3D моделирование в игровой индустрии

Изучая разработку компьютерных игр я заинтересовался 3d моделированием. Я начал изучать пакеты для 3d моделирования. Изучив базовые методы и средства создания моделей стало ясно, что этого недостаточно для создания 3d ассетов.

Особенности моделирования для игр

Когда мы представляем себе 3d модель объекта зачастую мы думаем о нем как о наборе полигонов (полигон - совокупность вершин, рёбер и граней, которые определяют форму многогранного объекта в трехмерной компьютерной графике). Однако, когда мы говорим о рендеринге игрового изображения на GPU, в первую очередь важны именно вершины (вертексы от англ. vertex).

Модель в компьютерной графике зачастую содержит 3 вершины (отдельно стоит упомянуть модели персонажей, полигональная сетка которых состоит из четырех вершин, что упрощает работу при создании анимации).

В полигоне может быть сколько угодно углов (вершин), но только в рамках 3D редактора, для удобства. Видеокарта все равно видит их триангулированными.

Помимо вершин в трехмерном пространстве для рендеринга изображения используется двухмерная развертка - UV. Такое представление модели можно сравнить с выкройкой одежды. Развертка сопоставляется с изображением (текстурой), что позволяет раскрасить модель, нанести на нее реалистичные материалы.

Инструменты и примеры их использования в среде Blender

Создание объекта

Создание объекта выполняется путем нажатия сочетания клавиш Shift+A в меню редактирования в объектном режиме на области 3D Viewport

Редактирование

	Для входа в меню редактирования необходимо нажать кнопку Tab на области 3D Viewport
	Перейдем в режим просмотра сетки путем нажатия клавиши Z и выбора режима Wireframe. Далее путем нажатия клавиши B выделим ряд нижних точек.
	Используя операцию перемещения (клавиша G) передвинем нижнюю часть сферы так, чтобы форма напоминала колбу лампочки. Выделив кольцо точек мы можем изменить диаметр окружности, используя инструмент масштабирования (клавиша S).
	Выйдем из режима редактирования (клавиша Tab) и начнем моделировать цоколь для этого создадим цилиндр. Переместим его и в режиме редактирования создадим дополнительные разрезы, используя сочетание клавиш Ctrl+R.
	В режиме выбора полигонов () выделим внутренние кольца
	Используя инструмент экструдирования (клавиша E) создадим элементы, похожие на резьбу. Для этого необходимо изменить центр вращения на Individual Origins:
	Включив пропорциональное редактирование (Projected 2D), выделим боковые грани и сдвинем их вверх по оси Z.
	Сбросив параметры центра вращения и пропорционального редактирования в стандартные значения, выровняем верхние и нижние грани относительно оси Z, для этого используем последовательность команд (S, Z, 0) - отмасштабировать координаты Z точек, усреднив их значения.
	Используя инструменты экструдирования и масштабирования создадим нижнюю часть цоколя.
	Выйдем из режима редактирования и применим модификатор Subdivision Surafce. Получим следующий результат.

Инструменты для текстурирования и анимирования

Текстурирование

Текстура – это растровое изображение, применяемое к полигональной модели путем наложения, с целью придания модели фактурности, рельефности и нужной цветовой окраски.

Текстурирование – этап в процессе создания модели, позволяющий придать поверхности объемного объекта определенных параметров и свойств, для придания ее максимальной реалистичности и сходства с реальным объектом.

Можно выделить следующие методы создания текстур:

в графическом 2d редакторе;
создание текстуры в специальных пакетах, например, Mudbox, ZBrush, 3D-Coat, Substance Designer;
построение на основе процедурных карт;

Substance Painter – инструмент для быстрого текстурирования объектов или персонажей, рабочий процесс в нем базируется на слоях. Он особенно интересен тем, что вы используете Substance материалы, чтобы рисовать прямо по мешу (3d объекту) по всем каналам (diffuse, specular и т.д.) одновременно, чтобы создавать полностью настраиваемые эффекты, например, эрозию или грязь.

По умолчанию, Substance Painter предлагает материалы, которые удовлетворят практически все ваши потребности. Однако есть возможность создать и пользовательский материал.

Анимирование

Создание 3D моделей – это долгая и кропотливая работа, однако, на создание 3D анимации уходит еще больше сил и времени.

Blender предоставляет разнообразные предустановленные шаблоны движений – пользователю не придется самому прописывать простую анимацию походки персонажа. Имеет большую библиотеку, из которой пользователи могут загрузить объекты природы (деревья, местность, облака) и разнообразные фактуры.

Наиболее распространенная профессиональная программа для создания трехмерной анимации - Autodesk Maya. С ее помощью были созданы визуальные эффекты для «Матрицы» и «Властелина Колец»; такие анимационные персонажи как Дейви Джонс, Халк и Голлум;

Autodesk 3Ds Max в свою очередь имеет большую утилиту Particle Systems, которая позволяет моделировать огонь, дым, дождь и т.д. Hair&Fur позволяет создавать реалистичные волосы, шерсть, траву и т.п. 3ds Max применялась при создании фильмов «Люди Х», «Послезавтра», «Парк юрского периода».