Как делаются модели для AAA-игр — полный гайд по AAA-пайплайну

Это первая из семи статей про этапы пайплайна от школы компьютерной графики XYZ. Подписывайся на нас, чтобы не пропустить следующий выпуск.

Сегодня мы разберём:

— Зачем нужен ААА-пайплайн, из каких этапов он состоит;

— Что и когда нужно делать, пошаговое руководство;

— Какие ошибки на одном этапе ведут к провалу всей модели;

— Каждый из 5+1 этапов пайплайна будем разбирать по отдельности.

Приступим!

— A lot of time (много времени);

— A lot of resources (много ресурсов);

— A lot of money (много денег).

ААА-игра — это игра с огромными вложениями на её разработку и маркетинг. Например, бюджет Grand Theft Auto V оценивается в 265 000 000 $.

Triple-A проект — это игра высоких ожиданий. На разработку топовой игры у создателей хватило денег, и теперь игроки ожидают от неё качества. Отсюда вытекают высокие требования к абсолютно каждой 3D модели внутри игры.

ААА-Пайплайн — это большой технологический процесс по созданию и оптимизации модели, чтобы поместить ее в игру. Процесс начинается с блокинга и заканчивается готовой моделью внутри проекта.

Работая по пайплайну, ты не просто двигаешь точки, а решаешь целый ряд технических и художественных задач:

Пайплайн состоит из 5 этапов, каждый из которых мы разберём в середине статьи:

Правильно выполненные 6 этапов дают на выходе качественную и оптимизированную под движок 3D модель. Поэтому по ААА-пайплайну работают трёхмерщики во всех студиях, разрабатывающих топовые видеоигры.

Ты не сможешь устроиться ни в одну студию, не зная что такое пайплайн. Как правило, тестовое задание подразумевает моделинг полного цикла, т.е. все этапы пайплайна.

Пайплайн держит твою работу в порядке, и его понимание необходимо вне зависимости от того, что ты моделишь.

Прежде чем переходить к самим этапам, давай разберёмся ещё с очень важными моментами, о которых многие трёхмерщики забывают.

Это значит, что до тех пор, пока ты полностью не закончишь, например, этап блокинга, ты не начинаешь делать low poly, high poly, развертку и прочее. Звучит очевидно, но половина ошибок всех новичков вызана путаницей в последовательности работы

Если ты моделишь танк, то сначала сделай полный драфт всего танка, потом сделай легкую модель для игры (лоуполи), тяжелую детализированную модель для запечки (хайполи), разверни лоуполи, запеки полезные карты (нормал и ао), создай выразительные материалы и затекстурь готовую модель.

Частая ошибка начинающих — начать сразу с детализации, облажаться в пропорциях, наделать супер тонкие фаски (которые не запекутся), намучиться с лоуполи, наделать дикую развертку без учета жестких углов и так далее.

В особо запущенных случаях ребятки начинают разворачивать не готовую хайполи, не понимая, что развертка делается только на лоуполи (и только если все формы готовы!)

Некоторые этапы пайплайна можно не делать, например, я на Blindspot не делал хайполи и не пек нормал, так как на этом проекте плоский свет, нет бликов и карта неровности попросту не нужна, хотя я честно запек карту затенений. Но это исключение из правила.

Пайплайн для пушек, техники и предметов немного отличается от пайплайна для персонажей или зданий. Меняются программы и технические требования, тем не менее порядок этапов остаётся прежним. Ты в любом случае не будешь печь до развёртки.

Работа может посыпаться как карточный домик, если ты некачественно сделал один из этапов пайплайна. Например плохой драфт не спасти даже самыми крутыми текстурами, кривая хайполи загубит блик даже идеальной лоуполи, а развертка сделанная без учета требований запечки наделает кучу уродливых швов.

Ты можешь моделить для Cyberpunk 2077 или делать инди-игру. Ты можешь моделить в Maya или Blender - этапы останутся преждними и их порядок сохранится.

Да, часть кнопок изменится, требования буду отличаться, да и результат выйдет разный, но последовательность не изменится.

__________

Давай подробно разберёмся с каждым из этапов пайплайна на примерах наших 3D моделей.

