Прежде чем говорить об обработке фотосканов, давай разберёмся, что это вообще такое.

Если говорить очень упрощённо, фотоскан — это результат генерации полей глубины на основе множества фотографий одного объекта или сцены, снятых с разных ракурсов.

На первом этапе алгоритмы анализируют изображения, находят совпадающие точки и по разнице их положения между кадрами восстанавливают примерную глубину этих точек в пространстве.

В результате формируется облако точек, каждая из них имеет позицию в 3D-пространстве и соответствует определённой глубине относительно камеры.

Далее эти точки, находящиеся на схожей глубине и принадлежащие одним и тем же поверхностям, группируются и связываются между собой. С помощью специальных алгоритмов реконструкции поверхность восстанавливается уже не как набор отдельных точек, а как непрерывная геометрия — чаще всего в виде плотной треугольной сетки.

Именно на этом этапе облако точек превращается в привычную нам 3D-модель, пусть и крайне тяжёлую
И здесь важно понимать чем фотоскан не является, особенно это касается геймдева:

- Это не оптимизированный ассет;
- Это не production-ready модель;
- Это не «кинул в движок и работает».

Практический PBR-пайплайн под Unreal Engine и Unity

Цель этого пайплайна — получить чистый, воспроизводимый и проверяемый ассет, полностью готовый к использованию в Unreal Engine и Unity, без «перерисовывания» всего вручную или со сведением такого вмешательства к минимуму.

Прежде чем переходить к конкретным шагам обработки, важно чётко определить требования к финальной модели, которую мы хотим получить на выходе.

Требования к ассету

Финальная модель должна соответствовать базовым игровым конвенциям:

• pivot расположен внизу модели;
• центр координат в (0, 0, 0);
• ориентация: +X — вперёд;
• масштаб сцены — сантиметры;
• ассет представлен единым объектом.

Эти требования кажутся формальными, но на практике они критичны, потому что:

• движок не должен «догадываться», где у ассета низ и как он должен устанавливаться в сцене;
• ассеты должны быть взаимозаменяемыми, корректно снапиться и масштабироваться;
• физика, коллизии и LOD-система начинают работать предсказуемо;
• модель сохраняет реалистичный масштаб, независимо от проекта и движка.

Базовые требования к развёртке: целевая плотность — 1024 px/м. Допустимо локальное увеличение плотности до 1.5× в зонах визуального фокуса.

Практическая обработка фотоскана

В качестве основного инструмента в этом пайплайне я буду использовать Houdini.

Этап 1. Приведение к реалистичному масштабу и корректному положению в сцене

Первый этап обработки фотоскана — нормализация трансформаций: приведение модели к реалистичному масштабу, корректное размещение в мировом пространстве и правильная центровка.

Нормализация трансформаций на старте пайплайна критична, потому что:

• все последующие процедурные операции зависят от масштаба сцены;
• алгоритмы ремеша и UV чувствительны к размерам объекта;
• неправильный pivot усложняет экспорт, инстансинг и сборку сцен в движке;
• единый стандарт позволяет без правок переиспользовать ассеты между проектами.

На этом же этапе я фиксирую и сохраняю нормализованный фотоскан для его последующего использования в качестве highpoly-модели.

Это принципиальный момент пайплайна:

• именно эта версия содержит максимально точную форму, полученную из фотограмметрии;
• она используется как источник деталей при запекании normal и AO;
• дальнейшая оптимизация, ремеш и упрощение выполняются поверх уже корректно отмасштабированной и отцентрированной геометрии.

Этап 2. Очистка и стабилизация геометрии фотоскана

На этом этапе на основе highpoly-модели формируется низкополигональная сетка, соответствующая требованиям к финальному ассету и его реальному масштабу.Ключевая задача здесь — получить управляемую, стабильную геометрию, сохранив при этом характер формы и основные силуэтные особенности фотоскана. Создание lowpoly-версии выполняется за счёт алгоритмов полигонального упрощения (poly reduction), которые позволяют:

• существенно снизить количество полигонов;
• сохранить общий силуэт объекта;
• минимизировать искажения формы на уровне игровых дистанций;
• подготовить геометрию к дальнейшему ремешу, UV и запеканию.

Важно подчеркнуть, что уменьшение количества полигонов выполняется в контексте масштаба объекта: одинаковый процент уменьшения полигонов для объектов разного размера приводит к принципиально разному визуальному результату. Поэтому количество полигонов должно определяться не абстрактными значениями, а реальными габаритами ассета.

Дополнительно на этапе полиредуцирования можно создать маску плотности, которая позволит управлять тем, в каких зонах сетка должна сохранять большее количество полигонов.

Маска плотности может формироваться процедурно на основе:

• кривизны поверхности (curvature);
• нормалей и углов между полигонами;
• высоты или положения в пространстве;
• локального масштаба деталей;
• пользовательских атрибутов или ручной подправки.

Использование масок важно, так как позволяет:

• отказаться от равномерного и «слепого» упрощения;
• получить более эффективное распределение полигонов;
• сохранить визуальное качество при меньшем общем поликаунте (polycount);
• сделать результат воспроизводимым и масштабируемым для всей библиотеки ассетов.

Этап 3. UV-развёртка

На этом этапе мы переходим к работе с UV, так как развёртка, полученная на стороне программ фотограмметрии, не подходит для production-использования по ряду причин:

• неравномерная плотность;
• сильные искажения;
• неконтролируемые швы;
• отсутствие единого стандарта texel density.

Поэтому UV создаётся заново, уже в контексте требований игрового пайплайна.

Для построения корректной UV-развёртки в Houdini используется набор из четырёх базовых инструментов:

1. AutoUV. Используется для первичного разрезания геометрии и генерации базовой развёртки с минимальным ручным вмешательством.
2. Remove UV Distortion. Применяется для устранения растяжений и сжатий, неизбежно возникающих при автоматической развёртке, и для выравнивания распределения UV по поверхности.
3. Texel Density. Позволяет привести всю модель к заданной плотности — в нашем случае 1024 px/м, с возможностью локальных отклонений в рамках заданных правил.
4. UV Layout. Финальный этап упаковки UV-островов с учётом:

• ориентации;
• отступов (padding);
• возможных оверлапов;
• тайлинга и trim-подходов.

В нашем случае видно, что из-за реальных размеров объекта он достигает заданной texel density уже при заполнении UV-пространства примерно на 1/4.Это означает, что при текущем разрешении текстуры:

• объект не использует всю доступную UV-площадь;
• оставшееся пространство не даёт прироста качества;
• плотность текстур уже соответствует заданному стандарту.

Такое поведение напрямую говорит о том, что мы можем:

• объединить несколько ассетов в один UV-атлас;
• сохранить целевую texel density для каждого из них;
• сократить количество вызовов отрисовки (draw calls);
• более эффективно использовать разрешение текстур.

Особенно это актуально для небольших сканов, пропсов одного набора и модульных элементов окружения.

Этап 3,5. Про texel density

Texel density определяется двумя ключевыми параметрами:

• разрешением текстуры;
• реальными размерами объекта в мире.

Проще говоря, texel density показывает, сколько пикселей текстуры приходится на один метр геометрии. Именно этот параметр в итоге определяет, насколько детализированным будет объект в кадре.
Важно понимать, что texel density не существует в вакууме. Он всегда привязан к условиям использования ассета.
Выбор плотности текстур имеет смысл только в контексте:

• реального размера объекта;
• его расположения в сцене;
• дистанции, с которой игрок будет его видеть;
• частоты появления в кадре.

Один и тот же объект:

• может требовать высокой плотности, если он находится рядом с камерой;
• и может обходиться значительно меньшей, если он всегда расположен на фоне.

Поэтому универсальные значения без учёта контекста быстро приводят либо к перерасходу памяти, либо к потере качества.

Практический подход к выбору плотности

Чтобы не выбирать texel density интуитивно, я использую кастомную mip-map систему, которую разработал специально для этой задачи.

Суть подхода следующая:

• текстура заранее разбивается на контролируемые уровни детализации;
• каждый уровень соответствует определённому расстоянию и размеру объекта в кадре;
• визуально можно определить, какое разрешение реально используется движком при заданных условиях.

Это позволяет:

• понять, какой mip-уровень будет доминирующим в реальном геймплее;
• определить, имеет ли смысл использовать 4K, 2K или 1K текстуры;
• выбрать texel density, исходя из фактического отображаемого качества, а не теоретических максимумов.

В результате texel density становится расчётным параметром пайплайна, а не субъективной настройкой конкретного художника.

Этап 4. Запекание текстур

Прежде чем запускать сам процесс запечки, необходимо корректно подготовить геометрию. Именно на этом шаге закладывается стабильность и воспроизводимость результата.

Первое, с чего мы начинаем, — приведение геометрии в корректное состояние для передачи во внешний бейкер.
На этом этапе выполняются следующие действия:

• формирование корректных нормалей для lowpoly-модели;
• проверка и, при необходимости, пересчёт сглаживания и hard edges;
• удаление всех неиспользуемых и вспомогательных атрибутов, оставшихся после процедурной обработки;
• приведение структуры геометрии к финальному виду без временных нод и служебных данных;
• задание корректного и однозначного имени ассета в соответствии с пайплайном;
• сохранение модели в финальном виде для дальнейшего использования.

Подготовка геометрии перед запеканием критична, потому что:

• ошибки в нормалях напрямую приводят к артефактам на normal map;
• лишние атрибуты могут вызывать некорректный экспорт или увеличивать вес данных;
• неправильные имена усложняют автоматизацию и пакетную обработку;
• чистая и зафиксированная версия модели позволяет повторять запекание без расхождений в результате.

На этом этапе lowpoly-ассет перестаёт быть «рабочей версией» и становится финальным источником данных для текстурного пайплайна.

Процесс запекания

Сам процесс запекания текстур я намеренно опущу, так как в данном случае он не отличается от стандартного production-подхода и не содержит специфических нюансов, связанных именно с фотосканами или Houdini-пайплайном.

Вместо этого я приведу базовые настройки, которые использую в Marmoset Toolbag как отправную точку. Эти параметры можно рассматривать как надёжный дефолт, от которого удобно отталкиваться и адаптировать под конкретные задачи и типы ассетов.

Roughness

Roughness не бейкается из геометрии и не должна восприниматься как производная от normal или AO.
В данном подходе roughness генерируется отдельно и процедурно, как самостоятельное физическое свойство материала.

Базовый инструмент — Substance Sampler

Для генерации roughness используется Substance Sampler, в частности следующие подходы:

• B2M (Base Color → Roughness). Позволяет получить первичную roughness-карту на основе цветовой информации, сохраняя связь с реальными материалами.
• AI Powered Surface Analysis. Используется для автоматического анализа поверхности и восстановления вероятных физических характеристик материала.
• Микс нескольких вариантов. Итоговая roughness-карта формируется как комбинация алгоритмического результата, AI-анализа и дополнительных корректирующих слоёв.

Дополнительная ручная доработка

Для финальной стабилизации и контроля roughness применяются классические инструменты в Photoshop:

• ручные маски для локальных зон;
• Camera Raw Filter для общей тональной балансировки;
• High Pass для возврата микро-контраста;
• работа с уровнями по отдельным каналам для точной настройки диапазонов.

Важно, что эти правки не носят «рисовательный» характер — они используются для коррекции физических диапазонов, а не для декоративных эффектов.

Этап 5. Сборка материала в Substance Painter

В данном пайплайне Substance Painter не используется как инструмент рисования. Его роль — узел сборки и финальной стабилизации PBR-материала.

Импорт карт

В Painter импортируется уже сформированный набор текстур:

• Base Color;
• Normal;
• Ambient Occlusion;
• Roughness;
• Metallic (при необходимости).

На этом этапе важно, что все карты уже соответствуют требованиям движка, имеют корректные диапазоны значений и не требуют художественной дорисовки.

Финальный корректирующий слой

Для финальной стабилизации материала используется smart material типа Polishing Improvements. Его задача:

• выровнять микроконтраст;
• убрать эффект «пластиковости»;
• стабилизировать поведение roughness под разным освещением.

Это особенно критично для фотосканов, где материал часто либо выглядит слишком матовым, либо приобретает «мыльный» характер из-за некорректного распределения roughness.

Микрорельеф и вариативность

При необходимости добавляется контролируемый микрорельеф:

• микро-normal карты;
• дополнительная roughness-variation;
• процедурный noise из Substance Sampler.

Ключевая цель этого шага — сломать идеальность поверхности, не превращая её в шум.
Микродетали должны:

• работать на читаемость материала;
• проявляться только при нужных углах и освещении;
• не конфликтовать с основной формой и roughness-логикой.

Этап 6. Импорт в движок

Финальный этап пайплайна — импорт ассета в игровой движок и проверка того, что все предыдущие решения действительно работают в реальном рендере, а не только в DCC-инструментах.

Импорт геометрии

При импорте модели в Unreal Engine или Unity проверяются следующие моменты:
корректный масштаб (сантиметры);

• правильная ориентация осей (+X вперёд);
• pivot расположен внизу модели;
• отсутствие лишних трансформаций;
• единый объект без служебной геометрии.

Импорт текстур и материала

Текстуры подключаются в соответствии с PBR-моделью движка:

• Base Color — без коррекции гаммы;
• Normal — в корректном формате для конкретного движка;
• Roughness, Metallic, AO — с правильными цветовыми пространствами;
• проверка диапазонов значений и отсутствия клиппинга.

Материал собирается строго функционально, без художественных компенсаторов ошибок предыдущих этапов.

Проверка в сцене

На этом цикл обработки фотоскана можно считать завершённым.

Вместо заключения — немного о Nanite

Сегодня в Unreal Engine у нас есть Nanite, и он действительно сильно упрощает работу с геометрией, позволяя использовать значительно более плотные сетки, чем это было возможно раньше. Однако важно понимать: Nanite — не панацея и не замена полноценному пайплайну обработки фотосканов.
Даже при использовании Nanite:

• ассет всё равно должен иметь корректный масштаб, pivot и ориентацию;
• UV и texel density по-прежнему критичны для работы материалов;
• качество normal, roughness и base color напрямую влияет на финальный результат;
• фотоскан без очистки и стабилизации остаётся тяжёлым, шумным и плохо управляемым.

Nanite снимает часть ограничений по polycount, но не отменяет требования к читаемости формы, материалам и воспроизводимости пайплайна. Особенно если ассеты должны использоваться не в одном проекте, а в библиотеке или масштабируемом production-окружении.

Поэтому правильная обработка фотосканов была, есть и будет необходимой.