Советы и хитрости по моделированию твёрдых поверхностей

Введение

Привет, меня зовут Тревор, и я 3D-гейм-артист, проживающий в Лос-Анджелесе. Я уже некоторое время работаю в игровой индустрии — мой первый проект был выпущен в 2004 году, где я помогал в качестве стажёра по созданию персонажей (Harry Potter and The Prisoner of Azkaban на ПК). И с тех пор я занимаюсь этим. Моё основное умение — моделирование твёрдых поверхностей, а работа с персонажами и существами — это моё дополнительное умение, которым я в основном занимаюсь ради удовольствия в свободное время. Наверное, если бы я был умным, я бы выбрал что-то одно и сосредоточился на этом, поскольку наша профессия становится довольно специализированной. Но, увы, я художник, поэтому иногда следую своему сердцу, а не разуму.

Что касается того, как я оказался в этом деле — это был просто случай. После школы колледж и высшее образование для меня не были вариантом, поэтому я провёл довольно много лет, занимаясь работой «синих воротничков» — размахивая молотком или бензопилой, управляя грузовиками и вилочными погрузчиками и т. д. Это было также до широкого распространения интернета, поэтому мой кругозор был немного ограничен, и я не слишком знал обо всех возможностях. У меня всегда была мечта когда-нибудь поступить в художественную школу, поскольку искусство всегда было моим главным интересом и страстью, но я не был уверен, как я смогу это осуществить или даже каким искусством я буду заниматься. Я думал, что буду заниматься татуировками или графическим дизайном. В то время я понятия не имел о компьютерной графике. На самом деле я думал, что крутая компьютерная графика, которую я видел в кино, создавалась программистами и гениальными математиками, а не настоящими художниками.

Но, как распорядилась судьба, меня уволили с работы на складе, и я узнал, что могу ходить в школу, пока получаю пособие по безработице, получая, по сути, некоторую финансовую помощь от государства на образование. Так что я начал искать в местных общественных колледжах художественные классы и наткнулся на компьютерную анимацию. Я ничего об этом не знал и никогда раньше даже не пользовался компьютером, но увидел, что в учебную программу включены занятия по рисованию, поэтому записался. Это было примерно в 1999 году, я думаю. И после нескольких лет больших усилий и просмотра видео Гномона мне удалось создать для себя совершенно новую жизнь, чем я до сих пор чувствую себя благословлённым.

Самые важные аспекты процесса

Это хороший вопрос. Я думаю, важно создавать и поддерживать достойный уровень сосредоточенности и ясности в своём ремесле. Легко постоянно отвлекаться на новые инструменты, техники или программное обеспечение и т. д., которые со временем могут устареть или быть заменены. В то время как время, потраченное на работу над основами, такими как дизайн, композиция, рисование, скульптура, живопись, анатомия или более технические вещи, например, понимание топологии, работы поверхностных нормалей или работы графических движков и шейдеров и т. д., сослужит вам хорошую службу в долгосрочной перспективе, независимо от новейших техник и программного обеспечения. Основы, как правило, не заменяются и не устаревают. Поэтому я стараюсь быть избирательным в том, на чём или где я сосредотачиваю своё внимание, пытаясь получить максимальную отдачу от своих временных инвестиций и не слишком отвлекаясь на новейшие блестящие крутые инструменты. И если какой-то инструмент выглядит многообещающим, я подожду несколько месяцев, пока все не разберутся со всеми ошибками и причудами и не опубликуют свои решения на каком-нибудь форуме, чтобы, когда я всё же приступлю к работе, все проблемы были в основном решены и опубликованы в интернете, и я мог бы сразу приступить к работе.

Работа в MODO

Я перешёл на MODO примерно 9 лет назад в основном потому, что он был разработан специально для моделирования твёрдых поверхностей, а я занимался именно этим. Я обнаружил, что он очень подвижный, легко настраиваемый, и в нём был действительно хороший набор инструментов для моделирования и UV-развёртки и т. д. В результате работа с моделями стала более плавной. И это было экономически эффективно, так что у меня была собственная личная копия, и я мог прийти на работу и начать создавать контент в первый же день, а не полагаться на то программное обеспечение, которое предоставлял работодатель — переключаться между Max или Maya, привыкать к использованию того или другого, выяснять, какие скрипты работают, а какие нет с той версией программного обеспечения, которая мне была предоставлена, и т. д., что обычно отнимает некоторое время. Тем не менее я всегда вывожу свои модели в приложение, выбранное студией, чтобы другие члены команды имели надлежащий доступ ко всему, что им может понадобиться для работы с активом.

Подход к моделированию

Для меня, когда я моделирую более сложные или функциональные механизмы и транспортные средства, всё сводится к созданию общей массы. Я стараюсь создавать довольно проработанные, но легко редактируемые общие массы — достаточно хорошо прорабатывая эстетический компонент — форму, пропорции, позу, композицию, визуальный поток и, возможно, основные разбивки материалов, а также устанавливая механические и технические элементы, такие как функциональность, базовая/целевая топология/плотность, соответствие требованиям дизайна и потребностям геймплея, рассматривая ассет в игре по отношению к другим ассетам, следя за тем, чтобы руководители/сотрудники могли видеть и понимать ассет в целом до завершения работы, получать обратную связь, тестировать и совершенствовать. Я стараюсь выявить и решить как можно больше вопросов и проблем на этапе создания общей массы, потому что почти всегда есть какие-то неизвестные или непредвиденные переменные или соображения по более сложной модели, с которой взаимодействуют игроки. Так что, когда приходит время окончательно доработать модель, я могу сделать это быстро и с ясным видением, а также свести к минимуму вероятность того, что придётся возвращаться и вносить изменения в модель после её завершения. Я считаю, что чем больше мне приходится переделывать модель после того, как она в основном готова, тем больше она теряет свою привлекательность и становится более неуклюжей. Поэтому я стараюсь избегать такого сценария, насколько это возможно. Кроме того, этап создания общей массы — это отличная возможность изучить и провести мозговой штурм по поводу потенциально интересных идей или функций, которые не были рассмотрены до этого момента, что может сделать модель более интересной или улучшить геймплей.

Общий принцип, которому я склонен следовать, — быть как можно более «необязательным» в отношении модели как можно дольше, предоставляя больше возможностей для изучения, обратной связи и корректировок. Нередко дизайнеры или режиссёры получают запросы на дизайн, которые ещё не полностью решены, поэтому иногда художник должен помочь им найти и уточнить, что им нужно или чего они хотят, или как это будет работать, и интегрировать всё в согласованный, функциональный, крутой на вид ассет.

В MODO есть несколько действительно интересных функций для моделирования твёрдой поверхности, хотя я почти уверен, что все эти функции более или менее доступны во всех пакетах сейчас. Одна вещь, которая значительно упрощает жизнь при моделировании с высоким разрешением/Subd, — это использование взвешивания рёбер вместо вспомогательных петель для создания геометрии высокого разрешения. Вместо того чтобы прокладывать рёберные петли вокруг геометрии, я просто выбираю рёбра, к которым хочу добавить скос, и нажимаю кнопку, которая определяет величину скоса или округлости (10%, 20% и т. д.). Вот и всё. Что-то вроде Crease Edge в Maya, за исключением того, что создаётся реальный скос, который я могу контролировать. Так что в некоторых случаях для высокого разрешения части геометрии достаточно буквально двух нажатий кнопок. Просто нажмите «Выбрать ребро по xxx углу», а затем назначьте вес ребра. Это не всегда так просто, иногда мне нужно выбрать ещё несколько рёбер вручную или добавить несколько общих вспомогательных петель на больших участках, но это всё. Так что это намного быстрее, чем традиционное моделирование Subd. Кроме того, это полностью редактируемо и неразрушимо, так что если мне придётся внести изменения в сетку высокого разрешения, мне не нужно переделывать рёберные петли и т. д., что тоже приятно. Недостатком этого метода является то, что иногда я подразделяю модель до четырёх раз вместо обычных двух, чтобы получить максимальный контроль над скосами рёбер. Поэтому у меня получается геометрия, которая немного тяжелее. Но при наличии приличного компьютера и хорошей организации сцены это не проблема.

