Как сделать три д модель

Как сделать свою первую 3D-модель?

Чтобы сделать 3D-модель или распечатать уже готовую на 3D-принтере, надо просто следовать инструкции. Никаких навыков и способностей не требуется. Главное — просто следовать простой инструкции.

1. Первым делом нам надо определиться, в чем мы будем делать свою 3D-модель. На ваш выбор — любой пакет 3D-моделирования. Вот краткий список программ, которыми можно пользоваться:

Blender (бесплатно);
Google SketchUp (бесплатно);
Openscad(бесплатно);(прислал пользователь klirichek,artoym)
FreeCad(бесплатно);(прислал пользователь klirichek)
AutoCad(прислал пользователь PHmaster)
3DS Max;
Maya;
Rhinoceros 3D;
SolidWorks;
Sculptris(прислал пользователь Darth Biomech)
и многие многие другие.

Однако самым простой способ — это смоделировать прямо из браузера, воспользовавшись следующими сервисами:

На просторах интернета есть множество аналогов. Мы же для первого раза попробуем www.tinkercad.com как наиболее простой и быстрый.

2. Далее переходим по ссылке. Нас встречает милый пингвиненок:

3. Затем вверху справа есть кнопочки входа. Жмем «sign up for free account». Этот логин может быть использован в других продуктах 123d от autodesk. Но об этом в следующих статьях.

4. Входим и устанавливаем плагин, если он еще не установлен:

5. Жмем на кнопку «Создать новый дизайн»:

6. Перед нами появляется редактор:

7. Перетаскиваем на наше поле кубик:

8. Для навигации можно использовать правую и среднюю клавиши мыши или панель навигации слева:

9. Теперь нам надо сделать любую 3D-модель, перетаскивая кубики. Здесь вам понадобится воспользоваться своей фантазией:

10. После этого выделяем все, что получилось:

11. Жмем кнопку «Сгруппировать»:

12. Вот такая модель уже готова к печати:

13. Самое главное надо сохранить. Нажимаем кнопку Design.

14. Download for 3d printer.

16.Теперь у нас есть готовый файл для отправки на принтер. Если у вас нету дома 3D-принтера, то можно поискать неподалеку 3D-сервисы, которые готовы помочь распечатать.

17. У нас есть принтер PICASO 3d designer и софт к нему — Polygon. Запускаем программу:

18. Дальше все просто:

19. Масштабируем деталь для экономии материалов и времени:

20. Подготовим задание:

21. Из настроек ставим большую скорость, все остальное стоит по умолчанию. Жмем запустить подготовку

22. Компьютер немного считает задание и выдает нам результаты:

23. Просто сохраняем на microSD флешку задание:

24. Вставляем флешку в принтер:

26. Выбираем SD-карту:

27. Выбраем файл, находим нужный нам и отправляем на печать.

28. Всё, принтер начал разогреваться.

31. Наше изделие готово!

http://habrastorage.org/files/29c/92c/4e9/29c92c4e92d84b319ed615a6df9d8a6e.jpg

Источник

3D моделирование и анимация: руководство для начинающих

И ещё немного полезной информации от партнёров: на этот раз компания Akadem представляет подробный туториал для начинающих разработчиков, которые желают освоить азы 3D моделирования и анимации для будущих проектов. Основываясь на собственном опыте создания симулятора паркура и адаптациии его для разных платформ, авторы подробно разбирают процесс создания персонажа экшн-игры, реализации базовых движений и локаций.

«Привет, читатель Хабра! Если ты чувствуешь, что ещё мало продвинулся в разработке игр на Unity3D, и мечтаешь о чём-то большем и, главное, динамичном — добро пожаловать под кат. Там мы расскажем о том, как создать своего собственного персонажа, не имея навыков 3D моделирования, импортировать его в Unity-проект и заставить двигаться.

Давайте представим, что в один прекрасный вечер после очередного просмотра фильма «13-ый район» вам вдруг захотелось сделать свою игру о безумных трюках, прыжках через пропасти и чудесах акробатики. В анамнезе у вас есть пара проектов с использованием геометрических примитивов, типа «3 в ряд», так что какие-то навыки программирования уже имеются, пусть и начального уровня. Для реализации этой новой идеи вам понадобятся: модель персонажа, модель окружения и специфичные анимации. Всё просто! Но тут вы осознаёте, что господь не наделил вас навыками трехмерного моделирования. Самое сложное, что вам довелось совершить в этой области — создать модель чайника в пиратской копии 3D Studio Max, купленной за 200 рублей в переходе пару лет назад. Тогда вам пришлось затратить на весь процесс целых 10 секунд времени и несколько калорий, чтобы поднять палец и нажать кнопку «Создать чайник». Да уж, никуда не годится.

