Сегодня мы погрузимся в захватывающий мир 3D-моделирования и разберем, как создаются те самые крутые модели, которые вы видите в играх и фильмах.
Что такое 3D-пайплайн?
Представьте себе конвейер, где каждый этап важен и влияет на конечный результат. Именно так работает 3D-пайплайн – это последовательность действий, начиная от простой идеи и заканчивая готовой моделью.
Концептуальная фаза
На концептуальной фазе художник создает множество скетчей и эскизов, собирает референсы, определяет общий стиль и прорабатывает мельчайшие детали будущей модели. Этот этап – фундамент всего проекта, где закладывается основа визуального стиля и технического исполнения.
Блокинг
Блокинг (Blocking) – это первый этап в процессе создания 3D-модели, который является частью фазы драфта в общем пайплайне. Это своего рода набросок будущей модели, выполненный с помощью простых геометрических форм – боксов, сфер и цилиндров.
Основная цель блокинга – передать общую суть объекта, его крупные и средние формы, не углубляясь в мелкие детали. На этом этапе важно правильно поймать пропорции и силуэт модели. Например, если вы моделируете машину, блокинг должен сразу давать понять, что это именно машина, а не какой-то другой объект.
В среднем на создание качественного блокинга уходит около 40 минут. Это может показаться небольшим временем, но этот этап критически важен для всего процесса моделирования.
HighPoly and LowPoly
Когда речь идет о пайплайне разработки 3D-моделей, одним из ключевых этапов является работа с полигонажем, что может привести к значительным различиям в подходах и методах. На этом этапе процесс разветвляется, и 3D-артисты могут выбрать несколько путей в зависимости от конкретных требований проекта.
В одном из популярных подходов сначала создается HighPoly версия модели. Этот процесс включает в себя детальную проработку мелких деталей, добавление текстурных элементов, сложных форм и округлений. HighPoly модель обычно имеет значительно большее количество полигонов, что позволяет достичь высокой степени детализации, что особенно важно для статичных объектов или для моделей, предназначенных для использования в кат-сценах и рекламах. 3D-художник применяет различные инструменты и техники, такие как скульптинг, чтобы достичь максимально реалистичного результата. Модель сохраняется в отдельный файл, так как она будет использоваться для дальнейшего создания текстур и нормальных карт, что позволит перенести все эти детали на менее детализированную версию модели.
Затем, после того как HighPoly версия модели завершена, 3D-артист переходит к этапу ретопологии. Эта процедура включает в себя упрощение модели, которая называется LowPoly. При создании LowPoly версии искусно уменьшается количество полигонов, что позволяет сэкономить ресурсы и повысить производительность во время работы с игрой или анимацией. LowPoly модель представляет собой упрощение, основанное на основной форме объекта, и часто используется в игровом дизайне, так как она легче обрабатывается движком и требует меньше вычислительных ресурсов. Важно отметить, что при создании LowPoly моделей также учитываются принципы организации геометрии и текстурных координат, чтобы обеспечить максимальную совместимость с текстурами и нормальными картами, которые были получены из HighPoly версии.
Существует также альтернативный подход, когда 3D-артисты выбирают сначала создавать LowPoly версию модели. Этот метод чаще всего используется в игровых движках и современных анимационных проектах. Сначала простой объект создаётся с минимальным количеством полигонов, что позволяет быстро разработать базовую форму и протестировать ее на производительность. После получения базового LowPoly объекта, художник может начинать добавлять детали и сложные формы, постепенно увеличивая полигонаж. Этот подход часто оказывается более удобным при создании интерактивных объектов или персонажей, поскольку он позволяет на раннем этапе выявить потенциальные проблемы с масштабом, анимацией и производительностью.
UV-mapping
UV-mapping является важным и неотъемлемым процессом в 3D-моделировании, который позволяет наносить текстуры на поверхности 3D-объектов. Этот процесс включает в себя "разворачивание" 3D-модели на плоскость, чтобы текстуры могли быть правильно отображены на ней. Сама развертка происходит на LowPoly версии модели. Это применяется для обеспечения правильной интеграции текстур в игру.
