Создание концепта самолета. Часть первая
Отмечу, хотя статья является полностью "цифровой" (то есть все работы выполнялись при помощи программы Adobe Photoshop), многие практические приемы, описанные в ней, можно применять и при рисовании с помощью традиционных средств. Точно так же, многие этапы могут быть пропущены, но я их рассмотрел для предоставления наиболее полной картины. Разумеется, по ходу процесса я буду описывать технику выполнения той или иной операции в программе. Поэтому, надеюсь, статья будет полезна не только профессионалам, но и пользователям среднего уровня, свободно ориентирующимся в интерфейсе программы.
Так как статья охватывает большое количество материала, я разделил ее на три части:
1) Часть первая. Рассмотрены основы дизайна техники, проработка конструкции, детализация, точные построения в проекциях стандартными средствами Adobe Photoshop. В качестве результата будет точный чертеж разработанного технического средства
2) Часть вторая. Рассмотрен выбор ракурса для отрисовки общего вида обьекта, составление перспективной сетки, принципы точных построений в различных видах перспективы по чертежам и собственно отрисовка объекта в перспективе. Результатом будет общий вид объекта в линиях и несколько дополнительных видов.
3) Часть третья. Рассмотрен подбор схемы окраски, техника визуализации матовых и отражающих поверхностей, нанесение маркировки, состаривание на примере полученных в первом и втором этапах лайнартов технического средства и составление концепт-арта из имеющегося материала. И бонус -- описание процесса работы над финальным артом. Результат -- полностью завершенный концепт-арт, лист со схемами окраски и финальный арт.
На этом я завершу вступительную часть. Вы готовы? Тогда поехали!
Первая часть статьи посвящена дизайну конструкции самолета, его детализации и построению точного чертежа.
Прежде чем приступить непосредственно к практической реализации, необходимо определиться что же именно мы собираемся рисовать. То есть, поставить себе своего рода "рамки" и условия, которые определят весь ход работы, а так же помогут сформировать требования к объекту, который мы собираемся разработать.
Я решил придумать и представить в цифровом виде сверхскоростной высотный перехватчик недалекого будущего для атмосферы, схожей с земной (отчасти -- потому что этого требует сюжет, отчасти -- потому что так можно снять с себя всю ответственность за пренебрежение законами реального мира). Задача данного летательного аппарата будет заключатся в уничтожении легких целей с помощью пушек, и тяжелых целей с помощью ракет. Следовательно, я получаю следующие требования: он должен иметь мощный радар, не менее мощные двигатели, плавные обводы, футуристичный внешний вид и хорошее вооружение. Также будет нелишним снабдить его возможностью дозаправки топливом в полете и некоторыми системами самозащиты. Так как самолеты этого класса неманевренные, в отличие от их целей, необходимо будет сделать пушки подвижными. Таким образом, я определил для себя ряд условий, в рамках которых могу начать непосредственную работу по дизайну самолета.
Первым делом я определился с пропорциями самой главной части самолета -- двигателя. Так как необходимо обеспечить высокую скорость и хорошие летные данные, двигатель нужен мощный, и, следовательно, больших размеров. А еще лучше, если их будет два. Изучив реальные существующие образцы, я сделал набросок габаритов двигателя относительно человеческого роста:
Диаметр получаемого цилиндра будет 1,4-1,5 метра, соотношение длины к диаметру -- примерно 6:1, не учитывая сопло. В дальнейшем, эти значения помогут определить физические габариты машины.
Так как у меня не было в голове конкретного образа перехватчика, я начал делать наброски различных компоновок самолета. Сначала обозначаю габариты двигателя, затем кабину пилота, после чего рисую все остальное. Зарисовываю любые мысли и решения, приходящие в голову. Однако, придерживаюсь соображений, что раз перехватчик атмосферный, то у него обязательно должны быть крылья и оперение. Проще говоря, самолет (пусть даже из других миров) должен быть похож на самолет, а футуристичность внешнего облика достигается путем экспериментов с формами и поиском необычной компоновки элементов.