Но не стоит отчаиваться, ведь современные технологии на сегодняшний день предоставляют безграничные возможности даже тем, кто не может похвалиться навыками в соответствующей сфере. Даже начинающий хирург сегодня, скачав приложение Пересадка печени 3D, может с легкостью прооперировать своего друга в домашних условиях. Но не будем отвлекаться на лёгкие художественные преувеличения — вернёмся к нашей будущей игре.

Для создания харизматичного персонажа мы будем использовать Adobe Fuse, как очень простой инструмент для работы с моделями такого рода. «С помощью этого нового приложения вы сможете с легкостью создавать, изменять и настраивать 3D-модели человеческих персонажей за считаные минуты, сохранять их в Creative Cloud Libraries, а затем добавлять для них позы и анимацию», — гласит описание. Отлично, нам подходит!

Интерфейс среды Fuse не даст вам почувствовать себя инспектором ядерной безопасности на Спрингфилдской АЭС.

Уверяем вас, процесс создания персонажа будет крайне простым и принесет сплошное удовольствие. Самому Господу Богу было бы намного удобнее создавать Адама, если бы он пользовался таким инструментом.

Итак, приступим. Перед вами главное окно программы, где основными для нас являются вкладки, расположенные над основной рабочей областью и представляющие собой этапы построения человеческой 3D модели. Вкладка Assemble даёт нам возможность создать непосредственно тело героя, составляя его из отдельных компонентов: торса, рук, ног и головы. С этого-то и начнём. Раскрыв список Head в правой части экрана, мы увидим перед собой различные исходные варианты. Здесь вы найдете всевозможные головы: мужские и женские, светлокожие и темнокожие, молодые и в возрасте, и даже мультяшные. Вспомнив с улыбкой творение Мэтта Гроунинга, кликаем мышкой и выбираем подходящую.

Вкладка Torso, как понятно из названия, предоставляет нам возможность выбрать туловище. Тут вы решаете ходит ли ваш персонаж в спортзал, родился ли он в Африке, получает ли пенсию, а может, и вовсе пользуется Lady Speed Stick? Выбираем понравившийся вариант и двигаемся дальше.

Следуя сложившейся логике вещей, пробегаемся по оставшимся двум вкладкам. Разработчики постарались на славу и исключили возможность ошибки, поэтому руки нашего героя определённо будут расти из правильного места. В раздел Legs наращиваем подходящие ноги, в разделе Hands — соответственно руки. В конечном счете, в главном окне отобразится наше творение, которое можно повертеть вокруг своей оси, чтобы убедиться, что мы ничего не забыли.

Следующий этап, который мы проведём во вкладке Customize, можно назвать самым интересным в создании персонажа. С помощью удобных ползунков мы можем менять такие параметры, как длина рук, величина головы, телосложение, цвет кожи, разрез глаз, овал лица и многое другое. Именно здесь вы определяете, будет ли ваше детище трейсером спортивного сложения или же долговязым чернокожим азиатом, у которого явные проблемы с холестерином. Тут главное не переборщить, иначе результат может получиться самым неожиданным.

Теперь, как порядочный отец, вы должны одеть своего отпрыска, не бегать же ему совершенно нагим по будущей локации, привлекая излишнее внимание низкополигональных зевак. Для этого перейдем во вкладку Clothing, где в правой части экрана вы увидите великое множество разделов. В них можно не только разжиться стильной футболкой, но и сделать прическу, отрастить бороду, усы, нацепить перчатки, шляпу, модные кеды и прочее. Вы в полной мере сможете почувствовать себя ведущим заседания модного суда Александром Васильевым, а сама Эвелина Хромченко не сможет вынести ни единого обвинения вашему творению. Останавливаться сейчас на каждом параметре этого раздела не имеет смысла, иначе печатная версия статьи превратится в один из томиков бессмертного произведения писателя Л.Толстого. Поверьте, на этом этапе кастомизация персонажа проста и интуитивно понятна, все названия подвергающихся изменению частей тела подписаны и обозначены. А если вы не знаток английского языка, то вам будет даже интереснее: придётся изучать функционал опытным путем, передвигая бегунки от одной крайней позиции в другую. Ниже представлены поэтапные иллюстрации настройки создаваемой 3D модели.

