Лоуполи модели что это
Дизайн низкополигональных персонажей
Персонаж — это личность. Без истории нет индивидуальности. Каждый хороший персонаж начинается с истории, а дизайн персонажа должен рассказать эту историю.
В своей предыдущей статье How To Make Low Poly Look Good я говорил, что главная цель низкополигонального (low poly) дизайна — донести сообщение через наименьшее количество форм.
Это особенно справедливо, когда вы создаёте низкополигонального персонажа. Нужно рассказать историю, использовав как можно меньше форм.
Изложенная ниже концепция подходит для дизайна персонажа игры, фильма, иллюстрации или любого другого личного проекта.
Я буду работать в Blender. В Maya, Max и других 3D-редакторах есть похожие инструменты, так что не беспокойтесь об этом.
Намечаем персонажа
Дизайн персонажей в целом сам по себе заслуживает отдельной статьи, поэтому здесь мы не будем в него углубляться, но, по крайней мере, рассмотрим некоторые базовые понятия, которые помогут нам в дальнейшем.
Прежде чем приступать к созданию персонажа, нам нужно определиться, кем и чем будет являться персонаж.
Необязательно писать о нём целый рассказ, просто подумайте над тем, что определяет вашего персонажа.
Но разве это нужно делать, если мы хотим всего лишь выложить несколько красивых изображений на Artstation? Вообще-то нет, но именно из-за этого там в основном встречаются модели типа «грудастая воительница» и «мужчина в эпичном космоскафандре».
Разумеется, в них нет ничего плохого, но мы бы хотели избежать стереотипности наших персонажей.
Обычно вдаваться в подробности не нужно, но чем больше информации у вас есть о персонаже, тем большая опора у вас будет в процессе дизайна.
Какой тип персонажа мы создаём? Что с ним происходило, что будет происходить? В какой он находится ситуации? Каков его социальный статус? Всё это достаточно общие вопросы, но на них легко ответить, и они позволят развивать персонаж, задавая более подробные вопросы.
Дизайн
Я отношусь к low poly как к удалению как можно большего количества деталей без утери сущности того, что мы создаём.
Именно поэтому я считаю важным сначала наметить персонажа, а уже затем погружаться в процесс дизайна.
Если мы ограничиваем себя в количестве полигонов и текстур, то нам нужно очень чёткое понимание того, что хотим показать.
Хоть мы и хотим максимально упростить модель, нам всё же нужно сохранить достаточно форм, чтобы передать её выразительность. Существует множество способов передачи выразительности персонажа. Это не обязательно значит, что ему нужны глаза. Выразительность часто можно передать через движение, цвета и формы.
Мы хотим добавлять детали только там, где они действительно важны. Давайте взглянем на простой пример:
Как видите, чтобы показать персонажа, нам нужно очень мало черт. Нам даже не нужны кисти, ступни и даже лицо, и тем не менее мы понимаем, что это женщина на службе. Возможно, это стюардесса или полицейский?
Вот ещё один пример:
На рисунке показаны 4 уровня сложности — от лица с носом, глазами и бровями до почти отсутствующих черт.
И тем не менее, очевидно, что на каждом изображении запечатлён молодой мужчина. Здесь нам нужно принять решение: какой объём информации НЕОБХОДИМ, чтобы донести наш посыл.
Лично я выбираю здесь человека без лица. Если мне не нужно создавать для него выразительную мимику, то я скорее всего остановлюсь на безликом варианте. Он позволяет зрителю задействовать своё воображение и добавляет ощущение загадки.
Далее мы обсудим формы, но прежде чем приступим к этому, я хотел бы сделать краткое отступление, чтобы вы поняли, что такое на самом деле low poly.
Low Poly и мультфильмы
Не волнуйтесь, мы скоро вернёмся к низкополигональному дизайну.
Низкополигональная графика обычно идёт рука об руку с мультфильмами. В сущности, я считаю, что графика low poly и является своего рода мультфильмом, или, по крайней мере, его близким родственником.
Я имею в виду, что в мультфильмах обычно используются упрощённые формы, преувеличенные и с яркими привлекательными цветами. Существуют и более печальные вариации, но они всё равно основаны на этих фундаментальных свойствах мультфильма.
Одна студия сделала особый вклад в то, как выглядят сегодня почти все мультфильмы. И вы знаете, какую студию я имею в виду… разумеется, я говорю о Disney.
