Для создания компьютерной графики используют множество различных приложений. Условно их можно разделить на следующие группы:

• Программы для цифрового скульптинга (Pixologic ZBrush, Autodesk Mudbox).
• Игровые движки (Unreal Engine 4, Unity 5, CryEngine 3).
• Узкоспециализированные приложения, «заточенные» под конкретные задачи (анимация жидкостей - RealFlow, создание текстур - Mari и пр.).
• Универсальные 3D редакторы (Cinema 4D, 3Ds Max, Maya, Houidini и т.д.).

Первые три группы разберем в следующих статьях. А сегодня предлагаем обзор универсальных 3D редакторов (Full 3D Suites).

Универсальные 3 D редакторы, как правило, содержат все необходимое для CG: инструменты моделирования, анимации и визуализации.

На вопросы: «Какой из пакетов лучший? Что выбрать?» нет правильных ответов. Выбор инструмента зависит от многих факторов: личных предпочтений CG-художника, поставленных целей, финансовых возможностей и т.д.

• функционал программы;
• удобство пользования (интуитивный интерфейс и т.д.);
• доступность, цена.

Большинство специалистов в своей работе используют сразу несколько программ: некоторые вещи проще и быстрее делать в сторонних приложениях (детализация, постобработка, симуляция и пр.). Поэтому не ограничивайте себя рамками только одного пакета. Тем более, что выбор инструментов сегодня просто огромный.

Самые популярные 3D пакеты:

3 Ds Max

3Ds Max - «пионер» среди 3D редакторов, очень популярный инструмент, №1 в выборе многих начинающих и продвинутых специалистов. Занимает ведущие позиции в сфере дизайна и архитектурной визуализации. Часто используется в игровой индустрии.

Возможности:

• моделирование на основе полигонов, сплайнов и NURBS,
• мощная система частиц,
• модуль волосы/шерсть,
• расширенные шейдеры Shader FX,
• поддержка новых и усовершенствованных механизмов Iray и mental ray.
• анимация толпы,
• импорт из Revit и SketchUp,
• интеграция композитинга.

И многое другое.

Плюсы: огромный функционал, множество плагинов и обучающей информации.

Минусы: не так прост в освоении, «старожилу» требуются серьезные обновления.

Autodesk Maya

Maya - промышленный стандарт 3D графики в кино и телевидении. Maya популярна среди крупных студий и масштабных проектов в рекламе, кино, игровой индустрии. Пакет идеален для создания анимации.

Возможности:

• полный набор инструментов для NURBS- и полигонального моделирования;
• мощные средства общей и персонажной анимации;
• развитая система частиц;
• технология Maya Fur (создание меха, волос, травы);
• технология Maya Fluid Effects (моделирование жидкостей, атмосферы);
• широкий набор средств создания динамических спецэффектов;
• UV-текстуры, нормали и цветовое кодирование;
• многопроцессорный гибкий рендеринг.

Плюсы: огромный функционал и возможности.

Минусы: длительное и сложное обучение, высокие требования к системе, высокая цена.

Cinema 4 D

Cinema 4 D - один из самых лучших и удобных 3D пакетов на сегодняшний день. Огромный функционал: от моделирования, анимации, эффектов до «лепки» и модуля BodyPaint 3D. У более понятный и удобный интерфейс нежели у 3Ds Max и Maya. Широко используется в моушен-дизайне, киноиндустрии и рекламе.

Возможности:

• полигональное и NURBS-моделирование;
• BodyPaint 3D (модуль для создания разверток UV и текстурных карт);
• генерация и анимация объектов;
• персонажная анимация;
• динамика мягких и твердых тел;
• модуль для создания реалистичных волос;
• система частиц Thinking Particles;
• неплохой встроенный визуализатор.

Плюсы: легкость в освоении, интуитивный интерфейс, отличный функционал, множество обучающих материалов, тесная связь с Adobe After Effects, Houdini и т.д.

Минусы: неотлаженная система перехода между версиями.

Modo

Modo - полноценный продукт для моделирования, рисования, анимации и визуализации. Включает также инструменты скульптинга и текстурного окрашивания. Благодаря удобству пользования и высокой производительности, у Modo репутация одного из самых быстрых инструментов моделирования. Modo популярен в сфере рекламы, разработки игр, спецэффектов и архитектурной визуализации.

Возможности:

• полигональное и моделирование SDS;
• современные инструменты анимации;
• динамика твердых и мягких тел;
• система рисования;
• материал Fur (мех) для создания волос, травы и меха;
• инструменты лепки;
• быстрая и качественная визуализация.

Плюсы: мощный и понятный инструментарий, высокая производительность.

Минусы: мало информации.

Side Effects Houdini

Houdini - мощный профессиональный пакет для работы с 3D графикой, в его основе процедурная, нодовая система. Houdini идеально подходит для создания сложной динамики, симуляции: частиц, жидкости, дыма, огня, имитации природных явлений и т.д. А также это отличный инструмент для создания впечатляющих визуальных эффектов. Основная область применения Houdini - киноиндустрия.

Возможности:

• полигональное и NURBS-моделирование,
• анимация (ключевая, процедурная),
• персонажная анимация,
• система частиц,
• динамика твердых и мягких тел, тканей, шерсти/волос, газов и жидкостей,
• работа с объемным звуком,
• мощный рендер движок Mantra,
• встроенный инструмент композитинга.

Плюсы: высококлассные спецэффекты и анимация.

Минусы: мало информации, высокая цена.

Softimage

Softimage (Autodesk Softimage, ранее Softimage/XSI) - программа для 3D анимации и создания визуальных эффектов в game-индустрии, кино и телевидении.

У Softimage была одна из самых лучших систем анимации. Благодаря уникальной системе ICE (Interactive Creative Environment — платформе визуального программирования, основанной на нодах) пакет предлагал широкую функциональность, гибкость, высокую производительность и качество.

Возможности:

• мощное полигональное, а также процедурное моделирование в среде ICE;
• физика и динамика частиц и геометрии;
• нелинейная анимация;
• инструменты лицевой анимации Autodesk Face Robot;
• встроенный MentalRay.