Эта функция взвешивания рёбер также хорошо работает с «MeshFusion» в MODO, который представляет собой инструмент логического моделирования с процедурным подразделением, использующий геометрию для объединения или вырезания форм и т. д. Это не то, что я использую для транспортных средств — это больше подходит для более сложного моделирования, например, для прицела оружия. MeshFusion также не разрушает и постоянно редактируется, поэтому с помощью Edge Weights и Meshfusion вы можете создавать очень сложные модели высокого разрешения и формы очень быстро и полностью неразрушимо, с полной свободой изменять или обновлять что угодно в любое время и очень легко. Это очень надёжный и удобный для пользователя процесс технического моделирования. Существует также «облегчённый» вариант этого процесса, который не менее надёжен, называется MOP Booleans, который можно комбинировать с шейдером закруглённых краёв и запекать, для невероятно быстрого создания моделей «высокого разрешения».

Работа над деталями

Я склонен работать над моделью в три этапа или прохода — первичные формы и структуры, вторичные формы и структуры, а затем детали. Что касается деталей — более высокоточные, третичные элементы и детали, они играют важную роль в оживлении модели. Детали и элементы гребли во многом помогают добавить функциональность, сюжет, визуальный интерес и масштаб модели. Я думаю о деталях как о приправе к блюду — они могут многое сделать для улучшения качества хорошо сделанной модели.

Для подробностей у меня есть набор китбаша, который я собирал годами — гайки, болты, заклёпки, задвижки, петли, грибли и т. д. Детали — это финальный этап, вишенка на торте. Как только модель с высоким разрешением будет в основном готова, я займусь этапом «гаек и болтов». Хотя в последнее время мой рабочий процесс немного меняется. И для моделирования с высоким разрешением, и в ZBrush. Я начинаю уделять меньше внимания деталям при работе с моделями с высоким разрешением, потому что в Painter это намного проще и гибче. Опять же, возвращаясь к своей идее быть максимально «необязательным» как можно дольше, оставляя детали для Painter, я получаю больше гибкости для исследований и итераций. Кроме того, отсутствие необходимости в более высокой детализации моих моделей немного сокращает количество полигонов/занимает меньше памяти, что всегда приятно.

Работа с материалами

Одним из самых крутых изменений в создании игрового контента за последние несколько лет стали материалы PBR. Они добавляют модели совершенно новый уровень точности. И теперь, когда у нас есть множество материалов реального мира для работы, моё моделирование немного изменилось, чтобы соответствовать этой новой технологии. В частности, я много думаю о материалах ещё на этапе моделирования. Я постоянно думаю о том, какими будут поверхности, и ищу идеи или поводы добавить хорошее разнообразие материалов или разбить материалы. Я рассматриваю различные потенциальные типы материалов/поверхностей как музыкальные ноты, которые нужно использовать для создания убедительной визуальной симфонии для зрителя. Эти более динамичные материалы — отличный композиционный инструмент, чтобы провести взгляд зрителя по модели, подчеркнуть фокальные области и рассказать историю. На самом деле текстура — это, по сути, акт рассказывания истории, повествование об объекте, и реалистичные материалы могут добавить модели гораздо больше глубины.

