Как команда 3D-художников моделировала архитектурную конструкцию и накладывала на неё текстуры

Введение

Привет всем! Меня зовут Симоне Мирандола, и в настоящее время я старший художник по окружению в Reply Game Studios в Милане. Моя страсть к 3D началась с ранних CGI-фильмов, но она действительно усилилась, когда полигоны начали проникать в видеоигры, которые я любил с детства. Даже в тех ранних полигонах с плоскими затенениями я видел мир, который казался живым, простирающимся далеко за края монитора: пространство, которое я не просто хотел видеть, но и создавать сам.

В те годы моими основными ресурсами были журналы и книги, но внезапно интернет всё изменил: сообщества делились изображениями и знаниями в беспрецедентном масштабе. Мне очень повезло, что я начал свою карьеру как художник по окружению в Ubisoft Milan. Это была уникальная возможность работать с фантастическими людьми, которые буквально преподали мне это ремесло, за что я буду вечно благодарен.

За время работы там я имел честь участвовать в создании знаковых игр и франшиз, таких как Rayman, Beyond Good and Evil, Tom Clancy's Splinter Cell и Rainbow Six, и это лишь некоторые из них. В настоящее время в Reply Game Studios я внёс свой вклад в создание сюжетных игр, таких как сага Lone Wolf, иммерсивных VR-опытов, таких как Theseus, и, совсем недавно, в создание окружения для игры в жанре hack-and-slash Soulstice.

Нереализованный проект

Что касается нереализованного проекта (разработанного в Unreal Engine Editor), к сожалению, он был прекращён. Я прошу вас учитывать это при просмотре изображений. Тем не менее я хотел бы поблагодарить студию за то, что они позволили мне поделиться работой, которую команда и я проделали до этого момента.

Работая вместе с Валентиной Зукки и Симоне Урбано, я отвечал за создание архитектурных останков, разрушенных таинственными событиями, а также за окружающие их среды. Мы разработали их как самостоятельные диорамы, сосредоточившись на их композиции, поскольку эти пространства были в основном неинтерактивными.

Предметы

Для этого проекта мы стремились внедрить более рациональный рабочий процесс, ища наилучший компромисс между визуальным качеством, которое мы хотели сохранить, нашими временными рамками, небольшой командой, в которой я участвовал, и стратегическим повторным использованием ассетов (я знаю, это звучит как секретные ингредиенты для волшебного зелья!).

Наши концепт-художники Стив Скампини и Анджело Чиерво предоставили 2D и 3D-виды архитектуры, в основном вдохновлённые реальными древними зданиями, которые помогли нам в композиции и выборе материалов. Поскольку некоторые из этих концепций включали 3D-элементы, мы импортировали их в Blender, чтобы использовать в качестве направляющих для создания объёма.

Тем временем мы собрали обширную коллекцию справочных изображений с изображением повреждённых и разрушенных зданий, которые изучили, чтобы придать нашим разрушенным структурам ощущение реализма и весомости.

Мы разбили первоначальные концепции на ассеты, начиная от массивных стен и заканчивая многократно используемыми декоративными деталями, и отдали предпочтение объёмному подходу, а не точным модульным сеткам, как мы это делали в нашей последней игре Soulstice.

Собрав все эти реквизиты в Packed Level Actor (PLA), мы смогли эффективно создавать множество сценариев, сохраняя при этом согласованную визуальную структуру. Конечно, у этого подхода были свои ограничения: чтобы внести вариации между экземплярами, нам пришлось дублировать PLA для независимого редактирования. Несмотря на это, мы сочли это хорошим компромиссом для наших нужд. Все 3D-модели были преобразованы в Nanite во время импорта, чтобы обойти создание LOD и в полной мере использовать эту технологию.

Моделирование ассетов

Команда без проблем объединила различные инструменты моделирования и рабочие процессы, выбрав наиболее подходящий подход для каждого этапа. Ключевыми были коммуникация и обратная связь, руководствуясь библией арт-дирекшена под руководством нашего лидера Кристиана Рончи. Чтобы ускорить производство ассетов, мы установили ряд руководящих принципов рабочего процесса. Например, почти все реквизиты были смоделированы в среднеполигональном формате без развертки.

Это означало полный пропуск этапа запекания с высокого на низкий полигон и отказ от нормалей, запечённых по геометрии (за редким исключением). Вместо этого мы полагались исключительно на плиточные текстуры для создания материалов, которые были назначены всем объектам с одинаковой поверхностью.

Начиная с основных объёмов, мы создавали разрушенные версии в Blender или Unreal Engine с помощью булевых операций, иногда используя камни, обработанные с помощью фотограмметрии, и дополнения Blender, такие как OCD и Cracker, для быстрой итерации повреждений.

Затем ассеты обрабатывались с помощью прореживания или, если необходимо, с помощью инструмента Remesh в Unreal Engine для генерации однородной триангулированной сетки. Наконец, мы назначили цвета вершин, соответствующие каналам RGB шейдера, для управления различными материалами и вариациями повреждений.