Disney Studios всегда умела мастерски брать самые абсурдные концепции и превращать их в нечто, что мы любим и во что верим.
Давайте на секунду взглянем на это отстранённо. Микки Маус — это говорящая мышь, одетая только в шорты и ботинки сорок пятого размера. Тем не менее, нам он не кажется странным, это просто делает его забавным и запоминающимся.
Его друг Гуфи — это пёс, а ещё у Микки есть собака-питомец по имени Плуто… Хм, а почему же Гуфи не домашняя собака? Он пёс, как и Плуто, но почему нас это не озадачивает?
Каждому говорящему персонажу дана одежда, придающая ему социальный статус, то есть они интеллектуальны и цивилизованы. Плуто считается домашним питомцем, а потому у него нет одежды, только ошейник.
Это превосходный пример того, как художники определяют каждому персонажу социальный статус и встраивают его в дизайн.
Настойчиво рекомендую вам приглядеться к работам Disney и других студий, которые вам нравятся, и изучить то, как они отображают своих персонажей.
Формы и силуэт
Я вспомнил Disney потому, что эта студия очень хорошо создаёт дизайн чётких, читаемых форм.
Правильно будет начать с силуэта. Придумав идею персонажа, начните набрасывать приблизительные формы и экспериментировать с пропорциями и позами.
Если вы плохо рисуете от руки, то могу посоветовать делать черновики форм в цифровом ПО для скульптинга, например, в Zbrush или Blender. Оно позволит вам быстро набросать базовые формы.
Лично я предпочитаю скульптинг, потому что он позволяет мне покрутить модель и посмотреть на неё под разными углами. Завершив модель, мы сможете использовать её как образец для моделирования персонажа.
Хороший трюк — определить наиболее важные черты персонажа и преувеличить их (СИЛЬНО).
В общем случае стоит преувеличивать настолько, чтобы персонаж не выглядел глупо. Затем следует по возможности преуменьшить менее важные черты. Это создаст простоту, но в то же время добавит персонажу сложности.
Возьмите для примера Джессику Рэббит из фильма «Кто подставил кролика Роджера».
Процесс создания дизайна
Давайте теперь отдохнём от лекций и создадим низкополигонального персонажа! После этого мы рассмотрим технические советы по моделированию низкополигональных персонажей.
Мы будем делать каменного персонажа.
Он может быть врагом или боссом в фэнтезийной видеоигре, скорее всего, живущим в горах.
Мы можем представить, что он образовался из вулкана, наполненного тёмной магией, но в этом случае мне придётся добавить в трещины немного сверкающей магмы.
Вы уже видите, что мы начинаем добавлять детали, показывающие, кем и чем является персонаж, исходя из его предыстории. Идея с магмой пришла ко мне, когда я уже закончил проект!
Ну, давайте разбираться с нашим персонажем. Я хотел создать каменного монстра, состоящего из булыжников. Как будто бы почти все формы могут быть произвольной скальной формацией, случайно выглядящей как персонаж.
Я начал с очень грубого наброска, чтобы хотя бы иметь представление о том, что хочу сделать.
Уродливый, но полезный концепт-арт
Как видите, в нём нет ничего особенного, и такой набросок я бы не стал никому показывать. Он просто нужен нам в качестве референса, чтобы использовать его в 3D-редакторе.
Я начал экспериментировать с этим быстрым наброском в качестве референса для ZBrush, пока не получил результат, который можно использовать в качестве основы.
На этом этапе следует экспериментировать и пробовать разные формы, чтобы получить красивый читаемый силуэт.
Но будьте аккуратны, здесь очень легко застрять на деталях и забыть про общую картину. Помните, что мы используем его только как референс для настоящей модели, поэтому о деталях можно позаботиться позже.
Этапы создания каменного монстра
Закончив скульптить основу, можно начать создавать базовый меш, с которым можно работать (скульпт может быть слишком высокополигональным и неудобным для работы). В дальнейшем мы рассмотрим техники, позволяющие решить эту задачу. Этот процесс называется ретопологией.
Создав чёткий низкополигональный меш, мы начинаем добавлять детали и удалять ненужные элементы. Разумеется, можно оставить всё как есть, но лично я предпочитаю поработать и немного поперемещать и «помять» вершины, чтобы получить более приятный результат. Ниже мы остановимся на этом подробнее.
