Что такое mid poly
Виды моделирования. Основы скульптинга, ретопологии и развертки
В этой статье мы поговорим про скульптинг, ретопологию и развертку. Но сначала нужно определиться с целью. Что мы будем моделировать, и каким способом?
Предположим, что мы решили создавать персонажа для игры, но что если это будет окружение, архитектура или что-то еще? Сначала нужно узнать какие бывают способы моделирования и понять какой нам больше подходит.
Способы моделирования
1. Полигональное моделирование
Это, наверное, самый популярный способ разработки 3D модели. Суть заключается в создании и редактировании сетки из полигонов, которые состоят из вершин и ребер. Нажимая на левую клавишу мыши мы создаем новую вершину, которая соединяется ребром.
Такой процесс моделирования можно представить как форму, например, лица, покрытую прямоугольниками с разной степенью перспективного искажения.
Говоря простым языком: «Мы создаем сетку, которая состоит из примитивных фигур (примитивов)». В результате получается многогранник. Чтобы лучше ассоциировать, можно вспомнить как в фильмах и анимации много маленьких роботов превращались в одного большого. Так же и с полигональным моделированием. Много примитивов составляют одну большую модель.
Кстати, чаще всего у полигона четыре грани, но бывает и три. Примитивы с тремя гранями используются только в определенных случаях, а вот больше четырех граней быть не может. Привязки к реальным единицам измерения нет, поэтому модель получается неточной. Соответственно, такой способ не подходит для моделирования каких-то деталей или архитектурных проектов, где важен каждый миллиметр.
Вы просто передвигаете вершину, ребро или весь полигон, ориентируясь на внешний вид. Полигональное моделирование хорошо подойдет, если вы моделируете художественную вещь, и вам не важны точные размеры. Это может быть персонаж, локация уровня игры или животное.
2. NURBS моделирование
Основное отличие этого способа от полигонального моделирования в плавности. NURBS модель состоит не из полигонов, а из кривых (сплайнов), однако при визуализации все равно преобразуется в полигоны, хотя внутри системы моделирования остается в кривых. Используется для создания плавных органических форм и моделей.
Допустим, нужно представить сложную трехмерную поверхность природного происхождения. Ее можно описывать вершинами и разбивать на примитивы, но на это уйдет много времени, а изменять кривизну поверхности в полигонах будет просто не удобно. В таких случаях как раз и применим способ NURBS моделирования.
3. Точное моделирование в Сапрах
В этом способе модель задается математическими формулами, поэтому поверхность модели будет абсолютно гладкая при любом приближении, а настроить ее можно с точностью до миллиметра.
Используется, когда важна точность, а не художественная выразительность. Чисто теоретически, таким способом можно создать персонажа, но но это займет огромное количество времени и усилий, в отличие от полигонального моделирования и скульптинга.
Про полигоны
Возвращаемся к полигона. Почему в каких-то моделях их больше, а в каких-то меньше?
Дело в том, что модели делятся по количеству полигонов:
В играх на ПК и консоли чаще всего используют mid-poly, иногда hi-poly (в AAA проектах), а в мобильных играх low poly.
Скульптинг
Приступаем к части моделирования под названием «Скульптинг». Это первый 3D этап в создании персонаж. В нем персонаж лепится как из глины, отсюда и название. На этом этапе можно окунуться в творчество и лепить не задумываясь о полигонах. А их будет много. Не волнуйтесь, позже все это дело мы упростим. Кстати, для обучения скульптингу хорошо бы приобрести графический планшет.
И так, плавно переходим к основной теме статьи. Но я ничего же не сказал про программы. Предлагаю взять Zbrush для скульптинга и 3D Coat для ретопологии и развертки. Первым делом нужно запустить Zbrush. Мы попадаем в основной экран программы. Сначала нам нужно создать сферу.
Во вкладке Tool, которая находится в правой части экрана, выбираем пункт «Sphere3D». Вытягиваем сферу в рабочей области нажатием лкм.
