Моделирование тяжелого пулемета Worn MG08-15 в 3ds Max и ZBrush. Запекание Hard Surface в Marmoset Toolbag

Перевод статьи: Baking A Hard Surface Weapon in Toolbag

Всем привет! Меня зовут Бен Армстронг (Ben Armstrong). Я 3D художник в игровой индустрии и специализируюсь на создании пропсов и окружений. В этой статье я собираюсь рассказать вам, как я интегрировал Toolbag в свой пайплайн создания Hard Surface ассетов, на примере Worn MG08-15.

На этом этапе я использовал PureRef и собрал как можно больше референсов, включая чертежи и изображения похожего оружия. Я создал подробный план для каждого элемента из всего набора. Данный ассет состоит их четырёх компонентов: Maxim MG08_15, прицел, барабан с патронами и подставка. Каждому компоненту соответствовал определенный объём работы с собственными наборами текстур.

Для SUBD-моделирования я использую 3ds Max. На этапе моделирования базового высоко-полигонального меша, я, как правило, прохожу через определенную последовательность действий. На данном изображении показана финальная версия базового высоко-полигонального меша, непосредственно перед переходом в ZBrush. Cноски на изображении подчеркивают сочетание рабочих процессов, использованных при создании данного ассета.

Из всех четырёх подходов, традиционный подход использовался мной в этой работе меньше всего. В основном, я использовал его для создания ряда фигур (пример на изображении), которым требуются определенные управляющие лупы (control loops).

Я предпочитаю моделировать базовый меш в среднем разрешении и использовать группы сглаживания в сочетании с модификаторами Quad Chamfer и Turbosmooth. Вы можете продвинуться довольно далеко, используя действие Smooth 30 (у меня оно назначено на горячую клавишу). Оно автоматически назначает группы сглаживания на основе порогового значения в 30 градусов. Если соседний полигон находится под углом более 30 градусов, будет назначена новая группа сглаживания. Если он ниже порога, ему будет назначена та же группа сглаживания. Затем вы можете вручную выбрать полигоны и использовать то же самое действие для назначения другой группы сглаживания.

Это даст вам дополнительный контроль над применением модификатора Quad Chamfer. Обязательно настройте модификатор Quad Chamfer чтобы он использовал группы сглаживания — это позволит определить, где именно будут применяться фаски (chamfers). Большинство используемых мною модификаторов типа Quad Chamfer были установлены на 2 итерации в опциях Edge Chamfer. Это обеспечивает наилучший контроль над переходами рёбер, что в свою очередь приводит к более чистому виду топологии.

Техника двойного Turbosmooth очень удобна для создания мелких деталей с накаткой (knurling). Вам нужно будет вручную установить Группы сглаживания (Smoothing Groups) или выбрать их автоматическую установку под определенным углом, чтобы гарантировать то, что каждая грань рисунка накатки имеет изолированную группу сглаживания. Следующий шаг требует установки количества итераций модификатора Turbosmooth равного 2 и установки флажка Smoothing Group в разделе Surface Parameters. Это тесселирует поверхность, сохраняя при этом органичность форм. На этом этапе вам нужно будет добавить ещё один модификатор Turbosmooth. Таким образом мы получим окончательную версию гладкого высоко-полигонального меша.

Последний подход — это хорошо задокументированный рабочий процесс с использованием Pro Boolean. Тем не менее, у меня есть свои небольшие дополнения к этому рабочему процессу. После того, как вы закончили работать с ProBoolean, и готовы отправить свои меши в ZBrush, добавьте модификатор Turn to Poly. Это квадифицирует сетку и уберёт любые многоугольники.

После того, как вы импортировали свои меши, вам нужно будет перейти в подменю Polygroups (A.). Выбрать Auto Groups, чтобы назначить каждому суб-элементу свою полигруппу (polygroup). На этом этапе вы можете изолировать куски меша, используя сочетание Ctrl+Shift+ЛКМ.Мне нравится изолировать элементы, которые будут объединены, и назначать им одну и ту же полигруппу с помощью Group Masked (горячая клавиша Ctrl+W). Затем перейдите в меню Subtool (B.) и выберите Group Split (C.). Это разделит меш по полигруппам, которые были назначены на предыдущем шаге. Суб-меню теперь должно быть похоже на (D.).

