Making of "Мария"
Рождение идеи
Два года назад я переехал домой, взяв перерыв в работе. Мой быт стал суровым, а общение свелось к минимуму. Не смотря на это, мне довелось пообщаться с племянниками. За многие годы я впервые увидел открытых людей, с которыми можно на ходу сочинять истории, от души смеяться и не думать о том, что выглядишь нелепо или глупо. Однажды племянница Мария сказала мне следующее: “мама говорит, что когда ты закончишь свои работы, ты уедешь, надеюсь, что она шутит..” при этом у нее навернулись слезы. Это привело меня в полное замешательство и я не нашел ответить ничего лучше чем, “когда-нибудь приезжай в гости..”. На каждый же день рождения от нее я получал нарисованные открытки. Все это натолкнуло меня на мысль, а почему бы не подарить ей на день рождения что-то сделанное своими руками. Идея сделать портрет, на котором постараться запечатлеть глубину тех эмоций, что я описал выше, была основной, однако из-за сложности этой задачи долго не мог подступиться к ее реализации. Оценив сроки я начал работу.
Как проведению была неугодна Maya
Спустя месяц после того, как я закончил работу над своим проектом “Варвар” я начал работу над портретом. У меня было два месяца на реализацию, чтобы успеть как раз к дню рождения. Однако дело отложилось еще на три недели, существенно сократив срок. По разным причинам, этот проект я решил сделать полностью в Maya, потому что, ну в конце концов нужно попробовать хотя бы ))). Все шло неплохо и даже бодро. Набросок в полный рост сделал достаточно быстро и взялся за изучение Maya, в целом все понравилось, и я достаточно быстро сделал ретопологию всех деталей и их развертки. Параллельно начал изучать XGen, так как работы с волосами предстояло очень много. Но все время мешало какое-то чувство, что вроде бы все хорошо, но как-то не на своих местах, вроде бы удобно, а вообще-то говоря совсем нет. Из впечатлений, что мне показалось не удобным, история и стек модификаторов это те вещи, которые сравнивать просто невозможно (плюс в пользу стека), однако, возможно, я не знаю всех тонкостей. Вложенность меню это для людей с феноменальной памятью, уверен, что можно было сделать меньшую вложенность с тем же набором функций. Без практики из головы вылетает за месяц, какая функция в каком меню находится. Хороший инструментарий для ретопологии, но в связи опять же с историей им практически нереально пользоваться не отключая запись истории, так как после более менее законченной топологии все начинает сильно тормозить из-за чрезмерного количества записей. Очень неудобная кисть, грубый аналог shift и poly draw (последние удобны помимо своих функций возможностью реакции на сближение кисти с объектом, что дает мягкость в использовании). Хороший редактор UV, очень понравился. Все в том ключе наверняка и продолжалось бы, если внезапно мой двухтерабайтный жесткий диск буквально за 15 секунд не приказал долго жить. С ним в небытие ушла огромная база текстур, фотографии и рабочие проекты, а на моей голове наверняка появилась еще пара седых волос. Однако самое ценное я разумеется копирую на внешние носители, но это касается завершенных проектов, а тут проект, который уже в полном разгаре, но еще без резервной копии, полная история лепки от сферы, поза, ретопология и детализация. Однако ZBrush успел сохранить полный проект со всеми деталями самой последней версии. После такого, чтобы быстрее восстановить утраченное и уложиться в еще более сжатый срок я, все же, решил вернуться в 3ds max и не гневить больше судьбу подобными выходками, “переходом на Maya”. Разумеется, это шутка :). Опыт пусть и не особо долгой работы в этом замечательном редакторе мне очень понравился, не все удобно, но есть моменты, которые очень порадовали в плане моделирования. Также я пришел к выводу, что нет особого смысла в холиваре между пользователями Maya и 3Ds Max, это два очень мощных, полноценных пакета, и знание того и другого сделает вас только сильнее )
От лирики к делу
В этом проекте было несколько задач, над которыми пришлось хорошенько подумать, и честно говоря, не все получилось реализовать в полной мере. Основной, была задача на передачу сходства, с которой я справился по моим скромным субъективным оценкам на 70-75% и то пришлось вплоть до самой финальной публикации вносить правки в геометрию и текстуры. Второй общей задачей было привести всю детализацию к одному уровню исполнения, это значит, что, если я делаю поры на лице или пух или мелкие капельки воды и их видно значит все, в абсолютном значении, детали всей модели должны иметь равную проработку при одном и том же увеличении, либо внимание от не проработанных областей, должным образом должно переключаться на самое основное. С художественной и рациональной точки зрения наверно так было сделать правильнее, но я решил вывести на один уровень каждый участок работы, и устранить провалы на 100%, то есть любое даже самое темное место при желании можно рассмотреть и найти там детали. Для этого нужно было продумать и сделать детализацию вязаных шерстяных вещей, скрученный ворс на шарфе, микро детализацию пуховика, капельки растаявших от дыхания снежинок и сами снежинки. Третьей задачей было сделать пышную растрепанную укладку волос, мех на оторочку капюшона и помпон на шапку.
На этапе моделирования базы в этой статье я останавливаться не буду по двум причинам. Первая и основная это то, что все базовые этапы после утраты диска пропали, а вторая причина заключается в том, что ничего нового и особо интересного в этой стадии нет. Создается набросок, уточняются общие формы, делается ретопология и развертки деталей. О чем на мой взгляд стоит рассказать, так это, как вносить правки в геометрию, в уже настроенную для рендера сцену, в модель, к которой привязано огромное количество групп волос и пух. При этом сохранить полноту цепочки от базовых правок геометрии в ZBrush и микро детализации, перезапекание необходимых текстур до вывода и применения измененной геометрии. Но об этом я напишу в заключительной части этой статьи, так как это все же касается финальной части работы, на примере исправления геометрического недочета найденного в процессе анализа формы.
Детализация вязаных вещей
Итак детализация. Если с детализацией при лепке все более менее понятно, сначала находятся общие формы, затем средние, малые и все это в процессе лепки уточняется. После добавляется микро детализация в виде структуры того или иного материала. То что же делать с такой задачей как плетение. Есть несколько способов, первый это nanomesh в zbrush, но на мой взгляд есть более гибкий способ для этой задачи. Все действия, которые касаются моделирования я буду рассматривать на примере 3ds max.
Способ создания плетения любого типа и сложности, будь то кольчуга, плетеная корзина, коврик или как в моем случае вязанные вещи, заключается в следующем. Сначала нужно создать базовую геометрию этой вещи, максимально уточняя геометрическое строение, затем создать UV развертки для этих вещей таким образом, чтобы они приняли вид максимально схожий с выкройкой этих объектов, если бы они были настоящими и шились по всем правилам кройки и шитья. После этого нужно трансформировать базовые объекты и привести их к виду развертки, для этого я использовал скрипт UV to Mesh (http://hocuspocus-studio.fr/tools/product/uv-to-mesh/) на scriptspot’е размещена первая версия скрипта. Но по большому счету важен не сам скрипт, так как их много и делают они одно, а принцип перевода геометрии объекта к виду UV. Однако этот скрипт не сбрасывает нумерацию вертексов, это очень хорошо, так как можно использовать морф без дополнительных манипуляций, чтобы после привязки плетения вернуть объект в исходное состояние.Затем необходимо создать геометрический шаблон, кусок связанного плетения и чем он будет больше, тем большего разнообразия можно добиться при текстурировании. Получить структуру вязания можно вручную, сделав правильную кривую плетения при вязании, однако я решил этот вопрос доверить скрипту MCG Knit (можно найти на scriptspot.com) из него достаточно получить правильную кривую плетения, а дальше уже можно собрать свой собственный набор нужной вязки. Для своих нужд я собрал три шаблона, две полосы одинарную и тройную, также квадратный кусок плетения, который без проблем клонируется во все стороны. Далее нужно создать аккуратную ровную развертку для каждой ниточки из этих небольших заготовок. Как раз вся микро детализация и разнообразие цвета ниток всех вязаных вещей задается детализацией этих небольших шаблонов. В редакторе UV в 3ds max есть пара замечательных функций, которые хорошо подходят для быстрого выравнивания сетки UV, они незаменимы при создании разверток для всякого рода шнурков, ремней, веревок и так далее. Это Align horizontally in place и Align vertically in place соответственно.
После создания ровных UV для геометрических шаблонов, остается нужным образом разместить эти шаблоны по поверхности развернутых объектов и соединить все шаблоны в несколько больших частей плетения. Таким образом должно получиться следующее, на примере рукавиц, есть исходный объект базы, развернутый объект, и размещенные по поверхности развернутого объединенные объекты плетения. С помощью кисти shift можно подогнать плетение и избавиться от несовпадений. Далее нужно сбросить трансформации с помощью Reset XForm для всех этих объектов и привязать объекты плетения к развернутым частям с помощью модификатора Skinwrap.
После этого к развернутому объекту применить Morpher и указать целью исходный базовый объект. Поставить для цели значение 100 и получить связанную вещь. Ее конечно еще нужно доработать в ZBrush, но готово уже примерно 80% из 100 работы над объектом. Продольный шов я сделал с помощью World Space Modifier - Path Deform и одинарной полосы плетения. Так же подправил в ZBrush, уточнив общую форму и положение.
Следующим этапом работы над плетением идет создание микро детализации для шаблона, а как следствие и для всех вязанных вещей, которые собраны из этих шаблонов. По UV нитей я сделал простые ровные полоски, чтобы с их помощью в два этапа сделать рельеф уже в ZBrush. Там же запек карту нормалей. Для текстуры цвета добавил немного разнообразия. На этом работа с геометрией вязаных вещей заканчивается. Остается добавить шерсти, которая хаотично вылезает по всей поверхности вязаных шерстяных вещей. Ее я делал при помощи плагина для волос Ornatrix.
Волосы, шерсть, ворс, мех и пух с помощью FiberMesh и Ornatrix
Создание прически в связке ZBrush fibermesh и Ornatrix я нашел удобным еще с третьей версии плагина, когда решил приобрести его для создания волос в своих проектах. С помощью fibermesh, кистей groom и clip, быстрым назначением/переназначением групп через ctrl+w, а также очень удобным маскированием, создавать основу прически в ZBrush мне показалось гораздо удобнее чем средствами плагина с помощью мыши. В основном я использую кисть GroomerStrong вот с такими параметрами:
После импорта базы для прически, нужно из полигональных полосок сделать сплайны. Хочу обратить особое внимание на то, что когда проект содержит большое количество объектов разного типа и разного назначения, то его нужно структурировать. Как только в сцене появляется новая “партия” объектов, их нужно сразу объединять в слой или же отправлять в уже существующий слой для объектов данного типа. Переименовывать в соответствии с типом загружаемых объектов для лучшей ориентации и назначать исходную группу для быстрого выделения, это обеспечивает простоту и скорость в навигации среди огромного количества объектов.
Итак, чтобы сделать из полигональных объектов fibermesh сплайны, можно воспользоваться средствами Ornatrix следующим образом:
1) Создать Ornatrix объект Hair Strips в нем нужно указать полигональный объект волос, выбрать равномерное распределение Distribution - Uniform, количество волос на каждой полоске равное 1 и отображение волос 100%
2) Применить модификатор Mesh From Strands, в котором поставить галочку Export Guide Mesh Data,
3) Применить модификатор Guide From Guide Mesh и конвертировать полученные направляющие в сплайны.
Чтобы правильно высадить отдельно взятый пучок волос, для него нужно нарисовать зону распространения. Для удобства и наглядности я делаю так: Применяю к волосам модификатор OX Strand Length уменьшаю общую длину до 0,01 применяю модификатор Mesh From Strands + Shell + Push полученный объект экспортирую в отдельную папку OBJ где будут текстуры зон высадки/распространения волос. Открываю голову и этот объект в 3d coat рисую на голове маску для высадки конкретного пучка волос. После этого применяю маску для каждого пучка свою. Вероятно, может показаться, что процесс не быстрый, но на самом деле даже 40 таких зон, это максимум что я делал, рисуются за пару часов. Почему лучше это делать текстурой, а не с помощью Vertex Paint например и не только из-за разрешения. Не всегда плотность сетки объекта может обеспечить нужное разрешение для маски высадки волос, да и в каналах можно запутаться в отличии от текстур, у которых название соответствует названию объекта пряди волос.
Далее на примере одной из прядей волос я покажу некоторые настройки волос.
В данном примере волосы разбиты на две группы внутри Ornatrix, это можно/нужно использовать для создания разнообразия волос внутри отдельно взятого пучка, в примере я показал, как в одном пучке волос применены два модификатора Strand Curling, что задают свойства вьющихся волос при помощи групп 0, 1 и 2 можно выборочно распределить эти свойства между волосами. Этим же способом я сделал мех на оторочке капюшона, а так же помпон на шапке, брови и ресницы.
