Моделирование пневматической дрели с помощью Fusion 360, MoI3D и ZBrush

Художник Нильс Куврёр в своём интервью порталу GamesArtist поделился своим подходом к созданию Hard Surface моделей. В работе использованы Fusion 360, MoI3D, Zbrush, 3ds Max, Marmoset Toolbag и Substance Painter.

Всем привет, меня зовут Нильс Куврёр (Niels Couvreur). Я старшекурсник и учусь по направлению Digital Arts and Entertainment в университете Howest (Бельгия).

За 3 года я изучил достаточно широкий спектр тем. Больше всего на свете меня привлекает процесс создания пропсов и окружений. В данный момент, я сосредоточился на «твёрдой» стороне вещей. Я хочу максимально освоить hard-surface направление, прежде чем перейти к изучению рабочих процессов для создания полноценных, масштабных окружений.

Когда я работаю над какой-либо моделью, я стараюсь сделать её максимально реалистичной, максимально похожей на отсканированный объект. У меня всегда есть конкретная цель, будь-то практика моделирования или текстурирования. Данное упражнение было сделано в основном для того, чтобы сосредоточиться на моих навыках текстурирования. Меня всегда тянуло к более старинным инструментам и предметам, поскольку у них всегда достаточно интересные материалы. Едва заметные потертости, грязь, накопившаяся за годы использования. В конце концов им просто есть что рассказать.

Как только я понял, что именно хочу сделать, я приступил к поиску референсов. Их было очень много. Я чувствую, что многие начинающие художники пропускают эту часть, хотя это один из самых важных этапов в процессе создания качественной модели.

У вас никогда не может быть слишком много референсов! Иногда может быть трудно найти несколько эталонных изображений определенного объекта, но вы должны использовать всемирную паутину в полной мере. Не полагайтесь только лишь на изображения из Google Images, помимо них в сети есть масса хороших источников. Если вы не можете найти изображения конкретного объекта, найдите похожие предметы или же предметы, сделанные из того же материала.

Основные референсные изображения были взяты мной с веб-сайта Worthpoint (агрегатор продаваемых вещей). Затем я классифицировал их в соответствии с этапами рабочего процесса, по которому я работаю над этим пропсом: блокаут и моделирование, хайполи, текстурирование, а иногда даже рендеринг и освещение. Для этого я использую приложение PureRef. Оно очень простое в использовании и я постоянно держу его открытым на втором мониторе на протяжении всего процесса.

Fusion 360

Мой основной инструмент для создания Hard-Surface пропсов — это Fusion 360. Данная программа становится все более и более популярной среди художников, работающих с hard-surface объектами. Это значительно ускоряет весь процесс работы. Я могу создать грубый набросок нужной мне формы в кратчайшие сроки, так как мне не нужно беспокоиться о полигонах (пока). Если вы хотите познакомиться с Fusion360, на Artstation есть множество видеороликов и обучающих материалов, в которых рассказывается обо всём, что вам нужно знать. Обратная сторона этого рабочего процесса заключается в том, что вам нужно дополнительное ПО для преобразования мешей созданных во Fusion360 классический в полигональный меш, но к этому я вернусь чуть позже.

В Fusion360 я начал с создания куба, того же размера что и дрель. Я сделал это, потому что у меня не было орфографических изображений или чертежей, т.е. все имеющиеся у меня изображения были так или иначе искажены перспективой. После этого я смог начать набрасывать основные формы, с тем чтобы получить общее представление о масштабе и пропорциях.

После того, как основные формы были закончены, я приступил к «низкополигональной» версии меша. Конечно, здесь ещё нет никаких полигонов. Под этим я подразумеваю версию модели, которая будет экспортирована в качестве низкополигонального меша. Теперь, используя режим Sketch в Fusion 360, я могу легко создавать более сложные формы? что заняло бы намного больше времени в программном обеспечении для полимоделлинга. Я могу подправить уже существующие формы и легко выполняет любые булевы операции.

После того, как все необходимые мне части смоделированы, я открываю новую вкладку и приступаю к работе над «высокополигональной» версией модели. По сути, это простое снятие фасок (команда Fillet в Fusion) на каждом жестком ребре.