Для перемещения используем горячие клавиши:
Появляется панель с кистями. Для редактирования сферы нажимаем «Edit».
Чтобы не получать такое сообщение нужно нажать «Make PolyMesh 3D » в панели Tool.
Теперь можно скульптить. Осталось только включить симметрию на клавишу «X». При нажатии на alt кисть начинает работать в обратную сторону. Если кисть выдавливала, то наоборот будет вдавливать. Для ушей, глаз, носа лучше всего создавать отдельные сферы и скульптить их отдельно. Со временем сетка будет меняться и понадобится пересчитать полигоны. Для этого во вкладке Geometry нужно нажать DynaMesh.
Если работать только с одной сферой, то вся детализация сойдет на нет при пересчете полигонов. Так что лучше делать это отдельными объектами, а под конец работы объединить.
Если нет идей для скульптинга, можно зайти на artstation.com и найти понравившуюся работу. Можно найти концепт-арты, добавить Zbrush и использовать как референс для тренировки.
В процессе работы над моделью может понадобиться инструмент «маска». Применить его можно нажав на ctrl. Маска — это область на которую не реагирует кисть. Таким образом можно лепить много чего интересного.
Под конец работы над моделью получится примерно 1 — 3 миллиона полигонов. Такую модель будет сложно открыть в другой программе, поэтому нужно сократить количество полигонов. Для этого во вкладке Zplugin выберем пункт «Decimation Master» и нажмем на Pre-process All. Zbrush запустит процесс и сократит количество полигонов.
Готовую модель можно вывести в формате obj. Его кушают практически все редакторы. Сохранить можно нажав на «Export» в панели Tool.
Ретопология
В нашей модели еще достаточно много полигонов. Чтобы упростить нужно как бы покрыть модель полигонами вручную, сохраняя форму. Это и есть процесс ретопологии. Чтобы приступить, нужно перейти во вкладку Retopology. Тут нам нужно фактически вручную рисовать полигоны. Вот пример того, как они должны располагаться.
Вокруг глаз и рта полигоны выстраиваем кругом. На месте сгибов добавляем больше полигонов, а на неподвижных частях полигоны могут быть большие и в малом количестве, например, на затылке и лбе.
Развертка
Развертка или UV mapping очень важный процесс в разработке модели. На этом этапе мы уже подготавливаем модель к текстурированию.В чем суть? Представьте картонную коробку, которую разложили на плоскости. Коробку разобрали и теперь она в виде одного листа картона. Так же и с нашей моделью, мы разложили ее в 2D пространстве.
Нажимаем на вкладку uv mapping. 3D Coat показывает развертку модели на данный момент. Синим и красным цветом отмечены артефакты. Чтобы текстура без проблем ложилась на модель нужно, чтобы во вкладке UV Preview был только серый цвет. Как это сделать? На shift + лкм нужно удалить ненужные швы так, чтобы модель разделилась на части. UV развертка нужна для удобства текстурирования и экономии ресурсов.
После того, как на модели не останется артефактов нужно нажать упаковать UV, а потом применить UV раскладку. Поздравляю, модель окончательно готова к анимации и текстурированию.
Workflow 3D-художника. Как не утонуть в тонне информации. Часть 1
Всем привет, Хабр сообщество! Хочу сегодня рассказать Вам о workflow 3D-художников, как в это вникнуть и остаться со стабильной нервной системой. Статья нацелена на новичков в данной области, опытные акулы могут предаться ностальгии, вспомнить, как все начиналось.
В этой статье я опишу этапы создания моделей окружения. Так же в следующей части мы рассмотрим дополнительные этапы работ для художника по персонажам.
Расскажу Вам историю абстрактного персонажа Васи. Что-то в его жизни перевернулось, он решил забросить старое доброе рисование и податься в 3D. Вася, само собой, пошел смотреть, сколько же за данный труд молодым светилам платят и чего требуется. Открывает вакансию джуна, а там:
Вася закрыл вакансию и каждый вечер плакал от количества страшных слов и вопросов в его голове.
