Инструменты и советы для моделирования твёрдых поверхностей в Blender 2.8

Введение

Привет, я Михал Калиш, родился и вырос в Польше. Несколько лет работал над несколькими проектами, такими как серии Dying Light и PUBG. Сейчас я работаю над Cyberpunk 2077 в CD Projekt Red в качестве художника по окружению/художника по реквизиту в Варшаве, Польша.

В этой статье я хочу объяснить свой процесс работы над личными проектами с твёрдой поверхностью, а также свой образ мышления, основанный на моём последнем проекте — Aircraft Engine, и рассказать о любых связанных с этим вопросах.

Изучение 3D

Сколько себя помню, я всегда был очарован всем, что связано с творчеством и решением задач. Когда мне было 8 лет и я хотел рассказать абстрактную историю, которая сформировалась в моём сознании, я рисовал много сюжетных «комиксов» с простыми фигурками-палками, нарисованными типичным детским способом. Помимо этого, у меня была огромная склонность к реалистичному рисованию, и я делал много физических моделей из картонной бумаги, клея и спичек. К сожалению, я ничего не сохранил из тех времён. В какой-то момент я решил перейти в компьютерную среду, где и нашёл свою настоящую страсть — 3D-искусство.

Я начал свой путь в 3D очень рано благодаря брату, который в то время использовал Cinema 4D для своих учебных проектов. Видеоигры также сыграли огромную роль, и я уверен, что особенно Half-Life 2 — одна из игр, которая подтолкнула меня к тому, чтобы стать тем, кто я есть сейчас. Это было для меня огромным вдохновением.

Изображение, сделанное 7 лет назад в Half-Life 2, показывает мою пользовательскую модель оружия, которую я после многих попыток наконец-то внедрил в игру, заменив оригинальную. Эксперимент с модами.

В какой-то момент я начал углубляться в игровое производство, в основном связанное с 3D-пропом или искусством по окружению, осматривая каждый уголок игры и каждый раз, когда играл, задавая себе вопрос: как это на самом деле сделано? Как был создан этот объект? Как была собрана эта комната? Вот где моё увлечение выросло. Я начал читать статьи, которые находил на веб-сайтах или в игровых газетах. Я начал смотреть видео, туториалы, пытаясь делать что-то сам — естественно, поначалу в основном терпел неудачи, но я был очень мотивирован продолжать в любом случае и двигаться вперёд. Можно с уверенностью сказать, что я явно художник 3D-искусства-самоучка. Мне было около 14–15 лет, когда я понял, что это то, чем я действительно хочу заниматься в будущем. Когда я учился в старшей школе, я начал создавать своё портфолио с 3D-работами, что помогло мне получить свою первую работу 3D-художником, когда мне было 19 лет. Через год я смог попасть в игровую индустрию. Вот как всё это началось. Удача, конечно, была фактором, но я добился этого, потому что очень усердно работал.

Моделирование твёрдой поверхности — вещи, которые важны для меня

Моделирование твёрдой поверхности — это очень увлекательно, когда ты проектируешь или создаёшь объекты, которые тебе нравятся или которые как-то связаны с твоими интересами. С другой стороны, это требует большого терпения, внимания к деталям и технического качества. Вот что это на самом деле.

Прежде всего, я не могу не подчеркнуть важность исследований. Прежде чем я начну работать над любым проектом, будь то личным, внештатным или для студии, я всегда готовлюсь, начиная с основ — ищу необходимые ссылки или любые кусочки полезной информации. Я часто пытаюсь найти что-то захватывающее и интересное в том, что я делаю. Моделируя автомобиль, такой как Crown Victoria, или мой последний Aircraft Engine Pratt and Whitney R-4360, я хочу узнать о нём больше. Я хочу углубиться и узнать, как именно выглядит шасси и как оно работает, как шарниры между дверью и рамой крепятся, или как найти решение для моделирования цилиндров с кабелями в двигателе. Все эти мелкие детали делают ваш проект более правдоподобным и интересным, особенно когда он соответствует вашим ожиданиям в конце — вы выполняете свою основную задачу, и это делает вас ещё лучше. Вы не только создаёте вещи бездумно, без всякой причины, но и учитесь.