Так в общем виде выглядит мой процесс дизайна низкополигональных персонажей. Иногда я пропускаю этап базового скульпта и просто начинаю с куба или чего-то подобного; это быстрее, хоть и сложнее.
Эффект термоусадки
Это субъективная тема, так что если вы не согласны с изложенным ниже, это вполне нормально.
Что же я подразумеваю под эффектом термоусадки (shrink wrap effect)? Представьте, что у вас есть область равномерно распределённых полигонов, и вы оборачиваете её вокруг своего объекта.
Это создаёт равномерно распределённые полигоны, обёрнутые вокруг объекта.
Слева — модель с эффектом «термоусадки», справа — в модель добавлены «морщины» и измятости.
Хоть иногда это и подходит для создания определённого стиля, но такая модель легко может показаться довольно непримечательной и плоской.
Чтобы ваша модель выделялась, лучше этого избегать и подойти к персонажу индивидуально.
Обычно я начинаю с эффекта shrink wrap, а затем углубляюсь в работу и начинаю удалять рёбра, которые кажутся необязательными, или добавлю рёбра там, где мне нужно больше деталей. Посмотрите внимательно на показанные выше и ниже изображения и заметьте, что я сделал.
Удаляя и добавляя детали, вы можете помочь глазу зрителя двигаться по наиболее важным областям и отфильтровывать менее важные.
Материалы
Многие вполне качественные низкополигональные изображения проваливаются на этапе создания материалов и освещения.
При создании упрощённых моделей легко впасть в заблуждение, что и материалы должны быть как можно проще. С этим я категорически не согласен.
Сочетая низкополигональную модель с реалистичными или полуреалистичными материалами и освещением, можно получить очень интересное и глубокое изображение.
Вот пример с нашей женщиной. Слева использован только diffuse shader. По сравнению с окончательным результатом он выглядит довольно плоским и скучным.
Для кожи в финальном изображении я использовал шейдеры Diffuse, Glossy и Subsurface Scatter. На изображении ниже показан граф шейдеров. При работе с кожей subsurface (подповерхностное рассеяние) особенно важно. Также его можно применять и к другим объектам, придавая им более мягкий внешний вид.
Платье состоит из Diffuse, Glossy и Velvet. Я использовал velvet (бархат), чтобы добавить более глубокий и прохладный оттенок для придания вариативности.
Освещение
Освещение так же важно, как и всё остальное. И оно сильно зависит от сцены, необходимого настроения, формы объектов и т.д. Когда дело доходит до освещения, нужно пробовать множество разных вариантов.
Я обычно начинаю с добавления в качестве базового света сферы окружающего освещения. Она может быть внутри, снаружи, главное, чтобы она соответствовала изображению. Сфера создаст хорошую общую базу изображения.
Затем я добавляю три простых точечных источников освещения — основной свет, заполняющий свет и задний свет. Попробуйте поэкспериментировать с цветами этих источников, обычно стоит сделать заполняющий свет более тёплым, а задний — более холодным, мы постоянно видим такую схему в фильмах.
Расположение источников света для каменного монстра
После этого я перемещаю источники по сцене или добавляю ещё, если нужно заполнить какие-то области.
Я рекомендую изучать понравившиеся вам изображения со стилизованным освещением и пробовать воспроизвести его, чтобы понять, как настраивать свет.
Чтобы ваше изображение выглядело профессионально, нужно добиться хорошего баланса между материалами и освещением. Нужно постоянно практиковаться.
Ретопология
Выше я говорил, что мы рассмотрим ретопологию нашего персонажа.
Идея заключается в том, что у нас есть в качестве основы высокополигональная модель или хаотичный меш, вылепленный скульптингом. Мы используем этот меш в качестве опоры, чтобы начать рисовать геометрию, с которой можно работать.
Вот некоторые из трюков, которые я использую;
Retopo Flow:
Инструмент Contours в TopoFlow
В Blender не так много хороших инструментов для создания геометрии поверх другого объекта, однако существует удобный плагин под названием Retopoflow, который можно бесплатно скачать отсюда.
В составе Retopoflow есть несколько отличных инструментов для создания чистой топологии на основе скульпта.