Дабы уменьшить количество сломанных судеб, я берусь все разъяснить.
И первое, что хотелось бы отметить – никогда не соглашайтесь работать за еду. Не нужно понижать стоимость работы коллег по цеху, но также не нужно, сделав одну работу, просить миллионы. Когда чувствуете, что уровень ваших работ достаточен, чтобы получать за это деньги читай: мама говорит, что хорошо, желательно найти опытного человека и спросить, что он думает. И только когда он скажет, что все более-менее, тогда и нужно выходить на охоту.
Но пока мы разберёмся с чего начинать.
Нужно понимать, что список требуемых работодателями программ довольно усредненный, при большом желании можно вообще все в одной сделать и получить ачивку «Этот парень смог, с ним шутки плохи». Но все же удобнее использовать специализированные программы, потому я буду указывать некоторые из них, подходящие определенному этапу работы.
И так, приступим.
Краткий план статьи:
Концепт
Первое, что должно быть у вас в голове – это концепт. Вы должны точно знать, что хотите получить в конце, считаю, что творческий полет себе может позволить только опытный человек (немного отходить от концепта позволительно).
Тут есть несколько вариантов: вы можете нарисовать концепт самостоятельно, дабы видеть, что в итоге получится, а можете воспользоваться готовым модельным листом, коих в интернете куча (только не забудьте получить разрешение автора, либо делайте для себя, никуда не публикуйте).
В основном модельный лист – это концепт персонажей (как людей, так и животных), но я встречала даже модельный лист камня (внезапно). Выглядит он почти всегда так:
Модельный лист персонажа
Тут нужно быть внимательным, существует их 2 вида: для аниматоров и для 3D-шников. Нам нужен тот лист, где фигура находится строго в A или T – pose или же так, как изображено в примере, есть несколько сторон (зад, перед, бок) и каждая из сторон совпадает с другой по линиям как на картинке ниже:
Его Величество Моделирование
И примерно с этого этапа начинаются расхождения. У каждого художника свой подход к работе и зависит от вида моделирования, конечной цели.
Так как чаще всего в суровом игровом производстве используется полигональное моделирование, будем рассматривать его. Существует low-/mid- и high–poly модели.
Слева направо: low-poly, mid-poly, high-poly
Разница, думаю, понятна – кол-во полигонов и уровень детализации. Теперь, когда мы понимаем, какую нам предстоит модель сделать и с каким полигонажем работать, решаем, к какому типу она относится – hard surface или organic?
Пример Hard surface:
Исходя из этого выбираем подход, потому как для hard surface удобнее использовать Subdivision modeling, а для органики – скульптинг. Но, как и в любом правиле, тут тоже есть исключения: в ZBrush можно изучить инструмент ZModeler и делать Subdiv или наоборот делать органические модели без использования скульптинга (последнее мне кажется нецелесообразным).
Что такое subdivision modeling?
Subdivision modeling являет собой метод представления гладкой поверхности посредством сглаживания более грубой полигональной сетки.
Фактически, вы строите сетку под сглаживание, а потом применяете модификатор Turbosmooth, который разбивает один полигон на четыре, переходит от примитива к гладкой и сложной форме. Вот как это выглядит:
Поэтапное сглаживание грубой формы
Что такое скульптинг?
Все знают, как работает скульптор. Здесь принцип тот же, только работать нужно в цифровой среде.
И если сравнивать скульптинг и Subdiv, то основное преимущество в том, что с его помощью создаются высокодетализированные объекты состоящие из миллионов полигонов, благодаря чему достигается фотореалистичное качество модели, и основная область его применения – это, конечно, создание органических моделей имеющих сложную форму и фактуру, копирование реальных, создание фантастических или сказочных персонажей, животных, растений, ландшафтов и даже мебели.
Создать такую детализацию с помощью Subdiv очень сложно, практически невозможно
Этапы для скульптинга и subdiv отличаются:
Retopology
Самый сложный этап для новичка – это ретопология. Это целая наука, которая имеет свои правила для анимации, кино, игр.