Любая модель начинается с драфта, т.е. наброска твоей модели. А любой драфт начинается с референсов. Сбор референсов настолько важен, что про него мы максимально подробно напишем в следующей статье (8 сентября).

Только новички начинают моделить машину со всех деталей на автомобильном диске. ААА-Пайплайн говорит тебе сначала замоделить ВСЮ машину из самых простых объектов, ведь тебе важно построить её силуэт, попасть в пропорции и стилистику, прежде чем переходить к деталям.

Любой драфт начинается с блокинга — наброска модели из примитивов, который передаёт суть объекта. На этапе блокинга нет ни одной мелкой детали, только крупные и средние формы. Всё сделано простыми боксами, сферами и цилиндрами.

Блокинг — это работа над читаемым силуэтом, правильными пропорциями модели и работа над крупными формами.

В среднем на блокинг уходит до 40 минут.

Следующий этап драфта — это «детализация». На этом этапе очень важно разобраться с механикой модели, чтобы зритель мог поверить в ее функциональность. Стоит проработать переходы между геометрией и продумать важные смысловые детали. Этот этап делает твою геометрию и силуэт интереснее.

Важно, что на этом этапе мы все еще не заморачиваемся за сетку (слово дня – топология). На геометрии может быть много мусорных ребер и точек, блик может странно вести себя, некоторые полигоны могут иметь больше 4-х точек (n-gon), а булиан может превратить сетку в кашу. И это нормально! Мы все еще ищем формы. Запариваться за сеткой на этом этапе — это нарушение последовательности пайплайна. Именно поэтому это всё ещё «детальный драфт», а не готовая модель.

Кстати, на этом этапе классно распределить цвета по модели, чтобы лучше понимать ее финальный вид. Помогает разобраться с акцентами и проработать паллитру задолго до текстурирования.

Именно на этапе драфта решается, как будет выглядеть и читается твоя модель. Если драфт вышел невыразительным, переделай его, пока не поздно, ибо косяки на этом этапе ничем не спасти.

Кстати, формы, которые ты сделал на драфте, чертовски сложно будет менять в течение дальнейшей работы над моделью, поэтому драфт нужно делать со всей ответственностью перед финальной моделью. Это самый «артовый» этап работы (не считая текстур, конечно). Остальная работа — это технические этапы. Вот ещё пример блокинга, детализации и готовой модели:

Итак, мы сделали блокинг, а затем детализировали его. Вот небольшой чек-лист для проверки. Если ты ответил на все вопросы «да», то смело иди на следующий этап пайплайна:

— Понятно ли, что это за объект?

— Читается ли силуэт модели? Интересный ли получился силуэт?

— Попал ли ты в пропорции? Сравни с референсом

— Понятно ли, как работает эта модель?

— Все ли ключевые объекты ты замоделил?

— Добавил ли ты базовые цвета?

— Тебя устраивает то, как выглядит модель?

На последующих этапах тебе нельзя будет изменять существующие формы. Просто потом поверх этого драфта появятся десятки и сотни деталей! Всё ли тебя устраивает? На этом этапе еще не поздно что-то изменить. Вот иллюстрация хорошего драфта:

Если всё готово, идём дальше.

__________

Когда драфт готов, ты уверен в своих формах и силуэте, точно знаешь, что модель выглядит круто — можешь приступать к работе с сеткой. Есть 3 вида топологии: легкая LowPoly, супер детализированные HighPoly и MidPoly (о последнем мы говорить не будем, это для опытных чуваков). Обычно для видео игр делают 2 модели: хайполи и лоуполи.

Лоуполи — это максимально легкая 3D модель, в которой каждая плоскость, грань и вершина имеют функциональную задачу: влияют на силуэт, правят блик, решают задачи развертки и так далее.

При этом полигоны, которых не видно, удаляются, вся геометрия максимально оптимизируется, цилиндры строятся с сохранением длины ребра и прочее. На лоуполи много нюансов, влияющих на развертку и запечку.

Это та самая модель, которая будет в игре. Именно ее мы будем разворачивать (этап 3), печь (этап 4) и текстурить (этап 5). Задача лоуполи — найти идеальный баланс между выразительностью и легкостью модели. На реальных проектах часто выдают бюджет на полигоны. Например, почти все танки для WoT содержат меньше 50 тысяч треугольников (но бывают исключения).

