Рабочий процесс для создания научно-фантастических твёрдых поверхностей и пользовательские инструменты для Substance Designer

Введение

Здравствуйте, читатели! Меня зовут Маттиас Шмидт. Я — фрилансер, специализирующийся на создании материалов и 3D-окружения в Альтенбурге, Германия.

Первый опыт в разработке игр я получил в начале 2000-х годов, работая дизайнером уровней в двух успешных модификациях для игр Call of Duty (German Front Mod) и Half-Life 2 (Insurgency). В 2007 году я получил свою первую работу в игровой индустрии в компании Grin, которая находилась в Стокгольме, Швеция. Там я работал над играми для консолей и ПК, такими как Bionic Commando: Rearmed, Bionic Commando и Terminator: Salvation. Затем я присоединился к голландской компании InterWave, где работал над гибридной игрой FPS/RTS под названием Nuclear Dawn. В конце концов, я вновь объединился с участниками модификации Insurgency, которые основали новую инди-компанию под названием New World Interactive. Почти десять лет я работал на них над такими играми, как Insurgency, Day of Infamy и Insurgency: Sandstorm.

Со временем моя роль постепенно менялась. Сначала я медленно перешёл от дизайна уровней к роли художника по 3D-окружению, также делал оружие и транспортные средства, а в последние годы моя карьера всё больше сосредоточилась на создании материалов. Так что я знаю игровую разработку с разных сторон, что помогает мне хорошо понимать, с какими ассетами любят работать другие художники и дизайнеры.

Помимо работы, я с самого начала взял за правило работать над личными проектами, чтобы расширить свой кругозор и оставаться актуальным в своей профессии. В этой индустрии всё так быстро меняется, и я твёрдо убеждён, что если вы остановитесь всего на два года, часть ваших навыков уже устареет, и вы начнёте терять связь с тем, что происходит в вашей сфере. Поэтому в личных проектах я создал несколько окружений, получил награду Mod of The Year за трассу для симуляционных гонок и разработал множество собственных инструментов и рабочих процессов в Substance — о чём я хочу рассказать в этой статье.

Текстурирование и Substance Designer

Как и большинство художников моего поколения, я учился текстурированию в Photoshop. Хотя моя работа была неплохой, я всегда чувствовал, что мои вручную нарисованные материалы и маски страдали из-за отсутствия у меня должного образования в рисовании и живописи.

Поэтому, когда несколько лет назад стал популярен Substance Designer, для меня это стало откровением. Внезапно я смог создавать материалы, которые представлял себе, с помощью технического и аналитического подхода, где моим чистым художественным навыкам немного не хватало. У меня уже был опыт работы с редакторами на основе нод из World Machine и Speedtree, так что привыкнуть к нему для меня не составило труда. Хотя это может быть очень сложная программа, требующая некоторых технических знаний, в то же время она довольно проста, как только вы освоитесь с ней, и в большинстве случаев позволяет просто создавать то, что вы представляете. Кроме того, если вы много рисуете от руки, как я, вы всегда найдёте интересные новые приёмы, которые можно использовать позже для создания чего-то крутого или интересного.

Расширение границ

В повседневной рабочей жизни я создаю в основном приземлённые и реалистичные материалы, которые не слишком творчески сложны. Однако в свободное время я люблю сходить с ума в Substance Designer и пытаться расширить границы. Я часто думаю о вещах, которые никогда раньше не были реализованы, и о том, как я мог бы их решить. Такие упражнения важны для меня, потому что я многому учусь на них. Не только новым интересным приёмам, но и тому, каковы мои пределы и пределы программного обеспечения.

Я также воспринимаю это как источник мотивации. Попытка не только идти в ногу с передовыми достижениями в моей области, но и вносить в неё небольшой вклад может быть чрезвычайно полезной, например, когда художники, на которых я равняюсь, делают мне комплименты или даже спрашивают, как сделать определённые вещи.

Научная фантастика, в частности, всегда была мне интересна во всех её формах — от книг, телевидения, фильмов до игр. Поэтому, естественно, она занимает большое место в моих личных начинаниях.