Сперва на текущем этапе было бы неплохо упорядочить части модели, возможно, некоторые слить, а другие оставить. Для игровой ретопологии обычно сливают подобные элементы по принципу «все, что можно отделить – отдельно».
Рассмотрим более наглядный пример:
Персонаж, разделенный на субтулы (выделены цветом)
Все, что обозначено одним цветом – один сабтул.
Существует несколько правил, которые следует соблюдать при создании ретопологии:
Если модель изначально имела Low-Poly версию, то вся ретопология состоит в том, чтобы найти способ из существующей сетки сделать сетку с еще меньшим кол-вом полигонов. Возможно, стоит удалить те части, которые не видно, к примеру, тело под одеждой.
Данную операцию можно выполнить как в софте, в котором вы моделировали, так и в специализированных программах, таких, как Topogun 2.
UV mapping
UV делают для того, чтобы текстура ложилась правильно, а не вот так:
Вот так выглядит растянутая текстура
«UVW развёртка» или просто «развёртка» – такое название приобрела эта операция путём обычного перевода с английского Unwrap UVW.
Требования к качественной развертке:
«Запечь» означает перенести некоторые характеристики материала или сетки модели на изображение карты. Тот же принцип использует художник, когда на плоском листе бумаги изображает объем, цвет и свет.
После того, как развертка сделана, мы можем посмотреть на результаты наших трудов:
Слева изображена развертка представленной модели
Зелёные полосы на модели человека – это те самые швы, по которым её разворачивают.
Сейчас каждая уважающая себя программа имеет возможность проделать такую операцию, есть так же специализированные, такие как UVlayout, RizomUV. Я всегда использовала возможности 3ds max, вполне хватало.
Прежде чем переходить к запеканию текстур, было бы неплохо сделать следующие действия:
1. Триангуляцию низкополигональной модели, то есть разбить многоугольники на треугольники, так как при неправильном автоматическом разбиении могут появится проблемы с нормалями (направлениями полигонов), что приведет к ненужным артефактам. Но я этого не делаю, потому что современные алгоритмы на мой взгляд хорошо с этим справляются и, если случаются подобные проблемы, я возвращаюсь с этому шагу и исправляю;
2.Создать Cage. Cage, простыми словами, – это версия низкополигональной модели, подогнанная таким образом, чтобы полностью перекрывать высокополигональную. При её построении у моделей должны быть одинаковые координаты;
Синяя решетка вокруг модели – cage, то пространство, которое будет захватывать детали из высокополигональной модели
3. Назначить каждой части модели (в ZBrush — сабтулы) свой материал, чтобы при импорте в Substance Painter они были так же разделены, а не слились воедино.
Переходим к текстурированию.
Текстурирование и запекание текстур
Запечь нужные текстуры Вы можете в той же программе, в которой моделировали, я же использую для этих целей Substance Painter – наглядно, удобно, чего еще нужно.
Запекание происходит автоматически, все, что Вам нужно – импортировать в программу Low-poly модель с разверткой (обязательно!), после выбрать соответствующую опцию, загрузить высокополигональную модель, выбрать разрешение карт, загрузить Cage или же выбрать отступы от модели и нажать кнопку Bike All Texture sets.
Самая распространенная технология текстурирования в играх PBR — Physically-Based Rendering, позволяет создать фотореалистичные текстуры с помощью набора карт.
Часто используемые карты:
Слева квадрат без карт нормалей, справа карта нормалей присутствует
В Substance Painter очень широкий функционал, который делает текстурирование гораздо легче: можно рисовать сразу по модели, использовать разнообразные альфы, готовые hard surface штампы, процедурные карты, фильтры, маски – в общем, полное раздолье для фантазии.
После Вы получите карты, которые можно экспортировать и отправлять сразу в любой игровой движок, здесь есть много шаблонов: под Unity 4/5, Unreal Engine, Dota 2, V-ray, Corona и тд.