Помните времена, когда у Сиджея из GTA San Andreas было всего три с половиной пальца? Это было обусловлено ограничениями тогдашних компьютеров. Современные игры работают на тех же технологиях, просто компьютеры стали мощнее, поэтому полигонов на персонажах Rdr 2 в сотни раз больше.

Оптимизированная лоуполи выглядит вот так:

Следующим нужно сделать хайполи.

В разных вариациях пайплайна меняется порядок работы. Где-то сначала делают лоуполи, потом хайполи, например в работе над прямоугольными объектами: домами, пушками, танками и так далее. Где-то наоборот, например в персонажке или на стилизованных проектах. В конечном счёте, это не так важно. На современных играх, как правило, делают и то, и другое.

Хайполи — это супер детализированная модель. На ней нет ограничений по количеству полигонов (главное ограничение — чтобы модель вообще можно было открыть на твоем компе).

Первая задача на хайполи — сделать круглые фаски, фактуры и детали, которые не попали на лоуполи. Хайполи — это этап, когда можно все. Несколько технологий хайполи: SubD, Crease edge и скульпт мы разберем в отдельной статье. Хайполи нужна только для запечки деталей и фасок на лоуполи (этап 4).

Для портфолио иногда делают только хайполи модель, но засунуть хайполи в видео игру — верный путь к лютейшим тормозам даже на самых мощных компьютерах.

На этом этапе мы разворачиваем лоуполи модель на плоскость.

Зачем это нужно? Запеченные карты (этап 4) и текстуры (этап 5) — это простые плоские картинки, и без развёртки 3D редактор не понимает как применить текстуру к объемной модели.

Задача на развёрке — нарезать модель на плоскости с наименьшим числом швов, убедиться, что текстуры не тянутся, островки не пересекаются (правда, есть исключение в виде работы с атласами), повторяющиеся элементы лежат друг на друге, и плотность пикселей на текстуре соответствует требованиям проекта.

Если на модель печется карта неровностей – то на всех жестких ребрах делается разрез на развертке, но об этом в отдельной статье (19 сентября).

Этап переноса детализации с хайполи на лоуполи. Все те вкусные помятости, круглые фаски, сварочный шов, фактуры и прочие детали на лоуполи имитируются специальной картой нормалей. Эта технология появилась для фильма «Властелин Колец» и сейчас царсвтует в видеоиграх, так как позволяет создавать огромную детализацию на очень легких модельках. Кроме карты нормалей с хайполи так же печется карта затенений, и цветная разбивка модели на материалы — они помогают в текстурировании, но о них в отдельной статье.

Помнишь, какая простая у нас канистра на лоуполи, и какая сложная на хайполи? А теперь посмотри, как выглядит та же самая лоуполи после запечки:

Это этап покраски лоуполи модели.

Но с текстурами все не так просто. Существует несколько технологий визуализации картинки, со своими требованиями к текстурам. Например в мультфильме мы использовали только чистый цвет (особенность стиля), в старых играх рисовали карту цвета с вшитым в нее светом и тенями, и карту бликов, но в современных ААА проектах используется физически корректный рендер — PBR. Суть этой технологии: есть отдельная карта чистого цвета объекта без бликов и затенений, карта отвечающая за силу отражений, и карта передающая гладкость/шершавость поверхности, которая отвечает за размер блика.

Этап не очень важный для моделлера в студии, но важный для портфолио. Моделлеру стоит учиться красиво подавать свою модель. Хреновая подача может запороть крутую модель, а классный рендер спасает средние модельки.

На подаче важно поставить симпатичный свет, подчеркнуть объем, нарулить контраста и постобработку. В идеале — добавить окружение или клевое оформление. Эш Торп все свои работы оформляет как постеры, и это выглядит круто!

Вот такой путь из 6 этапов проходят все модели в Gamedev индустрии, чтобы попасть в игру.

У студий есть 2 требования к хорошей модели:

Так вот, именно от драфта (по большей части) зависит, будет модель выразительной или нет. А от остальных этапов зависят технические моменты: достаточно ли оптимизарована модель для игры? И реально ли поместить её в движок?