Создание UV-развертки включает в себя несколько шагов:
- Разделение на швы. В этом процессе модель "разворачивается" как трехмерная бумажная фигурка. Это достигается за счет установки швов (seams) на модели, что позволяет отделить её части и развернуть их на плоскости. Швы следует размещать в местах, которые менее заметны в конечной текстуре, чтобы минимизировать видимость переходов.
- Развертка. Когда швы установлены, модель разворачивается в 2D пространстве. Это можно сделать с помощью специализированных инструментов в различных 3D-программах, таких как Blender, Maya или 3ds Max. Основной задачей здесь является оптимизация UV-распределения, чтобы максимально использовать текстурное пространство и избежать пересечений между UV-островами.
- Настройка и коррекция. После развертки может потребоваться ручная коррекция UV-карт, чтобы минимизировать искажения и нельзя забывать о правильном масштабе. Иногда необходимо локально редактировать участки, чтобы текстура ложилась ровно без искажений на изгибах и сложных формах модели.
Запечка
Запекание текстур — это процесс, который часто осуществляется на моделях, созданных с использованием 3D-редакторов, таких как Blender, Substance Painter или Marmoset. Обычно запекание происходит на финальной версии модели, которая уже прошла все этапы редактирования и оптимизации. Это значит, что модель должна быть низкополигональной, чтобы эффективно использовать ресурсы в играх, но при этом сохранять все необходимые детали, которые были добавлены на высокополигональной версии модели.
В процессе запекания в большинстве случаев создаются несколько типов карт, которые обеспечивают различные визуальные эффекты. Одной из самых распространенных карт является диффузная карта, отвечающая за основной цвет и текстуру объекта. Это та карта, на которой видно изображение текстуры, создающее визуальные детали поверхности.
Еще одной важной картой является normal map, которая содержит информацию о мелких деталях и рельефе поверхности, имитируя выступы и впадины на модели, создавая иллюзию глубины без необходимости увеличения числа полигонов.
Кроме того, создается specular map, которая управляет отражением света на поверхности объекта, определяя, какие участки будут бликовать, а какие — оставаться матовыми. Ambient occlusion map — это еще один важный тип карты, который добавляет тени в углах и на стыках деталей, усиливая ощущение глубины и реалистичности.
В некоторых случаях также могут быть созданы opacity maps, которые отвечают за прозрачность, и emissive maps, добавляющие свечение определенным участкам модели. Эти дополнительные карты могут существенно улучшить визуальный вид модели в игре, добавляя больше информационного содержания.
Процесс запекания обычно реализуется в соответствии с настройками выбранного 3D-редактора. Например, в Blender для запекания используются специальные инструменты в меню "Render", что позволяет без труда получать все необходимые карты на высоком уровне качества. Ключевым моментом является правильная настройка UV-развертки и управление параметрами рендеринга, что позволяет обеспечить высокую детализацию даже на низкополигональных моделях, не теряя при этом производительности.
Текстурирование
Текстурирование – это финальный штрих в создании модели. Здесь художник работает с PBR-материалами, создавая карты base color, metallic, normal, roughness и ambient occlusion. Эти текстуры придают модели реалистичный вид и определяют, как она будет взаимодействовать со светом в финальной сцене.
MidPoly
Существует также альтернативный путь – MidPoly моделирование. Этот подход оптимален для определенных типов проектов, где требуется найти баланс между качеством и производительностью без создания HighPoly версии.
В процессе работы важно постоянно проверять пропорции модели, уделять внимание деталям и оптимизировать её под конечное использование. Регулярное тестирование в целевом движке помогает избежать проблем на поздних этапах разработки.
Итоги
Результатом всей этой работы становится качественная модель, которая корректно работает в движке, имеет реалистичное освещение, хорошую производительность и совместима с различными платформами.
А если хотите узнать больше, то присоединяйтесь к нашей группе в телеграмм и вконтакте. Там вы будете получать еще более свежие новости и знания из мира игр.