Собственно на этом и заканчивается работа по окружению, последующие этапы, которые будут описаны в следующей статье, используются в основном при создании персонажей.
Благодарю за прочтение, may the force be with you!
Полигональное моделирование в 3Ds Max
Полигональное моделирование — распространенный и гибкий способ создания 3D-модели. Благодаря ему в программе 3D Studio Max (3Ds Max) вы сможете создать практически любой объект интерьера или экстерьера. В статье подробнее разберем принцип метода и рассмотрим основные инструменты, которыми должен владеть визуализатор.
Что такое полигональное моделирование
Полигональное моделирование — это способ построения трехмерного объекта в условиях полигональной сетки. Сетка представляет собой сумму одинаковых полигонов-многоугольников, из которых формируется база для будущего объекта.
Полигональное моделирование в 3Ds Max осуществляется при помощи модификатора Edit Poly. Это многофункциональный инструмент, позволяющий совершать разные операции. Трехмерное тело конвертируется в Edit Poly (режим редактирования) и превращается в плоскость, состоящую из ребер, точек, граней. Перечисленные компоненты можно изменять любым доступным образом: передвигать, выдавливать, вытягивать в длину или ширину, масштабировать, вращать, удалять, объединять в группы. Так первоначальное объемное тело может принять совершенно новый вид, стать абстрактным или реалистичным.
Вершины объекта свободно двигаются в любом направлении, иногда поверхности перекрещиваются между собой. Зачастую привязки к реальным единицам измерения нет, ориентироваться приходится на свою интуицию и глазомер. Это творческий, почти ювелирный процесс: иногда приходится выполнить тысячи кликов мышью, чтобы добиться желаемого результата.
Чтобы понять принципы полигонального моделирования, рекомендуем разобраться с базовыми понятиями:
Эффективнее применить моделирование с помощью полигонов, когда:
Невозможно полноценно освоить «3Д Макс» без изучения полигонального моделирования. Это первый и основной способ проектирования объектов людей, животных, автомобилей и целых архитектурных сооружений. На нашем курсе по 3D-моделированию и архитектурной визуализации мы подробно рассказываем о работе с полигонами. В процессе обучения вы сможете применить полученные знания в своем индивидуальном проекте.
Работа с полигонами
Полигональное моделирование разделяется на три типа:
Перед тем как приступить к непосредственно манипуляциям с полигонами, конвертируйте текущий объект в режим editable poly. Для этого кликните ПКМ в окошке проекции, далее в выпадающем меню выберите команду Convert to Editable Poly.
Во вкладке Selection предстоит выбрать подобъекты, которые необходимо видоизменять. Для каждого трехмерного тела существует пять уровней:
Каждому подобъекту соответствует цифра на клавиатуре от 1 до 5. Горячая клавиша пригодится для быстрого переключения между уровнями. Набор функций и параметры различаются в зависимости от уровня.
Точки, ребра и целые полигоны можно вращать, масштабировать и двигать в желаемом направлении. Так вы шаг за шагом придадите объекту нужную форму. Все инструменты для взаимодействия с подобъектами находятся на командной панели Main Toolbar. Удаление целых полигонов осуществляется при помощи клавиши Delete. Ребра проще всего удалить кнопкой Backspace. Нажатая клавиша Shift позволяет копировать полигоны целиком, создавать новые.
Обзор инструментов
После конвертации объекта в режим полигонов откроется перечень основных инструментов:
Что такое ретопология?
Сегодня в большинстве компьютерных игр присутствуют сильно детализированные 3D персонажи, созданные, чтобы удивлять своей реалистичностью и красотой. Но дизайнеры и создатели моделей в процессе проработки объектов не ограничивают себя строгими рамками и дают волю фантазии. Часто случается, что результатом их творчества становится проработанный до мельчайшей детали, узнаваемый и интересный герой, которого просто невозможно перенести в мир компьютерной игры. Причина кроется в огромном количестве полигонов.
