Anspruchsvolle modulare Architekturumgebung in UE4

Tyler Anlauf erstellte eine detaillierte Analyse der modularen Umgebung ROME: Church of Sant'Ivo, die von ihm in UE4 und 3ds Max erstellt wurde. In dem Artikel spricht er über den vorläufigen Planentwurf (Blockout), die modulare Montage, die Beleuchtung, die Nachbearbeitung und vieles mehr.

ROM: Kirche von Sant'Ivo

In dieser Analyse werde ich Ihnen meinen Arbeitsprozess an ROM: Church of Sant'Ivo , die Tricks, die ich gelernt habe, die Schwierigkeiten, auf die ich bei der Arbeit gestoßen bin, und die Pläne zur weiteren Verbesserung der Szene mitteilen, da sie noch nicht abgeschlossen ist.

Projektziele

Ziel dieses Projekts war es, meinen Prozess der Arbeit an Grafiken zu verbessern, die Unreal Engine zu studieren und meine Fähigkeiten im Umgang mit Beleuchtung, Farbe und Komposition zu verbessern. Der Tempel von Sant'Ivo alla Sapienza steht im Einklang mit den Zielen des Projekts - er zeigt deutlich die Möglichkeiten, mit einer modularen Struktur, Beleuchtung, Farbe und Komposition zu arbeiten.

Es war nützlich, einen Ort zu wählen, der in mir mitschwingt und mich inspiriert. Dieses architektonische Meisterwerk des frühen römischen Barock hat eine reiche Geschichte, majestätische architektonische Sprache und Größe, die mich fasziniert. Diese Skala war auch aus zeitlichen Gründen eine Herausforderung, so dass ich alles sorgfältig planen musste.

Gute Referenzen lösen Probleme visuell

Jedes Projekt sollte mit einer guten Sammlung von Referenzen beginnen. Es ist nützlich, mehr Referenzen als erforderlich zu sammeln, da diese nützlich sein oder Ideen für die weitere Arbeit am Projekt inspirieren können. Ohne Referenzen können viele Möglichkeiten verpasst werden. Darüber hinaus ist es nützlich, in jeder Phase des Projekts nach Referenzen zu suchen und sich nicht auf die erste Sammlung zu beschränken.

Hier ist ein Beispiel für mehrere Referenzen aus meiner Sammlung.


Um die Referenzen in jeder Produktionsphase zu koordinieren, sollten sie bestellt werden. Dazu können Sie Trello, Photoshop effektiv verwenden oder die Referenzen einfach in Ordnern verteilen.

Ich fand es praktisch für mich, ein kostenloses Produkt namens PureRef zu verwenden, da es ein leistungsstarkes, aber leichtes Programm ist. Alle Referenzmaterialien können gleichzeitig angezeigt werden oder schnell in den Vollbildmodus wechseln, um ein einzelnes Bild zu untersuchen. In diesem Programm können Sie die Referenzen bequem in Gruppen organisieren oder sogar eindeutige Referenztafeln sammeln.

Sogar alte Zeichnungen erwiesen sich für dieses Projekt als nützlich, insbesondere wenn es um die Gestaltung von Ebenen und die Definition von Maßstäben ging. Sie gaben mir auch ein Verständnis dafür, wie die Kirche und der Hof im Barock gebaut wurden.

Projektplanung

Als nächstes begann ich, die Referenzen in modulare Elemente zu zerlegen und Metriken für einzelne Ressourcen zu entwickeln. Zu diesem Zeitpunkt habe ich eine Liste mit der Anzahl der Elemente erstellt, die erstellt werden müssen. Ich habe auch die Anzahl der verschiedenen Materialien bestimmt und über deren effektive Erstellung nachgedacht.


Hier beginnen wir bereits zu sehen, wie groß der Raum in der Realität ist. Beachten Sie, dass sich die Frau in der unteren rechten Ecke ungefähr in der Höhe des Fensterfußes befindet.

Der Umfang des Projekts ist zu einer der Schwierigkeiten geworden, an denen es interessant war, daran zu arbeiten. Alles in der Architektur wird vergrößert, wodurch ein Gefühl der Größe des Raums entsteht. Zum Beispiel ist das Fenster hier ungefähr viermal größer als ein Standard-Home-Fenster. Da der Maßstab und die Architektur hier so einzigartig sind, war es sinnlos, nach Dimensionen aus der realen Welt zu suchen, um meine Objekte auf ihrer Basis zu erstellen.