Последняя вкладка Texture отвечает за настройку экспортируемых материалов модели, включающих в себя цвет, фактуру ткани, паттерны и прочее. Изменим цвета одежды персонажа и получим яркий образ, готовый к экспорту.

Для продолжения работы с моделью удобнее всего экспортировать её в Mixamo — онлайн-сервис от Adobe, позволяющий анимировать созданного вами героя. Для этого вам нужно в правом верхнем углу нажать на одноименную кнопку «Export to Mixamo». Напоминаю, что вы должны быть подписчиком Creative Cloud и иметь свой Adobe ID, чтобы воспользоваться этой функцией.

Процесс импорта модели закончен, и теперь самое время стать доктором Франкенштейном, то есть повернуть рубильник и запустить адскую машину для оживления вашего создания. Для этого нужно зайти на страницу Mixamo под своим ID, в верхней панели перейти в раздел Store, затем в той же панели выбрать вкладку MyAssets. На загруженной странице в подразделе MyCharacters вас будет ждать свежеиспеченная модель трейсера.

Загруженная модель является статичной, но это временно — только до тех пор, пока мы не внедрим Rig скелет с точками сгиба и привязкой к конечностям. Чем и займёмся! Для этого заставим работать очень удобную функцию Auto-Rigger, которая находится в меню Products. Причем если модель была сделана в редакторе Fuse, как в нашем случае, то процесс автоматического создания скелета становится необычайно простым и не требует дополнительных шагов. В том случае, если модель была сделана в другой среде, то скорее всего придётся указывать на схеме точки сгиба конечностей, но сложностей это вызвать не должно.

В настройках Auto-Rigger мы можем указать необходимую степень детализации скелета. Сказываться она будет только на пальцах кисти. Максимальная степень — ладонь со сгибающимися пальцами, минимальная — статичная ладонь. После подтверждения система сообщит об успешном обновлении загруженной модели, и теперь у нас появляется возможность анимирования при помощи базовых анимаций. А база, должны вам сказать, очень большая, более 1000 популярных наименований, включающих в себя движения танцев, спортивных упражнений, боевых искусств, акробатики и стандартных перемещений человека в пространстве. Для тех, кто занимается играми, это очень богатый ресурс.

Чтобы начать процесс анимирования, перейдем в разделе Store главного окна во вкладку Animations. Перед нами откроется библиотека всех анимаций, которые предлагает нам Mixamo. По поиску можно найти интересующие нас тематические движения прыжков и подкатов. Выбираем искомое и сохраняем его в наборе, нажав в правой части экрана на кнопку «Add to my assets».

Оказавшись в пункте меню My Assets, вы увидите 3 вкладки:

Настало время открыть Unity и загрузить в пустой проект модель персонажа, настроив параметры импорта. После этого, щёлкнув по файлу в иерархии ассетов, в окне Inspector мы увидим панель с тремя вкладками. В панели Rig обязательно нужно указать Animation Type Humanoid. Этим мы дадим понять, что скелет нашей модели имеет человеческое строение: это уточнение позволит без труда работать с анимациями такого типа и оценить все плюсы системы Mecanim. При нажатии Apply будет выполнена автоматическая конфигурация, об успешном завершении которой сообщит маленькая галочка слева от кнопки «Configure». В панели Animations нас интересуют следующие параметры:

Следующим шагом будет создание и настройка компонента Animator, чтобы заставить персонажа использовать различные анимации в зависимости от условий. Для этого в любом удобном месте иерархии проекта кликнем правой кнопкой мыши и выберем из списка команд Create → Animator Controller». Выделив новый файл и открыв окно Animator, мы увидим пустой контроллер, содержащий лишь 2 состояния по умолчанию — Entry и AnyState. Состояние Entry является стартовым и должно перетекать в другое, которое мы и создадим, выполнив команду CreateState → Empty при помощи правой кнопки мыши. Нам будет удобно, если по умолчанию, когда игрок не вводит никаких команд, персонаж будет продолжать бег, поэтому назовем его Run. Добавим в созданном состоянии в поле Motion анимацию бега, выбрав её из списка либо перетащив мышкой, а также слегка увеличим скорость воспроизведения в поле Speed. От состояния Entry создадим переход в состояние Run с помощью контекстного меню первого. Пункт Make Transition создаст стрелочку-указатель, который мы вручную присоединим ко новому состоянию.