Оба этих объекта должны быть преобразованы в полигональные данные (polygonal data). Наиболее распространенной программой для этих целей является MOI3D, сокращение от Moments Of Inspiration. Она предоставляет достаточный уровень контроля над тем, насколько плотной должна быть полигональная сетка вашей модели.

Вы можете экспортировать обе версии модели из Fusion360 в формат. STEP или .IGES и затем импортировать их в MOI3D.

Moi3D

Начнем с низкополигональной версии. После импорта модели в MOI3D необходимо нажать Export в левом нижнем углу и выбрать формат FBX. Появится окно с ползунками и цифрами.

Вы можете поиграться с параметрами, чтобы увидеть, как работает каждый из параметров. Я обычно играю с параметрами Angle и Avoid smaller than.

Как только я получаю удовлетворительный результат, я экспортирую низкополигональную версию в виде all n-gons (output). Теперь я могу просто импортировать эту версию модели в 3dsMax (например) и приступить к её правке и улучшению. Недостатком данного метода является то, что он создает ряд лишних ребер и множество двойных вершин. Последнее можно легко исправить, выполнив операцию объедения всех вершины (Welding) с очень низким значением.

Оставшаяся часть процесса, довольно проста и является делом техники. Я подчищаю сетку в Максе и попутно убеждаюсь в том, что все части имеют правильное сглаживание. Когда все части модели получают правильные группы сглаживания, я просто выполняю развертку по группам сглаживания (Unfold by smoothing group).

Это даст вам неплохую развертку для дальнейшей работы с минимальными правками. Обычно, я сначала полностью обрабатываю одну часть меша — очищаю, сглаживаю, разворачиваю. Я делаю это, для того, чтобы побыстрее сделать пробное запекание. Если результат запекания меня устраивает, я продолжаю с остальными. Я добавляю все необходимые элементы в соответствующие наборы текстур, сохраняя одинаковую плотность текселей. Я присваиваю элементам корректные имена и экспортирую всё это в качестве моего финального низкополигонального меша.

Moi3D

Действия на данном этапе зависят от того, хочу ли я детализировать свою модель в ZBrush или нет. Если я работаю над оружием, обычно мне не нужно лепить какие-то дополнительные детали, поэтому я могу пропустить этот шаг. Я просто импортирую модель высокого разрешения из Fusion 360 прямиком в 3Ds Max.

В этот раз я хотел добавить немного мелких деталей, поэтому я импортировал детализированную модель (рис. 3) в Moi. В этот раз, вместо использования N-Gon (output) я использую режим Triangles and Quads. Чтобы избежать эффекта фасетирования (faceting) в ZBrush я использовал низкое значение для параметра Angle — 3 или 2. Обратите внимание, что из-за высокой плотности меша, процесс экспортирования займет некоторое время.

Zbrush

После того, как я импортировал этот меш в ZBrush, я обработал каждый саб-тул с помощью Dynamesh, один за другим. Основными инструментами, которые я использовал после этого, были модификаторы «Polish» и «Polish crisp edges».

В процессе лепки, я не стал добавлять слишком много деталей. В основном это были обычные повреждения по краям и рисунок на рукоятке. Я сделал нужный мне узор в Photoshop и просто использовал его в качестве альфы.

При использовании альфы в Zbrush, вы можете заметить некоторую пикселизацию. Чтобы избежать этого, я вытягиваю альфу и превращаю область, покрытую маской в отдельную полигруппу. Таким образом, я могу использовать кисть «Smooth groups» и сгладить резкие края. Эту кисть вы можете найти в Lightbox → Smooth → Smooth Groups.

В Zbrush мне нравится работать со слоями. Я могу легко уменьшить непрозрачность (opacity) и даже полностью избавиться от неё, если мне что-то не нравится.

Здесь я включаю и выключаю этот слой для небольших повреждений.

Как только я получаю результат, который меня устраивает, я присваиваю элементам корректные имена и экспортирую всё это в формат FBX.