За последние пару лет я разработал множество рабочих процессов и инструментов Substance, которые помогают мне, в частности, в создании научно-фантастических материалов. Я думаю, что мой подход в некоторых аспектах довольно уникален, по крайней мере, я не вижу много других художников Substance, которые работают подобным образом. Так что давайте поговорим об этом!

Вначале была проблема. Я научился создавать широкий спектр материалов высокопроцедурным способом. Он хорошо работал для природных и органических материалов, а также для рукотворных вещей, таких как обычные поверхности или поверхности с множеством узоров, например, кирпичные стены.

Однако для вещей со сложным рукотворным видом, таких как научно-фантастические настенные панели, такой подход поначалу не работал так хорошо. Вместо этого я стремился тщательно и кропотливо конструировать формы и элементы вручную. И я был не одинок. По сей день это, по-видимому, преобладающая техника для создания подобных вещей в Substance Designer.

Однако моя конечная цель — создавать что-то столь же хорошее или даже лучше из небольшого количества узлов своевременно и в высоко настраиваемом параметрическом виде, который в идеале выдаёт что-то интересное и новое с каждым случайным начальным числом. Давайте посмотрим на некоторые техники и пользовательские инструменты, которые я использую на своём пути, чтобы приблизиться к этой цели.

01 Пользовательский шаблон

Я всегда начинаю работу с новым веществом, используя собственный шаблон. В нём настроены все необходимые мне карты текстур как в окне предварительного просмотра, так и для экспорта. Когда я подключаю карту высот на переднем плане первого узла смешивания слева, сразу создаётся простой материал с нормалью, шероховатостью и АО. Обычно я увеличиваю шероховатость и устанавливаю металл в белый цвет, когда рисую наброски. Так, всего несколькими кликами я могу работать в среде, где всё выглядит гармонично. Это похоже на работу с matcap в другом программном обеспечении.

В моём шаблоне карты текстур также проходят через узел «Базовый материал», прежде чем я направляю их на выходы. Это нужно для того, чтобы при желании использовать «Узел рендера PBR» или «Уровень воды» я мог легко их подключить. Ещё одно преимущество заключается в том, что в «Базовом материале» я могу быстро временно отключать карты, что может быть полезно, например, для проверки эффекта моей карты шероховатости в изоляции.

02 Направленные фаски

Мой первый прорыв в более процедурном научно-фантастическом подходе произошёл, когда я понял, что могу использовать определённые пользовательские узлы из Substance Share, в которых есть функциональность фильтра направленных фасок. Это чрезвычайно помогает в создании интересных случайных форм, градиентов поверхностей и узоров.

80lv сообщил о моих выводах в 2018 году. Это очень простой способ добавить глубину вашим веществам, которые выглядят как машинные или искусственные. Прямо здесь и тогда это также пробудило мой интерес к тому, чтобы делать это с помощью минималистичных схем узлов. Я подумал, что если я смогу создавать материалы, выглядящие очень сложно, всего за несколько шагов, это будет иметь потенциал превзойти другие рабочие процессы с точки зрения скорости и универсальности.

Совсем недавно я создал свою версию узла направленной фаски, которая идеально соответствует моим потребностям, а также может использоваться для копирования, вставки и манипулирования повторяющимися формами для создания интересных эффектов. Я могу, например, поворачивать и масштабировать фаску.

03 Симметрия и зеркалирование

Как вы можете видеть выше, я уже начал создавать то, что выглядело как формы настенного узора, два года назад. Узлы «Зеркало» и «Симметрия» оказались чрезвычайно полезными для этого.

Небольшая проблема заключалась в том, что в SD по умолчанию нет узлов серого цвета «Симметрия» и «Симметрия Slice», поэтому я сделал свои собственные версии на основе стандартных цветовых версий. У них есть несколько чрезвычайно мощных режимов для работы с твёрдыми поверхностями. Они полезны для экономии времени, часто сокращая количество узлов зеркала и смешивания, которые в противном случае пришлось бы использовать для достижения того же эффекта, и это быстрый способ нарушить однородность повторяющихся узоров. Это может выглядеть визуально очень привлекательно, но также это хороший способ получить больше возможностей из атласов и листов отделки, потому что наличие двух одинаковых зеркальных сторон на материале может быть пустой тратой текстурного пространства.