Теперь создадим ещё 2 состояния для прыжка и подката — Jump и Slide соответственно. Назначим им одноименные анимации, а также переходы с состоянием Run, как прямые, так и обратные. Переходы послужат нам не только полезным инструментом для сглаживания двух перетекающих анимаций, но и укажут условия смены состояний. Чтобы управлять переходами, придётся создать две булевых переменных jump и slide в параметрах аниматора. Для этого необходимо во вкладке Parameters окна Animator кликнуть на символ «+».

Выделив стрелку на ветке перехода в окне Inspector, мы увидим поле с кривыми анимаций, где можем указать промежуток перехода для их смешивания. В поле Conditions указываем условия перехода.

Теперь пришла пора почувствовать себя немного архитектором, создав простую локацию. Для этого нам отлично подойдут наборы бесплатных ассетов в Asset Store:

Для простоты сочленим построенные блоки, чтобы создать цельный отрезок улицы, выставим персонажа в начальную позицию и закрепим за ним камеру, предварительно настроив угол отображения. Назначим персонажу два простейших скрипта, один из которых позволяет ему бежать ровно по оси Z без отклонений, второй — даёт контроль над выполнением трюков подката и прыжка.

Выглядит очень впечатляюще, не правда ли? Наверняка, если бы вы увидели такую картинку где-нибудь на просторах интернета, то подумали бы что это новая игра от DICE про крутого разносчика китайской еды.

В заключение хотелось бы выразить основную мысль данного поста: не бойтесь ничего нового и на первый взгляд сложного! Мы наглядно показали, как современные технологии могут дать вам отличную возможность без лишних финансовых затрат создать красивую и реалистичную заготовку будущей игры, имея за плечами лишь стартовый опыт в программировании. Успехов!»

Источник

Создание игровых 3D-моделей «для бедных»: путь инди

Вы когда-нибудь задумывались о том, как работает небольшая инди-студия, занимающаяся разработкой видеоигр?

Создавать игры с очень маленьким бюджетом можно, но для этого необходима смекалка, много труда и ещё больше любви к своему делу.

Мы — небольшая команда из Польши. Нас всего три человека, но полный рабочий день занимаются проектом всего двое.

Сегодня мы расскажем о процессе создания персонажей для нашей игры «The end of the Sun». Имейте в виду, что показанные в статье скриншоты взяты из проекта, который пока находится в разработке.

Этот текст посвящён только статичным элементам персонажей: мы расскажем, как сканировали персонажа и одежду, как создавались дополнительные элементы, а также о том, как мы настроили движок Unity, чтобы получить такие скриншоты:

Но начнём с начала. Прежде чем приступать к работе, мы подготовили список свойств, необходимых нашим персонажам:

В статье мы расскажем только об одном персонаже в молодом и пожилом состоянии, потому что в нашей игре очень важен сюжет и мы не хотим портить удовольствие игрокам.

Итак, составив список, можно приступать к работе над графикой.

1. Фотограмметрия лица и подготовка трёхмерного тела

Актриса в процессе фотограмметрии.

Фотогра… что?

Мы начали со сканирования лица нашей модели с помощью метода фотограмметрии. Это тема для отдельного поста, но немного подробнее о нём можно узнать на нашем youtube-канале.

Обратимся к Википедии:

Фотограмметрия — научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям.

Другими словами: фотограмметрия — это способ восстановления 3D-глубины по нескольким фотографиям (или множеству снимков) для создания трёхмерной виртуальной модели, выглядящей как объект в реальном мире.

В крупной AAA-студии с большим бюджетом для сканированимя персонажа используется множество камер. Они располагаются вокруг актёра и делают кучу снимков примерно в одинаковое время…

… Но что если у нас есть только одна камера?

Да, здесь возникает проблема, и как же мы её решили? Сканы, созданные таким образом, будут хуже, чем при работе со множеством камер, но этого достаточно для нас, чтобы создать базовую форму лица и запечённую высококачественную текстуру. Это «инди-способ» создания фотограмметрии.

Мы сделали множество попыток, поэтому вот советы по созданию снимков только одной камерой:

Актёр или актриса не должны двигаться, пока вы не закончите делать снимки лица. Они не могут даже моргать и дышать. (Съёмка обычно занимает около 10-20 секунд, но этого всё равно сложно добиться)

Нам приходилось очень быстро делать снимки с разных сторон актрисы. Для этого мы использовали режим серии фотографий (burst mode). Иногда возникали проблемы с фокусировкой, но так снимки сделать быстрее всего, чтобы актриса оставалась неподвижной.