И арт, и технологии важны. Без них ты не сможешь стать полноценным трёхмерщиком, и не сможешь работать в студии.

Но с каждым годом именно технические этапы всё сильнее автоматизируются, а художественная часть становится востребованней.

Большинство технических этапов смогут автоматизировать роботы. Когда я начинал работать в индустрии — мы мапили и раскладывали большие объекты руками, чтобы текстурить их в фотошопе. Но сейчас, благодаря сабстанс пеинтеру и мари, паковку отдают алгоритмам. Раньше на развертку и текстуры одного огромного ассета уходил месяц, а сейчас всего 2 недели. Трехмерка развивается стремительно. Дальше больше.

Пока что мы вручную делаем хайполи и печём нормал (хотя мармосет очень ускорил этот процесс), а скоро это будут делать программы, а мы просто будем контролировать и шлифовать результат. У меня есть друзья, которые пекут фаски с помощью хитрого алгоритма, который автоматически скругляет углы, и им уже не обязательно моделить хайполи.

Очевидно, через 5-10 лет технические этапы станут на порядок проще.

Но пока что ни один робот не сможет моделить КРАСИВО! Это до сих пор задача художника.

Сейчас нет проблемы с технологиями, но есть недостаток 3d artist-ов на рынке. И корень этой проблемы ты узнаешь в следующем абзаце.

Драфт занимает 20% работы (по времени), и даёт ей 80% выразительности.

Технические этапы занимают 80% работы. Они делают модель идеальной для видео игры, но дают всего лишь 20% выразительности.

Технические этапы можно выучить за пару месяцев и пользоваться годами. А вот учиться моделить красиво ты будешь всю жизнь!

Поэтому максимум 20% времени уйдёт на изучение технических этапов. Их много, но они простые — главное выучить правила и придерживаться их. Это простые механические задачи требующие дисциплины и последовательности.

Зато 80% времени уйдёт на изучение драфтов. Чтобы делать классные формы, нужно учиться видеть красоту в окружающем мире, разбираться с композицией и законами графики, эсперементировать с формами, изучать механику/анатомию, и практиковаться без остановки.

Этот навык прокачивается всю жизнь. Я встречал очень опытных чуваков, которые даже спустя 10 лет крутой карьеры продолжают открывать для себя новые стороны искусства.

А теперь самое интересное:

80% контента рассказано про кнопки и техническую составляющую.

20% контента (а то и меньше) посвящено АРТ части.

Мы заметили, что именно по художественной части в трёхмерке крайне сложно найти информацию.

По непонятной нам причине, большинство трёхмерщиков смотрят на 3D моделинг как на высшую математику, где успех кроется на волшебных формулах, а не на твоём глазомере и умении делать красиво.

Поэтому мы настоятельно рекомендуем тебе:

— Изучить весь пайплайн

— Освоить все технические этапы, они будут с тобой всю жизнь

— Но большую часть времени уделяй именно драфтам! Именно в них кроется настоящий АРТ.

Мы сняли контент на 5 полноценных месяцев обучения, где есть много про драфты, так и про весь пайплайн.

Мы написали свою онлайн-платформу для лекций и разложили контент по полочкам. Отдельно для начинающих, отдельно для продвинутых.

Мы объединили несколько сотен трёхмерщиков в закрытом Дискорде, которые помогают друг другу. Искренне, безвозмездно и без хейта.

Мы наняли топовых преподов для проверки домашки.

И договорились со студиями, чтобы вторая дипломная работа была реальным тестовым заданием, после которого студентов могли сразу забирать на работу.

И ещё тебя ждёт целых 6 статей по пайплайну!

Это была большая статья, и я рад, что ты дочитал до конца.Но это ещё не всё! Скоро выйдут новые статьи из цикла про пайплайн.

• 10 сентября — статья про драфты

• 13 сентября — статья про сетку

• 19 сентября — статья про развёртку

• 26 сентября — статья про запечку

• 3 октября — статья про текстуры

• 10 октября — статья про подачу

Подписывайся на нас чтобы не пропустить следующий выпуск!

Спасибо за внимание! Береги себя, твой Игорец