Artista 3D de flujo de trabajo. Cómo no ahogarse en una tonelada de información. Parte 1

¡Hola a todos, comunidad Habr! Hoy quiero contarles sobre el flujo de trabajo de los artistas 3D, cómo profundizar en esto y mantener un sistema nervioso estable. El artículo está dirigido a principiantes en este campo, los tiburones experimentados pueden disfrutar de la nostalgia, recuerden cómo comenzó todo.

En este artículo describiré las etapas de creación de modelos de entorno. También en la siguiente parte, consideraremos las etapas adicionales de trabajo para el artista en los personajes.

Te contaré la historia del personaje abstracto de Vasya. Algo en su vida al revés, decidió abandonar el viejo dibujo e ir a 3D. Vasya, por supuesto, fue a ver cuánto se pagaba a las jóvenes luminarias por este trabajo y qué se requería. Abre la vacante de junio, y allí:

• conocimiento de 3ds Max / Maya / Blender (todo depende de los deseos del empleador);
• habilidades de low-poly, high-poly, algún tipo de modelado Subdiv aterrador;
• Mapeo UV
• Texturas PBR
• conocimiento del pintor de sustancias;
• Photoshop
• Diseñador de sustancias
• aún así sería deseable poder visualizar V-ray / Corona / Keyshot;
• capacidad de dibujar a mano;
• alguien pide armar una escena en Marmoset.

Y todo esto no es por algunas sumas fabulosas, sino por el salario promedio de un cajero o camarero (el autor no exagera).

Vasya cerró la vacante y lloraba todas las noches por la cantidad de palabras y preguntas aterradoras en su cabeza.

El final

Para reducir el número de destinos rotos, me comprometo a aclarar todo.

Y lo primero que me gustaría señalar es que nunca estoy de acuerdo en trabajar por la comida. No es necesario reducir el costo del trabajo de los colegas en el taller, pero tampoco es necesario, después de hacer un solo trabajo, pedir millones. Cuando sienta que el nivel de su trabajo es suficiente para recibir dinero por él, lea: Mamá dice que es bueno , es aconsejable encontrar una persona con experiencia y preguntarle qué piensa. Y solo cuando dice que todo es más o menos, entonces debes ir a cazar.

Pero por ahora, descubriremos por dónde empezar.

Debe comprender que la lista de programas requeridos por los empleadores es bastante normal; Sin embargo, es más conveniente utilizar programas especializados, porque indicaré algunos de ellos que son adecuados para una determinada etapa de trabajo.
Y así, comencemos.

Breve resumen del artículo:

1. Concepto
2. Modelado
3. Retopología
4. Mapeo UVW
5. Texturizado

Concepto

Lo primero que debe estar en tu cabeza es un concepto . Debe saber exactamente lo que desea obtener al final, creo que solo una persona con experiencia puede permitirse un vuelo creativo (está permitido desviarse un poco del concepto).

Hay varias opciones: puede dibujar un concepto usted mismo, para ver cuál será el resultado, o puede usar una hoja modelo preparada, de la cual hay muchas en Internet (simplemente no olvide obtener el permiso del autor, o hágalo usted mismo, no lo publique en ningún lado).

Básicamente, una hoja modelo es un concepto de personajes (personas y animales), pero incluso conocí una hoja modelo de piedra (de repente). Casi siempre se ve así:



Hoja de modelo de personaje

Aquí debe tener cuidado, hay 2 tipos: para animadores y para 3D-schnicks . Necesitamos la hoja donde la figura está estrictamente en posición A o T, o como se muestra en el ejemplo, hay varios lados (posterior, frontal, lateral) y cada lado coincide con el otro a lo largo de las líneas como en la imagen a continuación:

Su majestad modelando

Y sobre esta etapa, comienzan las diferencias. Cada artista tiene su propio enfoque de trabajo y depende del tipo de modelado, el objetivo final.

Tipos de modelado

Dado que el modelado poligonal se usa con mayor frecuencia en la producción de juegos duros, lo consideraremos. Hay modelos de baja / media y alta poli .



De izquierda a derecha: low-poly, mid-poly, high-poly

La diferencia, creo, es comprensible: la cantidad de polígonos y el nivel de detalle. Ahora que entendemos qué modelo tenemos que hacer y con qué polígono trabajar, decidimos a qué tipo pertenece: ¿ superficie dura u orgánica ?