Лучше посадить актёра на кресло с подлокотниками, так проще сидеть неподвижно.

Мы делали снимки только с передней части актрисы. На скриншотах можно увидеть фотографии и сзади, но в финальном скане мы их не использовали. В целом для создания скана необходимо всего 8-10 хороших фотографий спереди.

Хорошо также использовать с камерой поляризационный фильтр, потому что он уменьшает засветы на коже, что улучшает форму модели и текстуру.

Для такой схемы используйте не менее четырёх софтбоксов, чтобы улучшить текстуру и снизить объём постобработки.

Используйте как можно более высокую скорость затвора, чтобы избежать размытия в движении, а также как можно меньший размер диафрагмы (я имею в виду f.5 и выше), чтобы получать на фотографиях широкий диапазон фокусировки. Именно для этого нужны как минимум четыре очень мощных софтбокса. Разумеется, ISO должно быть как можно меньше, чтобы избежать шума.

Для анализа фотографий и создания модели мы использовали ПО Photoscan 3D. Вот как выглядит облако точек после обработки фотографий:

Облако точек и визуализация схемы расположения фотографий.

Как видите, здесь есть фотографии сверху и снизу персонажа, но сейчас я могу сказать, что мы не рекомендуем их делать. Гораздо лучше сделать примерно 8-12 хороших фотографий передней части лица (дуги от левого до правого уха). Это даёт намного более качественные результаты для текстуры и модели. Единственный недостаток в том, что шею модели нужно создавать вручную, но это небольшая проблема.

После создания облака точек мы перерабатываем его в трёхмерную высокополигональную модель:

Уже выглядит лучше, правда? Но на 3D-модели видно много шума:

Он возникает по следующим причинам:

— Размытие движения при очень быстром создании снимков

— Микродвижения нашей актрисы (да, даже перемещение лица на 1 миллиметр приводит к подобному шуму)

Большинство из вас наверняка думает, что это выглядит ужасно, и вы правы. Именно поэтому мы сделали ещё несколько шагов.

Теперь можно сделать операцию под названием «ретопология». Это техника создания 3D-модели более простой и оптимальной формы на основе высокополигональной модели.

Вот как это выглядит на практике:

Это делается потому, что показанная выше модель содержит более миллиона треугольников. Обычный компьютер для работы с частотой кадров 30-60 fps способен обрабатывать 5-6 миллионов. (Эта информация даётся просто для общего понимания, на самом деле, на производительность влияет множество других аспектов.) То есть в игре может отображаться всего несколько моделей с таким количеством треугольников.

Ещё один важный аспект ретопологии — это создание гладкой модели лица, готовой к лицевой анимации. Для выполнения ретопологии мы используем ПО Topogun 2.

Вот наша модель лица после ретопологии (мы отполируем её позже, после текстурирования):

Затем мы запекли (в сленге 3D-графики это означает просто подготовку/создание) текстуру лица с помощью наших фотографий, Эта операция выполняется почти автоматически. Именно поэтому мы решили использовать фотограмметрию — модель лица и хорошая текстура делают наш персонаж естественным.

Хм, тут ещё многое предстоит сделать — как видите, в текстуре есть небольшие ошибки. Ещё одна небольшая проблема заключается в отсутствии задней части головы и глаз.

Поэтому следующим этапом будет создание неотсканированных элементов и элементов, которые невозможно отсканировать, например ресниц, волос, глаз. Поэтому давайте узнаем, как это делается. Мы используем ещё один программный пакет под названием Cinema 4D. В этом ПО мы можем создать остальные части модели и усовершенствовать её текстуру.

Отлично, выглядит намного лучше. Прежде чем мы начнём работать над текстурой, необходимо создать тело с костями для анимирования. (Об этом в нашем блоге будет отдельный пост.)

Немного поискав, мы обнаружили отличный способ создания 3D-тел для наших отсканированных лиц. Мы используем для этой задачи бесплатное для коммерческого использования ПО Make human. С помощью этого софта можно создать целое тело, даже с лицом и скелетом. Достаточно просто передвигать ползунки, пока не получишь нужный результат, к тому же у него будет скелет, совместимый с движком Unity 3d.

Поэтому всего за несколько минут мы получили целое тело с отличной топологией и даже весами, готовое к анимированию! (Если вы не понимаете, о чём я говорю, то прочитайте второй пост об анимировании персонажей, который скоро выйдет!) Это очень полезное ПО.

Единственная проблема в том, что нам нужно уничтожить часть модели, отрезав от тела голову (звучит страшновато). Нам нужно это сделать, чтобы заменить её отсканированной моделью.

Самое важное здесь то, что благодаря ПО Make human у нас есть веса на костях, подготовленные к анимированию.

Нам достаточно просто добавить кости лица, чтобы иметь возможность анимирования лицевых эмоций или для синхронизации движений губ с диалогами. Но об этом скоро будет следующий пост в нашем блоге.

На создание правильной системы лицевых костей может уйти целый день (да, я знаю, на лице не кости, а мышцы, но так они называются в 3D-графике).

Разумеется, для создания красивых текстур нужно ещё и много труда. Мы используем Frequency Separation Technique в Photoshop для устранения засветов и ретуши кожи. Так создаётся рабочий процесс, хорошо подходящий для устранения из текстур ненужного освещения (даже когда это отсканированная модель камня, а не человеческого лица). Вам тоже стоит попробовать этот процесс. (В интернете есть множество информации о Frequency Separation.)

Финальная Albedo-текстура выглядит так: (простите, но до выпуска игры мы не хотим выкладывать текстуру большого разрешения)

А вот как выглядит модель с уже наложенной albedo-текстурой.

Теперь мы добавляем зубы, язык и глаза:

Вот как выглядит готовая модель из соединённых вместе отсканированного лица и тела с готовой текстурой (цензура наложена, чтобы можно было делиться картинкой в соцсетях).

Готовый внешний вид 3D-тела и лица.

2. Создание волос головы и ресниц реального времени.

Я написал эту главу, потому что создание волос, работающих и хорошо выглядящих в видеоигре — это довольно широкая тема. Наверно, одни из самых красивых волос вы могли видеть в AAA-играх. Мы — инди, поэтому не можем тратить столько же времени на один аспект наших персонажей, как большие компании.

Поэтому мы создали волосы из полигонов с наложенной на них текстурой с прозрачностью.

Как это работает? Сначала мы моделируем полигоны в форме волос, а затем располагаем их на голове персонажа и перемещаем/распределяем с помощью инструментов 3D-моделирования. (В нашем случае Cinema 4D.) Также можно сделать это в генераторе сплайнов — создать сплайн с динамическим мешем вдоль него, тогда манипулирование волосами упростится.

Итак, все причёски создавались из таких частей:

Волосы без материала выглядят так:

Вот причёска с наложенной готовой текстурой:

А вот как выглядит причёска со скриншотов, которая показана в начале поста.

Как видите, мы можем менять причёски, поэтому нет никаких проблем, например, в добавлении пожилому персонажу причёски молодого.

Разумеется, при создании волос мы используем Photoshop и BodyPaint 3d для отрисовки полос на волосах и элементов разных форм. Вы можете использовать любое другое ПО, но было бы здорово, если бы в нём присутствовал режим просмотра альфа-прозрачности в реальном времени. Тогда вы точно будете видеть, что делаете (а не только серые полосы на голове персонажа).

Текстура волос выглядит следующим образом:

Albedo-текстура волос с прозрачностью

Чтобы придать волосам естественность поведения, мы пробовали использовать на меше волос компонент ткани Unity 3d, чтобы добавить небольшой эффект ветра или гравитации, но подробнее об этом в другом посте.

3. Создание пожилых версий персонажей

«Girl you’ll be a women soon»

Как я говорил выше. в нашей игре можно встретить персонажей в разные стадии их жизни. Это добавляет интереса для игроков, а также заставляет нас выполнять дополнительную интересную работу.

Я покажу, как мы сделали красивую девушку намного старше. Мы просмотрели множество видео, картинок и интернет-страниц о том, как стареет человеческое тело.

Дело не только в морщинах, свою форму меняет всё лицо человека. Подробнее об этом можно прочитать например здесь.

В статье я расскажу о технической стороне вопроса. Итак, сначала мы завершили 3D-модель молодого персонажа со всеми костями. Это очень важно, потому что на подготовку скелета и добавление весов уходит очень много времени. После этого мы просто скопировали её и начали работать с копией модели. Благодаря такому рабочему процессу нам не нужно заново заниматься оснасткой (риггингом) пожилой версии персонажа, потому что в ней используется та же система скелета. Это гораздо важнее в движке. Подобная система ускоряет загрузку и выгрузку ресурсов, потому что мы загружаем/выгружаем только нужное нам.

Итак, сначала мы изменяем базовый меш и опускаем некоторые части лица к земле, как это делает при старении мать-гравитация. Нос, щёки, брови, уши. Но мы не слишком увлекаемся, потому что модель имеет те же лицевые кости, что и модель молодого персонажа. (То есть при слишком сильном изменении базового меша могут возникнуть проблемы.)

Только деформация меша

Затем мы наносим скульптингом крупные морщины и детали в каком-нибудь ПО для скульптинга. Например, вы можете воспользоваться бесплатным Scupltris. Затем мы запекаем их в текстуру, называющуюся картой нормалей. Почему? Потому что она даёт нам показанный ниже результат без добавления лишних треугольников в модель. (Чтобы ваш PC смог справиться с её обработкой.) Также мы создаём карту нормалей некоторых деталей на основании текстуры кожи, а затем смешиваем их вместе.

Меш плюс карта нормалей

Наконец, мы добавляем морщины на albedo-текстуру (текстуру с базовым цветом). Мы сделали снимки нескольких пожилых людей, а затем добавили к модели морщины с помощью смешения в Photoshop.

Меш плюс карта нормалей крупных деталей и albedo-текстурой старой кожи

Итак, в результате в коже нашей модели пожилого персонажа используется карта нормалей деталей и albedo-текстура. Мы также подготавливаем текстуру подповерхностного рассеяния (subsurface scattering, эффект просвечивания света сквозь кожу) и specular-карту, но в том, что вы видите на экране, используются только albedo и карта нормалей (смешанные в одну карта нормалей крупных деталей + карта нормалей деталей).

Здесь мы можем видеть следующие части:

2. Карту нормалей крупных деталей, основанную на вылепленных деталях модели.

3. Карту нормалей крупных деталей, смешанную с деталями кожи, созданными из albedo-текстуры.

Пожилой персонаж выглядит гораздо лучше в движке Unity 3D, где мы используем подходящие шейдеры:

А вот соединённые в Photoshop две версии персонажа (размещённые в движке в одном месте)

4. Сканирование для персонажей настоящей одежды.

Итак, мы добрались почти до конца, но чтобы добиться финального внешнего вида персонажа, предстоит ещё многое сделать.

Мы отсканировали множество разной одежды. Техника сканирования похожа на сканирование лица или других объектов, но теперь это можно делать медленно, обычно одежда не движется (ветер или пробегающие мимо кошки бывают очень надоедливыми, особенно когда даже небольшое перемещение может испортить часы работы).

Мы не смогли подобрать советов или готовых решений по правильному сканированию одежды, потому вот наши советы о том, что нужно и чего нельзя делать:

— Самое важное — закрепить конструкцию, чтобы одежда была неподвижной; ещё лучше расположить одежду в устойчивой T-позе. Что это значит? Это поза с широко расставленными руками, стандартная позиция для персонажей игр, к которым применяется анимация. Также в такой позе лучше всего сканировать одежду.

Для этого мы купили манекен. Нам не удалось сразу найти манекен в T-позе, поэтому съёмка под руками была очень сложной, а ещё больше работы требовалось на совмещение 3D-моделей отсканированной одежды с руками, опущенными вдоль тел персонажей. Изначально система выглядела так:

Наш первый манекен с опущенными вниз руками

… поэтому мы модифицировали его, чтобы он поднял руки. Мы сделали новые руки из ПВХ-трубы. Вот как теперь выглядит наш «трубонекен» в T-позе:

У этого манекена руки сделаны из ПВХ и он поставлен в T-позу

Мы можем снимать эту трубу, чтобы упростить одевание манекена.

Ну ладно, это отлично, но зачем на нашем пластмассовом друге эти чёрные точки?

Это потому, что поверхность очень блестящая, а скрипты сопоставления точек в фотограмметрии очень не любят блестящих вещей, но обожают точки и характерные особенности, поэтому мы нанесли маркером так много точек. Это позволило нам лучше сопоставлять позиции фотографий в ПО, чтобы получать более качественные сканы одежды.

Вот как выглядит на нём одежда, в данном случае меховая (в T-позе):

— Второй по важности аспект при создании одежды с помощью фотограмметрии — не забывать делать снимки под руками и снизу одежды. Вот сколько фотографий нам пришлось сделать, чтобы создать достаточно хороший скан этой одежды:

Здесь можно увидеть облако точек сканирования:

— Некоторые виды одежды очень сложно сканировать, например, с длинным мехом или из очень блестящих материалов, поэтому иногда проще их не сканировать, а создавать вручную.

Например для улучшения внешнего вида этого меха мы создали дополнительные элементы меха с альфа-каналом прозрачности. Это аналогично тому, что мы делали с волосами персонажей.

Красная часть — это элементы меха, созданные вручную с альфа-каналом

Вот как это выглядит без текстуры

— Некоторые типы объектов сканировать проще, например, эта матовая юбка выглядит очень хорошо, потому что сделана из матового материала. Также здесь мы использовали HDR-снимки, чтобы получить больше информации в тенях и засветах, но hdr-фотограмметрия занимает кучу времени. Почему? Потому что каждый снимок нужно делать со штатива, иначе фотографии будут размытыми. Теперь представьте уровень раздражения, когда спустя час работы одна из наших кошек просто прыгнула на этот мех. Нам пришлось всё начинать с начала.

Выглядит хорошо, правда? В целом чем больше времени ты тратишь на скан, тем лучше результат получаешь, и меньше занимаешься постобработкой.

— Ещё одни элементы, которые лучше делать вручную, а не сканировать — это пояса. Мы создавали их вручную. Мы сделали так, чтобы текстуры зацикливались, чтобы даже при небольшом разрешении текстур качество в игре было высоким.

— Венок тоже делался аналогично волосам, с использованием прозрачности. Он ещё не готов, но его видно на скриншотах:

Ну, на этом пока всё об одежде.

5. Соединение всего в игровом движке.

Ранее я говорил, что мы используем движок Unity 3D. Расскажу о том, какие шейдеры и настройки мы использовали, для того чтобы модель выглядела как на скриншотах.

Для всех элементов персонажей мы сейчас используем бесплатный Alloy Shader. Мы выбрали его, потому что в нём есть всё необходимое нам, особенно опция растворения для каждой вариации шейдера и многие другие опции в сегментах. Вы можете использовать любой другой шейдер, но мы пользуемся Alloy (кроме того, он бесплатен).

Различное положение света даёт интересные эффекты

— Кожа: для этой части персонажей мы используем шейдер кожи с эффектом подповерхностного рассеяния и передачей света. Что такое эффект подповерхностного рассеяния? Это симуляция фактора прохождения освещения сквозь кожу. Посмотрите на сделанные нами снимки:

Вот как выглядит подповерхностное рассеяние на руке в реальном мире

Как видите, освещение (если оно достаточно сильное) проходит сквозь кожу.

Это придаёт очень естественный внешний вид, особенно при слабом освещении. Можно увидеть, как этот эффект ведёт себя в The End of the Sun на примере этого gif и показанных выше скриншотов. (Учтите, что пока у модели даже нет specular-текстуры и Subsurface-карты, поэтому на финальном этапе она будет выглядеть немного лучше.)

— Глаза: как известно, глаза — зеркало души. И это правда — очень сложно придать персонажу естественный вид, не сделав его глаза идеальными. Глаз — это не просто сфера. Он плоский там, где находится радужная оболочка, а зрачок даже ещё ниже. Именно поэтому мы используем шейдер Parallax. Это поверхность, создающая иллюзию того, что глубже есть что-то ещё, и она даёт очень хорошие результаты!

Глаза с дополнительной прозрачной сферой большего размера для эффекта дальнего отражения

Глаза без этой сферы.

Более того, теперь мы можем управлять расширением зрачков, и в катсценах это создаёт очень естественный вид (немного пугает, когда зрачок максимально расширен, но для фэнтезийных целей этот эффект всё равно полезен).

— И последнее: поскольку мы используем один скелет для всех версий одежды и тел, то можем без всяких проблем превратить молодого персонажа в пожилого или поменять его одежду. Это создаёт отличные возможности по созданию кинематографических сцен, а также замечательно оптимизирует игру.

Вот так мы можем смешивать элементы созданного таким образом персонажа.
— Для одежды мы используем двухсторонний шейдер, чтобы можно было видеть её с обеих сторон.

— Для волос мы используем специальный двусторонний шейдер с гладкими прозрачными краями.

6. Окончательные результаты

Под катом представлена полная галерея того, как выглядит финальная версия персонажа в движке Unity 3D: (но он по-прежнему находится в разработке)

Источник