Моя основная программа для запекания — это Marmoset Toolbag и обычно, я запекаю в ней все свои карты. Она даёт мне чистый результат практически сразу и с минимальной настройкой. В Marmoset я могу легко исправить небольшие проблемы, просто двигая слайдеры, отвечающие за настройки каркаса (cage). Само по себе запекание — это достаточно прямолинейный процесс. Вот как выглядят мои настройки:

Для текстурирования своей модели я использовал Substance Painter. Здесь я использовал те же настройки, что и Джейсон Орд в своем видео:

Что касается покрытия поверхности, то у меня уже были определенные идеи на этот счёт. Я не хотел, чтобы поверхность была слишком сильно изношена или повреждена. Мне хотелось, чтобы она выглядела восстановленной. Что-то похожее на вот этот референс:

Мне очень приглянулся этот вариант с матовой поверхностью. Чтобы не допускать ошибок, важно всегда возвращаться к своим референсам. Само собой, вам вовсе не обязательно придерживаться одного единственного изображения. Смешивайте разные варианты и побольше экспериментируйте.

Всякий раз, когда я текстурирую объект, мне нравится работать с ним слой за слоем. Во-первых, у вас есть основной металл, что само по себе делает его интересным. Уже на этом этапе можно использовать определенные вариации цвета и шероховатости. Добавьте побольше деталей и признаков износа самому металлу. Например, небольшие вмятины, следы от щётки и т.д. Добавьте немного грязи и копоти. Сделайте так чтобы каждый ваш слой был интересен сам по себе и накладывайте их друг на друга.

В данном, конкретном случае материал, который я пытаюсь воссоздать, представляет из себя литой алюминий. Я добавил к нему несколько цветовых вариаций, чтобы он выглядел интереснее. Я использовал немного синего. Я накладывал его, с помощью кисти состоящей из нескольких направленных анизотропных шумов в разных каналах (цвет, шероховатость). Затем я добавил немного царапин и номер изделия.

Для создания вмятин и номера выбитого на поверхности, я использовал два слоя.

В первом слое используется отрицательная высота (negative height), некоторые вариации цвета и шероховатости. Из этой маски я делаю анкер (anchor), чтобы использовать её в верхнем слое. Верхний слой имеет положительную высоту и более яркий цвет. Первая заливка (fill) — это анкерная точка снизу, я блюрю (blur) её, а затем вычитаю из неё анкер, так чтобы у меня осталась только размытая часть. Такой подход делает штампованный текст более реалистичным. Я подсмотрел эту технику в статье Саймона Меркузо(Simon Mercuzot).

После этого я добавил слой грязи. Я использовал разные слои, чтобы получить в них определенные вариации альбедо и шероховатости. Грязь накапливается там, где это имеет смысл — в углублениях, по краям и т. д. Для грязи я использовал оттенок серого металлика (gray metallic). Я знаю, что это не соответствует правилу «только черное и белое». Но если это выглядит хорошо — это выглядит хорошо.

При текстурировании я также стараюсь избегать использования тонны умных масок и генераторов. Некоторые детали просто необходимо рисовать вручную, используя различные трафареты (stencils). Их можно найти в Интернете или сделать самому. Так конечный результат будет смотреться намного интересней. Кроме того, важно иметь достаточно вариаций в каждом канале (color, roughness).

Например, вот так выглядит карта альбедо

Для создания наклейки я просто сделал альфа-атлас со всем, что мне было нужно. Для большей части текста, я просто использовал эту альфу в качестве трафарета.

Если сделать некую выжимку касательно процесса текстурирования, можно выделить следующие моменты:

Для рендеринга объектов я использовал Marmoset Toolbag 4. Для того чтобы добиться соответствия с вьюпортом Substance Painter я использовал следующие настройки.

Для освещения своих объектов, я действительно не делаю ничего особенного. Я просто добавляю в сцену обычный HDRI (Tomocco studio) и немного источников света. Никаких причудливых настроек. Просто стараюсь подобрать те настройки, при которых конечный результат будет выглядеть лучше всего. Я играюсь с разными углами, добавляю плоскость позади, чтобы поймать тени. Немного изменяю цвета и т.д.

Не бойтесь использовать несколько разных цветов в качестве фона. Просто возьмите и попробуйте использовать что-то другое вместо обычного белого или черного фона.

Я хотел бы поблагодарить GameArtists за то, что буквально заставили меня написать эту статью. Experience points и Dinusty empire за их ценный фидбэк. Если вы хотите увидеть больше моих работ, не стесняйтесь и посетите мою страничку на Artstation или же просто оставьте небольшое сообщение.

Автор работы: Niels Couvreur

Текст перевёл и подготовил Константин Пономарёв