Workflow 3D-Künstler. Wie man nicht in einer Menge Informationen ertrinkt. Teil 1

Hallo allerseits, Habr Community! Heute möchte ich Ihnen etwas über den Workflow von 3D-Künstlern erzählen, wie Sie sich damit befassen und bei einem stabilen Nervensystem bleiben können. Der Artikel richtet sich an Anfänger auf diesem Gebiet, erfahrene Haie können sich Nostalgie hingeben und sich daran erinnern, wie alles begann.

In diesem Artikel werde ich die Phasen der Erstellung von Umgebungsmodellen beschreiben. Auch im nächsten Teil werden wir die zusätzlichen Arbeitsschritte für den Künstler an den Charakteren betrachten.

Ich werde Ihnen die Geschichte von Vasyas abstraktem Charakter erzählen. Etwas in seinem Leben stellte sich auf den Kopf und er beschloss, die gute alte Zeichnung aufzugeben und auf 3D umzusteigen. Vasya ging natürlich, um zu sehen, wie viel die jungen Leuchten für diese Arbeit bezahlt wurden und was erforderlich war. Es eröffnet die freie Stelle im Juni und dort:

• Kenntnisse über 3ds Max / Maya / Blender (alles hängt von den Wünschen des Arbeitgebers ab);
• Fähigkeiten von Low-Poly, High-Poly, einer Art gruseliger Subdiv-Modellierung;
• UV-Mapping
• PBR-Texturierung
• Kenntnisse des Substance Painter;
• Photoshop
• Stoffdesigner
• dennoch wäre es wünschenswert, V-ray / Corona / Keyshot visualisieren zu können;
• Fähigkeit, von Hand zu zeichnen;
• jemand bittet darum, eine Szene in Marmoset zusammenzustellen.

Und das alles nicht für einige fabelhafte Summen, sondern für das Durchschnittsgehalt eines Kassierers oder Kellners (der Autor übertreibt nicht ).

Vasya schloss die Stelle und weinte jede Nacht vor der Anzahl der beängstigenden Worte und Fragen in seinem Kopf.

Das Ende.

Um die Zahl der Schicksalsbrüche zu verringern, verpflichte ich mich, alles zu klären.

Und das erste, was ich erwähnen möchte, ist, niemals zuzustimmen, für Essen zu arbeiten. Es ist nicht notwendig, die Kosten für die Arbeit der Kollegen in der Werkstatt zu senken, aber es ist auch nicht notwendig, nach einer Arbeit Millionen zu verlangen. Wenn Sie der Meinung sind, dass das Niveau Ihrer Arbeit ausreicht, um Geld dafür zu erhalten, lesen Sie: Mama sagt, dass es gut ist , es ist ratsam, eine erfahrene Person zu finden und zu fragen, was sie denkt. Und nur wenn er sagt, dass alles mehr oder weniger ist, müssen Sie auf die Jagd gehen.

Aber jetzt werden wir herausfinden, wo wir anfangen sollen.

Sie müssen verstehen, dass die Liste der von Arbeitgebern geforderten Programme recht durchschnittlich ist. Wenn Sie wirklich wollen, können Sie alles in einem tun und die Errungenschaft "Dieser Typ könnte, er ist ein Witz mit ihm . " Trotzdem ist es bequemer, spezielle Programme zu verwenden, da ich einige davon angeben werde, die für eine bestimmte Arbeitsphase geeignet sind.
Und so fangen wir an.

Kurzer Überblick über den Artikel:

1. Konzept
2. Modellierung
3. Retopologie
4. UVW-Mapping
5. Texturierung

Konzept

Das erste, was in Ihrem Kopf sein sollte, ist ein Konzept . Sie müssen genau wissen, was Sie am Ende bekommen möchten. Ich denke, nur eine erfahrene Person kann sich einen kreativen Flug leisten (es ist zulässig, ein wenig vom Konzept abzuweichen).

Es gibt mehrere Möglichkeiten: Sie können ein Konzept selbst zeichnen, um zu sehen, wie das Ergebnis aussehen wird, oder Sie können ein fertiges Modellblatt verwenden , von dem es im Internet viele gibt (vergessen Sie nur nicht, die Erlaubnis des Autors einzuholen, oder machen Sie es selbst, veröffentlichen Sie es nirgendwo).