Shrink Wrapping:
Ещё один трюк, который реализуется даже быстрее: создаём куб, подразделяем его (subdivide) пару раз или пока не получим разрешение, подходящее для нашего объекта. Помещаем объект так, чтобы он полностью покрывал созданный скульптингом меш и используем модификатор Shrinkwrap, взяв в качестве референса скульпт.
Это в буквальном смысле выполнит «термоусадку» куба вокруг скульпта, быстро давая нам нужную форму, но уже с подходящей для работы геометрией.
Подразделённый на части куб обхватывает руку.
Shrink wrapping лучше всего работает, если использовать для персонажа разные фигуры, не рекомендую пытаться «усадить» куб целиком на всего персонажа, потому что это немного его исказит. Например, создайте по одной фигуре для плеча, руки, торса и т.д.
Если у объекта есть более сложные формы, то, возможно, не стоит начинать с куба, а вместо этого смоделировать грубую форму, представляющую готовый объект, но обеспечив при этом правильное расположение рёбер. Затем выполнить shrink wrap вокруг скульпта.
Есть и другие способы делать это, но в моём случае эти два метода покрывают все аспекты, необходимые для ретопологии низкополигональных объектов.
Статья 3/7 про сетку. Lowpoly, Highpoly и вертекс нормали
Это третья статья из цикла про ААА-пайплайн. Вот ссылки на все пять, выбирай ту, которая тебе нужна:
Эта статья поможет новичкам, которые хотят научиться делать high poly и low poly так, чтобы потом не переделывать. Ты узнаешь, что такое сетка, зачем она нужна и из чего состоит. Поймешь, зачем нужны ограничения по полигонам и как оптимизировать свою модель. Внимательное изучение статьи займет около 20 минут. Если возникнут вопросы — пиши в чат-бот (кнопка справа внизу). Там на связи живой менеджер 🙂 Он поможет разобраться. Ну что, давай начнем!
Из чего состоит любая 3D-модель
Сетка — технический этап и он требует понимания технологий. Прежде чем говорить о работе с low poly и high poly давай разберем из чего состоят все модели и какие особенности игровых движков нужно знать.
Любая 3D модель состоит из:
⚫️ Точек (vertex, вертекс)
➖ Рёбер (edge, эдж)
⬛️ Плоскостей (tris, polygon, nGon, трис, полигон, эн-гон)
Это простейший элемент модели. У каждой точки есть 2 параметра: координаты в пространстве и направленность.
Ребро — это 2 точки, которые соединены линией. У каждой из этих точек есть вертекс нормалей.
#3 Полигоны (polygons)
Триангуляция — одна из ключевых задач создания игровой сетки. Мы переводим всё в треугольники руками, чтобы блики были одинаковыми.
Если на модели есть квадрат и все точки лежат в одной плоскости — проблем с бликом скорее всего не будет. Но если одна или несколько точек выходят за пределы плоскости, могут начаться проблемы. Поэтому, внимательно следи за такими полигонами.
Что такое запечка нормала
Нормали — это векторы, которые определяют, как свет отражается от поверхности. Они есть у каждой точки модели. Если их изменить, поменяется поведение света. Но векторы отражения нельзя поставить на случайное место, они находятся у точки.
Добавить нормаль внутри полигона не получится, их нужно фиксить руками в том месте, где есть вертекс (точка). Но есть крутая технология — карта нормалей (Normal Map), которая помогает обойти этот этап. Карта нормалей — это текстура, которая создает виртуальные вертекс нормали внутри каждого пикселя.
Теперь у нас 2 файла — обычный куб и куб с кучей деталей. Обычный куб — это low poly модель, в которой нет лишней детализации. Такую модель мы вставляем в игровой движок, потому что она не сильно детализирована и не перегружает его. А есть high poly модель — куб с кучей деталей.
Технология «запечки» позволяет перенести вертекс нормали с детальной модели на легкую low poly и сохранить их в Normal Map. В этом случае в кубе 6 полигонов, а модель отражает свет, как куб с кучей деталей.
В карте нормалей каждый пиксель создает на поверхности виртуальную вертекс нормаль (точку с отражением света).
Нейтральный голубой цвет (128,128,255 RGB) означает, что оригинальная вертекс нормаль не будет меняться. Красный канал отвечает за отклонение нормали влево или вправо, зеленый — вверх или вниз. Синий имитирует глубину.
Что происходит с сеткой после драфта?