В 2008 году компания Autodesk выкупила Softimage у Avid за 35 млн. долларов. В 2015 Autodesk объявила о прекращении продаж лицензий на Softimage и фактически избавилась от одного из самых сильных игроков на рынке. На официальном сайте предлагается перейти на 3Ds Max или Maya.

LightWave

Lightwave 3D - инструмент для 3D анимации и визуальных эффектов от компании NewNek. С давних пор является промышленным стандартом в кино и телевидении.

Новый усовершенствованный пакет LightWave 2015 предлагает огромные возможности: от динамического моделирования, персонажной анимации, визуальных эффектов до разработки игр и архитектурной визуализации.

Возможности:

• интуитивный двойной интерфейс (modeler и layout);
• мощное полигональное моделирование;
• развитая система анимации;
• система частиц;
• система снаряжения персонажа Genoma 2;
• усовершенствованный рендеринг;
• интерактивное динамическое наследование (Interactive Dynamic Parenting);
• гибкая система Bullet Dynamics;

Плюсы: огромный функционал, удобный двойной интерфейс.

Минусы: не так популярен в нашей стране и странах СНГ, мало информации.

Blender

Единственный в списке бесплатный 3D пакет, который практически не уступает по функционалу платным приложениям. Blender включает в себя средства для 3D моделирования, анимации, а также набор опций для создания игр, визуальных эффектов и скульптинга. Отличная альтернатива «монстрам» 3D анимации. Благодаря поддержке Blender Foundation, программа очень быстро и стабильно развивается.

Возможности:

• полигональное моделирование, сплайны, NURBS-кривые и поверхности;
• режим лепки;
• система частиц;
• динамика твердых и мягких тел: жидкость, шерсть/волосы и т.д.;
• скелетная анимация;
• встроенные механизмы рендеринга и интеграция со сторонними визуализаторами;
• редактор видео;
• функции создания игр и приложений (Game Blender).

Плюсы: доступность, открытый код, кроссплатформенность, небольшой размер (около 50 мегабайт), широкий функционал, возможность создания игр.

Минусы: отсутствие документации в базовой поставке.

Итак, если коротко:

• 3Ds Max - компьютерные игры, интерьеры, визуализация.
• Maya - анимация, киноиндустрия, телевидение, клипы.
• Cinema 4D - спецэффекты в кино и телевидении, моушен-дизайн, реклама.
• Modo - реклама, игры, спецэффекты в кино.
• Houdini - визуальное программирование, спецэффекты в кино.
• Softimage - анимация и спецэффекты в кино, телевидении, играх.
• LightWave - спецэффекты в кино, телевидении.
• Blender - персонажная анимация, создание игр.

В заключение хочется отметить: 3D редактор - всего лишь инструмент, раскрыть потенциал которого может только сам дизайнер, CG художник. Освоив в полной мере один пакет, изучить другие не составит труда.

Удачи Вам в обучении и работе!

Процесс производства продукта с использованием технологий трехмерной компьютерной графики состоит из нескольких этапов. Одним из важнейших и обязательных этапов является этап создания трехмерных моделей, которые в будущем и будут являться частью рассказываемой истории. Причем абсолютно не важно, для чего именно создаются трехмерные модели или в какой индустрии их будут использовать. Ведь главная задача трехмерных моделей - создать ощущение реальности, заставить зрителя поверить в то, что он видит на экране и быть всецело во власти рассказываемой истории. В конечном итоге, трехмерная графика - это всего лишь один из способов донести до зрителя историю, придуманную сценаристом.

Но под короткой фразой «создать трехмерные модели», кроется гораздо более сложный процесс производства. Очень важной составляющей в этапе создания трехмерных моделей является создание материалов и текстур для трехмерных моделей.

Рекламный постер короткометражного фильма «Архитип» Арона Симса, главную роль в котором «играет» персонаж, полностью созданный средствами трехмерной компьютерной графики.
Copyright © 2012 Aaron Sims

Общая информация

Прежде чем трехмерная модель появится на экране кинотеатра, телевизора или монитора, ее должны создать. Как правило, под термином «создать модель», подразумевают поочередное прохождение следующих этапов производства:

1. Создание образа будущей модели.
2. Создание геометрической формы трехмерной модели.
3. Создание набора текстур для модели и настройка материалов.
4. Настройка скелета и оснастки трехмерной модели.
5. Анимация модели.

Два последних этапа производства присутствуют только в случае, если трехмерная модель будет персонажем. Если же она просто деталь окружения, то есть мира, в котором разворачиваются события, то для создания такой модели, как правило, достаточно только первых трех шагов.

Создание образа модели выполняет художник по концептам (concept artist) отталкиваясь от словесного описания режиссера или сценариста. Полученные наброски передаются моделеру (modeling artist) для того, чтобы он создал трехмерную геометрическую форму модели. На этом первые два шага в процессе производства трехмерной модели заканчиваются, но этого еще недостаточно для того, чтобы модель можно было использовать в финальном проекте.

Дело в том, что после этапа моделирования модель имеет только лишь правильную геометрическую форму, т.е. собака является собакой, автомобиль - автомобилем, но у модели напрочь отсутствуют материалы, которые и предают ей ее уникальные характеристики, а так же делают модель реалистичной. Именно после создания и назначения материалов, трехмерная модель собаки имеет черный окрас шерсти, а автомобиль покрашен красным цветом и имеет коричневый кожаный салон. Без материалов трехмерная модель выглядит серой и безликой, а вот именно материалы и вдыхают в трехмерные модели жизнь.

Пример трехмерной модели механического солдата будущего. Левая часть - чистая трехмерная модель, правая часть - законченная модель с назначенными материалами.
Copyright 2011 © Mike Jensen
Источник: http://eat3d.com/zbrush_hardsurface

Создание и настройка материалов

Что же такое «материалы», которые так нужны трехмерным моделям? Под этим термином подразумевается описание набора свойств поверхности. То есть материал хранит внутри себя описание того, какими свойствами (параметрами) обладает поверхность. Это такие свойства, как: цвет поверхности, глянцевитость или матовость, наличие или отсутствие рельефа, отражение, прозрачность, свечение и т.п.