Для меня карта нормалей и карта шероховатости — самые важные текстуры. Свет, движущийся по формам и отражающийся от них, — это то, что делает модель динамичной, реалистичной и убедительной. 3D-модель — это, по сути, скульптура, а суть великой скульптуры — это форма, форма и взаимодействие света, то есть проектирование связных, привлекательных и эстетически правильных форм, форм и теней, а также их соответствующих взаимосвязей. Опять же, всегда помня об основах. Одна вещь, которую я часто делаю для облегчения создания хороших форм, — это ручная триангуляция определённых частей низкополигональной/игровой модели на её более округлых формах, чтобы убедиться, что грани правильно выпуклые и/или не вогнутые, чтобы поверхность была плавно изогнута. Это может быть не всегда необходимо, и я не всегда это делаю, но это соображение, поскольку это поможет сделать карту нормалей и взаимодействие света ещё лучше.

Также при работе с моделями с твёрдой поверхностью погрешность в отношении идеального запекания карты нормалей намного меньше, чем у органических моделей. Между большой глянцевой поверхностью или возможностью того, что игрок спрячется за транспортным средством, которое занимает треть экрана, недостатки запекания карты нормалей могут быть очень заметны. Диффузная карта — это почти вторично — всё дело во взаимодействии света с моделью, а не в её цвете. А в моделях с твёрдой поверхностью есть много возможностей для работы с поверхностями — от глянцевых до матовых, диэлектрических или проводящих, от чистых до изношенных, потертых и поцарапанных, корродированных и т. д.

Тестирование

При работе над транспортными средствами обычно довольно разумно начать тестирование как можно раньше и посмотреть, как всё складывается, даже если это просто статичный ре реквизит. Сначала просто для проверки размера и пропорций, а также для того, чтобы увидеть, как он может соотноситься с другими предметами в игре/окружении или с полем зрения игровой камеры. Затем есть также соображения, связанные с игровым процессом — например, иногда могут быть определённые требования к высоте или размеру или предпочтения по таким вещам, как укрытие за транспортным средством, линии обзора вокруг, через или под транспортным средством/ассетом, или потребности в анимации, например, вход игрока, выход и взаимодействие. Так что определение того, как игроки будут взаимодействовать с транспортным средством/ассетом в различных сценариях, является тем, о чём следует помнить и решать как можно раньше. Я всегда предполагаю, что возникнет какая-то проблема или соображение, о которых мы не подумали, что вызовет небольшую переработку. Поэтому я всегда стараюсь выявить эти проблемы до того, как они подкрадутся ко мне.

Ещё один момент, который следует учитывать, — это фактическая функциональность транспортного средства, если оно не статично. Какие у него будут движущиеся части? Определённо, неплохо было бы заранее продумать и проработать такие вещи, как подвеска, турели, кабины, шасси и т. д. И установить на них систему, чтобы убедиться, что они работают как положено и хорошо выглядят. Это снова возможность добавить или улучшить дизайн. Часто, общаясь с техническими художниками или риггерами/аниматорами, они могут предложить дополнительные предложения или идеи о том, что возможно, о чём я могу не знать, или о какой-то идее, которую они хотят попробовать. Опять же — предварительное планирование и сотрудничество — ключи к хорошей работе над транспортными средствами.

Также это хорошее время, чтобы изучить другие потенциально интересные идеи по риггингу и анимации, не связанные с критическими или эстетическими аспектами, например, вращающиеся приводные валы, брызговики, лопасти вентиляторов, вибрирующие антенны, спецэффекты или другие «необязательные» функции, которые могут добавить вторичную анимацию и придать дополнительную реалистичность и жизнь автомобилю. Зачастую это может быть довольно дёшево — одна кость с анимированным вращением, базовый физический объект или простой излучатель FX, стреляющий искрами или капающими жидкостями, — но это может добавить много жизни и погружения в восприятие транспортного средства. Об этом тоже нужно помнить. Полностью функциональное транспортное средство — это опыт. Поэтому всегда думайте о том, насколько захватывающим будет взаимодействие.

Советы по созданию игр

Я бы разделил это на 3 основных области — эстетика, функциональность и исполнение. Как это выглядит, как это работает и как это реализовано?

Эстетика — это художественный, чисто визуальный аспект создания ассетов, где в игру вступают твёрдые художественные основы. Понимание и реализация таких вещей, как композиция, пропорции, силуэт, иерархии формы/цвета/значения, визуальный вес, визуальный поток, структура, анатомия, жест, поза и отношение, негативное пространство и т. д. Эти концепции — инструменты для создания визуально привлекательного и захватывающего графического контента. Эти инструменты привлекут зрителя и удержат его внимание, а если всё сделано хорошо, то захватят их внимание, воображение и любопытство.

Кроме того, это довольно универсальные концепции, которые применимы ко всем средам — пейзажам, транспортным средствам, оружию, персонажам, существам и т. д. «Жест, поза и отношение» применимы не только к персонажам, как можно было бы предположить. Они так же применимы к транспортным средствам, например — выглядит ли транспортное средство и ощущается ли оно таким, каким оно должно быть и что оно должно делать? Жест, поза и отношение могут помочь продать транспортному средству его предназначение и предысторию, а по сути, это его индивидуальность — агрессивный, жёсткий, быстрый, скрытный, опасный, доброкачественный, проворный и т. д. «Композиция» применима не только к иллюстрациям. Я думаю о «композиции» транспортного средства с разных точек зрения. Выглядит ли оно круто/интересно/убедительно при виде спереди, спереди в три четверти, сбоку, сзади в три четверти и сзади, сверху и снизу? Имеет ли каждый из этих ракурсов фокальные области, области интереса, приятный визуальный поток, приятную материальную структуру/разбивку и т. д.? «Негативное пространство» усложняет модель, разбивая её силуэт, добавляя объёмность и делая её более реалистичной и функциональной. Я всегда ищу возможности разбить силуэт модели, а также добавить глубину с помощью утопленных областей/вентилей с механическими деталями, чтобы продать идею о том, что «внутри что-то есть».

Здесь мы возвращаемся к идее о том, что нужно помнить и работать над основами искусства и дизайна, которые являются вечными и универсальными, независимо от того, как могут меняться или развиваться инструменты или техники.

Функциональность — легко увлечься крутым дизайном и не продумать до конца, как ассет будет интегрирован или будет работать. Помня о том, что мы обсуждали ранее, — всегда учитывайте все потенциальные переменные и требования к активу выше и ниже по потоку, помимо создания крутой модели. Если вы создаёте красивую модель без учёта этих соображений, и вам придётся вернуться и исправить или переделать вашу модель, ваша модель, скорее всего, будет выглядеть хуже. По моему опыту, очень редко бывает так, что возвращение назад и переделка или переработка модели для исправления чего-либо улучшают её эстетически. Обычно это немного ухудшает ситуацию. Кроме того, переработка, как правило, отнимает много времени — так что, если вы не думаете и не планируете заранее, вы можете потратить больше времени, чем необходимо, на создание произведения искусства, которое не так хорошо, как могло бы быть. Сделайте своей профессиональной целью избегать этого сценария как можно чаще. Возможно, вы не сможете полностью избежать таких сценариев, но я обнаружил, что с некоторой предусмотрительностью и эффективной коммуникацией вы можете существенно минимизировать их.

Исполнение — исполнение — это неотъемлемое «мастерство». Тщательно созданный игровой ассет, который учитывает эффективность, оптимизацию и организацию для достижения наилучших результатов, выглядящих и работающих как можно лучше и экономичнее. Это включает в себя:

Ресурсное и экономичное использование и/или создание материалов и текстур — материалы и текстуры занимают много ресурсов. Как правило, хорошей практикой может быть попытка использовать наименьшее количество материалов и текстур, которое вы можете использовать для достижения наилучшего результата. Вы можете добиться многого, используя минимальные текстуры и материалы, если вы достаточно креативны и изобретательны. Кроме того, разные игровые движки обрабатывают эти данные по-разному, поэтому спросите своих технических художников или программистов, какие графические узкие места являются наиболее серьёзными — размеры текстур, количество текстур, количество материалов или типы материалов? Выясните, что ваш движок любит и не любит больше всего, а затем соответствующим образом адаптируйте свой процесс, чтобы максимизировать эффективность.