Daher musste ich Referenzen mit Personen im Rahmen finden, um die Skala zu verstehen. Ich musste viele Referenzbilder studieren, um sicherzustellen, dass der richtige Maßstab ausgewählt wurde.

Planentwurf

Ein Blockout-Entwurf ist einer der wichtigsten Schritte beim Aufbau einer Umgebung, die häufig übersehen oder unterschätzt wird. Ein Qualitätsentwurf kann die Grundlage für den Erfolg legen, insbesondere wenn Sie in einem Team und an großen Projekten arbeiten.


Es gibt viele Möglichkeiten, grobe Pläne zu erstellen, aber wie ich herausgefunden habe, eignen sich BSP-Pinsel von UE4 hervorragend für meinen Plan. Mit den BSP-Tools konnte dieser Entwurf sehr schnell erstellt werden, da Sie mit Booleschen Operationen die einfachsten Formen von Umgebungen erstellen können.

Dank der Verwendung von BSP war ich nicht so sehr daran interessiert, Details hinzuzufügen, bevor der Entwurf fertiggestellt war, sodass ich mich auf das Level-Design und die Gebäudemetriken konzentrieren konnte.

Unten sehen Sie, wie nah mein Planentwurf an der Endphase des modularen Sets liegt.

Planentwurf:


Fertiges modulares Kit:


Aufgrund der Eigenschaften des BSP können an dieser Stelle alle wesentlichen Änderungen vorgenommen werden. Nachdem ich Metriken in UE4 getestet und angepasst hatte, fand ich heraus, wie der modulare Satz mit vorgefertigter Geometrie funktioniert, noch bevor ich anfing, detaillierte Modelle in 3ds Max oder anderen Paketen zu erstellen.

Das folgende Bild zeigt die frühen Phasen der Definition von Projektmetriken. Er durchlief mehrere Iterationen, bevor das Level korrekt wurde und der Entwurf fertiggestellt wurde.


Zusätzlich habe ich einen vorläufigen Durchgang für Beleuchtung und Compositing durchgeführt, um sicherzustellen, dass die ausgewählten Formen geeignet sind. Außerdem konnte ich die Detaillierung der Ressourcen anhand der Entfernung zur Kamera priorisieren.


Ich warf ein paar einfache Materialien auf die Bühne und konnte die Stimmung und das Ausmaß besser verstehen. Diese vorläufige Anleitung der Materialien half auch zu verstehen, wie ich die endgültigen Materialien planen würde, und besser zu verstehen, was ich brauchen würde.

Modularer Aufbau

Um kontroverse Themen in Entwurfsbegriffen loszuwerden, könnte ich sie als Referenzpunkt verwenden, um die endgültige Geometrie zu erstellen. Da ich von Anfang an über modulare Ressourcenmetriken nachgedacht habe, waren diese bereits mit dem Raster verbunden, wodurch die Geometrie schnell und effizient wird.

In den meisten Fällen sind BSPs in UE4 nicht so effektiv wie statische Netze. Also habe ich meinen BSP-Entwurf in statische Netze konvertiert und sie dann 3ds Max importiert, um die endgültige Geometrie zu erstellen.

In UE4 ist das Konvertieren eines BSP in ein statisches Netz sehr einfach:


Der Aufbau eines modularen Sets in 3ds Max begann mit der Definition großer und mittlerer Teile mit deren parallelen Tests in UE4. Es gibt nichts Schlimmeres, als zu glauben, dass Sie eine Ressource fertiggestellt haben, und dann zu erkennen, dass Sie frühzeitig einen Fehler gemacht haben. Nachdem ich große und mittlere Details verbessert hatte, konnte ich mich auf kleine Details und die Optimierung konzentrieren.

Nach dem Testen wurde mir klar, dass Sie im modularen Satz mehr Elemente als erwartet hinzufügen müssen. Nachdem ich diesen Fehler sofort entdeckt hatte, konnte ich in Zukunft Zeit sparen, da das Hinzufügen zusätzlicher Elemente geplant werden konnte.