Материалов существует огромное количество и каждый из них обладает своими, присущими только ему, наборами свойств (параметров). Для каждой трехмерной модели создаются свои материалы. Например, для модели стеклянного фужера нужен всего лишь один материал со свойствами цвета, прозрачности и отражения. А для трехмерной модели человека, нужно несколько материалов. Один для кожи со свойствами цвета, глянцевитости и рельеф, другой для волос, со свойствами цвета, глянцевитости, рельефа и прозрачности, а третий для глаз, со свойствами цвета, отражения и прозрачности.

Материалы создают художники по текстурам (texture artist), а так же могут создавать моделеры или же специалисты по настройке рендера (lighting/shading artist). В крупных компаниях процесс создания геометрической формы трехмерной модели и создание материалов для нее могут выполнять разные специалисты. В небольших компания всю работу по полному циклу производства модели, чаще всего, выполняет моделер.

Пример внешнего вида различных материалов, которые используются для назначения трехмерным моделям.
Источник: http://www.vray-materials.de

А вот создают и настраивают материалы обычно в тех же программах, в которых и создается геометрическая форма трехмерной модели. Это такие пакеты, как: Maya, Softimage, 3dsMax, LightWave 3D, Cinema 4D, Blender, Houdini, Modo и многие другие. Как правило все эти программы предоставляют удобный интерфейс для работы с материалами. А сам процесс работы сводится к тому, что художнику нужно подобрать правильное значение того или иного параметра в конкретном материале для того, чтобы он точнее соответствовал нужной поверхности.

Значения параметров материала художник может менять несколькими способами. Первый способ - это цвет . Например, красный плащ, выглядит красным из-за того, что параметр цвета в материале, который назначен геометрии плаща, задан именно красным цветом. Второй способ изменить или задать параметр материала - это цифровое значение . Например, свойство прозрачности в материале может задаваться числом в диапазоне от 0 до 100, где 0 - означает что модель полностью прозрачна, а 100 - означает, что модель не прозрачна. В то же самое время, значение 68 - сделает модель частично прозрачной. И третий способ - это использование текстур . Например, просто присвоив текстуру с изображением ландшафта трехмерной геометрии ландшафта, мы сразу заставим нашу трехмерную модель выглядеть как ландшафт. Именно третий способ настройки материала используется чаше всего при создании сложных типов материалов.

Пример настройки материалав ПО Autodesk Maya.
Источник: http://www.polycount.com/forum/showthread.php?t=94077

Использование текстур

Текстуры во всех пакетах занимающихся работой с трехмерной графикой делятся на два типа:

• растровые текстуры;
• процедурные текстуры.

Растровые текстуры - это обычные растровые изображения, которые можно получить любы способом: фото, видео технику, сканирования изображений, самостоятельное создание в редакторах растровой графики, таких как Adobe Photoshop, Gimp и др.

Процедурные текстуры - это текстуры, рисунок которых получается благодаря определенному алгоритму (математической формуле). Как правило, такие текстуры бывают не очень детализированными, но очень удобны при получении сложных материалов, где их используют для смешивания между собой растровых текстур.

Чаще художники по текстурам используют именно растровые изображения для создания материалов трехмерных моделей. И тут очень важно помнить об одной особенности растра. Она заключается в том, что качество растрового файла ограничено его размером. Чем больше ширина и высота картинки (изображения), тем выше вероятность того, что материал будет отображаться в качестве при любой степени приближения камеры к поверхности модели. Поэтому современные модели обычно используют текстуры размером минимум 2k (2048 пикселя), а в идеале, хотя бы 4k (4096 пикселя) и даже больше.

При использовании текстур, как составной части материала модели, обязательным является создание текстурной развертки трехмерной модели. Если для материалов, которые созданы без использования текстур, и даже в некоторых случаях при использовании процедурных текстур, создание текстурной развертки не является обязательным требованием, то для растровых текстур это необходимое требование. Поэтому до того, как для трехмерной модели создадут текстуры, ей должны сделать развертку текстурных координат.

Развертка текстурных координат

Для создания трехмерных моделей существует огромное количество инструментов и каждый пакет для моделирования обладает своим инструментарием для выполнения этой задачи. Есть моделирования на базе сплайнов, моделирование с помощью NURBS-кривых, полигональное моделирование, моделирование Sub-D поверхностями, но обычно в самом конце, модель преображают в полигональную сетку. И одна из причин такого конвертирования кроется в том, что для полигонального каркаса не так сложно можно создать развертку текстурных координат.

Под термином развертка (unwrap) - подразумевается процесс создания для каждого полигона трехмерной модели его отображения (проекции) на плоскости координат. Модели, которые создают, являются геометрическими формами расположенными в трехмерном пространстве, а текстуры - это плоские изображения. Развертка позволяет решить вопрос с тем, как на трехмерную геометрию нанести плоское (двумерное) изображение.

Для создания разверток можно использовать как программы, занимающиеся моделированием объектов, так и специализированные программы, которые выполняют исключительно создание разверток. Примерами программ второго типа являются программы: headus UVLayout, Ultimate Unwrap 3D, UVMapper, Unfold 3D.

Есть несколько требований к развертке текстурных координат:

1. Размер полигонов на сетке текстурных координат должен соответствовать или приближаться к размеру полигона на трехмерной геометрии. Иначе текстура на поверхности модели может быть искажена (сжата или растянута).
2. Нужно попытаться как можно эффективнее занят пространство текстурного квадрата (места, где расположена развертка текстурных координат), иначе это приведет к ухудшению качества отображения текстуры.
3. В большинстве случает запрещены наслоения (наложения) одних текстурных координат с другими. Исключением являются только симметричные, а порой и одинаковые части модели.
4. Нужно стараться делать как можно меньше швов (мест разделения текстурных координат) на видимых частях модели.

