Как смоделировать и создать текстуры фотореалистичного масляного фонаря с использованием текстур металла и ржавчины

Введение

Здравствуйте, всем! Меня зовут Имад Мессауди. Я художник по 3D окружению и реквизиту. Если вы читали мою предыдущую статью, возможно, вы помните некоторые мои работы, но если нет, добро пожаловать!

За последние три года я участвовал в создании множества игровых проектов разных студий, работая в аутсорсинговой студии, где создавал разнообразные ассеты. В прошлом году мне посчастливилось работать 3D-моделлером в Blur Studio над несколькими проектами, где я создавал ассеты/реквизит кинокачества, от моделирования до текстурирования и проработки внешнего вида. Недавно я работаю над совершенствованием своего подхода к созданию ассетов и изучением новых инструментов для дальнейшего развития своей работы.

Источники вдохновения

Начиная этот проект, я хотел создать что-то в качестве изучения текстур металла и ржавчины, поэтому я начал с того, с чего всегда начинаю свои проекты: собрал источники вдохновения и поискал материалы, что есть на Pinterest. Хотя он стал полон контента, созданного искусственным интеллектом, я всё равно нахожу там много интересных реальных материалов.

Наткнувшись на этот винтажный масляный фонарь, мне очень понравились уровень износа и детализация, и я решил взяться за это. Я стараюсь собрать как можно больше референсов с разных ракурсов, а также использую текстурные референсы с похожих объектов, чтобы облегчить текстурирование. В этом случае я в итоге смешал несколько элементов из разных фонарей, чтобы сделать его более уникальным и интересным.

Моделирование

Процесс моделирования для этого проекта был довольно простым, поскольку форма ассета относительно проста. Большая часть работы была выполнена в Blender, с добавлением дополнительных скульптурных деталей в ZBrush, о чём я расскажу подробнее позже.

Я начал с блокировки основных форм, сосредоточившись на правильном подборе пропорций и общей структуры, учитывая реалистичные измерения. Поскольку у меня не было точных размеров для этой конкретной лампы, я использовал аналогичные модели, а eBay оказался неожиданно полезным ресурсом для поиска размеров и крупных планов винтажных предметов.

После этого я начал создавать высокополигональную модель, используя в основном метод подразделения, но также применяя логический оператор -> ремоделинг -> сглаживание на некоторых частях, где это сэкономило время, стараясь при этом сохранять неразрушающий подход с использованием модификаторов в Blender для упрощения будущих корректировок и создания низкополигональной модели.

Как только базовая модель была готова, я сделал дубликат сетки и перенёс его в ZBrush, чтобы добавить детали поверхности и разбить чистую геометрию, придав реквизиту вид естественного старения. Этот шаг был важен для повышения реализма, поскольку небольшие несовершенства имеют большое значение для передачи истории ассета.

Я использовал комбинацию альфа-кистей для повреждения металла, чтобы добавить тонкие поверхностные повреждения, вмятины и царапины, а также вручную проталкивал определённые области стандартными кистями для создания глубины и разнообразия. Кроме того, я сколол края, где повреждения естественным образом возникают со временем, придав реквизиту более органичный и обветренный вид. Разбиение силуэта некоторых частей помогло усилить идею о том, что этот объект прошёл через годы использования и воздействия непогоды.

Затем я начал создавать низкополигональную модель, начиная с копии высокополигональной модели, которая не была отправлена в ZBrush. Поскольку это в основном неразрушающий подход, я отключил модификаторы и начал убирать все ненужные рёбра, которые не влияют на форму и силуэт сетки, также убедившись, что все Н-гоны триангулированы. Я был весьма щедрым с количеством полигонов для этого ассета, поскольку планировал, что он будет ключевым и его будут рассматривать вблизи от первого лица.

Как только низкополигональная модель готова, я начинаю делать UV-развёртку, и в этом случае это был довольно чёткий процесс, учитывая, что ассет состоит в основном из базовых форм. Программное обеспечение, которое я использую для UV-развёртки в последние несколько лет, — это Rizom UV; оно делает процесс намного менее раздражающим и быстрым.

Этот ассет имеет два набора текстур: один для полной лампы и один для дверного стекла. Здесь я следую общепринятым правилам UV-развёртки игрового ассета, где добавляю шов на каждом жёстком ребре/группе сглаживания для корректного запекания нормалей. Я также выпрямляю UV-оболочки, где это возможно, чтобы максимизировать UV-область и уменьшить алиасинг. Я также слежу за тем, чтобы UV-острова имели одинаковое направление; это упрощает текстурирование при добавлении текстур грязи. Кроме того, некоторые UV-оболочки масштабируются в зависимости от того, как они просматриваются; если они скрыты с внутренней стороны, я уменьшаю их масштаб, чтобы увеличить плотность текселей в других важных частях.