Ejemplo de superficie dura:



Ejemplo Orgánico:



En base a esto, elegimos el enfoque, porque para superficies duras es más conveniente usar el modelado por subdivisión , y para el esculpido orgánico. Pero, como en cualquier regla, también hay excepciones aquí: en ZBrush puedes estudiar la herramienta ZModeler y hacer un Subdiv o viceversa, hacer modelos orgánicos sin usar esculpir (este último me parece poco práctico).

¿Qué es el modelado por subdivisión?

El modelado por subdivisión es un método para representar una superficie lisa alisando una malla poligonal más gruesa.

De hecho, construye una cuadrícula para suavizar y luego aplica el modificador Turbosmooth , que divide un polígono en cuatro, va de una forma primitiva a una forma suave y compleja. Así es como se ve:



Alisado paso a paso grueso

¿Qué es esculpir?

Todos saben cómo trabaja el escultor. Aquí el principio es el mismo, solo que necesita trabajar en un entorno digital.

Y si comparamos escultura y Subdiv, la principal ventaja es que con su ayuda se crean objetos altamente detallados que consisten en millones de polígonos, por lo que se logra la calidad fotorrealista del modelo, y el área principal de su aplicación es, por supuesto, la creación de modelos orgánicos que tienen una forma y textura complejas , copiando los reales, creando personajes fantásticos o de cuento de hadas, animales, plantas, paisajes e incluso muebles.

Un ejemplo:



Crear tal detalle con Subdiv es muy difícil, casi imposible.

Los pasos para esculpir y subdividir son diferentes:

Subdiv:

• construir una forma común para un modelo de baja poli;
• en la etapa de construcción de suavizado de alto poli;
• agregando pequeños detalles.

Esculpir (para ZBrush):

• bloqueo en dynamesh
• retopología (en esta etapa tenemos bajo poli, guardar por separado)
• refinamiento de piezas mediante la liquidación de los niveles de subdivisión (funciona igual que Turbosmooth).

Nota: los detalles se resuelven mejor gradualmente en cada nivel.
Software: 3ds max, Maya, ZBrush, Blender.

Retopología

El paso más difícil para un principiante es la retopología . Esta es toda una ciencia, que tiene sus propias reglas para la animación, el cine, los juegos.

Al principio, en la etapa actual, sería bueno organizar partes del modelo, tal vez algunas para fusionar y otras para irse. Para la retopología del juego, estos elementos generalmente se fusionan de acuerdo con el principio "todo lo que se puede separar es separar".

Considere un ejemplo más obvio:



Carácter subtulizado (resaltado en color)

Todo lo que indica un color es un sabtul.

Hay varias reglas que deben seguirse al crear una retopología:

• en aquellos lugares donde se moverá el modelo, debe hacer que la cuadrícula sea más densa y anatómicamente correcta (construir para una anatomía natural);
• sin n-gons, solo cuadrados, rectángulos y triángulos, aunque es mejor evitar estos últimos;
• use el número mínimo de polígonos para describir la forma;
• si el polígono cuadrado está deformado, es mejor dividirlo en triángulos, dibujar una diagonal;
• necesita mantener un equilibrio en el tamaño de los polígonos, deben ser aproximadamente iguales y verse armoniosos;
• es mejor crear una cuadrícula simétrica y luego editar si el modelo es asimétrico.

Por el momento, hay 2 tipos de retopología: manual y automática . Es bastante conveniente hacer primero uno automático y luego corregir los errores de la máquina, pero los profesionales aún prefieren hacerlo manualmente.

Si el modelo originalmente tenía una versión Low-Poly, entonces toda la retopología es encontrar una manera de hacer una malla a partir de una malla existente con un número aún menor de polígonos. Puede valer la pena quitar aquellas partes que no son visibles, por ejemplo, el cuerpo debajo de la ropa.

Esta operación se puede realizar tanto en el software en el que modeló como en programas especializados, como Topogun 2 .

Mapeo UV

La radiación UV se realiza para que la textura se ajuste correctamente, y no así:



Así es como se ve la textura estirada

“Barrido UVW” o simplemente “barrido” : esta operación recibió su nombre por la traducción habitual del inglés Unwrap UVW.