После того, как развертка модели готова, художник по текстурам может заняться созданием набора текстур.

Пример развертки текстурных координат (справа) для трехмерной модели пистолета (слева).
Источник: http://www.polycount.com/forum/showthread.php?t=80947

Создание текстур для трехмерной модели

В данный момент существует два основных способа создания текстур для материала, который в будущем будет назначен трехмерной модели.

Способ первый - это создание текстур в редакторах растровой графики (Adobe Photoshop, Gimp, Painter и т.п.) с нуля или же используя готовые растровые изображения (фотографии, рисунки и т.п.).

Способ второй - создание текстур в специализированных программа для рисования текстур сразу на поверхности трехмерной модели.

Оба способа сейчас активно используются. И у одного, и у второго, есть свои сторонники и противники. И одним, и вторым способом, можно получать качественные текстуры для моделей.

До появления специализированных программ, текстуры рисовали только в редакторах растровой графики по шаблону текстурной раскладки. Этот процесс и сейчас применяют для различных моделей. Единственным недостатком такого способа является то, что в случае наличия шва на модели (места, где разделяются текстурные координаты), художнику нужно его идеально проработать, чтобы он был не заметен на поверхности трехмерной модели. Хотя если швы сделаны правильно, их можно даже и не заметить.

Пример трехмерной модели «дрона» (слева) и набора текстур (справа) созданного в Adobe Photoshop.

В данной статье рассматривается способ быстрого текстурирования ребер модели по швам островов uv развертки в стиле текстур, раскрашенных вручную (hand painted textures , hand painting texturing ), а также для стилизации текстур в стиле Borderlands . Окрашивание рёбер белыми линиями, символизирующими, например, отражение света в hand-painted текстурировании, либо по которым пройдут темные линии, использующиеся в мультипликации для выделения контуров частей тела персонажа, строений и т.д., могут придать 3D модели индивидуальности и законченности.

Хочу сразу оговориться, что данный способ не всегда является оптимальным, поскольку может добавить общее количество дополнительных вершин модели в игровых движках, ведь uv развертка будет содержать заведомо большее количество швов 3D модели и островов развертки, о чем более подробно рассмотрено в статье . Однако данный способ рисования контрастных линий на ребрах 3D моделей – их высвечивание или затенение – все равно остается одним из самых быстрых и отлично подходит, как для неорганических 3D моделей (мехов, роботов, зданий, различных конструкций), так и для органических, включая андроидов, гуманоидов, животных и прочую живность. Конечно, нет красивей 3D моделей, затекстуренных вручную, например, в графических редакторах, таких как GIMP , Adobe Photoshop и т.д. или в приложениях, специально разработанных для текстурирования 3D моделей, например, Substance Painter от Allegorithmic, DDO Painter из набора Quixel SUITE 2 и других.

В данной статье я буду использовать 3D модель колонны, которую вместе с текстурами вы можете найти в конце статьи. В качестве 3D редактора был выбран Blender за его бесплатность и удобство работы через «горячие клавиши», однако данная техника текстурирования работает в любом другом редакторе трехмерных моделей, например, 3dsMax , Cinema4D или любой другой редактор, к которому вы привыкли. 3D редактор в данном конкретном случае нужен для того, чтобы создать uv развертку модели определенным способом, так что вместо 3D редактора вы можете использовать специализированные инструменты для создания развертки, такие как UVLayout , Unfold 3d и т.д., а можете использовать плагины для популярных 3D редакторов, к которым (плагинам) можно отнести UV Master для ZBrush от Pixologic, Ptex от Walt Disney Animation Studios и другие.

Обращаю ваше внимание, что конечный результат «ленивого» текстурирования ребер зависит от того, в каких частях модели проходят швы развертки.
Также обратите внимание, что если у вашей модели уже имеется развертка, то создание новой развертки или ее редактирование, практически всегда приводит к необходимости создания для 3D модели новой текстуры или редактированию старой.

Итак, приступим к созданию uv развертки. В качестве примера я буду использовать 3D модель колонны, которая уже появлялась в . Описанный в упомянутой статье метод автоматического создания uv развёртки отлично подходит для быстрого раскрашивания рёбер 3D модели.
Скачать 3D модель колонны и файлы текстур вы можете по ссылке в конце статьи. Я же, в свою очередь, расскажу об обеих методах создания uv развертки применимо к теме настоящей статьи.

Редактор uv развёртки и изображения. Создание изображения для uv пространства/uv плоскости

UV развертка в Blender’ отображается в отдельном окне редактора развёртки и изображения. Чтобы открыть редактор uv/изображения вместо одного из окон 3D вида, выберите под одним из окон 3D вида самую левую иконку с кубиком в изометрии, и в открывшемся меню типа редактора Editor Type выберите вкладку UV/Image Editor .

Создайте новое изображение для текстуры и uv развертки, задав ей размер вашей будущей или имеющейся текстуры, например, 512×512 пикселей.

Размер текстуры (разрешение изображения) определяется сложностью и количеством деталей вашей 3D модели, количеством элементов развертки, размером самого маленького значимого острова uv развертки и, самое главное, желаемым качеством рендера. Без создания изображения размер uv пространства будет определен в 1024×1024 пикселей. Также без такого изображения вы не сможете запекать текстуры материалов, карты нормалей, ambient occlusion и другие карты для 3D модели, включая диффузную карту, созданную путем запекания текстур, созданных в Cycles. О запекании текстуры Cycles в диффузную карту будет рассказано в отдельной ///статье.

Для того чтобы создать авторазвертку 3D модели, перейдите в режим редактирования меша, для чего выберите 3D модель Правой Кнопкой Мыши и нажмите клавишу ‘TAB ‘. Горячие клавиши в Blender работают для того окна, в котором находится курсор мыши. Теперь выберите все вершины меша вашей 3D модели (или всех составных мешей), нажав клавишу ‘A ‘. Чтобы создать uv развертку в зависимости от выбранных параметров (авторазвертку), нажмите клавишу ‘U ‘ и в открывшемся меню uv преобразования «UV Mapping » выберите вкладку «Smart UV Project «. Выставьте параметры, которые позволят вам создать uv развертку так, чтобы швы развёртки проходили по максимальному количеству ребер, которые вы хотите окрасить. В случае с используемой колонной такими параметрами являются:

— лимит угла Angle Limit в этот раз не трогаем и оставляем по умолчанию 66.00;

— Area Weight – тоже не трогаем;

— а вот параметру Island Margin , отвечающему за отступы между создаваемыми островами uv развертки выставим значения в 0.05, чего для изображения в 512х512 пикселей вполне достаточно. Для изображений с другими размерами значение для данного параметра может отличаться.

Если вы создали развертку, и вас не устроили какие-либо из ее параметров, вы можете нажать клавишу ‘F 6’ , чтобы открыть меню настроек последней выполненной операции. В это меню, в данном случае “Smart UV project ”, вы можете изменять параметры создания авторазвертки, изменения в которой будут немедленно отражаться на уже созданной uv развертке.

В отличие от процесса ручного создания uv развертки, после автоматического создания развертки ребра на 3D модели не маркируются в качестве швов (красным цветом). Чтобы посмотреть, по каким ребрам прошли швы развертки (а заодно и промаркировать ребра развертки в качестве швов), вы можете выбрать создание швов на 3D модели на основании островов uv развертки, если откроете меню развертки, выбрав “UVs ” под окном редактора развертки, в котором выберете вкладку “Seams from Islands ”.

Создание uv развёртки вручную

Если вы, как и я, предпочитаете создание uv развёртки вручную, а не автоматически, то этот раздел — для вас. Те же, кто создал uv развертку автоматически, данный раздел могут пропустить. В некоторых случаях, особенно в случаях с органическими моделями, авторазвертка может и не обеспечить желаемого результата в создании островов развертки.
Итак, выделите ребра 3D модели, которые в дальнейшем будут окрашены в задуманный вами цвет. Чтобы в Blender’е выделить необходимые ребра, для начала, выберите модель Правой Кнопкой Мыши и перейдите в режим редактирования меша (клавиша ‘TAB ‘). Для удобства выделения ребра меша, перейдите в режим выделения рёбер меша, для чего нажмите сочетание клавиш Alt+TAB и выберите в открывшемся меню режима выбора меша “Mesh Select Mode ” вкладку «Edge «. Чтобы выделить ребро меша, щелкните на нем Правой Кнопкой Мыши. Чтобы добавить другое ребро к уже выбранному ребру, нажмите и удерживайте клавишу ‘Shift ‘ и щелкните Правой Кнопкой Мыши на ребре, которое хотите добавить. Клавиша ‘Shift ‘ работает как для элементов меша (вершин, ребер, полигонов) так и для объектов (в режиме объекта, соответственно). Если вы хотите добавить сразу несколько рёбер/вершин/полигонов, принадлежащих одной петле/контуру, зажмите клавишу ‘Alt ’ и щелкните на одном из ребер Правой Кнопкой Мыши. Клавиша ‘Shift ‘ работает и здесь, т.е. комбинация клавиш для добавления «петельных» рёбер будет выглядеть как Shift+Alt+ПКМ (Правая Кнопка Мыши).

Как было сказано выше, клавиша ‘Alt ’ в сочетании с Правой Кнопкой Мыши позволяет выделять не одно ребро, а сразу несколько рёбер, являющихся продолжением друг друга, т.е. выделяются ребра, принадлежащие одной петле (loop), не важно, замкнута эта петля или нет. Данный способ выделения подходит и для четырехугольных полигонов, но не для треугольных, пятиугольных и т.д. полигонов, поскольку алгоритм выделения ориентируется на противолежащие ребра полигонов.

Более подробно про выделение полигонов, вершин и ребер (и не только про это) вы можете прочитать в руководстве пользователя Blender .
Хочу обратить ваше внимание, что не обязательно выбирать сразу все ребра, которые хотите отметить в качестве швов. Можно отмечать и маркировать их в качестве швов по частям.
Ребра модели также можно выделить, если выбрать все принадлежащие им вершины Правой Кнопкой Мыши в режиме выделения вершин меша.

Чтобы отметить выделенные ребра в качестве швов, нажмите сочетание клавиш Ctrl+E и в открывшемся меню рёбер «Edges » выберите вкладку «Mark Seam «. Отмеченные в качестве швов ребра будут выделены красным.

Теперь выберите весь меш своей модели (или все меши, если модель состоит из нескольких мешей), находясь в режиме редактирования, нажав клавишу ‘A ‘ один или несколько раз, пока все ребра и вершины модели не будут выделены желтым. Более подробно про монолитные и составные модели вы можете почитать в статье . После того, как вы выделите все составные элементы меша/мешей своей модели, нажмите клавишу ‘U ‘ и в открывшемся меню uv преобразования UV mapping выберите пункт “Unwrap ” или нажмите клавишу ‘U ‘ еще раз, чтобы создать для выбранных плоскостей uv развертку, которая отобразится в окне редактирования развёртки/изображения.

После того, как вы промаркируете все необходимые ребра в качестве швов, не забудьте также отметить в качестве швов ребра, отвечающие за получения правильной uv развертки (так для цилиндра, такими ребрами являются: одно из ребер на его боковой поверхности и ребра окружности, описывающей его основания), т.е. не забывайте про правила создания uv развертки без напряжений и наложения частей развертки друг на друга.

Обратите внимание, что переключение между отображением углового напряжения и напряжения по областям осуществляется в информационной панели инструментов (горячая клавиша — ‘N ’) во вкладке “Display ” кнопками “Angle ” и “Area ”, соответственно.

Кроме напряжений, вы можете заметить, что получившаяся форма uv развертки явно не располагает к беспроблемному текстурированию боковой поверхности цилиндра.

Наличие разряжений, как и напряжений, грозит артефактами отображения текстуры на 3D модели: где есть разряжения – текстура будет растянута, где есть напряжения — сжата.

Итак, как только вы создадите развертку своей 3D модели, необходимо будет экспортировать ее (развертку).

Выберите расположенный под окном редактирования развертки пункт меню UVs и в открывшемся меню выберите “Export UV Layout“, после чего в диалоге сохранения файла введите название файла для uv развертки, например, “pillaruv.png”, и выберите папку, в которую хотите ее сохранить.

В зависимости от режима редактирования развёртки (включен ли синхронный режим редактирования uv или нет) для экспорта uv развёртки вам может потребоваться выбрать все ее вершины в редакторе развертки перед тем, как выполнить экспорт.

Не забудьте экспортировать и саму 3D модель.

Раскрасили ребра модели черным и белым, научили ругаться …

Теперь давайте приступим непосредственно к разукрашиваанию рёбер. Откройте в графическом редакторе (GIMP , Photoshop или любом другом) файл с вашей uv-разверткой. Я буду описывать процесс в русифицированном GIMP ’е. Скопируйте 6-7 раз слой с разверткой и объедините слои-копии и оригинальный слой с Uv разверткой в один, чтобы развертка приняла более насыщенный вид, и вы могли выделить острова развертки, а не только черные линии. Измените имя объединенного слоя на “UVLayer ”.
Импортируйте новым слоем текстуру 3D модели, например, текстуру камня из магазина ассетов, назовите слой с текстурой “MainTexture ” и поместите ее под слоем «UVLayer «.

Как самому создать такую текстуру и карту нормалей к ней, будет рассказано в отдельной ///статье.

Теперь создайте еще один новый слой (Ctrl +Shift +N ), на котором мы будем рисовать линии, назовите его, например “L ines ”, и разместите поверх всех слоев. Сделайте слой «Lines » активным, щелкнув на его названии Левой Кнопкой Мыши . Теперь выделите элементы развертки по контуру, в нажмите и удерживайте клавишу ‘Alt ‘ и щелкните Левой Кнопкой Мыши на миниатюре слоя «UVLayer «.

Выберите кисть и шаблон кисти: щелкните Левой Кнопкой Мыши на иконке кисти и установите размер кисти при помощи клавиш ‘{ ‘ и ‘} ’. Выберите желаемый цвет кисти, в который хотите покрасить ребра модели, например черный. Теперь на активном слое «L ines «необходимо обвести линией с заданной толщиной, цветом и рисунком кисти выбранный ранее контур. Чтобы нарисовать линию поверх выделенного контура (по сути, обвести выделенный контур) выберите в главном меню вкладку «Правка «, которое открывает выпадающее меню, в котором выберите пункт “Обвести выделенное ”, чтобы открыть окно “Стиль обведения области ”. В открывшемся меню выберите “Обвести рисующим инструментом ”, затем выберите рисунок/шаблон кисти (на самом деле, это можно сделать в любой момент) и подтвердите обводку, нажав кнопку “Обвести ”.

Можно оставить обводку как есть, а можно добавить размытие и смещение/рябь к получившейся обводке. Можно также поработать ластиком с рваным шаблоном/рисунком кисти и различной прозрачностью. Данные операции отнимут меньше времени и сил, если для редактирования и создания текстур использовать графический планшет, например, Wacom . Графический планшет станет вам незаменимым помощником не только в графических приложениях, но и в 3D редакторах (например для ), а потом и вовсе заменит мышь.Показанная на рисунке текстура, получается при использовании двух текстур обводки (белая обводка – в одном слое, черная – в другом), где на одном слое обводки удаляем ненужные линии, например, удаляем черные линии в тех областях развертки, где мы не хотим их видеть. Другими словами, оставляем белые линии только для ребер, которые должны отражать свет, черные линии оставим для затемненных и загрязненных участков модели.

Теперь текстура готова и осталось лишь отключить видимость всех слоев кроме слоя “UVLayer” и “MainTexture ” и экспортировать ее в файл в формате, скажем, png или tiff.

Используем 3D модель и текстуру в Unity3D

Импортируйте текстуру в Unity3 D , перетащив ее из папки Windows в одну из подпапок папки Assets , и добавьте в слот Albedo меню настроек материала. Карту нормалей из архива добавьте в слот Normal Map .

Для раскрашенных описанным способом 3D моделей, ребра которых выделены черными и/или белыми линиями, отлично подойдет toon-шейдером (cartoon shader,мультяшные шейдеры). Один из таких бесплатных шейдеров, который позволяет выделять контуры игрового объекта целиком и его составных частей, представлен в магазине ассетов Unity3D под названием “Toon Shader Free ”.

На рисунке показана затекстуренная описанным в статье методом 3D модель с примененным toon-шейдером. Dreadnought Warhammer 40k

Post Views: 9 976

3D моделирование — очень популярное, развивающееся и многозадачное направление в компьютерной индустрии на сегодняшний день. Создание виртуальных моделей чего-либо стало неотъемлемой частью современного производства. Выпуск медиа-продукции, кажется, уже не возможен без использования компьютерной графики и анимации. Конечно же, под разнообразные задачи в этой отрасли предусмотрены и специфические программы.

Выбирая среду для трехмерного моделирования, в первую очередь, следует определить круг задач, для решения которых она подходит. В нашем обзоре мы, также, затронем вопрос сложности изучения программы и затрат времени на адаптацию под нее, так как работа с трехмерным моделированием должна быть рациональной, быстрой и удобной, а результат получался качественным и максимально творческим.

Перейдем к разбору самых популярных приложений для 3D моделирования.

Autodesk 3ds Max

Самым популярным представителем 3Д-моделлеров остается Autodesk 3ds Max — самое мощное, функциональное и универсальное приложение для трехмерной графики. 3Д Макс — это стандарт, под который выпущено множество дополнительных плагинов, разработано готовых 3Д-моделей, отснято гигабайты авторских курсов и видеоуроков. С этой программы лучше всего начинать учиться компьютерной графике.

Эта система может использоваться во всех отраслях, начиная от архитектуры и дизайна интерьеров и заканчивая созданием мультфильмов и анимированных видеороликов. Autodesk 3ds Max идеален для статичной графики. С помощью него быстро и технологично создаются реалистичные картинки интерьеров, экстерьеров, отдельных предметов. Большинство разрабатываемых 3Д-моделей создаются именно в формате 3ds Max, что подтверждает эталонность продукта и является самым большим его плюсом.

Cinema 4D

Cinema 4D — программа, которая позиционируется как конкурент Autodesk 3ds Max. Синема обладает практически таким же набором функций, но отличается в логике работы и способах выполнения операций. Это может создать неудобства для тех, кто уже привык работать в 3Д Макс и хочет воспользоваться преимуществами Cinema 4D.

По сравнению со своим легендарным конкурентом, Cinema 4D может похвастать более совершенным функционалом в создании видеоанимаций, а также способностью создавать реалистичную графику в режиме реального времени. Уступает же Cinema 4D, в первую очередь, своей меньшей популярностью, из-за чего количество 3Д-моделей под эту программу намного меньше, чем для Autodesk 3ds Max.

Sculptris

Для тех, кто делает свои первые шаги на поприще виртуального скульптора, идеально подойдет несложное и веселое приложение Sculptris. С помощью этого приложения, пользователь сразу погружается в увлекательный процесс лепки скульптуры или персонажа. Воодушивившись интуитивным творением модели и развивая свои навыки, можно перейти на профессиональный уровень работы в более сложных программах. Возможности Скульптрис достаточны, но не полны. Результат работы — создание одиночной модели, которая будет использоваться при работе в других системах.

IClone

IClone — это программа, разработанная специально для создания быстрых и реалистичных анимаций. Благодаря большой и качественной библиотеке примитивов, пользователь может ознакомится с процессом создания анимации и приобрести свои первые навыки в этом виде творчества. Сцены в IClone создаются легко и увлекательно. Хорошо подойдет для первоначальной проработки фильма на этапах эскизирования.

IClone хорошо подходит для изучения и использования в простых или малобюджетных анимациях. Однако его функционал не так широк и универсален, как в Cinema 4D.

ТОП-5 программ для 3D моделирования: видео

AutoCAD

Для целей строительного, инженерного и промышленного проектирования применяется самый популярный чертежный пакет — AutoCAD от компании Autodesk. Эта программа обладает мощнейшим функционалом для двухмерного черчения, а также проектирования трехмерных деталей разной сложности и назначения.

Научившись работать в AutoCAD, пользователь сможет проектировать сложные поверхности, конструкции и прочие изделия материального мира и оформлять к ним рабочие чертежи. На стороне пользователя — русскоязычное меню, справка и система подсказок по всем операциям.

Эту программу не стоит применять для красивых визуализаций, как Autodesk 3ds Max или Cinema 4D. Стихия Автокада — рабочие чертежи и подробная разработка модели, поэтому для эскизных разработок, например, архитектуры и дизайна лучше выбрать более подходящий для этих целей Sketch Up.

Sketch Up

Sketch Up — это интуитивная программа для дизайнеров и архитекторов, которая используется для быстрого создания трехмерных моделей предметов, конструкций, зданий и интерьеров. Благодаря интуитивному процессу работы, пользователь может воплотить свой замысел достаточно точно и графически понятно. Можно сказать, что Sketch Up — самое простое решение, используемое для 3d моделирования дома.

Скетч Ап обладает возможностью создания как реалистичных визуализаций, так и эскизных чертежей, что выгодно отличает его от Autodesk 3ds Max и Cinema 4D. В чем уступает Sketch Up, так это в низкой детализации объектов и не столь большим количеством 3Д-моделей под свой формат.

Программа имеет простой и дружественный интерфейс, она проста в изучении, благодаря чему обретает все больше сторонников.

Sweet Home 3D

Если требуется несложная система для 3D-моделирования квартиры, на эту роль отлично подойдет Sweet Home 3D. Даже неподготовленный пользователь сможет быстро начертить стены квартиры, разместить окна, двери, мебель, нанести текстуры и получить эскизный проект своего жилья.

Sweet Home 3D — решение для тех проектов, в которых не требуется реалистичная визуализация и наличие авторских и индивидуальных 3Д-моделей. Построение модели квартиры основывается на встроенных библиотечных элементах.

Blender

Бесплатная программа Blender является очень мощным и многофункциональным инструментом для работы с трехмерной графикой. Количеством своих функций он практически не уступает большим и дорогим 3ds Max и Cinema 4D. Эта система вполне подойдет как для создания 3Д-моделей, так и для разработки видеороликов и мультфильмов. Несмотря на некоторую нестабильность работы и отсутствие поддержки большого числа форматов 3Д-моделей, Blender может похвастать перед тем же 3ds Max более продвинутым инструментарием создания анимаций.

Блендер может оказаться сложным в изучении, так как имеет сложный интерфейс, непривычную логику работы и нерусифицированное меню. Зато благодаря открытой лицензии он может быт успешно использован в коммерческих целях.

NanoCAD

NanoCAD можно считать очень урезанной и переработанной версией многофункционального AutoCAD. Конечно же, Нанокад не обладает даже близким набором возможностей своего прародителя, но подойдет для решения небольших задач, связанных с двухмерным черчением.

Функции трехмерного моделирования также присутствуют в программе, но они настолько формальны, что рассматривать их как полноценные 3Д-инструменты просто нельзя. Нанокад можно посоветовать тем, кто занимается узкими чертежными задачами или делает первые шаги в освоении чертежной графики, не имея возможности приобрести дорогой лицензионный софт.

Lego Digital Designer

Lego Digital Designer — это игровая среда, с помощью которой можно собрать конструктор Лего на своем компьютере. Это приложение можно лишь условно отнести к системам для 3Д-моделирования. Цели Lego Digital Designer — развитие пространственного мышления и навыков комбинирования форм и в нашем обзоре нет конкурентов для этого чудо-приложения.

Данная программа прекрасно подойдет для детей и подростков, а взрослые могут собрать из кубиков дом или машину своей мечты.

Visicon

Visicon — это очень простая система, используемая для 3d моделирования интерьера. Визикон нельзя назвать конкурентом для более продвинутых 3Д-приложений, зато он поможет справиться неподготовленному пользователю с созданием эскизного проекта интерьера. Его функционал во многом похож со Sweet Home 3D, однако Visicon обладает меньшим количеством возможностей. При этом, скорость создания проекта может оказаться быстрее, благодаря простому интерфейсу.

Простейшим способом создания несложных объемных объектов и их сочетаний в среде Windows 10 является использование интегрированного в операционную систему редактора Paint 3D. С помощью инструмента можно быстро и легко создавать, а также редактировать модели в трехмерном пространстве.

Приложение прекрасно подойдет пользователям, которые осуществляют первые шаги в изучении 3D-моделирования за счет простоты освоения и встроенной системы подсказок. Более опытные пользователи могут использовать Paint 3D в качестве средства быстрого создания набросков трехмерных объектов для дальнейшего использования в более продвинутых редакторах.

Вот мы и рассмотрели самые популярные решения для 3D моделирования. В качестве итога составим таблицу соответствия этих продуктов поставленным задачам.

Эскизное моделирование интерьера — Visicon, Sweet Home 3D, Sketch Up
Визуализация интерьеров и экстерьеров — Autodesk 3ds Max, Cinema 4D, Blender
Предметное 3D-проектирование — AutoCAD, NanoCAD, Autodesk 3ds Max, Cinema 4D, Blender
Cкульптурирование — Sculptris, Blender, Cinema 4D, Autodesk 3ds Max
Создание анимаций — Blender, Cinema 4D, Autodesk 3ds Max, IClone
Развлекательное моделирование — Lego Digital Designer, Sculptris, Paint3D

Текстуринг – это создание текстур (фактуры, рисунка, мелкого объёма, цвета) на виртуальной 3D модели. Шейдинг – процесс, осуществляемый с помощью с шейдера – программы, применяемой в трёхмерной графике для определения окончательных параметров объекта или изображения. Шейдер может включать описание поглощения и рассеивания света произвольной сложности, наложения текстуры, отражение и преломление, затемнение, смещение поверхности и эффекты пост-обработки. Программируемые шейдеры очень эффективны и позволяют при помощи простых геометрических форм визуализировать сложные с виду поверхности.

Сборка шейдера без текстур средствами Maya

С чего начать «оживление» предмета

Предположим, выдан объект. К нему, если работа предстоит на студии, обычно предоставляется эскиз или скетч. В зависимости от задания, модель затекстурить можно разными способами, например – полностью «раскрасить» в одной из программ для текстуринга (Autodesk Mudbox,The Foundry MARI, ZBrush, CINEMA 4D Studio,3d coat), используя различные инструменты из палитры.

После этого необходимо выгрузить текстурные карты (картинки).

Нарисовать, склеить и смонтировать карты можно и в сторонней программе, например в 2D программе Photoshop.

Программа Photoshop

Зашейдить объект и без использования текстур можно, полностью заменив все карты процедурными шейдерами уже в Autodesk Maya или Max.

Маппинг

На следующем этапе необходимо «размапить» объект. Маппинг – это создание виртуальной выкройки объекта текстурирования. Делать его можно разными способами и в разных программах, например – headus UVLayout.

Основной принцип маппинга – делать разрезы в максимально невидимых для зрителя местах (за ушами, волосами, под кантом). При «раскрашивании» кистями вручную, по большому счету, неважно, где находится шов – он закрасится. Однако на швах могут быть баги, «потянутости», поэтому лучше швы прятать, тогда в итоге будет меньше мороки. Вообще, качественные выкройки – залог наилучшего результата.

Для раскрашивания объектов можно использовать и карты, созданные в 2D программе или фото, которые будут проецироваться на модель в 3D пространстве и обрисовываться по форме.

Впрочем, такие текстуры можно использовать и не рисуя ими по объекту. Тогда они будут смешиваться сразу в шейдере. Для этого создается тайловая карта, которая может повторяться любое количество раз, состыковываясь сама с собой с любой стороны. Важно помнить, что в данном случае маппинг должен быть идеальным, все швы в нужных местах должны быть скрыты. Иначе тайл сразу выдаст несостыковку, и направления текстур не совпадут.

Существуют способы автоматического маппинга. В данном случае программа выбирает на свое усмотрение, где делать рез, из-за чего есть вероятность, что будут заметны стыки карт в нежелательных местах. Однако в ряде шейдеров с однородным материалом, где не обязательны карты (например, в чистом стекле или пластмассе), швы не будут видны. В таких случаях маппинг может и вовсе не пригодится.

Для создания шейдера может понадобиться несколько карт для разных параметров. Карты могут быть как в градациях серого, так и цветные, в зависимости от назначения: карта цвета (diffuse, color), рельеф (bump, displacement), карты отражения, преломления, поглощения света (reflection, refraction, specular) и многие другие – зависит от сложности задачи.

Когда готовы карты, можно собирать шейдер-материал объекта и рендерить, то есть считывать картинку.

Рендерить можно в разных программах: RenderMan,V-Ray, Arnold Renderer или mental ray. По сути своей все рендеры схожи, но у каждого есть свои особенности. Есть ряд параметров, на которые можно цеплять карты или настраивать сами по себе. Существуют параметры константные, которые настраиваются в определенном интервале без карт цифровыми значениями (например, от 0 до 1), и вариативные, имеющие несколько критериев, которые в том числе могут быть взяты из карты. Для того чтобы увидеть итоговый результат при рендеринге наиболее точно, нужно всегда помнить про источники света.

Сейчас в интернете можно найти много уроков по вариантам и способам маппинга , текстуринга , шейдинга , ведь существует множество сочетаний использования функций программ. По настройкам материалов существуют как уроки, так и таблицы с известными точными цифровыми значениями физически корректных параметров.

Учиться и углубляться в эту область можно постоянно – сфера компьютерной графики постоянно развивается, придумываются все более совершенные способы реализации самых безумных идей. Главное – не терять желание!