Как упростить геометрию сцены в Blender с помощью Decimate и Clean Up

В официальном руководстве Blender разделы Decimate Modifier и Clean Up описывают инструменты для сокращения количества полигонов в сложных мешах и приведения в порядок неаккуратной геометрии. Документация опубликована в версии Blender Manual «latest»; конкретный номер версии Blender не указан. Приведённые ниже шаги основаны на описанных в ней настройках.

Эти инструменты могут быть полезны при работе со сложными моделями и скульптингом, а также с мешами, геометрия которых стала слишком плотной после применения модификаторов Subdivision Surface и Multiresolution. Если бездумно упрощать объект, тщательно и экономно смоделированный вручную, можно удалить необходимые вершины и грани. Поэтому задача — не просто снизить количество полигонов, а уменьшить объём геометрии, сохранив нужную форму и границы.

1. Выберите способ: модификатор или прямое редактирование

Decimate Modifier сохраняет изменение меша в виде модификатора. В документации Blender указано, что модификатор в режиме Collapse выполняет ту же операцию, что и Decimate Geometry в Edit Mode, но неразрушающим способом. Это хороший вариант для начала, если нужно оценить результат упрощения и иметь возможность изменить настройки.

Если требуется обработать выбранную геометрию напрямую, в Edit Mode откройте Mesh › Clean up › Decimate Geometry. Операция уменьшает количество полигонов в выделенной геометрии. Выбор между модификатором и оператором Edit Mode зависит от задачи: модификатор сохраняет изменение отдельным этапом, а команда Clean Up применяется к выбранной геометрии.

Decimate Modifier не позволяет просматривать изменения в Edit Mode; модификатор показывает количество оставшихся граней. Поэтому при редактировании геометрии не стоит оценивать результат только по отображению в Edit Mode.

2. Настройте Ratio в режиме Collapse

Режим Collapse постепенно объединяет вершины с учётом формы объекта. Параметр Ratio задаёт долю граней, которая должна остаться после упрощения. Согласно примерам в документации, значение 1,0 не меняет меш; 0,5 означает, что цель — оставить половину граней; 0,0 удаляет все грани. Пример со значением 0,4 для Decimate Geometry в разделе Clean Up показывает, что цель — сохранить 40 процентов исходного количества треугольников.

Не воспринимайте это значение как точное количество оставшихся полигонов. Согласно документации модификатора, расчёт ведётся по треугольникам. Если Triangulate выключен, quad-полигоны и другие многоугольники могут остаться без изменений, если их рёбра не схлопываются; поэтому итоговое количество граней может оказаться выше ожидаемого. Параметр Triangulate сохраняет треугольную геометрию, образовавшуюся в результате упрощения.

3. Учитывайте симметрию, vertex group и плоские поверхности

Параметр Symmetry в режиме Collapse сохраняет симметрию по одной оси. В Decimate Geometry в Edit Mode можно выбрать сохранение симметрии по оси X, Y или Z. Эту настройку стоит использовать, если важно, чтобы упрощение одной стороны симметричного архитектурного элемента не отличалось от упрощения другой.

Vertex Group можно использовать, чтобы управлять тем, какие участки меша затронет упрощение. В модификаторе параметр Factor задаёт силу влияния vertex group. В операторе Edit Mode рёбра с большим весом с большей вероятностью будут выбраны для упрощения; настройка Weight умножает влияние этих весов, а Invert сначала схлопывает рёбра с меньшим весом. В документации не предлагаются конкретные значения, поэтому для этих настроек нет универсального рецепта.

Для форм, состоящих преимущественно из плоских поверхностей, можно использовать режим Planar. Параметр Angle Limit влияет на упрощение геометрии, если угол между поверхностями превышает заданный предел. Настройки Delimit позволяют не схлопывать рёбра на границах Normal, Material, Seam, Sharp и UVs. Если включить All Boundaries, будут схлопнуты все вершины на границах граней; в руководстве отмечено, что более высокий Angle Limit может дать лучший результат.

4. Используйте инструменты Clean Up по назначению

Инструменты в меню Clean Up предназначены для решения разных задач. Mesh › Clean up › Delete Loose удаляет выбранные несвязанные вершины, рёбра и, при необходимости, грани. Merge by Distance объединяет выбранные вершины, расстояние между которыми меньше заданного. Этот инструмент подойдёт, если нужно соединить близко расположенные вершины, не связанные друг с другом рёбрами.

Degenerate Dissolve схлопывает выбранные рёбра короче заданной длины и может также удалять небольшие грани. Операция не объединяет близко расположенные вершины, не связанные рёбрами; для этого в документации в качестве альтернативы предлагается Merge by Distance. Чтобы заполнить отверстия с помощью Fill Holes, задайте предел Sides: отверстия, число рёбер которых превышает это значение, не будут заполнены. Значение 0 позволяет заполнить все отверстия. Для большого отверстия с множеством сторон могут лучше подойти Face Fill или Grid Fill.

Что это значит для архитектурного и archviz-процесса?

Команды моделирования и визуализации, работающие со сложными интерьерными элементами, скульптурными формами или сильно подразделёнными мешами, могут попробовать уменьшить количество полигонов и получить более простую геометрию. Смысл не в том, чтобы использовать один и тот же Ratio в каждом проекте, а в том, чтобы сокращать избыточную плотность с учётом требований к форме. Документация упоминает повышение производительности как возможную цель, но не обещает конкретного прироста производительности или сокращения времени рендера.

После упрощения проверьте форму и границы, которые нужно сохранить. Одного значения Ratio недостаточно для оценки качества: на результат могут повлиять расчёт по треугольникам, симметрия, границы материалов и такие детали, как UV Seam. В документации не приведены сведения о лицензии, требованиях к оборудованию или совместимости с другими программами, поэтому не следует делать предположения по этим вопросам для конкретной версии или проекта.

Частые ошибки

• Воспринимать Ratio как точное количество оставшихся граней: расчёт основан на треугольниках, а при выключенном Triangulate результат может отличаться.

• Упрощать без проверки аккуратный меш, в котором есть необходимые рёбра и грани.

• Ожидать, что Degenerate Dissolve объединит близкие несвязанные вершины: операция схлопывает короткие рёбра, а для объединения вершин можно использовать Merge by Distance.

• Считать одну итерацию Un-Subdivide настройкой по умолчанию: согласно документации, обычно используют чётные значения, а две итерации соответствуют отмене одной операции subdivide.

• Думать, что Fill Holes заполнит любое многоугольное отверстие, и не учитывать ограничение Sides и альтернативные инструменты заливки.