Программа для ретопологии 3д моделей
Обновлено: 07.07.2024
Сегодня в большинстве компьютерных игр присутствуют сильно детализированные 3D персонажи, созданные, чтобы удивлять своей реалистичностью и красотой. Но дизайнеры и создатели моделей в процессе проработки объектов не ограничивают себя строгими рамками и дают волю фантазии. Часто случается, что результатом их творчества становится проработанный до мельчайшей детали, узнаваемый и интересный герой, которого просто невозможно перенести в мир компьютерной игры. Причина кроется в огромном количестве полигонов.
История ретопологии
Полигон – прямоугольник, у которого есть перспективное искажение. Из таких элементов можно составить многогранник практически любой формы. Если полигонов будет много, ими легко покрыть, например, модель человеческого лица. На более плоских поверхностях будет использовано минимальное количество четырёхугольников, а выпуклые, рельефные детали (глаза, нос, губы) окажутся покрыты десятками примитивных фигур. Чем больше полигонов задействовано, тем более реалистичным, ровным и проработанным выглядит результат.
Все 3D модели можно условно поделить на 3 категории:
Hi-poly. Они наиболее детализированы и содержат 1-3 миллиона полигонов. Применяются при создании игровых AAA-проектов для консолей и ПК. Отличаются огромной прорисовкой и большим весом.
Mid-poly. Объекты средней детализации. Оптимальный вариант для консольных игр и проектов для персонального компьютера.
Low-poly. Содержат всего 5-10 тысяч полигонов. Их использование экономит ресурсы, поэтому игры с такими моделями в большинстве своем предназначены для мобильных устройств, а также дополненной и виртуальной реальности.
Мобильные разработчики стремятся создавать модели с минимальным количеством полигонов, но не хотят отказываться от их красивого, детализированного внешнего вида. Поэтому применяют метод под названием «ретопология».
Зачем нужна ретопология
Моделирование – сложный процесс, в начале которого мы редко обращаем внимание на то, как будут располагаться полигоны готового объекта. Поэтому за его созданием следует ретопология. Слово буквально означает «топология, произведённая заново».
Имея готовую модель, разработчик может анимировать её в Maya, 3ds Max или Blender. Но если полигонов порядка 5-20 миллионов, заставить их быстро реагировать практически невозможно. Высокополигональную сетку в её изначальном виде попросту не получится интегрировать в компьютерную игру. Но можно уменьшить их количество, выстроив на базе имеющейся новую топологию.
Для этого 3D-художники используют целый ряд программ:
Поместив готовую hi-poly модель в одну из них, легко построить сетку с маленьким количеством полигонов заново. Её удобнее и проще анимировать, но возникает вопрос: можно ли сохранить высокое качество графики? Да. Рассмотрим конкретный пример.
Пример ретопологии в моделировании
Эта модель была создана в одном из 3D-редакторов для игры, которая выйдет на смартфоне. Детализированная фигура персонажа отличается не только проработкой мелких элементов, но и наличием реалистичных текстур. Их не хотелось бы потерять в процессе переноса модели в игру.
Мы нанесли сетку поверх уже готовой сложной фигуры, упростив её перед анимацией. Если у объекта есть симметрия, процесс может ускориться. В остальных случаях полигоны наносятся вручную, и это довольно кропотливая работа. Вы можете наблюдать, как их число сократилось с 3-5 миллионов до 40-50 тысяч. Это далеко не предел, но на начальном этапе уже можно считать достигнутый результат хорошим.
Но без использования разных текстур и материалов модель выглядит слишком примитивной. А нам хотелось бы получить максимально приближенных к концепту результат. Детали с высокополигональной версии на низкополигональную можно перенести с помощью запекания карты нормалей. Для этого нужно выбрать как источник запекания детализированную hi-poly модель и указать в качестве её преемника low-poly. Прописав название и размер текстуры (или нескольких), нужно выбрать в редакторе кнопку «bake» (запечь), и поверх низкополигональной модели наложится детализация исходной версии. Есть и другие способы, но этот достаточно прост и удобен.
С полученной таким способом моделью легко работать при анимировании, но в игре она не будет выглядеть упрощённой. Применение ретопологии позволяет создавать красивые и реалистичные фигуры персонажей и других объектов с проработанными текстурами, не завышая требований к производительности компьютера или консоли. Это отличная возможность реализовать сложный замысел на любой платформе, от мощного современного ПК до обычного смартфона. Создавая упрощённую топологию поверх существующей, 3D-художники могут практически не ограничивать себя в творчестве.
Создание 3D моделей – довольно занимательный процесс, а первая законченная модель оставляет одни из самых ярких и незабываемых эмоций в жизни будущего 3D художника.
Но какой софт стоит изучать прежде всего начинающму 3D-шнику? Вернее даже поставить вопрос так: с каких методов создания 3D моделей стоит начинать?
Программ для моделирования на рынке много: Maya, 3ds Max, Blender, ZBrush и др. Но выделить можно всего два основных подхода:
- Скульптинг высокополигональных моделей
- Полигональное моделирование
Эти методы могут использоваться как по отдельности, так и дополнять друг друга, всё зависит от задачи. Рассмотрим самые частые методы и этапы создания 3D контента, при этом постараемся не отклоняться в огромное разнообразие их комбинаций.
Отмечу, что статья рассчитана на новичков, которые совсем недавно заинтересовались темой 3D моделирования, в ней мы не будем рассматривать методы инженерного моделирования в CAD или сложные профессиональные методы. Итак, приступим :-)
3D-моделирование – это процесс создания трёхмерной модели объекта.
Каждая полигональная модель состоит, как ни странно, из полигонов :-), которые в свою очередь образуются ребрами и вершинами. Профессиональные моделлеры обычно называют их, соответственно, фейсами (face), эджами (edge) и вертексами (vertex).
Программы 3D моделирования позволяют очень точно выделять любой набор компонентов (полигонов, ребер или вершин). После их выбора, мы можем производить с ними различные трансформации или добавлять новые компоненты. В итоге, например, из обычного кубика можно получить сложную полигональную модель.
Существует ещё один метод полигонального моделирования – ретопология. Это процесс отрисовки полигонов поверх другой модели.
Например, у нас есть модель, у которой сетка получена при 3D сканировании. В таких случаях, как правило, сетка не пригодна для манипуляций в 3D-пространстве, так как для риггинга и последующей анимации нужна сетка с прямоугольными полигонами, которая будет позволять оптимально деформировать модель.
При ретопологии исходную модель загружают в программу, и поверх нее рисуют новую сетку с правильной топологией, где полигоны четырёхугольные, и их расположение позволяет красиво деформировать модель. Далее исходную модель удаляют. Это позволяет создать геометрию точно повторяющую форму исходника, но уже с оптимизированной сеткой для игр или анимации.
Когда стоит использовать полигональное моделирование?
С творческой точки зрения, моделирование идеально подходит для создания объектов с твердой поверхностью – механических, то есть искусственных. Параллельные линии, точные углы и жесткие края – та область, где моделирование максимально эффективно себя проявляет. Это могут быть здания или техника.
Моделирование также чрезвычайно точно. Мы можем контролировать абсолютно все аспекты нашей модели на уровне вершин. Создание хорошо топологизированных сеток является обязательным условием для таких задач, как настройка персонажа. Поэтому если наша модель в дальнейшем будет использоваться в анимационной сцене или игре, моделирование почти наверняка необходимо.
Основной софт для полигонального моделирования – Autodesk Maya, Autodesk 3ds Max, Blender
Но все эти плюсы моделирования могут показаться довольно скучными для творцов, которые любят творить на глаз, не прибегая к точным замерам и вводам цифровых значений.
Далее мы рассмотрим метод создания моделей, который может подойти более творческим натурам, особенно если у них есть художественное образование.
Скульптинг идеально подходит для создания органических фигур – персонажей, монстров, одежды.
Он позволяет легко создавать фантастически детализированные объекты, даже если ваш компьютер не справляется с такими сложными сетками в программах для моделирования! В отличие от них, программы для скульптинга оптимизированы для работы с огромным количеством полигонов. Но при этом мы не выделяем их по одному, а работаем с так называемыми кистями. Они позволяют эффективно трансформировать большое количество полигонов одновременно. При этом работа напоминает работу скульптора, только в 3D.
Скульптинг отлично подходит для создания высокодетализированных моделей. В дальнейшем эта деталезация может быть перенесена и на низкополнигональные модели, с помощью технологии запекания карт глубины с высокополигональной модели. Далее эти карты назначаются к низкополигональной модели, и она выглядит практически также как исходная.
Скульптинг часто применяется для создания концептов или моделей для 3d печати. Также если цель получить просто изображение без анимации, то выскополигональная модель тоже подойдет даже без оптимизации или ретопологии.
Основной софт для скульптинга – ZBrush. Можно сказать, что сейчас это стандарт индустрии.
Примеры рабочих процессов в ZBrush, Maya
Как говорится, лучше один раз увидеть. Для этого будет довольно наглядным посмотреть несколько timelapse (ускоренных видео) работы в каждой из этих программ.
Для начала пример скульптинга персонажа в ZBrush:
Как можно заметить по видео, автор практически не работает с полигонами. Сначала набираются общие формы, потом они уточняются, и постепенно происходит переход к все более детальной проработке. Основная работа производится 3D кистями программы ZBrush.
А теперь посмотрим, как может выглядеть процесс моделирования. Ниже представлен timelapse создания 3D модели средневекового замка в программе для моделирования Maya:
При моделировании в Maya автор сначала создает элементы с минимальным набором полигонов, то есть создается так называемый блокинг. Далее на модели с помощью операций моделирования добавляют полигоны, и она приобретает более сложную форму, необходимую для отображения объекта.
На практике же чаще всего моделинг используют совместно со скульптингом. Например, сначала создается базовый блокинг в Maya, с минимальным количеством полигонов. Далее модель отправляют в ZBrush, где она детализируется. Затем детализированная модель опять возвращается в Maya, где оптимизируется для использования в анимационных сценах. А уже когда модель полностью готова, для нее создаются карты текстур.
Ниже как раз пример таймлапса, где в связке используются Autodesk Maya и Zbrush, а также софт для текстурирования Substance Painter:
Итак, подведем итоги. С чего же начать: со скульптинга или моделинга?
На самом деле тут все довольно просто – с того, что больше нравится. Если вам нравится более строгий интерфейс программы и удобнее создавать модели посредством трансформаций полигонов, попробуйте моделирование.
А если вы в душе скульптор и хотите творить мазками, ну или хотя бы 3D кистями, то скульптинг в ZBrush – ваш выбор.
Также важно понять, что в дальнейшем, с ростом вашего мастерства, вам все же придётся изучить оба метода. Так как зачастую обойтись чем-то одним довольно сложно.
Если вы выберете профессию моделлера, то довольно часто вам будет необходимо детализировать ваши модели в ZBrush. А если вы хорошо освоите скульптинг и захотите дальнейшего прогресса, то использование некоторых возможностей пакетов 3D моделирования вам тоже пригодится.
Повторюсь, начинать изучение можно с любого направления. Главное выбрать, что больше по душе и не пытаться охватить сразу все технологии, иначе это может надолго затянуть процесс освоения программы.
Если грамотно спланировать обучение, то уже в скором времени ваши работы будут тоже кого-то вдохновлять :-)
Спасибо за внимание, надеемся эта статья кому-то помогла с выбором, и удачных 3D работ в будущем!
Автор: Алексей Проценко, куратор AnimationSchool
Приглашаем на курсы «Основы 3D моделирования» и «Скульптинг и моделирование в ZBrush. Базовый курс», где вы пройдёте весь путь создания 3D моделей под руководством Андрея Паденкова, лид моделлера студии CGF.
Андрей принимал участие в различных проектах, среди которых «Маша и Медведь», клип гр. Ленинград – Цой и других, где создавал 3D-модели.
Инструменты автоматического перестраивания сетки модели (автоматической ретопологии) существую почти в каждой 3d программе на сегодняшний день, такой инструмент есть и в Zbrush и называется он Zremesher. И продолжая тему предыдущего урока - уменьшения числа полигонов модели, в этом уроке я разобрал: что из себя представляет инструмент Zremesher и как им лучше всего пользоваться.
CGI Media
2.2K постов 5.5K подписчиков
Правила сообщества
• Посты должны соответствовать тематике cообщества.
• Не допускается спам и нарушение правил сайта pikabu.
Спасибо огромное за урок. Zremesherom пользовался в основном для ретопологии моделей под последующее конвертирование их в твердотельные во Fusion 360. В последнее время столкнулся с тем, что слишком много полигонов (примерно 3-4 миллиона) он не переваривает. Ну как не переваривает. Модель получения с ровной сетей, но уже слишком сглаженная, а соответственно теряется вся мелкая геометрия. Выхода пока не нашел.
Harley Davidson Softail Slim
Сейчас мне 29 лет и в школе, как только мне купили компьютер, я начал изучать 3Ds Max. Потом в университете я участвовал в конкурсе от Autodesk, на который подал тепловоз ( Я его выкладывал пару дней назад ). Занял второе место, выиграл 3D мышь ( вот такую ) и забросил 3D мир.
Потом начал работать, стал разработчиком сайтов и всегда жил с мыслью, что когда-нибудь, когда будет время, буду заниматься 3D просто для души. И вот недавно пришел к мысли, что это время пришло, с работой все сложилось, есть время просто помоделить для себя.
Прикупил себе комп помощнее, потому что сайты делаю на mac book pro и с его видеокартой в 3d работать невозможно. Установил 3Ds Max, Vray и понял, что я вообще все забыл и не могу настроить рендер, чтобы картинка мне нравилась. Начал гуглить уроки и натолкнулся на Blender, поставил, посмотрел несколько уроков, сделал одну маленькую работу, чтобы разобраться ( позже выложу ) и мне таааак понравился Blender. Очень удобная программа, которая закрывает все мои потребности, учитывая что я не работаю профессионально, а это просто хобби. В 3Ds Max, наверное, больше инструментов, возможностей, но я ими никогда не пользовался, а blender - это минимальный набор инструментов который нужен для 3D. В общем очень нраица)
В общем вот показываю результат своего захода в Blender.
Сейчас начал делать еще одну сцену с этим мотоциклом, как довершу, опубликую)
Подготовить эффектный рекламный ролик, сконструировать проект интерьера, создать анимацию для приложения или просто яркую презентацию — всё это позволяет делать 3D-графика. Чтобы создать качественную объемную визуализацию, понадобятся специальные программы. Ниже мы перечислили наиболее популярные программы для 3D-моделирования. Они подойдут как новичкам — например, для быстрой визуализации своего дизайна интерьера, так и продвинутым специалистам, которые хотят отрисовать видео с максимальной реалистичностью. Выбирать программу для изучения советуем по своему уровню:
С чего начать
Autodesk TinkerCAD
Назначение: обучение моделированию, создание простых моделей.
Стоимость: бесплатно.
Пожалуй, самая простая программа для 3D моделирования, самая настоящая песочница. TinkerCAD взаимодействует с Minecraft и Scratch, имеет специальные программы для обучения разным дисциплинам, так что если думаете, чем полезным можно увлечь своего ребёнка 一 выбор перед вами. Вишенкой на торте служит возможность экспортировать созданную модель для 3D-печати, так что на базовом уровне она будет полезна и взрослым.
DesignSpark Mechanical
Назначение: моделирование инженерных конструкций.
Стоимость: бесплатно.
Mechanical ориентирован в первую очередь на начинающих специалистов и просто любителей в части 3D моделирования. Возможности по сравнению с AutoCAD куда скромнее, зато бесплатно, и эффективно 一 без труда можно создать почти любую объёмную деталь для дальнейшего использования в более сложных композициях или отправки на 3D-печать. О сложных текстурах и динамическом представлении здесь речи не идёт, но техническим специалистам они особо и не нужны.
SketchUp
Назначение: быстрая визуализация архитектурных идей.
Стоимость: бесплатно для личного пользования и профессионально от 119 долларов в месяц.
SketchUp очень распространен среди простых пользователей в качестве программы 3D моделирования дизайна, быстрой визуализации моделей квартир, комнат и внутренних коммуникаций. Однако возможности программы куда шире, благо несколько лет продукт разрабатывался командой Google. На профессиональном уровне SketchUp позволяет решать сложные архитектурные задачи, будь то конструирование целых зданий и даже районов, не затрачивая на это много времени и сил.
FreeCAD
Назначение: моделирование деталей и конструкций.
Стоимость: бесплатно.
FreeCAD 一 классический представитель свободного ПО, с помощью которого любой пользователь может сделать первые шаги в мире 3D-моделирования, не углубляясь в тонкости визуализации. Будет очень полезна и тем, кто не понаслышке знаком с Python 一 продукт позволяет создавать и интегрировать собственные модули, написанные на этом языке. Так что если вы мечетесь в будущей специализацией между программированием и дизайном, FreeCAD станет идеальный помощником.
Продвинутый уровень
Autodesk AutoCAD
Назначение: моделирование инженерных конструкций.
Стоимость: от 10250 рублей в месяц.
Программа, изначально заточенная под создание двухмерных инженерных чертежей, сегодня имеет очень мощные возможности для 3D-моделирования. Во всяком случае, это касается всего за пределами конечной визуализации и наложения текстур. Будь то техническая деталь с множеством маленьких элементов или модель огромного здания 一 AutoCAD справится одинаково хорошо. Поэтому работникам технических специальностей освоить эту программу надо едва ли не в обязательном порядке. Также он будет полезен для работы с 3D-печатью или резкой.
Cinema 4D
Назначение: графическая визуализация сцен.
Стоимость: от 5350 рублей в месяц.
Несмотря на простой интерфейс Cinema4D имеет достаточно широкие возможности по скульптурированию, рендерингу, созданию текстур и эффектов в анимации. Плюс здесь есть целый ряд инструментов, призванных упростить и ускорить процесс создания сцен. При этом не стоит думать, что с программой справится любой пользователь 一 опыт хотя бы базового 3D моделирования крайне необходим, да и сцены сами себя не построят.
ZBrush
Назначение: скульптурирование моделей.
Стоимость: от 40 долларов в месяц.
Все, кто в реальном мире любит возиться с глиной и гипсом, от работы с ZBrush получат колоссальное удовольствие. Здесь точно также основная область творчества лежит в области скульптурирования. После получения желаемых очертаний лица или тела, программа поможет вам добавить нужные текстуры, блики и тени для достижения финального результата. Работать с ZBrush настолько комфортно, что можно его воспринимать не только, как профессиональный инструмент, но и полноценное развлечение. Посетив любое из многочисленных сообществ программы вы сами в этом убедитесь.
Blender
Назначение: скульптурирование моделей и анимация.
Стоимость: бесплатно.
Blender является уникальным симбиозом качества и доступности. Здесь есть инструменты для создания качественных 3D-моделей, наложения на них текстур, в том числе волос и тканей, дальнейшей анимации и постобработки видео. И всё это запаковано в менее 200 мегабайт пространства. При этом, как и любой крупный проект с открытым кодом, Blender имеет мощное комьюнити и постоянно обрастает всё новыми возможностями.
Для профессионалов
Autodesk 3ds Max
Назначение: создание качественных графических 3D-моделей.
Требуемый уровень подготовки: профессионал.
Стоимость: от 9790 рублей в месяц.
Пожалуй, одна из наиболее мощных программ для 3D моделирования, используемая повсеместно: в играх, киноиндустрии, архитектуре, интерьерном и ландшафтном дизайне, презентациях любых продуктов. Здесь на высочайшем уровне реализованы возможности обработки текстур, рендеринга, трассировки лучей, взаимодействия объектов, что позволяет реализовать задумки любой сложности. Строго рекомендуется для всех специалистов, кто отвечает за визуальное представление объектов, как в статике, так и динамике.
Autodesk Maya
Назначение: графическая визуализация сцен.
Требуемый уровень подготовки: профессионал.
Стоимость: от 9800 рублей в месяц.
Maya идеально подойдёт для всех, кому предстоит создавать отрисовать сюжеты с максимальной реалистичностью, то есть представителям кино, мультипликации и игр. Возможности для создания эффектов здесь ограничены только вашей фантазией. К примеру, используя только встроенные модули, вы сможете реализовать взаимодействие ветра, дождя, тканей, взрывов, волос и много другого. Одновременно и в одной сцене. Разумеется, для этого придётся потратить много времени на обучение Maya и грамотное планирование сцен, но это того стоит.
Заключение
Безусловно, это не полный список программ для 3D-моделирования, однако он содержит самые востребованные инструменты для дизайнеров и конструкторов. Поэтому неважно, хотите ли вы найти что-то для визуализации интерьера будущей квартиры или построить с нуля успешную карьеру 一 здесь вы найдёте эффективное решение.
Читайте также: