Создание анимированного живописного леса с помощью SpeedTree, Substance 3D и UE5

Введение

Меня зовут Анастасия Касьяник, и я художник по окружению в 3D, работаю во Франции. Я изучала игровой дизайн в Париже, где быстро открыла для себя мир 3D благодаря своей школе. После многих поздних ночей, заканчивая студенческие проекты, получив степень и дав своё первое интервью на 80 Level, я полностью перестроила своё портфолио с нуля и нашла свою первую работу. С тех пор я участвовала в создании нескольких игр, таких как Orphan Age, Loftia и No Rest for the Wicked, а также некоторое время преподавала 3D в школе, где училась.

Работая над личными и профессиональными проектами, я вскоре поняла, что стилизованное искусство вдохновляет меня больше всего. Сегодня мне нравится создавать окружение, особенно природные ландшафты, где я пытаюсь рассказать небольшие и тонкие истории.

Незаконченный личный проект

Начало работы

Я начала этот проект примерно в 2021 году в Unreal Engine 4. Идея заключалась в том, чтобы сделать короткометражный анимационный ролик, показывающий коллекцию природных сред, по которым кто-то может бродить, где кадры следовали бы друг за другом в такт мрачной эмбиент-музыке. Что-то, что вызывало бы одиночество, ностальгию и слегка таинственное настроение, вызывая что-то вроде ощущения мягкого дримкора, вдали от всего, оторванного от реальности, но всё ещё каким-то образом связанного с реальным миром.

Я хотела поделиться этим чувством, основанным на детских воспоминаниях о западных лесных пейзажах недалеко от того места, где я жила в восточной Франции. Эта серия должна была продемонстрировать множество горных пейзажей, которые я так и не сделала.

Чтобы найти художественный стиль, который мог бы хорошо работать в 3D, я искала референсы, соответствующие тому, что было у меня в голове. Я черпала вдохновение из концепт-артов, анимаций студии Ghibli, картин, фотографии, самой природы и других 3D-окружений. Обычно я люблю начинать с большого поиска в Pinterest. Вот несколько основных источников вдохновения, которые я помню:

Референсы помогли мне генерировать идеи, но я никогда заранее не знала, какие композиции у меня получатся. Я люблю полагаться на интуицию. Мой рабочий процесс обычно начинается с создания как можно большего количества реквизитов, прежде чем украшать сцены.

Производственный процесс

Растительность

Обычно мне нравится начинать с моделирования травы, чтобы можно было быстро покрыть большие площади, прежде чем двигаться дальше. Есть много способов сделать 3D-траву, и я решила полностью смоделировать её, где каждая травинка — это сетка без текстуры или альфа-канала. Я создала несколько версий травяных комков, чтобы варьировать их размер и форму, чтобы избежать плоского и однообразного вида травяных полей.

Это не обязательно должно быть идеально. Отдельные формы не будут заметны, когда тысячи травинок покроют землю. Нужно только, чтобы она выглядела достаточно пушистой.

Я изучила множество различных способов рендеринга травы в Unreal Engine и провела множество тестов во время этого проекта. Первые версии были сделаны с помощью простого шейдера травы, который включал такие опции, как вариация цвета, управляемая текстурами мозаичного шума, отдельные цвета для кончиков и основания, цвет ветра и подповерхностный эффект. Позже я обнаружила систему Runtime Virtual Texture, которая позволяет траве идеально сочетаться с землёй, но я начала использовать её позже.

Я также попробовала разные версии травяных полей, с тенями и без. Оба варианта хорошо смотрелись для стилизованного проекта, но вариант без теней лучше для производительности. А чтобы обеспечить плавный вид, мне также пришлось выставить все нормали моих травяных сеток направленными вверх. Без этого шага всё выглядело совсем не так хорошо.

После травы я перешла к растениям. На этот раз я решила сделать их с текстурами, которые я нарисовала вручную в Photoshop и использовала маски непрозрачности.

Видео PrismaticaDev также помогли мне лучше понять инструменты Unreal Engine, особенно оптимизацию растительности и шейдерные приёмы. Я многому научилась благодаря его отличным объяснениям.

Деревья

Моё основное вдохновение для деревьев пришло из проекта The Illustrated Nature Драгоса Матковски. Мне понравилось, как пушистыми и живописными выглядели его деревья. В поисках подобного подхода я нашёл на YouTube видео Понтуса Карлссона о «пушистых стилизованных деревьях». Огромные спасибо ему за этот туториал. Это видео положило начало длительному пути экспериментов и постоянного взаимодействия между Blender и Unreal Engine для меня.

Я перепробовал множество подходов для моделирования. В конце концов я выбрал SpeedTree для стволов, потому что это позволило мне быстро создавать вариации. Затем я использовал Smart UV Project в Blender, чтобы развернуть их, и, наконец, текстурировал всё с помощью сочетания умных материалов и техник ручной росписи в Substance 3D Painter. Этот рабочий процесс помог мне эффективно создавать множество ассетов, готовых к использованию в играх.

Для листвы я в основном следовал методу Понтуса. Я также открыл нижнюю часть капель, чтобы они выглядели более естественно и избегали чрезмерно плотных форм.

