нахрена я это делаю>
Ой да вышел в чисто поле Виктор Палыч Кривогляд.
По профессии бухгалтер, ростом метр шестьдесят.
Он оставил дома джинсы и лэптоп переносной,
Потому что Виктор Палыч по призванью – гном лесной.
Виктор Павлович из скрепок для себя кольчугу сплел,
Шлем пластмассовый и латы в детском мире приобрел.
Он не бреется полгода, он не мылся пять недель,
Он стоит во чистом поле – охраняет цитадель.
Тут из леса выбегает на него антагонист –
Николай Петрович Кошкин – сисадмин и программист.
Во рванье и с перегаром – хорошо играет роль –
Он несется с зычным криком, потому что Кошкин – тролль.
У него в руках дубина из елового бревна,
А из кустика сирени раздается странный звук,
И выглядывает Алла Иннокентьевна Костюк.
По профессии – психолог, муж – водитель, сын – балбес.
По всему видать, случайно угодила в этот лес.
Алла гнома осмотрела, тролля взглядом обвела
Набежали ниоткуда инкассатор, музыкант,
Дилер, продавец, технолог и кредитный консультант.
Бились психотерапевты, логопеды, горняки,
А потом – по электричкам и домой. Ролевики.
Хлам железный втиснем в наши рюкзаки —
Мы не мазохисты, мы ролевики.
Украшенье хрупкой девицы-красы —
Под кольчужной юбкой латные трусы.
(А под ними снова латные трусы.). © Ростислав Чебыкин
Еее мой плюмаж на фотке
Люблю весело ебанутых людей.
Впрочем, я так понимаю это в России. Я вот в Украине и тут с размахом ощутимо меньше. Думаю тут даже самые крупные игры собирали до 800. Хотя все весёлые и душевные.
А ещё помимо полигонок есть масса ролевых конвентов.
Автор, а можешь написать для людей отдельный пост чисто про отыгрыш?
Красиво описано. Но про обязательную запасную печень автор ничего не написал.
Мы лишь надменно усмехаемся, услышав «Гляньте, девочки, псих!»
Ролевики! Мы очень гордо носим меч без чехла.
И пусть цивилы нам завидуют: ведь мы куда духовнее их!
Зачем же ехать в лес?
Зачем же ехать в лес?
Я как-то гопнику сказал, что изучил падеграс.
Зато все девушки в восторге от того, как я носочек тяну.
Так нафиг ехать в лес?
Так нафиг ехать в лес?
Машинка «Зингер» с оверлоком заменила мне семью и друзей.
Корсеты, фижмы, кринолины, плиссировка, тесьма,
Сто нижних юбок и отделка дорогая весьма.
Так нафиг ехать в лес?
Я игротехник-теоретик, жизнь проходит в интернетной борьбе!
Но с текстолитовым мечом я не поеду в леса.
Ведь там придется все, что врал на семинаре, проверять на себе!
Ну нафиг ехать в лес?
Зачем же ехать в лес?
Там не устроишь семинар, там нужно бегать с рюкзаками и без.
Сидим с гитарой у костра,
Едим крютон и фуа-гра,
Потом кончается комфорт и уезжаем мы с утра
И, возвратившись в интернет, везде кричим: «Была плохая игра!»
Не надо ехать в лес!
Не надо ехать в лес!
эх, где моя молодость ))) у меня тетка в начале 2000х была мастером, само собой я поездил на игры. но запомнилась первая: меня постоянно убивали и я не вылезал из мертвятника.
а откуда последняя фотография?
интересно, ХИ-шку ещё делают? 🙂
не знал что в средневековье уже были сигареты
На первой фотке ваховские орки, дизайн очень угадывается, что в фэнтези что в аос что в 40к
Я правильно поняла, тем, кто не пьет, не стоит и начинать интересоваться этой темой? Это типа новый антураж, чтобы иметь культурный повод бухнуть? Типа рыбалки у мужиков попроще?
Как же после таких игр болит печень. )
Клиенты, которые меня радуют 1
Обожаю, когда увидев какой-либо турнир или фестиваль в живую или на видео, приходят люди с горящими глазами и лицами, на которых написано «Я не понимаю, что у вас и как, но я хочу к вам!»
Клиенты, которые меня бесят 4
Со всем уважением к первопроходцам, но это сильно мешает играть, когда что на игре, что в магазине поется старая песня, что Пластмассовый мир победил, игры и ролевое движение деградируют, везде коммерция и бездуховность.