Testen Sie von Anfang an und machen Sie es oft!


Da ich aktiv nahtlos wiederholte Texturen verwendet habe, war es äußerst wichtig, für alle Ressourcen die gleiche Texeldichte beizubehalten. Ich habe dies mit einem Skript für 3ds Max namens TexTools erreicht, obwohl es viele andere Tools und Skripte gibt.

Blaupausen für die modulare Montage

Um die Produktion effizienter zu gestalten, habe ich Blaupausen für die sich wiederholenden Teile der Szene erstellt. Für die Korridore habe ich 3 Optionen im Bluprint erstellt, die in der folgenden Abbildung in Rot, Grün und Blau dargestellt sind. Jedes hat seine eigenen Türen, Fenster und andere Details. Es hat mir also gereicht, nicht 48, sondern nur 3 Abschnitte des Korridors zu aktualisieren.

Dies hat mir eine Menge Zeit gespart, da Änderungen in Echtzeit für das gesamte Projekt angezeigt wurden. Der Eingang zur Kirche hat zwei stumpfe Stellen, da sich der mittlere Teil von allem anderen unterscheidet, was mir mehr Variabilität ermöglicht, dargestellt in lila.

Material

Ich habe mehrere Materialien in Verbindung mit Substance Designer und Substance Painter erstellt . Aufgrund der begrenzten Zeit habe ich jedoch auch Substance Source und Quixel Megascans verwendet . Das hat viel Zeit gespart.

In diesem Projekt habe ich Master-Materialien verwendet, um die Bearbeitung von Materialien zu beschleunigen und effektiver zu gestalten. Dank der Verwendung von Kopien von Materialien aus dem Master-Material war es für mich ausreichend, die Texturen zu ersetzen und nicht den eindeutigen Shader für jedes Material neu zu schreiben.


Die von mir im Master-Material vorgeschriebene Funktionalität ermöglichte es mir, Texturen wie in Photoshop zu bearbeiten, jedoch in Echtzeit und ohne UE4 zu verlassen. Außerdem könnte ich Features wie das Scheitelpunktzeichnen aktivieren und bei Bedarf Detailnormalen für eine bestimmte Materialinstanz hinzufügen.

Um das Master-Material zu optimieren, wurden statische Schalter verwendet, um nur die Funktionen zu kompilieren, die in jeder Instanz benötigt werden. Dies bietet eine Materialoptimierung, da nur die enthaltenen Optionen berechnet werden. Daher kann ich einfache Shader erstellen, die durch konstante Werte oder vollständig durch Texturen mit komplexeren Funktionen und Einstellungen gesteuert werden.

Beleuchtung

Die Beleuchtung war eine der größten Herausforderungen, aber gleichzeitig einer der faszinierendsten Aspekte. Hochwertige Beleuchtung kann aus einer guten Szene eine fantastische machen. Sie müssen also zumindest die Grundlagen verstehen.


Ich begann mit der Arbeit an der Beleuchtung dieser Szene, indem ich Fotografien, Filme und Lichtkünstler studierte, um zu verstehen, wie Licht dazu beiträgt, Kompositionen zu erstellen und Modelle und Materialien in UE4 zu animieren. Ich empfehle, dass Sie sich zuerst die UE4 Lighting Masterclass, die Lighting Academy von 51Daedalus und The Art of Lighting mit Boon Cotter auf YouTube ansehen.




Materialien spielen eine große Rolle bei der Beleuchtung, da sie bestimmen, wie Lichtphotonen von Oberflächen reflektiert werden. Überprüfen Sie die Primärfarben sorgfältig, um sicherzustellen, dass sie so nah wie möglich an den PBR-Standards kalibriert sind. Es ist eine gute Idee, Karten mit Primärfarben im linearen Raum nicht dunkler als 0,02 zu machen. Dunkle Farben verwandeln sich in ein „Schwarzes Loch“ für Photonen, was zu seltsamen Ergebnissen bei der Beleuchtung führt.

Sowohl die Licht-Meisterklasse in UE4 als auch das 51Daedalus-Video sprechen darüber.