Вы всегда должны помнить о том, чтобы сосредоточиться на своём текущем проекте, подавлять волнующие эмоции и новые идеи, которые неожиданно приходят вам в голову. Не поддавайтесь им. Будьте готовы и старайтесь сосредоточиться на текущих задачах, а не гонитесь за новыми идеями, не задумываясь о них глубоко. Не спешите.

Я всегда стараюсь поддерживать хороший, разумный темп, не выходя за пределы своих возможностей. Ход работы должен быть хорошо продуман с самого начала. Разделяйте свои задачи на несколько этапов, начиная с общего наброска, а затем переходя к деталям. Также с самого начала подумайте о материалах. Убедитесь, что резина выглядит как резина, металл выглядит как металл, и никогда не завершайте свой ассет, если у вас всё ещё есть проблемы, которые нужно решить в вашем проекте.

Ваши знания о модификаторе поверхности подразделения и практика с ним крайне важны. В интернете есть всевозможные простые задания, которые стоит выполнить, прежде чем браться за очень сложные детали твёрдой поверхности, иначе вы обнаружите, что боретесь с задачами, которые выходят за рамки ваших навыков. Рекомендую ознакомиться с этим заданием, подобные вещи могут быть чрезвычайно полезны для начинающих.

Я видел, как многие в сети повторяют одни и те же ошибки, пытаясь разобраться с некоторыми проблемами сложных геометрических деталей. Они добавляют много ненужных геометрических петель, которые дают неправильные результаты затенения. Вместо этого решением является использование разумного количества петель, которыми в какой-то момент легко управлять (но это, конечно, не всегда возможно). Ваша модель должна иметь хороший поток рёбер, а петли рёбер должны быть соединены в одну прямую линию, чтобы получить наилучшие результаты с затенением и освещением вашей модели.

Используйте четырёхугольники, но не бойтесь использовать нгоны на плоских поверхностях или в местах, где геометрия очень плотная. Будьте изобретательны. Используйте свои петли рёбер с умом, используйте булевы операции для добавления или вычитания частей дизайна и помните, что ширина фаски имеет значение, поскольку она определяет, с каким реальным материалом мы имеем дело. Проще говоря, на этом этапе уже должна быть видимая разница в разных частях вашей модели: пластик или резина имеют тенденцию быть мягкими по краям, в то время как металл немного более резкий.

Мне очень нравится углубляться в детали, потому что это помогает сделать мои объекты с твёрдой поверхностью очень правдоподобными. Я стараюсь делать их на основе геометрии, а не текстуры, чтобы всё выглядело как единый организм. Маленькие, средние и большие формы — основа каждого моего произведения искусства.

Рабочий процесс на основе проекта авиационного двигателя

Каждая идея требует индивидуального подхода. Создание реальных моделей по фотореференсам отличается от создания чего-то по концептам. В последнем случае мы основываем наш подход на видении другого художника. Однако в обоих случаях важны наша стимулированная креативность, а также способность анализировать формы и выпуклости заданного элемента. То, как мы решаем проблемы, с которыми сталкиваемся, имеет первостепенное значение для качества нашей работы. Набор навыков каждого художника уникален, и поэтому они будут создавать модели, которые немного отличаются друг от друга, но при этом высокого качества, имеют свой утончённый, но индивидуальный стиль.

Одна из моих последних работ в 3D-арте была основана на авиационном двигателе Pratt and Whitney R-4360 с 28 цилиндрами. Его массивность и сложность заинтриговали меня, и, поскольку мне нравится анализировать такие машины, я решил это сделать.

Моя основная цель для этого проекта была не такой сложной и амбициозной, как вы можете подумать. Идея состояла в том, чтобы создать очень сложный проект с твёрдой поверхностью для практических целей, чтобы я мог отточить свои навыки и создать ментальную библиотеку механических идей для моих будущих личных проектов. Это очень помогает, потому что часто нужно вникать в детали, распознавать небольшую механическую деталь, которая сейчас находится перед вашими глазами, и угадывать её функцию.

