Плотник и садовник: архитектура и флора в моделировании окружения

Модульность, зелень, освещение и композиция.

3D-художник и старшекурсник Технологического Института Рочестера Мартин Пьетрас (Martin Pietras) рассказал порталу 80.lv о своей выпускной работе — стереоскопической панорамной сцене с постройкой, заросшей зеленью.

DTF публикует перевод статьи.

Главная цель моего диплома — создать рабочий процесс сбора данных из реального мира для материалов и текстур (используя фотограмметрию и RTI (Reflectance Transformation Imaging)). Я собрал довольно много примеров текстур и геометрии, а также референсов для процедурных текстур в Substance Designer.

Другой аспект работы — концентрация на временных периодах и местах, которые могут рассказать историю через объекты сцены. Обычно я использую Unreal Engine: он позволяет художникам быстро переходить от итерации к итерации и понимать, насколько оптимизирована сцена.

Люблю добавлять в сцены архитектурные элементы. Они выделяются, в них есть характер — это сильно меняет восприятие изображения.

Опыт работы плотником помогает мне планировать интерьеры и уточняет то, как я их себе представляю. Это профессия, которая учит пониманию и «предсказыванию» пространства. Кроме того, вы начинаете лучше осознавать модульную природу архитектуры. В частности, у каждого добавляемого элемента должна быть конкретная функция — и если её выделить, продемонстрировать — зритель скорее поверит в происходящее.

Функционализм в архитектуре — интересная сфера для размышлений. В частности, в том, как архитекторы стараются максимально использовать естественное освещение. Я пытаюсь применить эти идеи в моих интерьерах.

Некоторые начинают проект с интересной идеи. Я же сначала исследую стиль, временной период и культуру, которые собираюсь воспроизвести. Я очень редко создаю дизайн, не вдохновившись примерами из реального мира. Идеи и дизайн только крепнут, если у них есть основа.

Референсы должны привносить дизайн и формы. Это примеры того, какими я хочу сделать материалы, как организовать пространство и почему.

В этой сцене я вдохновлялся средневосточными домами. Их открытые окна и балконы сливаются с природой. Вторые этажи этих зданий отводятся для отдыха и общения — я искал подходящие изображения и дизайны.

После того, как вдохновение пришло, а идеи сформулированы, нужно спланировать, как сделать их частью настоящего пространства — чтобы в них можно было поверить.

При создании модульных частей важно убедиться, что все части «лепятся» друг к другу, либо выстроить их по сетке — тогда при взгляде со стороны у повторяющихся элементов появляется смысл.

Метод создания растительности зависит от того, зачем она нужна. По опыту могу сказать, что гибридный подход (сочетание процедурных и уникальных частей моделей) очень гибок и эффективен. Speedtree — отличный инструмент для создания множества вариаций и понимания схемы роста, которая есть у каждого дерева.

Для понимания схем роста разных деревьев важна наблюдательность.Стоит разобраться с ними, и становится проще использовать своё художественное чутьё, добиваться желаемого вида, сохраняя при этом правдоподобность.

Отличный способ анализировать схемы роста и доставать отличные текстуры — сканирование листьев на сканере и коры с помощью фотограмметрии.

При работе с подобными данными я обычно создаю тайловые и гибридные текстуры — частично процедурные, частично использующие результат фотограмметрии. Сначала текстуры запекаются в xNormal, потом в Substance Designer вычищаются карты высот и нормалей, перерабатывается диффузия и другие наборы данных. Всё это делается не только потому, что данные становятся более гибкими, но и для изучения создаваемых объектов. До начала создания процедурных текстур следует проанализировать текстурные карты.

Чтобы упростить создание листьев, я подготовил несколько полезных инструментов — различные графы (grafs) для Substance Designer, которые делают это за меня. Можно просто накидать чёрно-белую карту альфа-канала в Photoshop, и программа подгонит к нему граф.

Природа — неотъемлемая часть нашего мира и моей работы, и её постоянство прекрасно.