Grundsätzlich ist ein Modellblatt ein Konzept von Charakteren (sowohl Menschen als auch Tiere), aber ich habe sogar (plötzlich) ein Modellblatt aus Stein getroffen. Es sieht fast immer so aus:



Charakter Modellblatt

Hier muss man vorsichtig sein, es gibt 2 Typen: für Animatoren und für 3D-Schnicks . Wir benötigen das Blatt, auf dem sich die Figur ausschließlich in A- oder T-Position befindet, oder wie im Beispiel gezeigt, gibt es mehrere Seiten (hinten, vorne, seitlich), und jede Seite fällt entlang der Linien wie im Bild unten mit der anderen zusammen:

Modellierung seiner Majestät

Und in dieser Phase beginnen die Unterschiede. Jeder Künstler hat seinen eigenen Arbeitsansatz und hängt von der Art der Modellierung ab, dem Endziel.

Modellierungstypen

Da die polygonale Modellierung am häufigsten in der Produktion von harten Spielen verwendet wird, werden wir dies berücksichtigen. Es gibt Low- / Mid- und High-Poly- Modelle.



Von links nach rechts: Low-Poly, Mid-Poly, High-Poly

Der Unterschied ist meiner Meinung nach verständlich - die Anzahl der Polygone und der Detaillierungsgrad. Nachdem wir verstanden haben, mit welchem ​​Modell wir arbeiten müssen und mit welchem ​​Polygonage wir arbeiten sollen, entscheiden wir, zu welchem ​​Typ es gehört - harte Oberfläche oder organische ?

Beispiel für harte Oberfläche:



Organisches Beispiel:



Auf dieser Grundlage wählen wir den Ansatz, da es für harte Oberflächen bequemer ist, die Subdivision-Modellierung und für die organische Bildhauerei zu verwenden . Aber wie in jeder Regel gibt es auch hier Ausnahmen: In ZBrush können Sie das ZModeler- Werkzeug studieren und einen Subdiv erstellen oder umgekehrt organische Modelle ohne Bildhauerei erstellen (letzteres erscheint mir unpraktisch).

Was ist Unterteilungsmodellierung?

Die Unterteilungsmodellierung ist eine Methode zur Darstellung einer glatten Oberfläche durch Glätten eines gröberen Polygonnetzes.

Tatsächlich erstellen Sie ein Raster zum Glätten und wenden dann den Modifikator Turbosmooth an , der ein Polygon in vier Teile aufteilt und von einer primitiven zu einer glatten und komplexen Form wechselt. So sieht es aus:



Grobe schrittweise Glättung

Was ist Bildhauerei?

Jeder weiß, wie der Bildhauer arbeitet. Hier ist das Prinzip dasselbe, nur müssen Sie in einer digitalen Umgebung arbeiten.

Und wenn wir Bildhauerei und Subdiv vergleichen, besteht der Hauptvorteil darin, dass mit seiner Hilfe hochdetaillierte Objekte aus Millionen von Polygonen erstellt werden, wodurch die fotorealistische Qualität des Modells erreicht wird, und der Hauptanwendungsbereich natürlich die Erstellung organischer Modelle mit einer komplexen Form und Textur ist , echte kopieren, fantastische oder märchenhafte Charaktere, Tiere, Pflanzen, Landschaften und sogar Möbel schaffen.

Ein Beispiel:



Das Erstellen solcher Details mit Subdiv ist sehr schwierig, fast unmöglich.

Die Schritte zum Formen und Unterteilen sind unterschiedlich:

Subdiv:

• Aufbau einer gemeinsamen Form für ein Low-Poly-Modell;
• im Stadium des Aufbaus einer Hochpoly-Glättung;
• kleine Details hinzufügen.

Bildhauerei (für ZBrush):

• Blockieren in Dynamesh
• Retopologie (in diesem Stadium erhalten wir Low-Poly, separat speichern)
• Verfeinerung von Teilen durch Aufwickeln von Unterteilungsebenen (funktioniert genauso wie Turbosmooth).

Hinweis: Die Details werden am besten schrittweise auf jeder Ebene ausgearbeitet.
Software: max. 3ds, Maya, ZBrush, Blender.

Retopologie

Der schwierigste Schritt für einen Anfänger ist die Retopologie . Dies ist eine ganze Wissenschaft, die ihre eigenen Regeln für Animation, Kino und Spiele hat.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wäre es zunächst schön, Teile des Modells anzuordnen, vielleicht einige zum Zusammenführen und andere zum Verlassen. Für die Spiel-Retopologie werden solche Elemente normalerweise nach dem Prinzip "Alles, was getrennt werden kann, ist getrennt" zusammengeführt.

Betrachten Sie ein offensichtlicheres Beispiel:



Subtulled Zeichen (farblich hervorgehoben)

Alles, was durch eine Farbe angezeigt wird, ist ein Sabtul.

Beim Erstellen einer Retopologie sollten verschiedene Regeln beachtet werden:

• An den Stellen, an denen sich das Modell bewegt, sollten Sie das Gitter dichter und anatomisch korrekter machen (für eine natürliche Anatomie bauen).
• keine n-Gons, nur Quadrate, Rechtecke und Dreiecke, obwohl letztere am besten vermieden werden;
• Verwenden Sie die Mindestanzahl von Polygonen, um die Form zu beschreiben.
• Wenn das quadratische Polygon deformiert ist, ist es besser, es in Dreiecke zu teilen und eine Diagonale zu zeichnen.
• Sie müssen ein Gleichgewicht in der Größe der Polygone beibehalten. Sie sollten ungefähr gleich sein und harmonisch aussehen.
• Es ist besser, ein symmetrisches Raster zu erstellen und dann zu bearbeiten, wenn das Modell asymmetrisch ist.

Im Moment gibt es zwei Arten von Retopologien: manuelle und automatische . Es ist sehr praktisch, zuerst eine automatische zu erstellen und dann die Fehler der Maschine zu beheben, aber die Profis ziehen es immer noch vor, dies manuell zu tun.

Wenn das Modell ursprünglich eine Low-Poly-Version hatte, besteht die gesamte Retopologie darin, einen Weg zu finden, ein Netz aus einem vorhandenen Netz mit einer noch geringeren Anzahl von Polygonen zu erstellen. Es kann sich lohnen, nicht sichtbare Teile zu entfernen, z. B. den Körper unter der Kleidung.

Dieser Vorgang kann sowohl in der von Ihnen modellierten Software als auch in speziellen Programmen wie Topogun 2 ausgeführt werden .

UV-Mapping

UV wird so gemacht, dass die Textur richtig passt und nicht so:



So sieht die gedehnte Textur aus

"UVW Sweep" oder einfach "Sweep" - dieser Vorgang erhielt seinen Namen durch die übliche Übersetzung aus dem Englischen Unwrap UVW.

Anforderungen an den Qualitätsscan:

• Bei der Erstellung einer Reibahle müssen Nähte erstellt werden, entlang derer sie sich entfalten kann.
• Es ist ratsam, die Nähte dort zu verstecken, wo der neugierige Spieler sie nicht bekommt.
• Scanelemente müssen innerhalb des Ihnen zugewiesenen Bereichs (Schachfeld) verteilt sein.
• Der quadratische Raum sollte so weit wie möglich ausgefüllt sein (je größer der Scan-Teil ist, desto besser ist die Textur).
• Es ist wünschenswert, alle Elemente eindeutig zu zerlegen, aber es gibt Zeiten, in denen einige von ihnen übereinander gelegt werden können (normalerweise als „Überlappung“ bezeichnet), wenn sie für den Spieler nicht sichtbar sind und nicht unbedingt die Einzigartigkeit erfordern, z. B. die Beine eines Stuhls.
• Lassen Sie zwischen den Elementen etwas Platz, um ein „Auslaufen“ in andere Teile der Karte zu vermeiden.

Sie müssen ein Low-Poly-Modell mit UV-Strahlung ausstatten und dann Details mit einem High-Poly-Modell und tatsächlich einer Textur darauf backen. Gleichzeitig sieht das Low-Poly-Modell wie ein High-Poly-Modell aus, aber die Anzahl der Polygone bleibt gleich.

"Backen" bedeutet, dass einige Eigenschaften des Materials oder des Netzes des Modells auf das Kartenbild übertragen werden. Der Künstler verwendet das gleiche Prinzip, wenn er Volumen, Farbe und Licht auf einem flachen Blatt Papier darstellt.