У меня было много проблем с авиационным двигателем, которые я должен был решить, используя справочные доски и одно очень полезное видео по реставрации, которое я нашёл в интернете:

Я начал с базовых измерений деталей самолёта для создания наброска. Такой простой 3D-эскиз с очень низкодетализированной геометрией помогает контролировать общий силуэт, масштаб или просто расположение отдельных деталей двигателя. Однако вы всё равно должны помнить о потенциальных изменениях в размещении и масштабе во время работы над проектом. Это общее правило, которому стоит следовать: сначала сосредоточьтесь на общей форме наброска, затем работайте над деталями.

Когда я доволен базовой формой, я перехожу к деталям. Я часто использую булевы операции для добавления или вычитания геометрии и другие простые инструменты моделирования Blender, такие как Extrude, Inset, Bevel. На этом этапе меня не волнует, насколько грязной может стать геометрия после применения булева оператора. Я просто очищаю её позже вручную, если это действительно необходимо.

Авиационный двигатель кажется очень сложной деталью для моделирования, но на самом деле, когда вы понимаете, как он собран, всё становится понятнее. Есть объекты повсюду, которые можно использовать как экземпляры, что я делаю с помощью очень полезных дополнений для Blender под названием GroupPro и Array Tools. Здесь также может пригодиться базовая математика, если вы хотите всё идеально выровнять.

Когда вы закончите с формой и будете уверены, что не будете ничего корректировать, пора добавить рёберную петлю, чтобы завершить модель. В зависимости от сложности модели я иногда использую модификатор Bevel Modifier для добавления поддержки рёберной петле, но чаще делаю это вручную, используя Offset Edge Loop, Loop Cut или Inset. Это необходимо для поддержания хорошего потока рёбер.

Работа с Blender

Моё основное программное обеспечение для 3D — Blender 2.8, и на это есть много причин. У меня большой опыт работы с различными пакетами 3D-программ, такими как 3ds Max, которым я пользовался только во время работы в студии около 4–5 лет, и Maya. На протяжении всей своей профессиональной карьеры я работал с разными инструментами над разными проектами и обнаружил, что Blender — мой личный фаворит. В нём есть всё, что мне нужно для создания 3D-арта, а благодаря открытому сообществу и огромному количеству дополнений он предоставляет вам ряд возможностей для настройки рабочей среды Blender.

Blender предоставляет вам необходимые инструменты для ускорения процесса создания и имеет широкие возможности настройки. Всё грамотно назначено на сочетания клавиш, которые можно свободно переназначать. Как я уже упоминал, вы можете получить множество бесплатных или платных дополнений, которые помогут вам улучшить рабочий процесс. Некоторые из них косметические, но есть и такие, которые полностью меняют способ вашей работы в Blender в лучшую сторону! Ниже вы можете посмотреть одно из моих видео о скоростном моделировании, показывающее, как я обычно работаю в Blender, используя весь потенциал дополнений. Я использовал Box Cutter и Hard Ops.

Я сильно настроил свою конфигурацию запуска Blender. Для этого я использовал HEAVYPOLY Config, но удалил почти 40% его кода. Остальное было модифицировано и переписано так, чтобы оно работало для Blender 2.8 и соответствовало моим потребностям. Ниже вы найдёте видео, сделанное Воганом Лингом (Vaughan Ling), он же HEAVYPOLY, который сделал обучающее видео для этой конфигурации:

Ниже я перечислил все основные дополнения Blender, которые могу порекомендовать:

• MESHMachine — «дополнение для моделирования сетки Blender, ориентированное на работу с твёрдыми поверхностями». Я использую его постоянно.
• Boxcutter — «самая мощная булева подсистема для B3d». Позволяет быстро и легко разрезать объекты с помощью булевых операций.
• Hard Ops — инструмент, «предназначенный для помощи в рабочем процессе».
• GroupPro — дополнение, которое сильно помогло мне в проекте Aircraft Engine. Позволяет создавать «группы коллекций», особенно полезно, когда вы много работаете с экземплярами.
• Modifier List — дополнение, которое делает ваш стек модификаторов более читаемым. Оно выводит все ваши использованные модификаторы наверх. Если вы хотите изменить какие-то параметры, вам нужно нажать на один из них.
• Texel Density Checker — обязательное дополнение для всех, кто активно работает с UV-развёрткой и текстурированием. Помогает поддерживать хороший масштаб ваших UV-островов на ваших сетках.
• QBlocker — инструмент, который позволяет «нарисовать» примитивы вашего объекта поверх другого объекта с учётом ориентации нормалей граней.
• Material Utilities — дополнение, которое добавляет множество полезных опций для материалов, таких как очистка неиспользуемых слотов материалов или назначение одного материала для каждого выбранного объекта.
• All Material List — дополнение, которое предлагает предварительный просмотр всех материалов, используемых в сцене. Этот инструмент размещён в разделе «Свойства материала».
• Rebevel — дополнение, которое позволяет очень легко изменять ширину фаски.
• UVPackMaster 2 — дополнение, которое помогает вам эффективно автоматически упаковывать уже UV-развёрнутые острова.
• BatchOperations — интеллектуальный инструмент управления данными для Blender 2.8.
• Array Tools — массив, которым легче управлять.
• Offset Edges
• Loops Tools

Я время от времени использую вышеупомянутые аддоны. В большинстве случаев я просто использую простые инструменты Blender, такие как Inset, Boolean, Bevel, Shear, Custom Orientation, Bridge и многие другие.

Материалы и текстуры

Создание сложных и надёжных материалов требует чисто теоретических знаний, особенно в области PBR. Это ключ к достижению желаемого результата, поскольку устанавливает некоторые основные правила, которым вы должны сознательно следовать с самого начала. На схеме ниже это объяснено понятным образом. Стоит разместить её на видном месте над вашим рабочим столом.

Текстурирование в PBR можно разделить на два рабочих процесса: металлический и зеркальный. Разница между ними не заметна в конечном результате, но есть разница в способе создания текстур. Какой стандарт вы выберете, зависит не столько от ваших предпочтений, сколько от технологии или движка, с которым вы работаете. Поэтому принято, что металлический рабочий процесс стал стандартом из-за своей простоты и возможностей оптимизации.

Материалы в авиационном двигателе

Для этого проекта я не создавал никаких текстур. Я даже не развернул эту модель. Я просто сделал простые материалы, которые используют правильные значения PBR для конкретных типов материалов, которые я хотел использовать — окрашенный металл, ржавчина, пластик, резина. В процессе я иногда проверял их в плоском предварительном просмотре, чтобы увидеть взаимосвязь между каждым из них. И мне всегда приходится задавать себе вопросы типа «сколько места занимает жёлтый или белый?»

Я использовал несколько дополнительных шейдерных узлов, чтобы добавить ржавчину к основному зелёному цвету.

Многие годы назад, когда такие инструменты, как Substance Painter или Quixel, ещё не были популярны, я начал делать текстуры в Photoshop, как и все остальные в то время. Затем Quixel DDO начал набирать популярность, поэтому я решил попробовать. И я влюбился в это дополнение к Photoshop, главным образом потому, что у него много ценных функций, которые значительно улучшают качество моих работ.

MAC 10 и P99 я текстурировал с помощью Quixel DDO/Photoshop:

Вскоре после этого Substance Painter стал популярным автономным инструментом для текстурирования, который с самого начала понравился многим игровым художникам, как и мне.

Система вооружения MBZ, основанная на концепции Weihao Wei. Текстурирована в Substance Painter:

Выбор лучшего программного обеспечения для текстурирования может оказаться непростой задачей. Я думаю, что всё зависит от конкретной поставленной задачи. Photoshop, Mixer и Painter можно использовать по-своему. Вы можете сделать реквизит, оружие или что-то столь же сложное, как модули для построения окружения. Все эти ассеты требуют другого подхода для достижения наилучшего качества с точки зрения визуалов, оптимизации и умного использования, если вы создаёте их для игры. Например, вы можете сделать текстуры для уникального реквизита в Substance Painter, но создание текстур для модулей окружения или местности может быть проще в Photoshop, Substance Designer или Mixer — это ваш выбор.

В большинстве случаев я предпочитаю делать финальные текстуры для дизайнов или реквизитов в Substance Painter, потому что это стандартное программное решение для игрового искусства, используемое в игровой индустрии — владение этим инструментом обязательно для многих студий в настоящее время. Другая причина в том, что я привык к нему, и у меня уже есть огромная библиотека материалов и текстур, которая просто ускоряет мой процесс текстурирования. Использование Photoshop может быть устаревшим только для создания текстур для реквизита, но я бы не отказался полностью от 2D-программных пакетов, они всё ещё полезны во многих случаях.