Die Beleuchtung in dieser Szene ist ganz einfach organisiert. Ich begann das Problem der Beleuchtungskonfiguration zu lösen, indem ich eine klar kalibrierte Grundlage für die Beleuchtung erstellte, wie in der UE4 Lighting Masterclass empfohlen. Nachdem die Beleuchtung kalibriert und ein klares Fundament erhalten worden war, konnte auf diesen Parametern aufgebaut werden, um etwas grafisch ansprechenderes zu erzielen.

Normalisierte Beleuchtungsparameter:


Eines der wichtigsten Elemente war die Kuppel des Himmels, da sie die gesamte Szene beeinflusst, insbesondere die Stimmung. Ich habe ein einfaches, aber effektives Himmelsmaterial erstellt, um seine Rotation und Helligkeit zu verbessern. Ich stellte sicher, dass die Beleuchtungsstärke meiner Himmelskuppel kalibriert war und genau der realen Welt entsprach und sich auf natürliche Weise in der Szene widerspiegelte. Parameter wurden auf die umgebende Ebene der invertierten Kugel angewendet.


Der Trick bestand darin, die Richtung der Sonne so einzustellen, als ob die Aktion mitten im Sonnenuntergang wäre. Dies bestimmt die Stimmung für die Szene und erzeugt aus den meisten Blickwinkeln interessante Rhythmen von Licht und Schatten.


Um den Eindruck durch Hinzufügen von Volumenstrahlen zu verbessern, habe ich volumetrischen Nebel verwendet. Es war auch notwendig, die Farbe des volumetrischen Nebels anzupassen, da dies einen großen Einfluss auf die Farbpalette und die Stimmung hat. Schließlich trug die Dichte des Nebels dazu bei, der Szene ein Gefühl von Größe, Tiefe und Atmosphäre zu verleihen.

Nachbearbeitung

Das nächste Werkzeug zum Erstellen von Looks und Stimmungen ist die Nachbearbeitung. Eines meiner Lieblingsmerkmale war die Faltungsblüte, da sie eine natürlichere und detailliertere Lichtblüte simuliert, jedoch auf Kosten einer verringerten Leistung.

Ich hatte auch die Kontrolle über die Farben von Schatten, Mitteltönen und Lichtern. Dies ist erforderlich, um die Farbpalette anzupassen und die Details in der Szene hervorzuheben, die die Rahmen bereichern.


Haben Sie keine Angst, dass Sie in dieser Phase viel Zeit verbringen müssen. Mit nur wenigen Änderungen können Sie das Gefühl und die Stimmung der Szene erheblich verändern und dem fertigen Produkt den letzten Schliff verleihen.

Es ist auch erforderlich, eine Farbpalette zu definieren. Um die Palette zu überprüfen, habe ich einen einfachen Weg gewählt: das Bild unscharf zu machen. Machen Sie einfach einen der Screenshots und wenden Sie Unschärfe in Photoshop an. So wird die Farbpalette viel sichtbarer, und ich kann diese Informationen verwenden, um die Farbpalette zu verbessern, die eine qualitativ hochwertige Komposition erzeugt.

Zusammensetzung

Das Erstellen einer starken Komposition ist eine ebenso wichtige Phase wie andere Teile des Projekts. Eine gute Komposition ermöglicht es dem Auge des Betrachters, sich auf eine für ihn angenehme Weise um das Bild zu bewegen. Um dies zu erreichen, habe ich Screenshots gemacht, die die Formen der von mir erstellten Geometrie, die Rhythmen von Licht und Schatten der Beleuchtung, Fragmente von warmen und kalten Farbtönen aus meiner Farbpalette ausnutzten, sodass alle mit dem ausgewählten Kamerawinkel zusammenarbeiten.


Um einen interessanten Kamerawinkel zu erzeugen, habe ich die Prinzipien der Drittelregel und der goldenen Spirale verwendet.


Der hellste Bereich in der Szene, der auch am kontrastreichsten ist, ist normalerweise der Fokuspunkt. Um zu überprüfen, ob mein Fokuspunkt funktioniert, habe ich die Pegel unterdrückt, um den hellsten Bereich mit dem höchsten Kontrast in der Szene zu finden. Ich habe die Beleuchtung so eingestellt, dass der Fokuspunkt deutlich sichtbar ist. Ein klarer Fokuspunkt reduzierte auch das Gefühl der natürlichen Wiederholung der Architektur, da im Bild Bereiche erschienen, in denen das Auge ruhen konnte.