Затем я отправляю и высокополигональную, и низкополигональную модели в Marmoset Toolbag, где предпочитаю делать запекание, так как считаю, что здесь у него более удобные инструменты, чем в Substance 3D Painter. Здесь нет ничего особенного; единственное, что стоит упомянуть, — мне нравится запекать две карты AO: одну с отмеченными группами игнорирования, а другую — без. Это нужно для того, чтобы на этапе текстурирования в Substance 3D Painter можно было лучше контролировать маски.

Текстурирование

Теперь мы переходим к самому важному этапу проекта: текстурированию. Здесь всё действительно начинает оживать. Когда моделирование и UV-развёртка настроены, этот этап заключается в добавлении глубины, определения материала и тех мелких деталей, которые придают реквизиту ощущение реальности.

Этот процесс включает в себя создание материалов, использование умных масок для ускорения работы и добавление нарисованных вручную штрихов для достижения дополнительного уровня полировки. Всё дело в поиске правильного баланса между процедурными рабочими процессами и ручными настройками, чтобы текстуры выглядели естественно и правдоподобно.

Моя цель в этом проекте — изучить и улучшить свои навыки работы с текстурами металла и ржавчины. Прежде чем приступить к работе в Substance 3D Painter, я обычно ищу дополнительные материалы по тем материалам, с которыми буду работать. Я искал изображения объектов с интересными деталями из металла и ржавчины и износом, чтобы лучше понять, как они стареют и реагируют на различные элементы. Когда у меня была солидная справочная библиотека, я перешёл к настройке базовых материалов в Substance 3D Painter.

Я начинаю с базового металлического слоя, добавляя некоторые детали нормалей, такие как выгравированный текст, вмятины и сварные швы, а также микроизменения поверхности.

После этого я начал накладывать тонкие цветовые сдвиги и изменения шероховатости, чтобы разбить поверхность и добавить больше глубины. Я использовал свои ссылки в качестве ориентира, уделяя внимание областям, где естественным образом образуется грязь и изменение цвета. Я ввёл небольшие вариации оттенков, чтобы металл выглядел менее однородным и более органичным. Затем я усовершенствовал шероховатость, создав контраст между изношенными, более блестящими пятнами и более грубыми, грязными участками. Я не тратил слишком много времени на металлический слой, так как он будет виден лишь слегка.

Далее я приступаю к слою краски, который считаю самым интересным, поскольку в нём есть приятное взаимодействие между повреждением ржавчиной и краской. Я начинаю с создания базового слоя краски с небольшими деталями.

Затем я рисую базовый слой ржавчины, используя различные кисти для грязи и трафареты. Я стараюсь сохранять хороший баланс между детализированными участками и участками ржавчины, чтобы получить хороший контраст и улучшить реалистичность. Этот слой позже будет использоваться несколько раз для добавления деталей поверх.

После этого я начал накладывать различные детали, основываясь на своих ссылках, добавляя изменения цвета и шероховатости. Я всегда стараюсь добавлять разные масштабы деталей — крупные, средние и мелкие — чтобы придать текстуре больше глубины и насыщенности. Кроме того, я использую несколько мелких шумов на слоях, чтобы разбить мои маски; это помогает повысить частоту деталей.

Следует упомянуть, что к этому моменту я настроил базовую сцену в Blender с освещением, где регулярно экспортировал текстуры, чтобы проверить, как они выглядят. Иногда вещи выглядят хорошо в Painter, но отличаются в другом программном обеспечении, поэтому полезно проверять текстуры вне Painter.

Затем я нанёс текстуру на наиболее изношенные ржавые участки: ручку и края, которые в основном состоят из материала ржавчины. Как и раньше, я сосредоточился на получении хорошей вариации и контраста между всеми цветами ржавчины.

Тот же процесс применяется к чёрной краске. Несмотря на то, что это чёрный материал, добавление некоторых тонких цветовых вариаций помогает с реализмом. Здесь все повреждения металла пришлось делать вручную, поскольку умные маски и генераторы давали общие результаты.

Для топливного контейнера я следовал аналогичному процессу:

Что касается стеклянного окна, всё было довольно просто: я наложил несколько слоёв грязи и умных масок, а затем отрегулировал шероховатость и контрастность.

Последнее, что я люблю добавлять к таким старым антикварным предметам, — это паутину; она помогает придать объекту историю и сделать его более правдоподобным. Я наложил текстуру атласа паутины на плоскость и вырезал и разместил несколько там, где это имело смысл.

И это, в принципе, всё, что касается текстурирования. Есть ещё несколько настроек HSL и значений для цвета и шероховатости, а затем я экспортирую всё и готовлюсь к рендерингу.