Утончённая и организованная топология — В общем случае каждая вершина и ребро должны иметь свою функцию. Если вы можете удалить ребро или вершину, и при этом форма модели или её функциональность не изменятся, то, возможно, они были лишними. Это упрощение, конечно, есть исключения — геометрия, необходимая для деформации/разрушения, геометрия с назначенным другим материалом или, возможно, для целей UV. В любом случае ребро или вершина должны иметь конкретную функцию. Также избегайте n-гонов и оставляйте чрезмерно выпуклые/вогнутые полигональные грани, чтобы они не были произвольно триангулированы программным обеспечением на каком-то этапе процесса, что потенциально может вызвать ошибки при запекании и/или затенении, а также аномалии освещения поверхности. Тщательно создавайте свою геометрию для достижения наилучших результатов. Как я уже упоминал, иногда вручную триангулируйте части геометрии, чтобы свет равномерно распределялся по формам. Также добавьте немного дополнительной геометрии в хорошо заметных закруглённых областях, таких как арка колёсной ниши или арка крыши автомобиля, чтобы помочь создать закруглённые и плавные формы — это создаст иллюзию или даст понять, что остальная часть модели также имеет такую же высокую точность/плавность и округлость, даже если это не так. Если вы разумно используете свои полигоны, вы можете позволить себе использовать немного дополнительной геометрии в таких местах, чтобы создать более красивую или убедительную модель.

Хорошо сделанные/упакованные UV — Выпрямляйте и квадратизируйте UV-острова, чтобы максимально использовать пространство/упаковку и сохранять чёткость фасок по краям в карте нормалей (поскольку края часто совпадают с UV-швами), особенно если/когда текстуры уменьшаются в размере, как это часто бывает, и максимально используйте зеркальное отображение. И не просто зеркально отражайте одну сторону на другую — например, возможно, вы можете зеркально отразить переднюю подвеску и колёсную нишу водителя автомобиля на его заднюю сторону водителя, а затем отразить подвеску и колёсные ниши со стороны водителя на сторону пассажира. Это оптимизация 4:1, в отличие от оптимизации 2:1, когда вы просто зеркально отражаете одну сторону на другую. Это может показаться не таким уж большим, но всё складывается, и именно такая эффективность и находчивость могут добавить немного дополнительной точности вашему активу, что поможет выделить вашу работу среди остальных. Я всегда ищу такие возможности, чтобы выжать из модели все соки, и вы часто будете их находить, если будете искать.

Правильное запекание — Понимание касательных пространств, нормалей поверхности, триангуляции, корректной топологии и настройки UV имеет решающее значение для качественной работы. Потратив немного времени на Polycount или где-нибудь ещё и по-настоящему разобравшись в этих технических элементах, вы значительно упростите себе жизнь. Чем больше вы сможете исключить догадки и метод проб и ошибок, когда дело доходит до запекания, тем больше вы сможете сосредоточиться на качественном искусстве и соблюдении сроков. И, как я уже упоминал, запас ошибок при запекании твёрдой поверхности может быть довольно мал, поэтому, если вы разберётесь в технических аспектах запекания, это сэкономит вам немало времени и сделает вашу работу намного лучше. На Polycount есть несколько замечательных тем от Джо «Earthquake» Уилсона, которые охватывают практически всё, что нужно знать по этому вопросу. Так что без оправданий!

Надеюсь, я смог помочь или вдохновить некоторых людей и добавил немного ценности всем, кто это прочитал. Не стесняйтесь обращаться ко мне с любыми вопросами, комментариями или чем у вас есть.

Тревор Крэндалл, 3D-артист

Интервью провёл Кирилл Токарев