Um eine gute Komposition zu erhalten, war es nützlich, Cine Camera Actor in UE4 anstelle des Standard-Kamera-Actors zu verwenden, da Sie damit zusätzliche Kameraparameter ändern können, um ein qualitativ hochwertiges Bild zu erstellen. In diesem Fall habe ich die 16: 9-DSLR-Filmback-Einstellung verwendet, da sie in meinen Umgebungsbildern gute Ergebnisse liefert. Experimente mit Filmback-Parametern können zu unterschiedlichen interessanten Ergebnissen führen. Ich rate Ihnen daher, damit herumzuspielen. Das Ändern der Brennweite ermöglicht ein filmischeres Gefühl. In meiner Umgebung verwende ich normalerweise ein Weitwinkelobjektiv. Ein Porträtobjektiv oder ein Teleobjektiv kann jedoch für Zeichen oder Nahaufnahmen kleiner Objekte geeignet sein.

Nächste Schritte

Da die Arbeit an dieser Szene noch nicht abgeschlossen ist, kann ich sie in vielerlei Hinsicht verbessern. Ich habe mich bereits für die Grundlagen entschieden und möchte nun Details und Elemente der Handlungsübertragung durch die Umgebung hinzufügen. Insbesondere möchte ich „erzählen“, wie die Umwelt von der Natur beeinflusst wurde und welche potenziellen Konflikte hier auftreten können. Dies kann mir die Möglichkeit geben, neue Requisiten und Detailmodelle hinzuzufügen und reichhaltigere Materialien zu erstellen.

Fertige Bilder:

Fazit

Abschließend möchte ich sagen, dass ich wirklich gerne an diesem Projekt arbeite. Er war und ist eine hervorragende Quelle für Experimente, Forschung und Selbstverbesserung außerhalb meiner beruflichen Arbeit. Es bleibt noch viel zu tun, und wenn ich auf das zurückblicke, womit ich angefangen habe, verstehe ich, dass ich viel gelernt habe.

Die wichtigste Schlussfolgerung aus diesem Projekt ist, dass das Wichtigste nicht die Komplexität der Szene selbst ist, sondern die anfängliche Schaffung einer soliden Grundlage, auf der Komplexität in Schichten aufgebaut werden kann.

Meine anderen Arbeiten finden Sie in meinem Portfolio .

Über den Autor

Mein Name ist Tyler Anlauf , ich arbeite als Umweltkünstler in den Human Head Studios in Madison, Wisconsin. Wir haben ein sehr talentiertes Team, das viele Spiele entwickelt hat. Ich hatte das Vergnügen, an Call of Duty: Online, Rune, The Quiet Man und an einem Spiel zu arbeiten, das noch nicht angekündigt wurde.

Bevor ich zu Human Head Studios kam, lernte ich digitale Kunst an der High School kennen, wo ich in Photoshop Fotobearbeitung studierte. Bald darauf lernte ich unabhängig 3ds Max, CryEngine, Unity, Programmierung und Video Compositing. Nachdem ich mich für eine Karriere in 3D entschieden hatte, begann ich am Madison College mit dem Studium der Animation und Konzeptentwicklung, wo ich von Branchenveteranen wie Ed Binkley , Jeff DeWitt und Nathaniel Albright ausgebildet wurde. Es gelang mir auch, einen Job und ein Praktikum bei Gear Learning , Field Day Lab und Scooter Software zu bekommen , wo ich mobile Spiele, PC- und UI-Spiele entwickelte.

Während meines Studiums waren meine Mentoren Chris Hartmann und Ethan Highley von Raven Software . Sie halfen mir, meine Fähigkeiten zu verbessern, indem sie meine Arbeit kritisierten und mein Wissen über den Zeitplan von AAA-Spielen erweiterten. Am Ende hatte ich das Glück, gleich nach meinem Abschluss einen Job in den Human Head Studios zu bekommen.

Im Folgenden finden Sie einige Beispiele meiner Arbeit, deren Erstellung ich von Chris und Ethan gelernt habe.



Das Interview führte Kirill Tokarev .