Nachdem der Scan abgeschlossen ist, können wir uns die Ergebnisse unserer Arbeit ansehen:



Links ist ein Scan des vorgestellten Modells

Die grünen Streifen auf dem menschlichen Modell sind genau die Nähte, entlang derer es sich entfaltet.

Jetzt hat jedes Programm mit Selbstachtung die Möglichkeit, eine solche Operation durchzuführen. Es gibt auch spezielle Programme wie UVlayout , RizomUV . Ich habe immer die Fähigkeiten von 3ds max genutzt, es war genug.

Bevor Sie mit dem Backen von Texturen fortfahren, sollten Sie Folgendes tun:

1. Triangulation des Low-Poly-Modells , dh Polygone in Dreiecke aufteilen, denn wenn die automatische Partition nicht korrekt ist, können Probleme mit Normalen (Polygonrichtungen) auftreten, die zu unnötigen Artefakten führen. Aber ich mache das nicht, weil moderne Algorithmen meiner Meinung nach gut damit umgehen und wenn solche Probleme auftreten, kehre ich von diesem Schritt zurück und korrigiere ihn;

2. Erstellen Sie einen Käfig . Cage ist in einfachen Worten eine Version eines Low-Poly-Modells, das so zugeschnitten ist, dass es das High-Poly vollständig überlappt. Beim Erstellen sollten die Modelle die gleichen Koordinaten haben.

Es sieht so aus:



Das blaue Gitter um das Modell ist Käfig, der Raum, in dem die Details des High-Poly-Modells erfasst werden

3. Weisen Sie jedem Teil des Modells (in ZBrush - Subtools) ein eigenes Material zu , damit diese beim Import in Substance Painter ebenfalls geteilt und nicht zusammengeführt werden.

Wir wenden uns der Texturierung zu.

Texturieren und Backen von Texturen

Sie können die erforderlichen Texturen in demselben Programm backen, in dem Sie modelliert haben, aber ich verwende Substance Painter für diese Zwecke - klar, bequem, was sonst noch benötigt wird.

Das Backen erfolgt automatisch. Sie müssen lediglich ein Low-Poly-Modell in das Programm importieren (erforderlich!). Wählen Sie dann die entsprechende Option aus, laden Sie das High-Poly-Modell, wählen Sie die Auflösung der Karten aus, laden Sie den Käfig oder wählen Sie den Einzug aus dem Modell aus und drücken Sie die Taste Bike All Textur-Sets.

PBR-Texturierung

Mit der in PBR- Spielen am häufigsten verwendeten Texturierungstechnologie , Physically-Based Rendering , können Sie mithilfe einer Reihe von Karten fotorealistische Texturen erstellen.

Häufig verwendete Karten:

• Umgebungsokklusion - zeigt die Interaktion zwischen den Elementen des Modells. Diese Karte erzeugt einen weichen Farbton, als ob das Modell ohne direktes Licht beleuchtet wäre.
• Diffus - definiert die Farbe und das Muster des Objekts;
• Metallisch - zeigt an, wie metallisch das Material ist;
• Rauheit - Steuert die Klarheit der Lichtreflexionen und zeigt die Rauheit des Objekts an.
• Normal - für das Relief des Modells verantwortlich, zeigt jede Farbe eine andere Richtungsachse.

So sieht es am primitivsten Beispiel aus:



Links ist ein Quadrat ohne normale Karten, rechts ist eine normale Karte

Substance Painter verfügt über eine sehr breite Funktionalität, die die Texturierung erheblich vereinfacht: Sie können sofort auf das Modell zeichnen, eine Vielzahl von Alpha-Stempeln, vorgefertigten Stempeln für harte Oberflächen, prozedurale Karten, Filter und Masken verwenden - im Allgemeinen eine komplette Fläche für die Fantasie.

Nachdem Sie Karten erhalten haben, die exportiert und sofort an eine beliebige Spiel-Engine gesendet werden können, gibt es hier viele Vorlagen: für Unity 4/5, Unreal Engine, Dota 2, V-ray, Corona usw.

Hier endet die Arbeit an der Umgebung. Die nachfolgenden Schritte, die im nächsten Artikel beschrieben werden, werden hauptsächlich beim Erstellen von Charakteren verwendet.

Danke fürs Lesen, möge die Macht mit dir sein!