Создание полностью процедурной игровой консоли с помощью Substance 3D Designer

Введение

Привет, большое спасибо за это интервью. Я Джем Тезкан, CG-артист, который специализируется на техническом дизайне материалов, дизайне окружения и промышленном дизайне продукции с помощью программного обеспечения CAD. Я сосредотачиваюсь в основном на реализме в своих творениях, а также люблю создавать ретро-игровые консоли и ретро-окружения.

Я начал свою карьеру как любитель в 2004 году, и после года самообучения начал работать в компании, занимающейся телекоммуникационной инфраструктурой, в качестве младшего дизайнера в команде по разработке продукции. Я покинул эту компанию в 2015 году в качестве руководителя проектного отдела, чтобы стать фрилансером, что было крайне необходимо для улучшения моих навыков. С тех пор я работаю как профессиональный фрилансер как в системе работы над проектами, так и по контракту.

Прошло 5 лет с нашего последнего интервью, и в нашей отрасли произошло много кардинальных изменений: увеличение количества удалённых работников из-за пандемии, NFT, увольнения из игровой индустрии, неоднозначные сервисы «AI Art» и так далее.

В любом случае я не переставал работать над тем, что мне нравится создавать, и делаю всё возможное, чтобы изучить новые навыки и границы того, в чём я могу стать лучше. Я создал несколько проектов по дизайну окружения и продукции, таких как дизайн офиса космической эры 70-х годов, диспенсер для искусства AI, полностью процедурный банкомат и «Изгнание» в космосе.

В течение последних двух лет я работал в качестве дизайнера окружения на постоянной контрактной основе над игрой в жанре FPS под названием Alpha Response. Игра сейчас находится в раннем доступе, и команда разработчиков продолжает работу над ней.

Помимо CG-проектов, я занялся сферой «мейкерства» через 3D-печать, деревообработку, электронику, пайку, рисование и т. д. Как любитель в этих областях, я сумел создать несколько аркадных автоматов «мини» и «bartop» с экранами CRT, в которые я ежедневно играю со своими детьми.

Вдохновение и ссылки

Почти 25 процентов моих коммерческих проектов на фрилансе — это проектирование пластиковых корпусов для электронных устройств, где я использую такое программное обеспечение CAD, как Solidworks, Rhinoceros и/или Plasticity. Одним из ключевых ограничений при проектировании пластикового корпуса является то, что он должен быть «технологичным» для «литья пластика под давлением». Этот производственный подход описывается как двунаправленный контакт форм, и инъекция производится внутри этих двух форм для формирования желаемого пластикового объекта. После процесса охлаждения формы разделяются вдоль направления их соединения, которое называется «направлением вытяжки». Формы не должны мешать залитому пластику при разделении вдоль направления вытяжки, иначе пластик застрянет.

Пример:

Это ограничение направления вытяжки очень похоже на ограничения смещения карты высот при проектировании текстуры. Я сделал изображение, чтобы лучше описать ограничение и компромисс.

Сначала я попытался расширить возможности создания сложных моделей с помощью однонаправленных карт высот.

Моделирование карты высот — полностью процедурный банкомат Substance:

Говоря о расширении границ, на этот раз я попытался создать толстую форму с различными деформациями с обеих сторон, например, пластиковый корпус, отлитый под давлением. Это означало, что мне нужно было каждый раз создавать две карты высот для каждой поверхности.

Моделирование

Основной принцип создания формы заключается в использовании двух плоскостей на одних и тех же координатах, но с противоположными нормалями. Таким образом, одна плоскость образует внешнюю поверхность, а другая — внутреннюю поверхность. Если эти две поверхности становятся водонепроницаемыми, вы получаете толстый сплошной объект.

Это изображение гораздо лучше описывает мой подход:

Также этот захват из Marmoset Toolbag показывает результат объединения двух плоскостей с применением смещения карты высот:

Самая сложная часть при создании оболочечной модели с двумя плоскими плоскостями — это карта непрозрачности, потому что нужно совместить контуры границ внутренних и внешних поверхностей. Учитывая, что эти плоскости деформированы картой высот, совместить шов между сгенерированными внутренними и внешними поверхностями становится ещё сложнее.

Эффект дымчатого пластика легко достичь. Он создаётся комбинацией параметров Absorption и Scatter в Octane Render, которые представляют собой эффект «Medium», используемый для объёмного рассеяния. Проще получить такой же эффект в Marmoset Toolbag, который называется Depth distance of Refraction shader. Как только вы определите более тёмный цвет, чем цвет пропускания, более толстые части, обращённые перпендикулярно виду камеры, станут темнее. Вы можете настроить значение глубины, чтобы создать контраст между прозрачностью более тонких и толстых поверхностей.

