“Игровое моделирование” или весь процесс создание 3D модели для игры

Визуальная составляющая всех 3д игр это модели, практически всё что вы видите в игре, это модель, над которой старались моделлер и художник (иногда это один человек). Они тратят много времени на детальную проработку каждой модели и оптимизацию этих моделей для игрового движка.

Всё начинается с создания детализированной модели (hi‑poly). Есть два основных способа создания модели, это скульптинг (sculpting – потому что процесс напоминает процесс работы с глиной)

и hard surface моделинг (такое название у него потому, что сам принцип основан на создании отдельных полигонов и работы с каждым конкретно, скульптинг же в свою очередь работает не с каждым конкретно, а с группой полигонов).

Скульптинг является более “артистическим” способом создания модели. Для него используют графический планшет и чаще всего его выбирают художники и артисты более творческих направлений. Чаще всего его используют для создания высокодетализированных моделей (к примеру главных персонажей) и создание органического окружения. Основная программа для скульптинга это ZBrush, некоторые также используют Blender, но там есть лишь основные инструменты скульптинга. В свою очередь метод hard surface больше любят люди из технических профессий. Этот способ больше подходит для создания неорганики, то есть мебели, оружия и т.д. (чего-то где в основном чёткие грани). Основной программой для этого метода это Blender и 3DS Max. Так же важным моментом в этом процессе является стилизация модели, то есть если вся игра в low‑poly стиле, а модель героя очень детализированная, то это будет нарушать единую стилистику и атмосферу игры, если это не является особенность проекта.

Вот получилась очень детализированную модель, но есть одна проблема, в ней несколько миллионов полигонов и для рендеринга уже такой модели даже без текстур нужны внушительные мощности, не говоря уже о анимировании модели и наложения текстур. Для загрузки модели в движок так, чтобы с ней было комфортно работать, нужно сократить число полигонов, изменить тополгию, для решения этой проблемы есть ретопология (retopology – то есть переделывание топологии). Надо вручную перестроить всю полигональную сетку модели (топологию), при чём так, чтобы в процессе уменьшения количества граней не пострадало качество модели. Обычно это делают через ту же программу в которой создавалась модель (большинство программ это поддерживают), но достаточно часто это делают через 3D Coat, так как он считается самым удобным пакетом для ретопологии. Фактически, суть самого процесса, это повторное создание топологии (отсюда и название). Так же правильная топология после её переделывания решает проблемы ошибок во время анимации, когда рука вылезает за одежду или что-то подобное.

Теперь наступает время развёртки (unwarp-разворачивать, снимать обёртку). Сама развёртка напоминает обёртку. Она полностью оборачивает модель, но имеет всего один шов. Собственно, надо отметить эти швы и расположить их на специальной карте для дальнейшего текстурирования.

Этап текстуриования состоит из отдельных подэтапов. Это запекание карты нормалей (normal map – это карта, которая полностью заменяет значения нормалей полигонов на нормали с выскополигоналной модели, тем самым увеличивает детализацию модели) и карты дисплейсмента (displacement - смещение). И так, карты нормалей и карты смещения, это особые виды текстур, которые влияют на поведение света при попадании на поверхность. Они увеличивают визуальную детализацию, имитируют глубину и другие особенности поверхности, при это позволяя не увеличивать число полигонов.

Далее надо наложить материалы на объект так, чтобы он был похож на реальный. Кто-то берёт фотореалистичные текстуры, кто-то делает hand-paint текстуры (текстуры нарисованные вручную) и стилизует их под необходимый проект. На данный момент для создания реалистичных моделей используют PBR (physically based rendering). Это текстуры с физически правильным рендерингом, у них есть карты отражений, так что при попадании света на объект будут учитываться микроповерхности, блики и тд. То есть правильно настроенный материал будет выглядеть корректно в любой сцене и при любом освещении.

Следующая стадия риггинг (rig – упряжка, это привязка полигональной сетки к определённой кости для упрощения процесса анимирования). Этот и следующий этап нужны только в случае создания персонажа и необходимости анимировать его. На этом этапе нужно построить скелет нашего персонажа, иногда воссоздают и мышечную систему, но это делается в основном для фильмов.

И последним этапом будет будет сикнинг. От работы на этом этапе будет зависеть то, как движение определённых костей будет влиять на сетку, это будет гарантировать что движение запястья будет двигать только, а не шею и т.д. Это всё рисуется вручную.

Как видно по статье модель проходит множество этапов для того чтобы попасть в игру: собственно её создание, моделлинг, ретопология, создание развёртки, запекание и наложение текстур, риггинг, скининг и анимирование. Каждый этап важен и требует навыков, знания и понимая “Knowledge is power, but understanding is everything” (слоган хакеров из Йоханнесбурга).
Спасибо за внимание и извините за неточности, если такие были.