История ретопологии
Полигон – прямоугольник, у которого есть перспективное искажение. Из таких элементов можно составить многогранник практически любой формы. Если полигонов будет много, ими легко покрыть, например, модель человеческого лица. На более плоских поверхностях будет использовано минимальное количество четырёхугольников, а выпуклые, рельефные детали (глаза, нос, губы) окажутся покрыты десятками примитивных фигур. Чем больше полигонов задействовано, тем более реалистичным, ровным и проработанным выглядит результат.
Все 3D модели можно условно поделить на 3 категории:
Hi-poly. Они наиболее детализированы и содержат 1-3 миллиона полигонов. Применяются при создании игровых AAA-проектов для консолей и ПК. Отличаются огромной прорисовкой и большим весом.
Mid-poly. Объекты средней детализации. Оптимальный вариант для консольных игр и проектов для персонального компьютера.
Low-poly. Содержат всего 5-10 тысяч полигонов. Их использование экономит ресурсы, поэтому игры с такими моделями в большинстве своем предназначены для мобильных устройств, а также дополненной и виртуальной реальности.
Мобильные разработчики стремятся создавать модели с минимальным количеством полигонов, но не хотят отказываться от их красивого, детализированного внешнего вида. Поэтому применяют метод под названием «ретопология».
Зачем нужна ретопология
Моделирование – сложный процесс, в начале которого мы редко обращаем внимание на то, как будут располагаться полигоны готового объекта. Поэтому за его созданием следует ретопология. Слово буквально означает «топология, произведённая заново».
Имея готовую модель, разработчик может анимировать её в Maya, 3ds Max или Blender. Но если полигонов порядка 5-20 миллионов, заставить их быстро реагировать практически невозможно. Высокополигональную сетку в её изначальном виде попросту не получится интегрировать в компьютерную игру. Но можно уменьшить их количество, выстроив на базе имеющейся новую топологию.
Для этого 3D-художники используют целый ряд программ:
Поместив готовую hi-poly модель в одну из них, легко построить сетку с маленьким количеством полигонов заново. Её удобнее и проще анимировать, но возникает вопрос: можно ли сохранить высокое качество графики? Да. Рассмотрим конкретный пример.
Пример ретопологии в моделировании
Эта модель была создана в одном из 3D-редакторов для игры, которая выйдет на смартфоне. Детализированная фигура персонажа отличается не только проработкой мелких элементов, но и наличием реалистичных текстур. Их не хотелось бы потерять в процессе переноса модели в игру.
Мы нанесли сетку поверх уже готовой сложной фигуры, упростив её перед анимацией. Если у объекта есть симметрия, процесс может ускориться. В остальных случаях полигоны наносятся вручную, и это довольно кропотливая работа. Вы можете наблюдать, как их число сократилось с 3-5 миллионов до 40-50 тысяч. Это далеко не предел, но на начальном этапе уже можно считать достигнутый результат хорошим.
Но без использования разных текстур и материалов модель выглядит слишком примитивной. А нам хотелось бы получить максимально приближенных к концепту результат. Детали с высокополигональной версии на низкополигональную можно перенести с помощью запекания карты нормалей. Для этого нужно выбрать как источник запекания детализированную hi-poly модель и указать в качестве её преемника low-poly. Прописав название и размер текстуры (или нескольких), нужно выбрать в редакторе кнопку «bake» (запечь), и поверх низкополигональной модели наложится детализация исходной версии. Есть и другие способы, но этот достаточно прост и удобен.
С полученной таким способом моделью легко работать при анимировании, но в игре она не будет выглядеть упрощённой. Применение ретопологии позволяет создавать красивые и реалистичные фигуры персонажей и других объектов с проработанными текстурами, не завышая требований к производительности компьютера или консоли. Это отличная возможность реализовать сложный замысел на любой платформе, от мощного современного ПК до обычного смартфона. Создавая упрощённую топологию поверх существующей, 3D-художники могут практически не ограничивать себя в творчестве.
Еще пример ретопологии на примере кресла.