Для создания новых полигрупп в Subtool (A.), я выбрал основное тело, которое было булевым мешем в 3ds Max, перешёл в меню Polygroup и использовал параметр Group by Normals. Теперь настроим ползунок Max Angle, до тех пор пока меш не начнёт выглядеть как надо. Это работает аналогично Smoothing Group threshold в 3ds Max. Вам может потребоваться несколько попыток, пока меш не сгруппируется правильно — это может оказаться несколько сложнее и зависит от сложности вашего меша. В результате должны быть применены правильные полигруппы, которые можно будет использовать на следующем шаге.

Перейдите в раздел Geometry (A.) и используйте Crease PG (Polygroup) и Uncrease PG (B.), чтобы выполнить криз (crease) рёбер/граней в соответствии с установленными вами полигруппами. Если вы допустили ошибку при настройке полигрупп, вы можете использовать опцию Uncrease PG, чтобы без проблем удалить образовавшиеся загибы из Subtool.

Далее я подразделяю геометрию (Ctrl+D) делая её более плотной. В результате должен получиться гладкий высоко-полигональный сабтул без каких-либо следов от рёбер на поверхности (фасетчатый эффект). Фальцовка (creasing) будет удерживать формы, созданные при помощи модификатора Quadchamfer или эджлупов которые вы добавили вручную.

Прежде чем применить к сабтулу операцию Dynamesh, вам нужно будет объединить все полигруппы в одну общую полигруппу. Обязательно удалите нижние уровни подразделения для всех сабтулов, которые будут обработаны Dynamesh.

Совет: В зависимости от сложности сабтула (например, если это объект в стиле барокко) дублирование сабтула может оказаться хорошей идеей. Так вы сможете использовать его для репроецирования (reproject) деталей на новые, уже чистые сабтулы полученные в результате работы Dynamesh. Это связано с тем, что на этом этапе детали могут стать грязными и слишком мягкими.

Теперь пришло время обработать сабтул с помощью Dynamesh и завершить основной High-Poly этап. Перейдите в меню Geometry (A.) а затем в подменю Dynamesh. Я подобрал свои собственные настройки для этого элемента (B.). Данный этап может потребовать от вас тонкой настройки, однако тут можно достаточно быстро изменять значения и отменять/повторять операцию Dynamesh, чтобы получить результат, которым вы будете довольны. Затем перейдите в меню Deformation (C.) и используйте ползунок Polish (D.), чтобы смягчить края. Маленькая кнопка O справа от ползунка позволяет менять режим полировки. Полируйте свой меш до тех пор, пока вы не будете довольны результатом.

Настройка мешей в Zbrush

От каждого элемента требовалось пройти в Zbrush «стадию износа» (damage pass). Каждый элемент модели к этому моменту должен быть преобразован в чистую геометрию готовую для лепки. Для элементов выполненных с помощью техник SUBD и Quad Сhamfer, а также элементов китбаша требуется переходный этап (conversion pass). После того, как ассет импортирован, я следую аналогичному подходу с использованием Auto Grouping моих полигрупп и настройкой моих сабтулов (A.).

Я использую Ctrl+W чтобы назначить полигруппу на каждый сабтул (A.) и дублирую каждый сабтул которому требуется конвертация (B.) Они будут использованы на более позднем этапе.

После применения Dynamesh и дополнительных уровней подразделения результаты могут быть недостаточно чистыми (A.)

Чтобы исправить это, нам нужно использовать другой подход и пере-проецировать исходную сетку на сабтул обработанный Dynamesh. Стек для перепроецирования должен выглядеть так (A.). Убедитесь, что исходный сабтул находится над дубликатом (объект обработанный Dynamesh) и что они оба видны. Разверните подменю Project в меню Subtool (B.) и выберите Project All. Это приведёт к получению чистой четырехугольной сетки объекта, идентичной исходному kitbashed-мешу (C.). Спроецированная сетка, вероятно, унаследует некоторые ошибки, имеющиеся в исходном меще. Чтобы убрать их, я использую кисть Planar (D.).

Последним шагом будет использование инструмента Polish в меню Deformation для финализации сабтула.

Для нанесения на модель следов износа и повреждений, я использовал этот небольшой набор кистей. Я перемещал детали вперед и назад, используя сохраненную morph target, пытаясь сохранить баланс между сколами и вмятинами на краях, чтобы создать правдоподобный изношенный вид. Набор кистей справа взят из коллекции кистей и альфа «Metal Surfaces» от Fredo Gutierrez. Я обнаружил, что данный набор невероятно полезен при создании дополнительных деталей, относящихся к поврежденным краям. Добавление частичного износа поверхности в определенных местах позволило передать историю использования и технического обслуживания, например, царапины возле винтов, где отвертка могла случайно соскользнуть и поцарапать поверхность.

Совет: Сохраняйте Morph Targets и работайте со слоями. Это позволит вам иметь более точный контроль и гибкость при лепке деталей.

Как только этап износа был завершен, я снова начал использовать полигруппы и разбивать различные детали на группы, которые будут использовать одинаковый материал. Как только я сгруппировал все свои элементы, я использовал Polypaint From Polygroups, чтобы раскрасить вершины меша для моей текстурной карты типа Color ID.

Поскольку большая часть моих высоко-полигональных деталей была сделана с помощью модификаторов в 3ds Max, пройти низко-полигональный этап процесса было довольно легко. Я начал удалять и настраивать модификаторы там, где это было необходимо, оптимизируя сетку среднего разрешения. На этом этапе я постоянно проверяю модель с помощью FPS вида (от первого лица), чтобы убедиться в том, что я не удаляю детали, которые могут повлиять на общее качество, силуэт и.д..

Совет: Используйте функцию Smoothing Groups from UV Shells в TexTools для переноса изменений любых UV или групп сглаживания на низко-полигональный меш. Эту функцию можно найти в выпадающем меню Tools.

После настройки групп сглаживания на низко-полигональной модели я выполнил развёртку каждого сегмента объекта, используя удобную опцию UV Shells from Smoothing Groups в окне Unwrap. Разбиение UV вдоль «жёстких рёбер» (hard edges), которые определены моими группами сглаживания, позволило выполнить большую часть работы. Для некоторых элементов со скосами (chamfered elements) (там где может быть одна группа сглаживания), может потребоваться некоторая, незначительная доработка. Добавление новых UV-швов и последующий релакс или же быстрое очищение этих шеллов (часть развертки) позволяет решить эти проблемы. После того, как все шеллы были развернуты, я использовал IPackThat, чтобы эффективно упаковать все шеллы в UV пространство 0-1 с правильным отступом (padding) для чистого запекания и предотвращения артефактов MIP-мэппинга.

Интеграция Marmoset Toolbag в мой рабочий процесс прошла довольно легко. То, что раньше было довольно медленным процессом, теперь значительно ускорилось. Бэйкер в Toolbag исключительно хорошо справляется с большим количеством полигонов, что сделало этот проект лёгким для работы даже на старом оборудовании. Я создал новую сцену запекания для каждой части ассета, чтобы все было организовано и работало как надо. В Toolbag я постоянно использовал Bake Groups. Это позволило мне запечь несколько высоко-полигональных деталей, которые пересекались или находились в непосредственной близости друг к другу, не вызывая ошибок при запекании.

Если у вас есть движущиеся части или другие элементы, которые вы не хотите использовать или не хотите получать от них AO, вы можете включить опцию Exclude When Ignoring Group. Перед запеканием обязательно настройте параметры оболочки (Cage Settings) для каждого элемента. Это позволит избежать обрезки запечённых деталей. Автоматическая генерация Cage в Toolbag довольно точна.

Больше никаких «монстров», подобных тем, что производил на свет Projection Modifier при использовании Render Texture в 3ds Max!

Если вам нужно исправить оболочку (cage), в Toolbag есть несколько способов сделать это. Первый — это глобальное смещение (global offset) для Low элемента группы запекания (bake group). Перейдите к группе, в которой детали обрезаются (clipped) (A.), и включите параметр Show Offset в разделе Preview (B.). Затем отрегулируйте ползунки Min и Max в выпадающем меню Cage (C). Регулируйте их до тех пор, пока оболочка не захватит обрезанные детали. Удивительная опция Auto-Bake мгновенно обновит вашу сцену и покажет внесенные вами изменения. Это одна из лучших функций для запекания в Toolbag!

Следующий метод позволяет вам более точно настроить оболочку. В меню Cage вы найдете функцию Paint Offset (A.). При выборе появится всплывающее окно, которое позволяет вам рисовать значения для вдавливания и вытягивания поверхности оболочки. Белое значение (1) увеличивает оболочку, а черное значение (0) сжимает её. Значение серого (0,5) является значением смещения (offset) по умолчанию. Вы можете рисовать в окне или прямо на меше. Теперь, когда ваши оболочки готовы к работе, а запеченный меш чист, некоторые детали могут быть заметно перекошены. Ещё одной замечательной функцией бэйкера Marmoset Toolbag является функция Paint Skew. Вы можете нарисовать коррекцию на UV-карте или прямо на меше. Используя данную функцию в сочетании с Auto Bake, вы можете быстро итерировать результат запекания и с легкостью исправить все перекошенные и неровные детали.

Как только оболочка и перекошенные детали были исправлены, я приступил к запеканию остальных карт: AO, ID (из vertex polypaint на предыдущем этапе), Thickness, Curvature, Concavity и Convexity. Все эти эти карты я сохраняю для последующего использования в Substance Painter.

Когда с запеканием было покончено, я создал ещё один пасс для более мелких деталей нормалей. Они добавляются к high-poly пассу с помощью nDo Painter или Substance Painter.

Я перенес всё в Substance Painter и начал раскладывать материалы по слоям, добавляя базовые материалы, затем я перешёл к покрытиям (краска, лак и т.д.) и добавлять элементы износа. Мне нравится тратить много времени на точную подгонку и настройку материалов, чтобы сделать их более правдоподобными. Я постепенно добавлял детали передающие несовершенства поверхности на карту Roughness (карта шероховатости) и постоянно сверялся со своими референсами, чтобы достигнуть финального результата. Лично для меня это процесс проб и ошибок. Я постоянно экспортирую множество итераций в Toolbag, а затем снова и снова возвращаюсь в Painter для дальнейшей доработки своих текстур.

Совет: Рисуйте свои маски! Используйте Smart Mask, настройте её чтобы она практически соответствовала финальной стадии и затем разбейте слои Paint и Levels. Это даёт более точный контроль и действительно позволяет вам добиться желаемого результата.

Настройка финальных материалов и мешей в Toolbag довольно проста — это можно сделать с помощью обычного перетаскивания. Первое, что я сделал после того как настроил все ассеты — это включил Safe Frame в свойствах Camera. Это позволяет добиться более точного кадрирвания. Везде где это возможно, я предпочитаю работать сразу со всеми включенными настройками: Global Illumination, Shadows (включая Use Cascades) и Ambient Occlusion.

Совет: Принесите несколько HDRI изображений из папки Substance Painter, чтобы убедиться в том, что в Toolbag всё ведёт себя так же, как и в Painter. Свои собственные HDRI можно загрузить используя свойства объекта Sky, нажав кнопку Image.

Для этого проекта я использовал довольно простой сетап освещения, дающий более естественные ощущения от света. Я начал с поиска в HDRI и остановился на пресете Ennis House Sky. Я немного отрегулировал яркость (Brightness) и добавил направленный источник света (Directional Light) в качестве основного источника. Обычно я работаю с включенным Sticky Focus и играю с глубиной резкости (Depth of Field) в свойствах Камеры. Это помогает удерживать внимание зрителя на точке фокуса и добавляет правдоподобности рендеру. При компоновке кадров я люблю вращать небо вокруг ассета (находясь во вьюпорте, используйте сочетание «Shift+потянуть»), выискивая такое положение, когда свет падает на объекты лучше всего и отделяет их от фона. Также я обращаю внимание на интересные формы, реакции материалов и т.д. Чтобы улучшить контурный свет я добавил вспомогательные источники света (Child Lights) туда, где это было необходимо.

Пост-эффекты (Post Effects) в Camera были минимальными. Я немного увеличил Grain и добавил немного Sharpness. После того, как я отрендерил финальные кадры, я перенес их в Photoshop, чтобы добавить фон (серия градиентов для имитации студийного освещения), и корректирующий слой с кривой цвета (color curve), а также добавил немного пятен имитирующих блики на линзе и грязь. В самом конце я немного поработал с кадрированием.

Я надеюсь, что в данном разборе, вы нашли для себя хоть что-то полезное. Я просто хотел бы сказать огромное спасибо, всем в Marmoset за то, что они попросили меня написать данную статью. Спасибо за прочтение!

От лица команды Marmoset мы бы хотели поблагодарить Бена Армстронга за написание данной статьи. Вы можете ознакомиться с другими работами Бена на его Artstation.

Ускорьте процесс запекания с помощью Toolbag и прямо сейчас загрузите 30-дневную пробную версию. Абсолютно бесплатно. Если вы заинтересованы в совместной работе над учебным пособиями или статьями, отправьте нам своё предложение вместе с ссылкой на свою работу по адресу [email protected]

Текст перевёл и подготовил: Константин Пономарёв