04 Смещение зеркала

Ещё одна важная техника — смещение средней линии узла «Зеркало». Это можно использовать для создания правил третей или для получения интересных сегментов для дальнейших манипуляций, операций зеркалирования или смешивания.

05 Булево смешивание

Углубляясь в создание научно-фантастической твёрдой поверхности в SD, я наткнулся на ещё одну проблему. Ни стандартные режимы смешивания, ни узел смешения высот не давали результатов, похожих на то, как используются булевы формы в программе 3D-моделирования. Это довольно важно для деталей, выглядящих как машинные. Поэтому в итоге я создал свои собственные узлы булева сложения и вычитания с помощью множества экспериментов, обратного проектирования и пиксельных процессоров. В качестве полезной дополнительной функции я добавил возможность размытия края между двумя булевыми входами. Так теперь создаются результаты, которые очень близки к смоделированной и подразделённой геометрии.

Я ещё не выпустил эти узлы, но если кому-то интересно, я объяснил, как они работают, в одном из моих постов в блоге на Artstation.

06 Зеркальное выдавливание

Около года назад я начал экспериментировать с использованием узла «Расстояние» с маской для выдавливания по краям форм, аналогично тому, как это делается в 3D-программе. Изначально это работало только в одном направлении, и иногда я вручную зеркалил результаты. Затем я заметил, что выдавливание всей карты высот вокруг средней линии, а затем зеркалирование может дать фантастические результаты. Это было чем-то вроде поиска святого Грааля для меня, потому что оказалось чрезвычайно универсальным и полезным. На основе этой идеи я создал новый пользовательский узел, который очень универсален и имеет множество дополнительных опций для смещений, перекоса, укладки и т. д. Я считаю этот инструмент основой своего процедурного научно-фантастического рабочего процесса. Я использую его для целых панелей, входных форм и т. д.

07 Смешивание и микширование

Чтобы эффективно разбить повторяющиеся паттерны, можно продублировать небольшой участок настройки ноды в корне, внести некоторые изменения или использовать новый случайный seed, а затем смешать результат с оригиналом. Это имеет огромный потенциал для создания листов отделки, поскольку вы можете просто подключить разные результаты в разные слоты, и с каждым новым случайным seed вы будете получать новый лист отделки, который выглядит иначе.

08 Псевдо-фрактализм

Один из способов создать порядок в хаосе — это смешать и соединить формы с самими собой в разных измерениях и направлениях, подобно фракталу или тому, как в природе камни, из которых состоит гора, выглядят как уменьшенные версии этой горы. Я часто использую это с моими узлами логического смешивания. Если вы немного разовьёте эту технику, она может даже создать эффекты в стиле Х. Р. Гигера.

09 Вихрь

Хороший способ создать вариативность и визуальный интерес в ваших научно-фантастических формах и панелях — использовать узел «Swirl» в Substance Designer с низкой интенсивностью. Особенно если ваши панели или формы выглядят слишком по-научно-фантастическому из-за чрезмерного использования «углов будущего» под углом 45, 90 или 35 градусов, вихрь помогает создать более элегантные, тонкие и мягкие изменения направления. Для меня вторым преимуществом работы с «Swirl» является то, что он создаёт разные углы, в которые мой узел зеркального выдавливания может «вцепиться». Он также может очень хорошо работать с симметрией и зеркалами, чтобы создать что-то похожее на вентиляционные отверстия или что-то, что предполагает наличие движущихся машинных частей.

10 Сторонний контент

Как бы мне ни нравилось делать всё процедурно, не всё должно быть таким! Особенно когда дело доходит до производства, это может быть большой потерей времени. Не нужно изобретать велосипед. Готовые альфа-версии отлично подходят для добавления общих деталей (таких как гайки и болты) и языка форм в разных веществах. Вы можете сделать свой собственный или приобрести один из множества отличных пакетов, доступных на торговых площадках.