Рендеринг

Для рендеринга я решил использовать Blender. Мне кажется, что настройка освещения в Blender происходит быстрее, чем в Marmoset, поскольку движок Cycles в Blender предлагает большую гибкость, позволяя быстро получать обратную связь в режиме реального времени и выполнять высококачественную трассировку лучей, что ускоряет процесс итераций. Узловая система материалов и привязка света обеспечивают более детальный контроль над отражениями и тенями, что упрощает достижение реалистичного вида. Кроме того, встроенный компоновщик Blender позволяет вносить настройки постобработки без необходимости переключаться на другое программное обеспечение. Тем не менее оба программных варианта дают отличные результаты; всё зависит от личных предпочтений.

Перед настройкой сцен я люблю черпать вдохновение из профессиональной фотографии, чтобы почувствовать реалистичное освещение и композицию. В этом проекте я хотел поэкспериментировать с различными сценариями освещения, поэтому создал несколько установок для изучения различных настроений. Чтобы повысить реалистичность и придать рендерам глубину, я использовал ресурсы Megascans для создания фона, что помогло вписать лампу в правдоподобное окружение.

Для первой сцены, после поиска хорошего угла съёмки и композиции, я экспериментировал с различными HDRI, чтобы найти хороший баланс света, тени и привлекательной цветовой палитры. После тестирования нескольких вариантов я нашёл HDRI, который хорошо подошёл для освещения, но фоновое изображение, видимое через окно, не соответствовало настроению, которое я хотел передать. Чтобы исправить это, я использовал второй HDRI исключительно для фона, убедившись, что он не влияет на освещение. Это было настроено в редакторе шейдеров с помощью узла Light Path, что позволило мне контролировать, какой HDRI влияет на освещение, а какой используется исключительно для фона.

Чтобы ещё больше улучшить внешний вид реквизита, я добавил несколько источников света, чтобы выделить его детали и создать визуально привлекательный контраст. Обычно я начинаю с основного ключевого света, чтобы определить основную форму и подчеркнуть работу с текстурами. Затем я размещаю заполняющий свет, чтобы смягчить резкие тени и убедиться, что важные детали не теряются в темноте. Наконец, я использую римский или контровой свет, чтобы отделить объект от фона и придать ему больше глубины.

Я следовал тому же процессу для оставшихся сцен и кадров:

Для постобработки я использовал Photoshop, чтобы доработать финальный рендер. Я внёс небольшие корректировки контрастности с помощью кривых, что помогло усилить глубину и сделать детали более выразительными. Я также применил немного резкости, чтобы выделить более мелкие текстуры и добавить чёткости, а мягкая виньетка помогла направить фокус на лампу, придав композиции более изысканный и кинематографический вид.

Заключение

Я начал этот личный проект несколько месяцев назад и работал над ним пару часов в неделю в свободное время. Поскольку это был учебный проект, я не чувствовал необходимости спешить с его завершением, и большую часть времени я потратил на доработку процесса текстурирования. Одной из задач было найти правильный баланс между процедурными техниками и ручной росписью для достижения реалистичного износа. Чтобы ржавчина и краска выглядели естественно, не чувствуя себя слишком случайными или чрезмерно процедурными, потребовалось несколько итераций.

Больше всего мне понравилось создавать слои краски и ржавчины, постепенно добавляя детали и несовершенства, которые делали объект более аутентичным. Видеть, как поверхность меняется с каждым проходом, от едва заметных царапин до глубоких пятен ржавчины, было действительно приятно и оживило реквизит так, что он выглядел естественно и правдоподобно.

Благодаря этому исследованию я понял, насколько важны качественные референсы и едва заметные вариации шероховатости и цвета для добавления реализма. Один из ключевых советов, которыми я хотел бы поделиться по созданию текстур для реалистичных 3D-декораций, — избегать однородности; даже если есть много деталей, при их равномерном распределении они не будут выглядеть реалистично. Должен быть хороший контраст и баланс, чтобы материал выглядел естественно. Кроме того, экспериментирование с различными настройками освещения имеет решающее значение для правильного показа текстур и обеспечения их видимости в разных условиях.

Это исследование текстур стало отличной возможностью усовершенствовать мой подход к созданию текстур, особенно когда дело касается передачи реалистичных деталей поверхности. Сосредоточение на металле и ржавчине помогло мне улучшить способность балансировать уровень детализации, что сделало конечный результат более аутентичным. Изучение материалов реального мира сыграло огромную роль в этом процессе, подтвердив важность качественных референсов и едва заметных вариаций в текстурах. Я рад применить эти уроки в будущих проектах и продолжить развивать свои навыки в области текстурирования.

Имад Мессауди, художник по окружению и декорациям

Интервью проведено Эмбер Резерфорд