Подготовка освещения для ваших проектов

Создание правильной настройки освещения может быть сложной задачей для всех, потому что освещение имеет огромное значение. Если вы потратили недели или даже месяцы на создание потрясающего 3D-арта, но ваше освещение выглядит плоским и скучным, общее впечатление будет хуже, чем вы ожидаете.

Для рендеринга моих завершённых работ с материалами или текстурами я в основном использую Marmoset Toolbag и Eevee из Blender 2.8. Оба рендерера великолепны и предлагают рендеринг в реальном времени, что упрощает процесс внесения изменений — и это то, что мне очень нравится делать.

Как вы, возможно, уже заметили из моих проектов на ArtStation, я также делаю глиняные рендеры для своих высокополигональных объектов. Для них я использую Cycles, который является движком рендеринга с трассировкой пути, что, на мой взгляд, даёт гораздо лучшие результаты, особенно когда мы говорим о тенях и общей глубине. С другой стороны, рендеринг вашего изображения занимает гораздо больше времени по сравнению с предыдущими рендерерами, о которых я упоминал.

Рендеринг высокополигональных объектов

Моя настройка рендеринга для глиняных рендеров довольно проста, и я использую эту технику уже много лет в большинстве своих работ, когда рендерю высокополигональные объекты в одном стандартном цвете.

Я использую два простых объекта-сети в качестве излучающего свет шейдера с разной интенсивностью и цветом. Я также добавляю пол, если это необходимо. В некоторых случаях я корректирую положение этих объектов, чтобы получить ожидаемые результаты.

Чтобы добиться глиняного материала, я использую несколько узлов внутри редактора шейдеров. Материал, который я показываю на картинке, был создан в Blender 2.78, но я уверен, что вы можете добиться аналогичных результатов, используя только стандартный шейдер Principled BSDF в версии 2.82, настроив значения PBR. Этот материал используется для всей сцены, включая пол.

Настоящее волшебство происходит в композитинге, где я добавляю коррекцию цвета, чтобы улучшить значение цвета и добиться правильной интенсивности света по отношению к тени.

Но подождите, это ещё не всё! Когда я хочу сделать свои модели более чёткими или сделать цвета более яркими, я использую небольшую хитрость в Photoshop с фильтром High Pass.

Я открываю своё рендерное изображение, дублирую слой этого изображения и использую фильтр High Pass со значением, установленным на 2–3. Затем я устанавливаю режим наложения на Overlay. Вот и всё. Иногда нужно немного подправить эти значения, чтобы добиться лучших результатов, но в некоторых случаях это просто не работает хорошо. Помните, что не стоит переусердствовать с повышением резкости изображения!

Рендеринг в Eevee

При использовании Eevee я в основном хочу показать объект в полном объёме, с материалами PBR, поэтому в этом примере моя схема освещения немного сложнее, но всё равно проста в реализации. Причина этого в том, что я настраиваю освещение на основе положения камеры, чтобы максимально использовать сцену. Я часто использую от 4 до 8 источников света, в зависимости от моих потребностей. Просто помните, что не стоит размещать слишком много световых объектов, потому что вы потеряете контроль над своей сценой и, вероятно, слишком сильно сгладите освещение.

Я использую чёрный цвет для своего мира на начальном этапе, пока настраиваю освещение для типичного студийного рендеринга, просто потому, что так мне понятнее, как свет взаимодействует с моей моделью. Наличие дополнительных цветных источников света с карты HDRI, освещающих мою сцену, немного сбивало бы с толку. Иногда я использую HDRI в конце проекта, чтобы добавить тонкие цветные источники света, если они мне интересны.

В коллекции сцен вы можете заметить, как устроен мой проект. Обычно я создаю коллекции с разными положениями камеры и источниками света, которые лучше всего подходят для заданного кадра. Это помогает мне поддерживать чистую и понятную рабочую среду.

Также стоит знать, как сохранить карту HDRI в мире, но не видеть её на заднем плане, и ниже приведено простое решение для этого.