Ещё один простой приём, который хорошо сработал, был для UV. Идея Понтуса заключалась в том, чтобы заполнить каждый квад сетки всем UV-пространством (в Blender вы можете сделать это с помощью U > Reset), чтобы одна текстура листа управляла шейдером. Но я хотел, чтобы результат выглядел более беспорядочным и хаотичным. Поэтому я добавил дополнительный шаг и случайным образом выбрал группы UV-квадов моей смоделированной листвы в Blender и повернул их.

Туториал Понтуса изначально был для Unity, но он предоставил настройку для UE4 здесь. Я всё равно адаптировал шейдер, потому что хотел добавить больше опций.

Например, я не использовал настройку для камеры. Я предпочёл, чтобы листья оставались неподвижными, а не вращались в зависимости от камеры. Для входного параметра World Position Offset я забыл установить первый TransformVector в пункт назначения Local Space, но результат выглядел лучше, более хаотично, поэтому я оставил это.

Я также добавил узлы к входным данным материала Normal, чтобы сгладить общий вид. Я заметил, что с такой настройкой шейдерная листва выглядела более гладкой. Однако это потребовало некоторой настройки ориентации нормалей, и я много играл с ними в Blender, чтобы добиться плавного вида для каждого типа деревьев.

Ещё одна опция, которую я добавил, — это управление прозрачностью листвы. Это позволило мне косвенно регулировать интенсивность тени. Чтобы избежать однообразного вида деревьев издалека, я также добавил параметр вариации цвета с помощью текстуры шума с чередованием. Цвет шума можно было выбрать отдельно от основного. Позже я подключил параметр подповерхностного рассеивания, который делал листву более гладкой, но влиял на основной цвет, поэтому я добавил второй узел для отдельного управления верхним цветом.

Камни

Чтобы внести некоторое разнообразие, оставаясь в рамках естественной тематики, я также смоделировал несколько камней. Я создал простой шейдер, который добавляет мох только на верхние грани. С помощью нескольких моделей камней я мог свободно вращать их и получать множество вариаций благодаря смещению мха в зависимости от ориентации каждого камня.

Оформление сцены

Это моя любимая часть. Как только ассеты были готовы, я начал создавать композиции окружения. Как я упоминал ранее, я не начинал с конкретной концепции; я следовал своей интуиции, поэтому не делал никаких набросков. В Unreal Engine мне нравится использовать инструмент Landscape для быстрой лепки местности и режим Foliage для её заполнения. Это просто, даёт большой контроль и экономит время по сравнению с лепкой местности во внешнем программном обеспечении и размещением реквизитов один за другим. Этот рабочий процесс позволил мне довольно быстро создавать большие окружения. Здесь я сделал на YouTube таймлапс-видео с полным процессом оформления сцены окружения, которое должно быть в той же коллекции, что и мой незаконченный проект:

Освещение

Я не особо сосредоточился на освещении для этого проекта. В основном я использовал солнце по умолчанию в Unreal Engine, настраивая его вращение и интенсивность во время оформления сцены. Иногда я добавлял несколько листов божественного света, используя простые текстуры с альфа-каналом на плоскостях.

Дальний туман и постобработка

Для статических сцен без возможности перемещения с помощью свободной камеры я люблю добавлять искусственный туман на расстоянии. Это дешевле, проще в настройке и визуально эффективно. Я использовал плоскости с базовым цветом и прозрачностью и разместил несколько из них в зависимости от вида камеры, чтобы создать эффект затухания вдали.

В то же время я использовал базовый Post-Process Volume для управления финальными штрихами, такими как насыщенность, контраст, тени и средние тона. Я настраивал все эти параметры, пока цвета не стали выглядеть правильно.

Ветер

Эффект ветра, который я использовал, основан на обучающем видео PrismaticaDev «Simple Global Wind in UE4». Им можно легко управлять с помощью коллекции параметров материала, что позволяет мне одновременно контролировать глобальный ветер для всех растений, травы и деревьев.

Заключение

Как я указала в заголовке, этот проект незавершён. Если я недавно решила опубликовать в своём портфолио несколько экспериментальных пейзажей, которые сделала, то это потому, что поняла, что, вероятно, больше не буду над ним работать. Работа над ним затянулась слишком надолго, стала немного сумбурной, а моё вдохновение угасло. Я бы предпочла начать что-то новое со свежими идеями.

Тем не менее, даже будучи незавершённым, этот проект был далеко не бесполезным. Мне было очень весело работать над ним, и я была счастлива, что у меня было время изучить все идеи, которые меня вдохновляли. Это был мой первый крупномасштабный проект, и мне потребовалось некоторое время, чтобы начать, потому что я ещё не была уверена в работе с большими окружениями. Будучи новичком, я не знала, с чего начать и какой рабочий процесс выбрать. Этот проект многому меня научил о создании природных сред на каждом этапе производства. Также было немного ностальгично погрузиться в этот старый проект во время написания этого интервью.

Если вам интересен стиль рисования деревьев, который я использовала, я собрала небольшую сцену UE5 с несколькими деревьями и их шейдером листвы. Вы можете скачать её с моего профиля GitHub здесь.

Это бесплатно, и вы можете использовать это для любого проекта, который захотите. Просто проявите креативность!

Анастасия Касьянник, художник по окружению в 3D