Для каменной стены я вылепил набор уникальных ассетов в Blender и расположил их на плоскости, представляющей UV-пространство, начиная с верхнего и боковых краёв. Я дублировал и смещал эти граничные камни на противоположные стороны, чтобы обеспечить бесшовную укладку, затем заполнял центральную область, поворачивая и масштабируя каждый экземпляр для добавления разнообразия.

Я запек результат в Adobe Substance 3D Painter, чтобы получить Ambient Occlusion, нормали и карты высот. Последняя затем использовалась для смещения подразделённой плоскости в Unreal Engine, создавая плиточный ассет, который можно было легко дублировать по мере необходимости. Тот же принцип был применён к закруглённому кубу с удалёнными верхней и нижней гранями, что позволило мне быстро заполнить более крупные структурные бреши в архитектуре.

AO примерно использовался в Substance 3D Designer для управления смещением каменной текстуры, нарушая её регулярность, и смешивался с другими картами для улучшения. Наконец, карта нормалей была применена для восстановления мелких деталей, потерянных во время оптимизации смещений.

Камни высокого разрешения также запекались на прореженных версиях в Substance 3D Painter для лёгкого инстансинга или группировались для более быстрой декорации. Грязевые насыпи были смоделированы, начиная с простых трёхмерных форм, и грубо вылеплены для добавления объёма. Используя веса вершин, я локализовал интенсивность модификатора смещения, а также уровень оптимизации сетки перед экспортом в Unreal Engine. Это обеспечивало проработку деталей только там, где это было необходимо.

Текстурирование

Я не шейдер и не технический художник, поэтому сосредоточусь на описании основных особенностей пользовательского шейдера, разработанного моим бывшим коллегой Дарио Мамбром, для удовлетворения наших конкретных потребностей. Ассеты имеют многослойный шейдер, смешивающий до трёх материалов с помощью цветов вершин или ID-карт.

Каждый слой поддерживает Albedo, Normal и ARMH (AO, Roughness, Metallic, Height) наряду с другими функциями и может быть индивидуально включён или выключен. Эта карта высот контролирует влияние одного слоя материала на другой, повышая реалистичность смешивания. Кроме того, эффект можно настроить с помощью смещения высоты и значений контрастности.

Каждый слой имеет выбираемые режимы отображения: стандартные UV, координаты мирового пространства или трёхплоскостное отображение. Мы использовали последнее чаще всего, особенно для более крупных реквизитов, чтобы по возможности избежать утомительной фазы развёртывания и поддерживать постоянную плотность текселей в ассетах, варьируя UV-координаты для соседних объектов.

Чтобы устранить видимые шаблоны плиток, которые часто влияют на большие поверхности, мы использовали вершинную роспись для локальных вариаций и функцию «разбиения плиток» для каждого слоя материала. Эта функция использует небольшую шумовую текстуру для случайного поворота и смещения UV-координат, практически устраняя любой повторяющийся вид.

Помимо этих слоёв, проекция по оси Z в мировом пространстве обрабатывает накопление песка, причём интенсивность и покрытие регулируются с помощью параметров шейдера.

Заключение

Хотя это и не является строгим правилом, я считаю, что даже для фэнтезийных сред ключевым является изучение реальной архитектуры. Это позволяет нам применять логику реального мира, такую как распределение веса и структурный баланс, к нашим проектам, придавая им слой реализма и правдоподобия. Наша главная задача заключалась в том, чтобы создать визуальные эффекты, соответствующие ожиданиям аудитории, сосредоточив внимание на сценическом воздействии, а не на мелких деталях, найдя наилучший возможный баланс между качеством и количеством.

Если бы у нас было больше времени, мы могли бы многое усовершенствовать и добавить, например, наклейки для создания дополнительных трещин или слои грязи и нарисованные украшения для дополнительного обогащения стен, и это лишь некоторые из них.

К сожалению, эти изображения — всё, что осталось от нашей работы, но для меня они представляют так много: вызовы, энтузиазм, дружбу, коллег, проблемы, решения и надежды. Я не гуру и не претендую на то, что могу многому научить кого-либо, поскольку каждый опыт уникален, а технические аспекты этой работы постоянно меняются.

Однако есть несколько небольших идей, которые, возможно, остаются вне времени. Процесс обучения никогда не заканчивается. Хотя иногда это может вызывать волнение и разочарование, сделайте вдох и полагайтесь на своих коллег и сообщество, чтобы совершенствоваться. В конце концов, наше время ограничено. По возможности не забывайте балансировать работу и личную жизнь, чтобы восстановить силы.

Пабло Неруда однажды сказал: «Ребёнок, который не играет, не ребёнок, но человек, который не играет, навсегда потерял ребёнка, который жил в нём». Эта цитата всегда со мной. Постоянное напоминание о том, чтобы искать радость, удивление и красоту, которые можно найти даже в нескольких оптимизированных треугольниках!

Надеюсь, вы нашли этот краткий разбор проекта полезным. Очевидно, что есть ещё много всего, о чём можно рассказать, но я хотел сделать его кратким. Огромная благодарность 80 Level за эту возможность, всем коллегам в Reply и спасибо за чтение!

Симон Мирандола, старший 3D-художник

Интервью проведено Глорией Левин