И хотя сторонним альфам может не хватать собственного колорита, всё равно есть способы персонализировать их и получить от них дополнительную выгоду. Опять же, мой узел зеркального выдавливания очень пригодится для этого. В левом верхнем углу — результат исходного ввода (альфа из JRO-pack), все остальные — вариации, созданные с помощью зеркального выдавливания:

11 Динамические профили краёв

Ещё одна стрелка в моём колчане — это узел, который я использую для применения различных профилей к краям моих форм. Этот узел работает в двух режимах. Во-первых, у него есть набор предопределённых кривых, которые я считаю общеполезными и которые имеют большую ценность для повторного использования, такие как двойные края, простая обрезка краёв и т. д. Во втором режиме он использует полностью динамический градиентный вход, который может создавать практически неограниченное количество новых вариаций профилей из рандомизированного «Tile Sampler».

12 Мой подход к раскраске

Для раскраски я использую узел, который работает весьма схоже с узлом динамического края. В течение первых двух лет использования SD я склонялся к тому, чтобы импортировать текстуры альбедо со сканированных материалов, таких как Megascans, и брал оттуда градиенты. Это работало для меня очень хорошо, потому что градиенты всегда были в диапазоне PBR и в большинстве случаев просто работали.

Сейчас я делаю следующее: я создал пользовательский узел, который содержит коллекцию из множества градиентов, взятых из отсканированных активов. Градиенты применяются к шумовым узорам, так что у меня столько же вариаций, сколько было бы из растрового источника. Чтобы работать с этим узлом, я обычно подключаю его к «Transform 2D», выбираю фрагмент с хорошим градиентом (либо от светлого к тёмному, либо немного хаотичным) и затем подключаю это к «Gradient Dynamic». Комбинируя несколько таких с масками, я могу с лёгкостью создавать красивые карты альбедо.

13 Инвертирование, вращение

Ещё один очень простой метод, чтобы всё перемешать, — это инвертировать или повернуть карту высот. Там скрыто множество «счастливых маленьких случайностей». То, что изначально может выглядеть не так интересно, вдруг может оказаться очень интересной формой. Рецессия вдруг становится выпуклым покрытием машины и т. д.

14 Неравномерное размытие

Неравномерное размытие с его настройками анизотропии и асимметрии — это очень мощный узел для веществ с твёрдой поверхностью. Вы можете использовать его для создания деталей, которые выглядят обработанными на станке или как штампованный металл, из рандомизированных форм «Tile Sampler» и тому подобного. Я использовал это практически для всех примеров в этой статье в той или иной степени. Пример ниже демонстрирует это довольно хорошо. Как вы можете видеть, горизонтальные и вертикальные края размыты неравномерно:

15 Сжимание с помощью Slope Blur или Mosaic

Любой, кто работал с программой для скульптинга, знает о кисти для сжатия. В Substance Designer вы можете создать аналогичный эффект, используя крошечное отрицательное значение интенсивности либо в узле «Slope Blur», либо в узле «Mosaic». Это может быть полезно для твёрдой поверхности в SD, если ваши процедурно сгенерированные карты высот или формы получаются немного слишком свободными и их нужно немного подтянуть, или если по какой-либо причине вам пришлось слишком сильно размыть, чтобы скрыть алиасинг или артефакты.

Заключительные слова

Хотя эта статья ни в коем случае не является учебным пособием, я надеюсь, что она содержит полезную информацию и может служить источником вдохновения. Substance Designer существует уже некоторое время, но он по-прежнему предлагает много нового, что можно открыть для себя путём экспериментов и творчества. В этой статье я лишь слегка коснулся того, чем занимаюсь. Если вам интересно узнать больше о моей работе, пожалуйста, посетите мой блог на Artstation и мой Twitter.

Маттиас Шмидт, художник по 3D-материалам и окружению