У меня довольно простой подход к освещению из-за организации архитектуры. Я по-максимуму использую направленный и небесный свет в Unreal Engine. У меня подвижные настройки света.

Динамичный направленный и небесный свет позволяют мне реализовать преимущества DFAO (distance field ambient occlusion) и динамического графического решения LPV (light propagation volume). Несмотря на то, что LPV обычно не применяют к интерьерам, я обнаружил, что его регулирование на этапе постобработки даёт изящный и приемлимый эффект. DFAO необходим для создания реалистичной листвы. Управление им и AO (ambient occlusion) — понятное и эффективное решение.

Меня очень вдохновляют импрессионисты и кинооператор Джон Олтон (John Alton). Импрессионисты «рисовали светом», а Олтон написал отличную книгу «Рисуя светом», посвящённую эффективности освещения в кино. К подобному подходу меня подталкивает собственный опыт традиционного рисования.

Правильно расположенный свет помогает придать сцене движения: мне нравится использовать это, чтобы направлять взгляд зрителя и создавать желаемое настроение. Светом я акцентирую внимание на отдельных объектах и частях сцены.

Композиция сильнее всего определяет остальные дизайнерские решения. Поскольку я работаю над видео в формате 360 градусов, всё становится сложнее. Элементы должны хорошо выглядеть с множества углов, не только с одной точки.

Я стараюсь использовать трети и сверяю композицию со спиралью Фибоначчи, чтобы её разные элементы притягивали взгляд. Она не должна быть идеальной, но осознание направления объектов позволяет управлять точкой зрения.

Нет идеального способа создания композиции сцены — до придумывания финального варианта нужно постоянно помнить об эффекте, которого вы хотите добиться.

Я всегда начинаю производство сцены с расположения грубых блоков (block-in), чтобы оценить нужный масштаб и композицию.

После я набираю референсы и вдохновение для рисунка поверх сцены — это нужно, чтобы уточнить, на что будет похож итоговый продукт. В этом случае я вдохновлялся невероятно талантливыми художниками Рубеном Шахом (Reuben Shah) и Андре Родригезом (Andres Rodriquez) из Naughty Dog, а также их художниками по текстурам и моделлерам. Кроме того, на меня повлияли концепт-арты к Ico, сделанными другим очень талантливым художником, чьё имя я не могу подтвердить.

Позже я сделал пейнтовер (paintover), чтобы визуализировать композицию и предметы в сцене. Это помогает осознать потенциал базовых моделей и откорректировать детали. Я использую рендер как фон, на который накладываю различные изображения, меняя их по ходу дела. Результат — быстрый и понятный набросок финальной сцены.

Есть много способов её добиться. Первый — запекать карты и отвести по уникальному материалу на каждый объект. Второй — создавать тайловые материалы и применять к ним вершинное рисование. В моей дипломной работе я попытался довести метод тайловых элементов до предела возможностей, но чтобы при этом повторы не были слишком видны.

При работе с материалами важно понимать, как создавался объект. Как дерево покрывается грунтовкой и как изнашивается со временем. Как использование предмета влияет на состояние материала.

В Substance Designer я создавал маски вершинного рисования (и применял его вручную), чтобы менять каждый материал в сцене. Самый используемый тайл — каменная кладка, — хороший пример того, насколько уникальной можно сделать сцену при помощи всего двух-трёх смешений (blendables).

Важно, чтобы блендинг использовал линейную интерполяцию высот (height lerp), которая сравнивает высоты материалов с текстурами в блендинге и выдаёт наиболее приемлемый результат. PO (parallax occlusion) также придаёт лёгкий эффект смещения, но тогда сцена теряет в производительности, так что я практически его не использовал.

Неважно, какой метод вы используете: помните — вид используемых вами материалов должен помогать создавать разнообразные и интересные текстуры. Которые не только рассказывают историю материала, но и помогают понять, как расположить их по слоям и придать вариативности сцене.