Объёмные объекты добавляют немного глубины, если их использовать с умом, и делают свет намного мягче.

Огромным преимуществом работы с Eevee является то, насколько быстрым и мощным на самом деле является этот движок в реальном времени и каких отличных результатов можно добиться. Тем не менее, если вас это не устраивает, вы можете легко переключиться на движок рендеринга с трассировкой лучей, Cycles, чтобы добиться более точных результатов, но с более длительным временем рендеринга.

Моя основная цель состояла в том, чтобы определить направление света и точку фокусировки, которую, как я думал, следует выделить в этом конкретном кадре.

Рендеринг каркаса в Blender

Здесь я хотел поделиться скриншотами каркаса моего проекта. Я сделал это, настроив фон для окна просмотра и цвет объекта на белый, с включенным каркасом сетки, чтобы использовать этот снимок в качестве маски, которую затем можно объединить в Photoshop. Если вы хотите захватить это изображение окна просмотра, просто перейдите в «Вид» и выберите «Изображение рендеринга окна просмотра».

Контраст и изменения плоскости

Для меня крайне важно, чтобы форма объекта была читаемой, не сбивая с толку зрителя. Вот почему важны изменения плоскости. Иногда лучше использовать меньше источников света.

Если вы хотите глубже погрузиться в создание хорошего освещения, я рекомендую вам ознакомиться с ресурсом Основы освещения и рендеринг в Keyshot Алекса Сенешаля. Это очень ценный ресурс. Алекс для меня — огромное вдохновение.

Заключение и советы

Что движет мной в работе с твёрдыми поверхностями, так это жажда технических знаний. Эти знания, в свою очередь, позволяют мне создавать любые сложные механические объекты, которые я действительно хочу. Мой совет вам — найдите свой собственный ракурс, что-то, что заинтересует вас в теме и вдохновит на её изучение, будь то дизайн транспортных средств, механических объектов или оружия. В конце концов, каждый шаг в правильном направлении приносит огромное удовлетворение. Хотя я уже накопил немало опыта, мне ещё есть что открыть для себя. Это чувство ненасытности на самом деле полезно, потому что оно подталкивает вас к дальнейшему развитию вашего набора навыков и поиску новых решений для внедрения в ваш рабочий процесс.

В последнее время я изучаю дизайн и совершенствую свои навыки рисования/скетчинга. Я сосредоточился на этом в течение нескольких месяцев, работая над новыми личными проектами, и пришёл к тому, что хотел бы использовать свои знания для реализации собственных идей.

Вот в чём всё дело. Не почивайте на лаврах. Старайтесь искать вдохновение во всём, что вас окружает, в чём-то, что не только выглядит интересно и «круто», но что обогатит ваши знания и может быть использовано для ваших собственных идей в будущем.

Не зацикливайтесь на непрерывном моделировании. Вместо этого отдохните и поищите ресурсы, которые помогут вам развиваться в разных областях. Если было что-то, с чем я боролся, я брал соответствующую книгу и изучал её в тишине.

Когда я хотел узнать больше об автомобилях, я прочитал H-Point: Основы автомобильного дизайна и упаковки Джеффа Уордла и Стюарта Мэйси. Когда я хотел узнать больше об освещении, я прочитал Цвет и свет. Путеводитель для реалистичного художника Джеймса Гурнея. А когда я хотел получить больше информации об оружии, я прочитал Малая энциклопедия стрелкового оружия Мартина Дж. Дауэрти, которая была подарком и содержит 800 фотографий и описаний технических аспектов оружия. Рисование из воображения от 3dtotal Publishing также может стать хорошим источником вдохновения для каждого художника. Конечно, вам не нужно тратить деньги каждый раз, когда вы чего-то не знаете, но помните, что инвестиции в себя бесценны.

Наконец, подписывайтесь на своих любимых художников и черпайте вдохновение у них — продолжайте работать, чтобы достичь их уровня и однажды превзойти их или найти свой собственный необычный стиль.

Спасибо Патриции Половчик за проверку и редактирование текста на английском языке.

Михал Калиш, художник по окружению/художник по реквизиту в CD Projekt Red

Интервью провёл Кирилл Токарев