Материал печатной платы

Идея создания материала печатной платы возникла во время работы на фрилансе, где понадобилась поверхность печатной платы. Такие поверхности сложно получить в 3D-моделировании, поскольку они требуют рандомизации и неповторяемости, а также согласованности. Моделирование такой поверхности было бы пустой тратой времени, поскольку сложно было бы рандомизировать её обратно. Поэтому я решил попробовать Substance 3D Designer.

В основном я использовал узлы Tile Sampler с масками для компонентов. Трассы были наиболее важной частью, поскольку невозможно отследить любой случайный компонент со случайными соединениями без программируемой логики, что может быть проблематично и сложно реализовать. Вместо программирования логики от узла к узлу я решил использовать более простой подход: сделать трассы фальшивыми, но внешне согласованными. Поэтому я распределил компоненты и добавил параметры для индивидуальной плотности, затем сгенерировал узлы расстояния на полых участках. Узел Quantize отлично подходит для преобразования градиентных переходов в плоские сегменты. После квантования я замаскировал каждую трассу, а пропуская одну между каждой, я смешал их вместе, чтобы получить параллельные трассы.

Сделав материал более настраиваемым и удобным для пользователя, я выпустил материал печатной платы в своём магазине на ArtStation, а также опубликовал вводное видео на своём канале YouTube, чтобы показать, как он работает.

Когда материал готов к использованию в конкретном дизайне, например, в этой портативной консоли, я определяю маски и параметры, чтобы преобразовать материал печатной платы в печатную плату консоли.

Освещение и рендеринг

Я создал базовую сцену для этого объекта, потому что хотел показать 3D-геометрию, созданную с помощью 2D-текстур. Я настроил сцену в Modo, программе, о которой несколько месяцев назад мы получили печальные новости о том, что её больше не будут развивать. Мне как-то обидно, что программное обеспечение, которое я использовал в течение 20 лет, прекратило своё существование, но индустрия развивается, так что, возможно, это необходимо.

В любом случае я поставил базовую плоскость, пять точечных источников света и студийную HDR-среду для настройки сцены. Я использовал два куска одной полигональной плоскости для каждого компонента консоли. Передняя часть корпуса, задняя часть корпуса и часть схемы означают шесть кусков плоскостей для всего устройства. Я скрыл некоторые компоненты, чтобы показать внешний вид только частей корпуса.

Я рендерил этот объект с помощью Octane Render, который на данный момент является наиболее реалистичным движком рендеринга, который я могу использовать. Кроме того, он так хорошо сочетается с Modo.

Заключение

Этот проект занял около 11 дней при «лёгкой» занятости в моей повседневной жизни. В первый день работы над ним я помню, что не был уверен, что идея создания геометрии с толщиной сработает. После тестирования и успешного создания сплошной толщины с двумя деформированными плоскостями я работал над проектом с гораздо большим воодушевлением. Я был так рад, что идея использования дымчатого пластика для демонстрации геометрии с толщиной сработала так хорошо.

После создания этой консоли у меня сразу возникла идея записать видеоурок об использовании того же подхода для создания «водяного пистолета», который имеет две части дизайна корпуса со светопрозрачными частями с толщиной.

Итак, первый урок, который я могу порекомендовать по этой технике, — это мой урок, поскольку в интернете пока нет подобного подхода:

Чтобы узнать больше о Substance 3D Designer, я рекомендую уроки Уэса Макдермотта. Он делает свои уроки понятными и удобными для начинающих, но в конце своих видео вы обнаруживаете, что делаете продвинутые вещи.

Я также хочу порекомендовать канал Sharpstance на YouTube, которому я обязан своей карьерой в области дизайна текстур. Этот канал не обновлялся семь лет, но контент остаётся актуальным, и это отличный источник основ работы с Substance 3D Designer. Даже программное обеспечение претерпело множество обновлений за эти годы. Я помню, как смотрел этот канал восемь лет назад, играя в Lego со своей годовалой дочерью. Я был свидетелем того, как Substance 3D Designer станет настоящим переломным моментом в отрасли.

Совет начинающим художникам по материалам/текстурам: не пугайтесь термина «технический». Вам не нужно быть программистом, инженером или художником с суперталантливым стилем рисования, чтобы быть художником по текстурам. И Substance 3D Designer, и Unreal Engine blueprints позволяют вам выполнять визуальное кодирование/скриптинг неразрушающим способом, где вы можете настраивать свои творения с помощью параметров и проверять элементы дизайна, чтобы найти наилучшее «прикосновение». Это то, что я люблю в неразрушающих рабочих процессах. В противном случае нам пришлось бы каждый раз делать идеальные «мазки кисти» в течение длительного периода, что для многих из нас было бы не под силу. Так что придерживайтесь любого программного обеспечения для визуального скриптинга и системы потоков для неразрушающего творчества. Ура!

Джем Тезкан, технический дизайнер