А еще я езжу на ролевые игры
— Гюльчатай, открой личико
Колчан из кожи
Хочу показать вам первый колчан, сделанный моим мужем. Получился очень изящный и лёгкий)
Хотим заняться изделиями из кожи, учимся) Спасибо за внимание!
Как Толкинисты придумали историческое фехтование
Прошу всех данную статью воспринимать как нарративный источник. Всё, что здесь написано, автор наблюдал лично, сначала в городе Новокузнецке (года с 2002), а потом и в Томске. Статья пишется, как ответ на неожиданный фуллхаус из свидетелей Настоящего Исторического Фехтования в комментах под показательным роликом клуба Черный Отряд.
Видео с тренировки клуба Черный Отряд
Как говорится, ударим дубиной просвещения в таблет сектантству!
Итак, уважаемые бугуртоиды, хемодовы и прочие настоящие Исторические Реконструкторы! Кто-то из вас предпочёл забыть, а кто-то по-молодости и не знал, но историческое фехтование придумали не вы. Лично мне этот термин принесли… толчки, то бишь толкинисты. Это такие ребята, которым настолько понравился Властелин Колец, что они начали собираться в парках и играть в него. В том числе пытаясь и фехтовать. Просто, если вы действительно занимаетесь историей, неплохо уже было бы понимать, что ничего не возникает из пустоты, а всегда развивается, отвечая на проблемы, которые возникают на тех или иных стадиях развития.
А вот так могла выглядеть имитация ножа
И всё бы хорошо, однако, каста бойцов, которая участвовала во всех этих движухах исключительно ради получения и раздавания тумаков, заколебалась от следующих вещей:
1. Очень разнообразное вооружение у участников ролевых игр. Вы могли потратить состояние на доспех, а кто-то приехал в пафосной занавеске. При этом, этот урод может вас бить в полную силу, а вы вынуждены его гладить, теряя скорость атаки.
3. Какой-то сраный отыгрыш. Вы вонзаться приехали, а вам нельзя. Переговоры там, дипломатия….
Берем железные дрыны и херачимся в полную силу, пока кто-то не упадёт. Устраиваем турниры и массовые замесы. И никаких магов, отыгрыша и ролевых игр. Красота!!
Одновременно с этим, люди начали немного взрослеть и терять интерес к фэнтези. Более интересным стала реальная история. По сути, люди перешли от косплея Саурона и Сарумана, к косплею Ричарда Львиное сердце и Саладина. От хоббитов, к английским лучникам, поскольку это кажется более серьезным и взрослым. Так появились реконструкторы.
Вот к примеру великолепный именно реконструкторский фестиваль Русборг.
Ну, а ролевики, тем временем, продолжали сражаться на текстолите или дюрале (чуть жестче чем текстолит, зато дольше держится), регулярно травмируя на играх магов в занавесках.
На этом развитие исторического фехтования не остановилось, потому что озвученные выше проблемы не были решены полностью.
Для ролевых игр осталась проблема травмоопасности на играх, поскольку вы не можете одеть всех в доспехи. Ну или можете, но тогда у вас получится не ролевая игра с магами и эльфами, а Макарена (околоисторическая крупная Ролевая Игра, Новосибирск). И тогда пришел его величество Ларп!
Есть всего два реально результативных приёма:
1. Разбежаться и торцануть.
2. Зацепить алебардой и уронить.
3D в играх: Полигоны
3D в играх. Часть 2
Как мы выяснили в прошлой части, современные трехмерные компьютерные игры строятся на основе полигонов. Но, что же это за зверь такой?
Полигон (Polygon) – это плоскость в евклидовом пространстве. Пространство имеет размерность три, соответственно, имеются три координаты: X, Y, Z. Условно их можно обозвать как длина, высота и глубина. В программном обеспечении для 3D нет единого стандарта относительно, так сказать, ориентации данных координат, хотя, как правило, координата X параллельна условном горизонту, т.е. это длина, а вот условной высотой может быть как Y так и Z. Соответственно, условной глубиной может быть как Z, так и Y. Но нам это не столь суть важно, примем для последующего материала представление, показанное ниже.
У полигона есть вершины, минимум три, максимум, теоретически, бесконечность. Практически максимум – много. Но в играх используются треугольные полигоны, т.е. полигон имеет три вершины. Почему именно три? Через три точки в пространстве можно провести только одну плоскость, что упрощает расчеты и позволяет избежать искажений (артефактов) на итоговой картинке связанных с тем, что вершины полигона могут лежать не в одной плоскости.
Однако в программах трехмерного моделирования принято пользоваться 4-х угольными полигонами, а вот 5-ти и больше, как правило, под запретом. Поэтому при моделировании приходится следить за тем, чтобы все 4 вершины полигона были в одной или почти одной плоскости. А как же игры? спросите вы. Полигон с 4-мя вершинами математически очень просто превратить в два треугольных с двумя общими вершинами, что и делается автоматически при экспорте в игровой движок.
На рисунке ниже показаны треугольный полигон и четырехугольный, условно разделенный на два треугольных. На изображении это прямоугольный треугольник и прямоугольный параллелограмм, но по факту полигон может иметь различные длины сторон, соответственно, и различные углы между ними. Хотя стараются, по возможности, все стороны делать приблизительно одинаковыми, это называется равномерная полигональная сетка. 
Почему сетка? Из полигонов создаются трехмерные объекты для игр (и не только), и если рассматривать все эти полигоны издалека включив отображение сторон полигона, они же ребра, то все это похоже на сетку.
Вообще, полигон – это то, чего на самом деле не существует, это всего лишь математика. У него нулевая толщина. Это координаты трех (для игр, далее будем говорить только о треугольных полигонах, если не будет указано иное) точек в трехмерном пространстве. И то, как отображать эти несуществующие полигоны, — зависит исключительно от той или иной компьютерной программы. Как правило, существуют три основных вида отображения: каркасная сетка, полигональная сетка, «чисто» полигональное представление. На рисунке ниже даны все три вида.
При моделировании, тестировании и т.п. для закрашивания плоскости между вершинами полигона используется произвольный цвет, но зачастую это так называемый сермат, RGB 128,128,128. На нем удобно тестировать, в частности, освещение. Да и однородная заливка, в отличии от полновесных текстур, использует не так много ресурсов компьютера.
Приведенный выше рисунок показывает как, на самом деле, с помощью плоских поверхностей создаются объекты практически любой формы. Правило тут простое: чем меньше каждый полигон, тем более точно можно передать форму исходного объекта. Это как с мозаикой, про которую разговор был в первой части. Но и увеличивать до бесконечности количество полигонов тоже нельзя, так как это сказывается на производительности, ведь компьютеру желательно не менее 30 раз в секунду пересчитать положение каждой, по крайней мере видимой зрителю, вершины полигона. Но и эти расчеты лишь малая часть того, что видеокарта в сотрудничестве с ЦП делают для расчета финальной картинки. Но об этом мы поговорим в следующих частях.
Кроме координат вершин есть у полигона такое свойство как нормаль. Это вектор, перпендикулярный одной из сторон плоскости полигона. Так как это вектор, то у него есть направление. Это направление указывает лицевую сторону полигона, вернее его начало находится у лицевой стороны полигона. Нужна нормаль для наложения текстур и расчета освещенности. Так же хочу заметить, что математически полигон не имеет никакого отношения к тому, как он выглядит, т.е. к текстурам. Полигон отдельно, текстуры – отдельно.
Так вот, та сторона, из которой «выходит» вектор нормали — и определяет лицевую сторону полигона, поэтому с противоположной стороны полигон прозрачен при визуализации, вернее обратной стороны просто не существует. Именно поэтому когда игровой персонаж из-за некорректных коллизий проваливается сквозь текстуры, то почти все сверху кажется полупрозрачным – текстур, вернее обратной стороны у полигона не существует.
Ниже скриншот из игры Batman Arkham Knight.
То же можно наблюдать, если попасть туда, куда игровой персонаж попадать не должен по задумке разработчиков: за уступы скал, в закрытые помещения и т.п. И это не баг игрового движка, это его особенность, ну, и недосмотр при тестировании (или разработчики не отреагировали должным образом на отчет тестировщиков). Необходима такая особенность для оптимизации расчетов итоговой картинки, или, по-другому, рендеринга. Ведь совсем незачем тратить вычислительные ресурсы на то, что никто никогда увидеть не должен.
Внимательный читатель может спросить: а как же быть в том случае, если игровой персонаж должен зайти в помещение? Тогда необходимо, как и в реальном здании, придавать стенам (потолку, крыше, дверям и т.д.) толщину с помощью двух полигонов у которых нормали смотрят в противоположные стороны.
Ниже показан фрагмент модели здания со стеной, имеющей реальную толщину. Синим показано направление нормали у полигонов.
Для совсем тонких предметов, таких как лист бумаги, применяется другой подход и зависит он от конкретного игрового движка. Например, может применяться специальный двухсторонний материал или отключаться параметр Backface culling, и в этом случае объект будет выглядеть одинаково с обеих сторон. (Подробнее про Backface culling можно почитать тут: Полигоны, свободная камера и MGS 5)
Теперь поговорим о том, какие бывают трехмерные полигональные модели.
3D модели принято делить на низкополигональные (low poly) и высокополигональные (high poly). Как несложно догадаться – разница в количестве полигонов, причем разница не абсолютная, а, как и все в нашем мире, относительная.
Высокополигональной можно назвать модель с самодостаточной геометрией, т.е. когда даже мелкие детали (в разумных, конечно, пределах) смоделированы с помощью полигонов и при этом модель выглядит достаточно правдоподобно даже без текстур. Непосредственно в играх high poly модели, как правило, не применяются, однако они необходимы в процессе разработки 3D игры, о чем будет рассказано ниже.
Высокополигональные модели применяются для статического рендеринга, например интерьерной визуализации или предметной, когда необходимо фотореалистичное качество и большие разрешения итоговой картинки. Для получения такого изображения используются специальные программы рендеринга и просчет одного кадра может занимать несколько десятков часов, поэтому в играх это неприменимо.
Низкополигональные модели применяются в основном в играх или для анимации, когда визуальный реализм не имеет первостепенного значения. Есть два основных способа получения низкополигональной модели: непосредственное моделирование с прицелом на малое количество полигонов или упрощение высокополигональной модели. То же справедливо и для high poly моделей (если не брать в расчет 3D сканирование): их получают путем усложнения и добавления полигонов низкополигональной модели, либо моделируют сразу из расчета максимально необходимого количества полигонов. Какой подход применятся в том или ином случае зависит от многих факторов, как то: геометрии самой модели, применяемого программного обеспечения, наличия похожих моделей, принятого в студии-разработчике порядка разработки, предпочтений 3D-художника и т.п.
Хочу особо обратить внимание на то, что разделение на high poly и low poly очень и очень относительно. Зависит от многих факторов, и одна и та же модель может быть как низкополигональной, так и высокополигональной. Например, для игры для ПК была разработана высокополигональная модель персонажа, затем из нее получили низкополигональную, условно, уменьшив количество полигонов в два раза. А позже решили портировать игру на мобильные устройства. И количество полигонов, опять же, условно, для этого сократили в четыре раза по сравнению с изначальной моделью, или в два раза по сравнению с моделью для ПК-версии игры. Ведь мобильные устройства мало того, что не такие мощные, как ПК, так еще и размер экрана не позволяет различить мелкие детали, поэтому такая высокая детализация, как для полноразмерного монитора, там попросту не нужна.
Ниже показаны сферы одинакового диаметра с различным количеством полигонов.
Да и с каждым новым процессором, каждой новой видеокарточкой мощность компьютерного железа растет, соответственно, и в играх получается отображать в кадре все больше и больше полигонов без ущерба производительности.
Ниже представлена эволюция полигональной Лары Крофт.
Как же получают 3D модели? Традиционно для этого используется полигональное моделирование в специальных программных пакетах, как то: 3ds Max, Maya, Cinema 4D и т.п. В последнее время к разработке также подключают программы для так называемой трехмерной лепки, к примеру ZBrush и 3D-Coat. Ну, и с развитием технологии 3D сканирования, модели получают путем этого самого сканирования с последующей оптимизацией полигональной сетки.
Если используется традиционное полигональное моделирование, то 3D художнику необходимо от чего-то отталкиваться. Для этого используются так называемые референсы, или, по-другому, изображения того, что необходимо смоделировать. Это могут быть фотографии (для реальных предметов или персонажей), концепт-арты (для вымышленных), или даже существующие объекты. К примеру, необходимо смоделировать существующие кубики Lego. Самая в данном случае хорошая идея – иметь их под рукой и моделировать, непосредственно вертя в руках эти самые кубики.
Ниже изображение референса и 3D модели (без текстур). 
Теперь вернемся к вопросу: а зачем при разработке 3D игры иметь в наличии сразу две модели одного и того же объекта — high poly и low poly? Высокополигональная модель непосредственно в игре использоваться не будет, но она необходима для такого важного процесса, как запекание текстур. Так называют подготовку целого ряда текстур или, как их еще называют, карт. Это обычные файлы изображений (с необычными, на первый взгляд, рисунками в них) цель которых как можно реалистичнее представить модель в игре и взять на себя, так сказать, часть геометрии. По сути – это создание 3D иллюзии там, где добиться этого полигонами сложно, неподъемно по производительности или просто нецелесообразно.
Возьмем, к примеру, старую доску. В ней может быть множество трещин и мелких сколов. В реальности это перепад высот (или глубин) материала самой доски. И, по-хорошему, полигоны также должны повторять эти перепады. Но тогда модель может оказаться настолько высокополигональной, что никакое железо не потянет это количество полигонов. Поэтому для начала моделируют как можно более подробную высокополигональную модель этой самой доски, а затем с помощью специальных программ генерируют (запекают) карты высот, затенения и т.п. для имитации этих самых трещин и сколов на низкополигональной модели.
Ниже упрощенно схематически показано как смешивание запеченных с high poly модели карт, в сочетании с текстурой дерева, в результате дает реалистичное изображение.
Ведь как мы различаем эти самые трещинки и сколы? По изменению яркости и цвета текстуры дерева благодаря тому, что свет по-разному отражается от неровностей поверхности, а кое-где и отбрасывает тень. К тому уже, в трещинах, как правило, накапливается грязь и т.п. Все это и позволяет нам отличить старую древесину от новой. Вот эти эффекты и запекаются в файлы изображений. Такой прием позволяет создавать довольно реалистичные объекты с использованием значительно меньшего количества полигонов. При отображении объекта в игре эти карты накладываются друг на друга по определенным алгоритмам, что и создает иллюзию наличия геометрии, которой на самом деле то и нет.
Правда, тут есть один недостаток: эффект лучше всего действует когда наблюдатель расположен под углом 90° относительно полигонов с такой вот имитацией дополнительной геометрии. С уменьшением или увеличением угла обзора «обман» становится виден все отчетливее и отчетливее. Но это неизбежная плата за возможность приблизить картинку к реализму, не превратив игру в неиграбельную.
Это мы забежали немного вперед, затронув тему текстур, но без этого трубно было бы объяснить необходимость на один игровой объект делать как минимум две модели.
Если уж мы говорим про 3D в играх, то следует обязательно упомянуть такую технологию, как LOD, сокращенно от Level of Detail, она же уровень детализации. Суть ее сводится к тому, что в зависимости от того, насколько тот или иной объект близко располагается от игрового персонажа, или какой процент высоты экрана занимает, то используются модели с различного рода детализацией. Опять же, все ради оптимизации. Чем ближе к виртуальной камере тот или иной объект, тем более детализированная модель подставляется. На практике часто количество таких моделей ограничивается тремя: для переднего, среднего и заднего планов. И обозначаются, как правило: LOD_0, LOD_1, LOD_2. Это все варианты низкополигональной игровой модели.
Различные варианты полигональной детализации могут создаваться как в сторонних программах, так и автоматическими игровыми движками (очевидно, не всеми). Причем автоматически в сторону упрощения геометрии, т.е. загруженный в игровой движок вариант по умолчанию воспринимается как LOD_0. Иногда в играх, особенно с большими открытыми мирами, можно заметить как изначально угловатый и неказистый объект вдруг скачкообразно «похорошел» — это произошла замена на более высокополигональный LOD.
Вот, наверно, вкратце и все про полигоны. Если остались необозначенные или нераскрытые моменты – пишите про это в комментариях.
По идее, далее необходимо продемонстрировать этот самый процесс полигонального моделирования, дабы наглядно показать, как это делается. И пример должен быть не очень простой, ради показа хотя бы нескольких приемов моделирования, но и не очень сложный, чтобы не нагонять сон на зрителя. Я думал-думал над предметом моделирования и пришел к выводу, что модель керосиновой лампы неплохо впишется в данную концепцию. Но, дабы не утомлять читателя, решил собственно процесс моделирования вынести в третью, или, если хотите, в 2,5 часть повествования, которую надеюсь опубликовать в ближайшем будущем.