Requisitos de escaneo de calidad:

• al crear una fresa, es necesario crear costuras a lo largo de las cuales se desplegará;
• Es aconsejable ocultar las costuras donde el jugador curioso no llega;
• los elementos de escaneo deben distribuirse dentro del área que se le ha asignado (cuadro de ajedrez);
• el espacio cuadrado debe llenarse tanto como sea posible (cuanto mayor sea el tamaño de la parte de escaneo, mejor será la textura);
• es deseable descomponer todos los elementos de manera única, pero hay momentos en que algunos de ellos pueden superponerse entre sí (generalmente llamados "superposición"), si no son visibles para el jugador y no requieren necesariamente unicidad, por ejemplo, las patas de una silla;
• Deje algo de espacio entre los elementos para evitar "fugas" a otras partes del mapa.

Necesita hacer UV en un modelo de bajo poli, luego hornear sobre los detalles con un alto poli y, de hecho, textura. Al mismo tiempo, el modelo de bajo poli parece un poli alto, pero el número de polígonos sigue siendo el mismo.

"Hornear" significa transferir algunas características del material o la malla del modelo a la imagen del mapa. El artista utiliza el mismo principio al representar el volumen, el color y la luz en una hoja de papel plana.

Una vez que se realiza el escaneo, podemos ver los resultados de nuestro trabajo:



A la izquierda hay un escaneo del modelo presentado.

Las rayas verdes en el modelo humano son las mismas costuras a lo largo de las cuales se despliega.

Ahora, cada programa respetuoso tiene la oportunidad de realizar una operación de este tipo, también hay otros especializados, como UVlayout , RizomUV . Siempre usé las capacidades de 3ds max, fue suficiente.

Antes de continuar con las texturas para hornear, sería bueno hacer lo siguiente:

1. Triangulación del modelo low-poly , es decir, dividir los polígonos en triángulos, porque si la división automática es incorrecta, pueden aparecer problemas con las normales (direcciones de polígonos), lo que conducirá a artefactos innecesarios. Pero no hago esto, porque los algoritmos modernos en mi opinión tratan bien con esto y, si tales problemas ocurren, regreso de este paso y lo corrijo;

2. Crea una jaula . Cage, en términos simples, es una versión de un modelo low-poly que está diseñado para superponerse completamente al high-poly. Al construirlo, los modelos deben tener las mismas coordenadas;

Se ve así:



La cuadrícula azul alrededor del modelo es una jaula, el espacio que capturará los detalles del modelo de alta poli

3. Asigne a cada parte del modelo (en ZBrush - subtools) su propio material , de modo que cuando se importe en Substance Painter, también se dividan y no se fusionen.

Pasamos a la textura.

Texturas y texturas para hornear

Puedes hornear las texturas necesarias en el mismo programa en el que modelaste, pero yo uso Substance Painter para estos propósitos: claro, convenientemente, qué más se necesita.

La cocción se realiza automáticamente; todo lo que necesita hacer es importar un modelo de bajo poli en el programa (¡requerido!), Luego seleccione la opción apropiada, cargue el modelo de alto poli, seleccione la resolución de los mapas, cargue la jaula o seleccione la sangría del modelo y presione el botón Bike All Conjuntos de texturas.

Texturas PBR

La tecnología de texturización más común en los juegos PBR, la representación basada en la física , le permite crear texturas fotorrealistas utilizando un conjunto de mapas.

Tarjetas de uso común:

• Oclusión ambiental: muestra la interacción entre los elementos del modelo. Este mapa crea una sombra suave, como si el modelo estuviera iluminado sin luz directa;
• Difuso: define el color y el patrón del objeto;
• Metálico: muestra cuán metálico es el material;
• Rugosidad: controla la claridad de los reflejos de luz, muestra la rugosidad del objeto;
• Normal: responsable del relieve del modelo, cada color muestra un eje de dirección diferente.

Así es como se ve en el ejemplo más primitivo:



A la izquierda hay un cuadrado sin mapas normales, a la derecha hay un mapa normal

Substance Painter tiene una funcionalidad muy amplia que hace que la textura sea mucho más fácil: puede dibujar de inmediato en el modelo, usar una variedad de sellos de superficie dura alfa, mapas procesales, filtros, máscaras, en general, una extensión completa para la imaginación.

Después de obtener tarjetas que puede exportar y enviar de inmediato a cualquier motor de juego, hay muchas plantillas aquí: para Unity 4/5, Unreal Engine, Dota 2, V-ray, Corona, etc.

En realidad, aquí es donde termina el trabajo en el entorno, las etapas posteriores, que se describirán en el próximo artículo, se utilizan principalmente al crear personajes.

Gracias por leer, ¡que la fuerza te acompañe!