Каждому наброску - свой порядковый номер (пусть Вас не смущает начальная цифра "11", у меня сквозная нумерация всех когда-либо созданных компоновок):
Был даже вариант с раскладывающимся крылом, но я его решил не использовать, так как в этом случае большую часть внутреннего объема крыла будут занимать механизмы привода, в то время как более практичней использовать крыло для размещения топливных баков.
Дополнительно было рассмотрено несколько вариантов реализации подвижной пушечной установки: пушка в отклоняемой носовой части на любой угол до 45 градусов, система из двух подвижных пушек в вертикальной и горизонтальной плоскостях в широкой носовой части и пушка под обтекателем, подвижная только в одной плоскости на угол до 45 градусов в одну сторону:
После того, как идеи закончились, я решил проанализировать наброски, и выделить конструктивные элементы и решения, которые на мой взгляд являются наилучшими. Различными цветами я обозначил варианты различных комбинаций элементов.
Так, например я сразу вычеркнул компоновки 12 и 13 (в дальнейшем все компоновки буду обозначать по принципу "к12" и "к13"). Больше всего мне понравилась компоновка к14, воздухозаборники (ВЗ) и вертикальное оперение на к19, носовой наплыв с "зубом" на к20, переднее горизонтальное оперение (ПГО) и гребень на крыле у к21, расположение воздухозаборников и изгиб в хвостовой части у к22 (обозначено зеленым цветом). В качестве альтернативы можно рассмотреть к16 с носовой частью от к15/к18 (обозначено синим цветом).
Далее я подумал над взаимным расположением двигателей и приблизительным обликом самолета. Возникли три варианта (с обозначениями А,Б и В соответственно).
На варианте А двигатели расположены рядом друг с другом с одном пакете, на вариантах Б и В -- широко разнесены. Отличия у двух последних в носовом наплыве и взаимном расположении двигателей и фюзеляжа по вертикали.
Затем были сделаны наброски боковых проекций (профилей) машины:
Наиболее футуристично и изящно на мой взгляд выглядит вариант В2, поэтому я решил в дальнейшем работать с ним. Моим следующим шагом был набросок компоновки внутренних агрегатов:
Несложно заметить, что большую часть занимают двигатели и топливные баки. Также следует проверить высоту стоек шасси, так как слишком длинные стойки будет сложно уместить в ограниченный объем корпуса, кроме того, они потребуют сложного механизма складывания. Как видно на рисунке, из-за слишком низкой установки крыла у меня присутствует эта проблема. Ее можно исправить, изменив поперечный угол установки крыла, и сделав носовую опору складной.
Не лишним будет проверить и объем топливных баков, так как такие большие двигатели будут потреблять немало топлива на высоких оборотах:
Для рассчета я использовал заранее приготовленную сетку с шагом основных линий в 1 метр и вспомогательных в 0,1 метра.
Для этого я создал новый документ 10х10 пикселей и инструментом Линия (Line) провел две прямые по нижнему и правому обрезу (1), после чего сохранил полученный образец как узор (2). Затем я создал документ 100х100 пикселей и на новом слое выполнил заливку белым цветом, а потом в свойствах слоя поставил наложение уже приготовленного узора с параметром "привязать к началу координат" (3) и обводку черным цветом, толщиной больше чем, получающиеся линии сетки (4). После чего соединил все слои (5) и перенес в рабочий документ, где размножил этот слой, получив сетку (6). Размер полученной сетки подгонялся так, чтоб ранее сделанный набросок двигателя был 1,4 метра в диаметре.
Рассчет выполнялся по квадратикам сетки. Криволинейные элементы (отмечены зеленым цветом) я заменял эквивалентными по площади прямоугольниками (отмечены синим цветом), после чего вычислить объем и перевести его в массу не составило труда. По этому рассчету я получаю около 6 тонн топлива в фюзеляже. Существующие самолеты подобного класса берут примерно от 14 тонн топлива. То есть, даже учитывая объем баков в крыле и оперении, топлива не хватит. Значит, нужно увеличить объем баков.
Пришлось удлинить фюзеляж:
В этом случае в фюзеляж уже умещается около 12 тонн топлива.
После этого, я решил сделать набросок этой компоновки в изометрии (синим цветом обозначены новые элементы, которые я решил добавить для придания разнообразия форме фюзеляжа):
Оценив полученные критически, я пришел к выводу, что формы довольно-таки скучные. Более того, удлиненная версия к14 потеряла былое изящество. Необходимо скорректировать полученный результат так, чтобы профиль был максимально похож на первоначальный (то есть на к14), но при этом обеспечить самолет достаточным запасом топлива. И, разумеется, не следует забывать об эстетической стороне вопроса.
После долгих раздумий, в голове возникла следующая идея: для экономии топлива на взлете, посадке и малых скоростях добавить третий двигатель (это будет экономичный вспомогательный двигатель, размером меньше основных) и все три двигателя объединить в пакет. Это решение позволяет увеличить внутренние объемы, пригодные для размещения еще нескольких топливных баков, и, что не менее важно -- между каналами воздухозаборников можно разместить нишу для убранной носовой опоры шасси, что сократит ее длину. Добавление нового двигателя повлекло за собой и добавление еще одного воздухозаборника. Его лучше сделать закрывающимся, для уменьшения сопротивления полету на больших скоростях, когда двигатель не работает. Доработке подверглась и носовая часть -- она стала чуть длиннее и объемнее, это позволит разместить там мощный радар и электронную аппаратуру. Воздухозаборники основных двигателей заменены на воздухозаборники с вертикальным клином и подвижным конусом (он полностью выдвинут на низких скоростях и полностью втягивается вовнутрь на высоких). Памятуя о вчерашних проблемах с длиной стоек шасси, изменил и поперечный угол установки крыла. Все эти доработки производились на отдельном слое поверх профиля к14, раскрашенного в синий цвет (для этого я в свойствах слоя поставил наложение синего цвета), чтобы максимально сохранить первоначальные формы:
Я экспериментировал с различными формами вспомогательного воздухозаборника, с формами и расположением вертикального и переднего горизонтального оперения, пока не достиг желаемого результата:
Так как меня все устроивало, я продолжил прорабатывать эту компоновку. Теперь я взялся за проекцию вида сверху (далее буду называть ее планом). Так как самолет симметричен, можно ограничиться проработкой половины вида. Сначала набросал пакет двигателей вместе с каналами воздухозаборников и самими воздухозаборниками. Двигатели в пакете расположены не вплотную, а на некотором расстоянии друг от друга, для обеспечения объема для размещения топливных баков. Воздухозаборники также разнесены -- полученный объем послужит для размещения убранной носовой опоры шасси и некоторого оборудования:
После чистки ластиком окончательный набросок плана выглядит так:
После завершения работы над планом я принялся за проекцию вида снизу. Скопировал все слои с планом, слой с пакетом двигателей перенес выше слоя с остальными элементами, стер лишние и невидимые линии, дорисовал новые:
Из-за доработки формы крыла в плане пришлось немного сдвинуть на профиле вертикальное оперение назад:
Следующий этап -- проработка конструктивных элементов, которые окажут непосредственное влияние на детализацию самолета (пушечные установки, опоры шасси, сопла двигателей и другие). Для правильной их проработки и детализации необходимо представлять, как они работают.
Я начал с набросков конструкции пушечной установки. Как помним -- она должна быть подвижная. Чтобы не сильно нарушать аэродинамику на высоких скоростях сделаю ее подвижной только в одной плоскости с максимальным углом отклонения от 30 до 40 градусов. Пушка нужна скорострельная. В мире существуют две наиболее популярные схемы систем с высокой скорострельностью -- система Гатлинга (роторные пушки наподобие минигана), и двуствольная система Гаста. В моем случае подойдет система Гаста, так как она имеет меньшие габариты. Расположив оба ствола в плоскости вращения пушки, я добьюсь снижения поперечного сечения. Разумеется, пушку следует спрятать под обтекатель, который закрывает ее со всех сторон -- это позволит использовать пушку на больших скоростях. После некоторых раздумий возникла следующая конструкция: три больших секции, вложенных одна в другую, на конце каждой закреплена эластичная накладка для герметизации хвостовой части; верхняя секция крепится на гребне, снабженным множеством небольших подпружиненных створок на рычагах, срабатывающих от надавливания стволов пушки (то есть, в зависимости от положения пушки, будет открыта та или иная группа створок); самая большая створка имеет механический привод; кроме того, предусмотрены щелевые отверстия для вентиляции и охлаждения отсека пушки потоком воздуха. Сама пушка, как уже говорилось, выполнена по двуствольной системе Гаста с подключаемым стволом (то есть в обычном положении работает только один ствол, но при отклонении, с помощью крана на газоотводной трубке, подключается второй). На казенной части пушки заклеплена пластина-разделитель с острой кромкой для разделения эластичных накладок. Первоначально я думал установить четыре таких установки: сверху, на гаргроте, снизу, на клине воздухозаборника основных двигателей, и в левом и правом наплыве у ПГО. Позже я решил отказаться от пушек в наплывах (из-за недостатка внутреннего пространства), оставив две пушки сверху и снизу фюзеляжа:
Далее я принялся прорабатывать сопла двигателей. Это довольно сложная конструкция, которая должна иметь как минимум две регулируемые поверхности: внешнюю, для улучшения аэродинамических свойств, и внутреннюю, для оптимизации режима истечения газов. Сначала, я накидал парочку вариантов конструкции внешней части (1 и 2). Номер 1 состоит из шести лепестков (А и Б -- различные их формы), номер 2 -- из восьми лепестков, в сложенном состоянии соединенных с нахлестом, как диафрагма фотоаппарата. Второй вариант более интересен, но у него есть недостаток:при полностью раскрытом сопле появляются щели между лепестками. Поэтому я закрыл их еще одним кольцом лепестков (под номером 3 показаны зеленым цветом). Внутреннюю часть сделаю по такой же системе. Также, под номером 3 красным цветом обозначены пути, по которым будут двигаться концы штоков гидроцилиндров, приводящих внешнюю часть сопла в действие. На сопло вспомогательного двигателя установлю убирающийся конус, который в выпущенном положении служит для улучшения аэродинамики:
Затем я приступил к проработке опор шасси. Я вырезал на новый слой и переместил на свободное место участки профиля, где планирую разместить опоры шасси. Наиболее сложная и ответственная часть -- проработка кинематики опор. Нужно подобрать механизм уборки/выпуска опоры так, чтобы она убиралась в ограниченный объем корпуса минимальным количеством гидроцилиндров. Предварительный набросок разделяется на части и с помощью вращения определяется, все ли укладывается вовнутрь.
Выделяем каждое отдельное звено инструментом Лассо (Lasso) и вырезаем на новый слой, после чего при помощи инструмента трансформации перемещаем/вращаем каждое звено до достижения требуемого результата:
При необходимости вношу поправки. На тележке основной опоры следует предусмотреть систему привода колодочного тормоза. Она приводится в действие при помощи специальных тяг тем же гидроцилиндром, что служит для опрокидывания тележки при уборке шасси.Среднее колесо тележки сделано чуть-чуть больше остальных для увеличения проходимости при посадке на неподготовленные аэродромы:
И проверяю, все ли складывается и работает как надо:
Помещаю опоры на положенное им место на профиле. После проверки размеров оказалось, что диаметр основных пневматиков маловат. Я увеличил всю тележку, что повлекло за собой увеличение вертикальных размеров гондолы шасси:
Также отмечу, что расположение элементов привода стойки повлияет на расположение створок корпуса, и, как следствие, на линии расшивки фюзеляжа.
Завершив работу со стойками я накидал несколько общих видов элементов: пушечной установки, оптико-локационной системы, штанги дозаправки и тележки основной опоры:
Теперь самое время приступить к детализации поверхности самолета. Как правило, детализация на самолете -- это линии стыка панелей обшивки (так называемая "расшивка"), и различные сложные элементы конструкции, такие как стойки шасси, сопла, и тому подобные (их я уже проработал). Таким образом, чтобы произвести правильную детализацию машины, нужно представлять себе, какой агрегат (устройство, деталь конструкции и так далее) расположен под данной частью обшивки, как он устроен и как работает.
Я начал прорабатывать детализацию с профиля. Технология такова:
сначала наношу линии стыка крупных панелей обшивки (при этом я придерживаюсь следующих соображений: по размеру панели примерно одинаковые, при увеличении кривизны поверхности размер их уменьшается, линии расшивки следуют формам корпуса):
Пушки я перенес на профиль с ранее проработанного вида.
Затем в местах высокой и/или сложной кривизны, коими являются места сопряжения поверхностей, делаю тонкие но длинные накладки. В общем виде это выглядит так:
А на профиле вот так:
После чего прорабатываю мелкие детальки. Обычно это обтекатели антенн, различные лючки для доступа к оборудованию и агрегатам, укрепляющие накладки, лючки для доступа к заправочным горловинам, люки обслуживания пушек и так далее. Отдельно остановлюсь на детализации гондол двигателей. Она включает те же лючки доступа, откидные капоты для обслуживания, противопомпажные створки, створки для подпитки двигателя дополнительным воздухом, жалюзи слива пограничного слоя; в хвостовой части расположены створки эжектора сопла и створки для обслуживания гидроцилиндров привода сопла (на вспомогательном двигателе через них еще может производиться реверс тяги):
Отмечу, что на профиле крыло и оперение выполнены на отдельном слое, чтобы была возможность их отключить, так как они закрывают некоторую часть фюзеляжа.
Затем переношу существующие элементы с профиля на проекции видов сверху и снизу и дорабатываю недостающие. Так выглядят проекции с полностью проработаной детализацией и указанием некоторых расположенных элементов:
В заключение, я набросал несколько поперечных сечений:
На этом процесс дизайна завершен, следующий этап -- обводка проекций. Длинные линии и линии со сложной кривизной обвожу инструментом Pen Tool (Перо), в то время как небольшие линии, линии с небольшой кривизной и скругления я провожу от руки. Вся обводка производится жесткой круглой кисточкой величиной 2 пиксела без всяких эффектов.
Процесс работы с Pen Tool'ом я покажу на этом примере. Сначала я создаю ломаную, располагая точки в местах изменения кривизны линии (проще говоря ломаная грубо повторяет контуры линии). А затем настраиваю кривизну, перемещая управляющие ручки и сами точки (при необходимости). Нажатая клавиша Ctrl позволяет перемещать сами точки. Также она позволяет перемещать ручку, оставляя плавное сопряжение линий в точке. После этого я выполняю команду "Выполнить обводку контура" жесткой круглой кистью 2 пиксела:
Сначала я обвел основные формообразующие линии и линии пересечения поверхностей профиля (пересекающиеся линии выношу на новые слои, чтобы было удобней их стереть в нужных местах):
Фон я сделал светло-серым для того чтобы меньше уставали глаза.
Затем, при помощи стандартных фотошоповских направляющих и привязки я выстраиваю мотогондолу основных двигателей:
Быстро создать направляющую можно просто перетащив ее с линейки с нажатой клавишей Ctrl.
Использую эту заготовку для построения основных линий проекций видов сверху и снизу. Все построения контроллирую направляющими:
Для наиболее точной детализации проекций я построил пятнадцать поперечных сечений корпуса (также они очень пригодятся при построении общего вида, визуализации и многом другом, поэтому стоит уделить этому процессу максимум внимания):
Сечения я разместил около соответсвующих им разрезов на профиле для наглядности. На самом деле они располагаются на фронтальной проекции, правее профиля.
Технику построения сечений я покажу на примере сечения №2.
Для начала направляющими отмечаю осевые линии плановой и фронтальной проекции.
Затем из точки их пересечения провожу линию под углом 45 градусов.
После чего переношу крайние точки и точки пересечения поверхностей на фронтальную проекцию по указанной схеме.
После чего инструментом Pen Tool создаю ломаную и придаю ей требуемую кривизну
В точках плавного сопряжения поверхностей делаю скругления следующим образом: на одинаковом удалении от точки излома добавляю две точки, затем саму точку излома переносим так, чтоб образовалось скругление, после чего удаляем ее
После чего детализирую профиль. С сечений переношу линии пересечения поверхностей (которые будут являться линиями стыка скругляющих накладок с панелями обшивки):
Строю детализацию. По мере необходмости использую сечения (например при построении повторяющихся створок гидроцилиндров привода сопла и створок эжектора в хвостовой части):
В моем случае, использование Pen Tool'а -- не всегда лучший выбор, так как некоторые линии быстрей и проще обвести от руки. Как правило, это небольшие линии с невысокой кривизной.
Для этого полезно знать, как разделить окружность на равные части и корректно перенести их на проекцию. Технология тут проста:
строим требуемую окружность при помощи соответствующего инструмента, отмечаем ее центр; с центром в той же точке строим правильный многоугольник, количество сторон которого равно количеству частей, на которые нужно разделить окружность; вершины многоугольника должны лежать на окружности
После чего с помощью направлящих переносим точки на проекцию, получая боковой вид разделенной на равные части окружности
С помощью этого метода можно делить на равные части эллипсы и боковые поверхности цилиндров, конусов. Вот несколько примеров:
Эти линии обводятся одним быстрым и четким движением руки. Если результат не удовлетворяет -- отменяем действие и проводим линию заново. При необходимости применяем команду Поворот холста. Добившись результата стираем лишнее. При необходимости добавляем скругления и дублируем полученный контур:
При обводке большого количества повторяющихся линий эффективно использовать следующий прием: рисуем только один элемент, затем его копируем нужное количество раз, после чего стираем лишнее:
Прямые линии можно делать кисточкой, указывая начальную и конечную точки с нажатой клавишей Shift, либо инструментом Линия соответствующей толщины с включенной функцией заливки
Я завершил обводку профиля, за исключением сопел и детализации крыла. Сопла я отрисую отдельно, а затем добавлю сразу на все три проекции. Крыло я сначала отрисую на проекции плана, после чего перенесу на профиль.
Настал момент отрисовки и обводки проекций сверху и снизу. Для этого переношу все линии расшивки и детали с боковой проекции, используя сечения, и отрисовываю недостающие:
Несложно заметить, что детализация крыла на проекции вида снизу сделана путем небольшого изменения детализации с проекции вида сверху.
Принцип довольно прост. Достаточно взглянуть на схему:
После чего расшивка крыла была перенесена на профиль:
Затем я взялся за отрисовку сопла. Для большей наглядности я построю его в нескольких положениях. Сопло симметрично относительно оси, поэтому достаточно простроить одну из восьми повторяющихся частей, а затем скопировать со смещением на 45 градусов относительно центра и стереть лишнее:
Слева направо: лепесток внутренней части внешней поверхности сопла в сокращенном состоянии; он же вместе с лепестком внешней части в сокращенном состоянии; то же в раскрытом состоянии (видны проставки внутренней части сопла); решетка форсажной камеры.
Обводку также производил комбинированным способом (окружности рисовались с помощью инструмента Эллипс (Ellipse), прямые -- с помощью инструмента Линия, остальное -- от руки). Полученные проекции сопла выглядят так:
Левая группа -- сопло в сокращенном состоянии (со снятой и смонтированной внешней частью). Правая группа -- сопло в раскрытом состоянии (с различными проходными сечениями внутренней части).
После чего я построил по уже отработанной технологии боковые виды сопла, в раскрытом и сокращенном состоянии, и хвостового конуса вспомогательного двигателя (в последовательности уборки):