Как только мы закончили драфт модели, на нем уже есть сетка. Но она еще не оптимизирована для игры. Внизу, на примере машины показан драфт, на котором из-за большой детализации превышен лимит полигонов. Если листнешь вправо, увидишь разницу по количеству полигонов на этапе драфта, LowPoly и HighPoly.
Драфт нельзя засунуть в игру. В нем либо движок неправильно стриангулирует сетку, либо лимит по полигонам будет превышен. Потому, для игр нужны легкие модели из треугольников и минимума полигонов. Такая модель называется LowPoly.
Вспомни наш куб. Все 8 точек влияют на силуэт, удалять ничего нельзя, иначе это будет уже не куб. Это и есть LowPoly модель, которую вставляют в игровой движок. По пайплайну, детализацию модели мы делаем с помощью запечки HighPoly на Normal. Поэтому мы должны взять драфт, сделать его супер детализированным, а потом запечь детали и накинуть их на LowPoly модель.
LowPoly для видео игры нужно делать легкой, с небольшим числом полигонов. Все плоские детали рисуют в текстурах или на нормале, а геометрией отбивают только объекты, которые влияют на силуэт.
Low poly для разных игр отличаются. На мобилках low poly очень легкая, 2к — 10к треугольников. На ААА-проектах только на главного персонажа может выйти 50-60к треугольников. А бывают проекты по 250к треугольников на персонажа.
Откуда берётся лимит на low poly?
Представь, что технический директор высчитал ограничение на локацию в 10 млн полигонов и 200 материалов. Получаем по 150-200 моделей в которых от 10 до 100к полигонов. Это ограничение взялось из производительности движка и железа, под которое делается игра.
Как сделать low poly?
Вот главные правила:
Перед запечкой переноси сложные формы в треугольники. А четырехугольники и многоугольники триангулируй вручную. В одной программе может быть норм, а в другой будет кривой блик или форма.
На этапе low poly, это делать не обязательно, т.к. развёртку проще делать с квадратами, но потом этот момент нужно учесть.
High poly — это детализированная модель без ограничений по полигонам. Такие модели делают концепторы, а в видеоиграх они нужны для запечки нормала.
На high poly можно всё, потому что нет ограничений по полигонам. Главное ограничение — чтобы файл открылся на компе. На high poly работают с квадратами вместо треугольников, а от угловатостей избавляются при помощи сглаживания. В игровой движок такую сетку не засунешь, но она может быть сколько угодно детализированной и гладкой.
3 способа сделать high poly:
В видеоиграх high poly нужна для запечки нормала. Для сложных органических форм первым делают high poly, а потом «ретопят» в low poly.
Это компромисс между бесконечно детализированными high poly и оптимизированными low poly. С этой сеткой делают детальные и интересные модели, которые клёво смотрятся в кадре, но в то же время они оптимизированы лучше, чем high poly. Mid poly больше используют для кино, чем для игр. В играх важно влезть в число полигонов установленное техническим директором, чтобы игра была быстрой и не лагала. А в кино важно, чтобы картинка была красивой, потому не так страшно перегрузить движок, просто рендерится фильм будет дольше.
Сегодня ты узнал много нового про вертекс нормали и работу с топологией. Разобрался, как работает технология запечки, зачем нужно делать 2 файла — low poly и high poly, как они связаны друг с другом через Normal Map.
К чему ведут провалы на этапе сетки?
— К плохой оптимизации и не аккуратному шейдингу;
— Плохую low poly даже текстуры не спасут;
— Ошибки с хардами и софтами испортят запечку и текстуры;
— Плохая high poly с потягами и плохим шейдингом — не запечется;
— high poly и low poly должны совпадать. Они должны быть похожи друг на друга и покрывать друг друга. Иначе будут проблемы на запечке.
Если хочешь освоить весь пайплайн и научиться моделить в 3D, присмотрись к нашему курсу Draft Punk. Ты поймешь, как устроен пайплайн разработки 3D-моделей в больших игровых студиях. Научишься создавать выразительные драфты. Разберешься с топологией, high poly, low poly, разверткой и запечкой. А в конце создашь полноценную 3D-модель по всем правилам пайплайна. Полученных знаний хватит, чтобы работать на фрилансе или джуном в студии.
Вот что получилось у наших студентов после курса Draft Punk: