[Tutorial 3D]O que é um Normal?

Título: Normais

Tags: 3D, Modelos, Normais.

Normal

Essa é uma daquelas coisas que você vai vendo e vai passando por cima, e sabe-se lá quando você vai parar para entender o que é isso.

O mundo 3D é formado basicamente por : Faces, Luz e Camera , estendido  com Modelos, Textura, Céu, Névoa e etc. Por incrível que pareca, normal está dentro do "básico".

Conceito

Normal é o resultante angular de uma face. ( ). Pra que isso então? É para que a placa de vídeo entenda como a luz deve ser refletida numa face. Ela é constituída por 3 números que variam de -1 á 1. Cada um representa o angulo em x y z de uma forma resumida. Lembre-se que normal é um VETOR que aponta para um lado veja:





Bem, ela muitas vezes é calculada automaticamente, por isso você ainda sobrevive sem saber o que ela é. Só que, ela é tão poderosa que pode fazer qualquer , modelo, mas qualquer mesmo ficar 100 vezes mais eficaz sem alterar UMA UNICA FACE. Ou seja, 100% do desempenho.

Veja :


O primeiro modelo tem 500 faces, o segundo possui 2000 , e sim, o terceiro possui 500!

Como isso foi possível? Simplesmente porque normal é dada por vértices e não por faces. Cada face tem sua resultante normal. E o padrão é usar a resultante normal da face em cada um dos pontos da face, já nesse modo, cada face usa em seus respectivos pontos a média das normais de cada face. Ou seja, se um ponto estiver em 3 faces, ele vai pegar as normais de cada face, fazer uma media e usa-la.

Explanação:

Na figura 1. O ponto A,B e C possuem a mesma Normal, que é a da face que estão. F e E também possuem a mesma normal, porém, diferente da normal de ABC, e o mesmo para G e D. Já na figura 2,  F, A e G possuem a mesma normal, que é, a média das normais das 3 faces que pertencem. E e B também possuem a mesma normal, porem diferente de FAG, por isso o degradê parece, e por isso também que é difícil ver a interseção das faces.

E então como eu uso isso no game maker?

O Seguinte código calcula a normal de uma face :

Código:


//calculate_normals(x1,y1,z1,x2,y2,z2,x3,y3,z3)
var xa,ya,za,xb,yb,zb,xc,yc,zc;
xa=argument0;
ya=argument1;
za=argument2;
xb=argument3;
yb=argument4;
zb=argument5;
xc=argument6;
yc=argument7;
zc=argument8;
cpx=((za-zb)*(ya-yc))-((ya-yb)*(za-zc));
cpy=((xa-xb)*(za-zc))-((za-zb)*(xa-xc));
cpz=((ya-yb)*(xa-xc))-((xa-xb)*(ya-yc));
r=sqrt((cpx*cpx)+(cpy*cpy)+(cpz*cpz));

nx=cpx/r;
ny=cpy/r;
nz=cpz/r;


Ou também, quando você usar algum algorítimo (já existem alguns no forum) você pode ler direto do arquivo. Tecnicamente ela é calculada para ser simplesmente multiplicada por escala e também rotação. Por algum motivo, no game maker(talvez já tenha sido resolvido) escalar um modelo desajusta as normais.

Extra
No blender você pode fazer esse efeito no modo de edição : model -> faces -> shade smooth , E exportar para .obj.

Lembre-se, as vezes, usar o modo padrão pode ser mais viável, por exemplo, para representar algum equipamento de ferro, ou algo quadrado.

Até a próxima.

Esse tutorial foi uma colaboração para o Theguitarmester .

Muito legal, Sempre tive vontade de aprender esse mundo 3D mas como sou muito ruim em modelar e desenhar nunca testei nada mas vale ler tutos como este para sentir vontade de iniciar!

Muito legal sua abordagem

Quando vi o nome desse tutorial e quem tinha postado, já pensei: "Deve ter sido por causa daquela conversa lá no chat, em que demonstrei minha 'total sabedoria' sobre Normals"


Agora eu consegui entender um pouco o que é Normals e para que serve, que é para fazer o efeito Smooth(ou desfocar as faces do modelo, de certo modo), só que não consegui entender ao certo como funciona. confira comigo:

cada face usa em seus respectivos pontos a média das normais de cada face. Ou seja, se um ponto estiver em 3 faces, ele vai pegar as normais de cada face, fazer uma media e usa-la.

Está certo isso?

Quer dizer que, se um vértice estiver cercado por três faces, será feita a média da 'normal' desses três vértices, certo? mas, esse valor servirá para que? para iluminar qual das faces, ou, iluminar no vértices, mas, como funciona essa iluminação? isso eu não consegui entender.



Ah, e esta bem bom o tutorial.

Quer dizer que, se um vértice estiver cercado por três faces, será feita a média da 'normal' desses três vértices, certo? mas, esse valor servirá para que? para iluminar qual das faces, ou, iluminar no vértices, mas, como funciona essa iluminação? isso eu não consegui entender

Adicionei ,Explanação no tutorial, acho que você vai entender "pra que servirá a média".

Agora eu consegui entender a lógica melhor, é que eu esqueço de lembrar que embora pareça que o um triangulo/face esteja dividindo o vértice com outro, que na verdade ele não está, ainda mais que eu uso o editor do Blender, e nele você vê como o mesmo vértice.


Mas agora entendi:
Sem usar esse arredondamento(qual o nome disso? é smooth mesmo?), a direção de luminosidade dele apontará conforme a direção da face como um todo, com os três vértices(se for um triângulo) apontando para a mesma direção, já com o arredondamento, ele fará um degradê na direção apontada, conforme as novas "normals" dos 3 vértices.

Seria isso então?


E obrigado novamente, ficou ainda melhor, só não entendi porque o nome de "explanação".

Sim. Está correto. Vai até ajudar a outros entenderem.

Eu tinha que colocar algum identificador de mudança

theguitarmester escreveu:
Agora eu consegui entender um pouco o que é Normals e para que serve, que é para fazer o efeito Smooth(ou desfocar as faces do modelo, de certo modo), só que não consegui entender ao certo como funciona. confira comigo:

cada face usa em seus respectivos pontos a média das normais de cada face. Ou seja, se um ponto estiver em 3 faces, ele vai pegar as normais de cada face, fazer uma media e usa-la.

Está certo isso?

Esse video mostra com muita clareza como o Smooth Shading, justamente suavizar os "cantos" do modelo funciona, caso entenda um pouco de inglês acredito que não tenha problema nenhum em entender: https://www.youtube.com/watch?v=PMgjVJogIbc

Excelente contribuição.
Movido para seção dos tutoriais aprovados.
=)

Muito bom sua aula...

seria legal um exemplo solido (engine)como na vez em que vc criou uma lista de tutoriais 3d de iniciante ao avançado ( ainda esperndo a ultima, não achei o tópico kk ) mais ainda sim, está ótimo.

Ps. o exemplo, é pq pessoas tipo eu, não se dá muito bem com o 3D.

Isaque Onix, rapaz, deu uma vontade de fazer a terceira parte ...

O gms está mais rápido. Tem o compiler, tem arquivos inclusos, a leitura ficou muito melhor também. Tem shaders também, já da pra fazer muitas coisas.
Só falta a colisão 3d(sem dll). Mas existem milhares de formas de fazer isso.

Hum... Quem sabe aparece uma coisa nova pelo forum

hehehe realmente o GM deu uma baita evoluída.
Aguardando novidades!