Шерсть на вязанных вещах и пух на лице я сделал не прибегая к помощи ZBrush, так как хоть эта растительность и нуждается в причесывании, но в этом случае удобнее использовать уже кисти Ornatrix, которыми можно быстро задать направление отрегулировать длину и при необходимости сгладить. Для всех вязаных вещей я использовал следующие уникальные настройки для шерсти:
на словах эти настройки означают, что нужно найти нужную кривизну и как видно из графика задать шерсти значение того, как модификатор будет влиять на волос по мере длины. Для ворса на шарфе я использовал оба способа создания волос. Базу и общее направление сделал в ZBrush. После этого настроил модификаторами поведение ворса. Strand Length для небольшого разнообразия по длине, Curling для кривизны каждой из будущих ворсинок, а модификатором Hair Clustering с большим числом пучков Num. Clumps (для каждой части шарфа свое значение, так как по площади они разные) сделал эффект собравшихся в небольшие пучки ворсинок. Однако чтобы ворс принял нужный вид необходимо было понять, что из себя представляет отдельно взятая ворсинка сделать ее геометрический шаблон и применить к объектам Ornatrix для всех частей шарфа.
Частицы
Ничего общего с имитацией частиц, эти частицы не имеют. Однако, что это, если не частицы. Снег, капельки воды на волосах, шерстинках шапки и ресницах. А также микро капельки на пухе лица. Их не особо видно на статичной картинке, только если приглядеться, но при облете камеры в анимации эффект наверняка был бы интересным.
Основными инструментами для создания этих частиц стали объекты Scatter и очень интересный скрипт, непонятно почему не догадались сделать такой инструмент стандартным, Randomize Elements. Для распределения частиц с помощью Scatter нужны полигональные объекты, однако не все объекты, на которых должны быть частицы таковыми являются, в частности волосы, шерсть, мех и пух. Задача немного усложняется тем, что при переводе волос в полигональный вид в сцене и без того уже сильно загруженной полигонами, образуется еще дополнительно пара десятков миллионов треугольников. Тут нужно немного оптимизировать и вывести необходимый для создания частиц материал в отдельную сцену. Так для всей прически, меха на капюшоне и ворса на шарфе я использовал исходные объекты FiberMesh и только некоторые пряди волос, которые возле самого лица я перевел в геометрию. Также в геометрию я перевел шерсть, пух на лице, брови и ресницы. Для шерсти из-за ее количества применил модификатор ProOptimizer, 20-30% для сохранения формы более чем достаточно для такого объема. В качестве основы для всех частиц использовал простую квадратную плашку. Для снежинок этого достаточно, а для капель воды и микро капель, сделал следующее. После распределения уменьшил общий масштаб частиц применил Edit Poly + Shell + Turbo Smooth + Edit Poly + Randomize Elements + Edit Poly в последнем с помощью кисти Shift в нужных местах сделал из сфер капельки в основном на волосах и ресницах. Эта обратимая схема дает возможность редактировать частицы на любой стадии, финальная версия в сцене рендера разумеется уже была в виде геометрии с закрытым стеком.
Displacement 32bit, создание и применение
Настройки для запекания дисплейсмента в ZBrush я использую следующие:
Кнопка SubTools включается в случаях, если в сцене есть элементы, которые находятся на одной UV раскладке, при этом все эти элементы необходимо сделать видимыми. А кнопка Merge Maps сшивает запеченные текстуры в одну, в случае с 32 битными текстурами это может оказаться проблемой сшивать их вручную. Switch MT включается, если вам нужно запечь текстуру на исходную геометрию. Работает по схеме - спускаетесь на нижний сабдив, удаляете, если есть существующий morph target, импортируете исходную геометрию, сохраняете morph target возвращаетесь на верхний сабдив и запекаете текстуру с включенной Switch MT. Не всегда при этом результат бывает корректным из-за смещений геометрии относительно запекаемой и на швах UV могут появиться артефакты. По этой причине чаще всего используют не исходную геометрию, а нижний сабдив или тот сабдив, который выводится из ZBrush для дальнейшего использования. К примеру это может быть 2й или 3й сабдив от исходной базовой топологии. Однако, однажды, я делал протектор для покрышек, в этом случае все запеклось идеально на исходную геометрию, так как смещений в стороны у объема высокополигональной модели не было. SubDiv level указывает на какой сабдив будет запекаться текстура. Этот же сабдив нужно экспортировать для использования. Далее я использую следующие значения: Adaptive вкл, DpSubPix = 4, SmothUV выкл, Mid = 0, 3 Channels вкл, 32bit вкл, exr выкл (при этом текстура записывается в формат tiff, который в данном случае адекватнее exr и поддается корректному открытию в Photoshop и некоторым модификациям, таким как масштабирование, при этом пересохранение в формат tiff получается корректным в отличии от exr, но про exr это не точно), Scale = 1, Intensity = 8.
После того, как текстура создана, ее нужно правильно открыть, это важно, а так же правильно применить. От этого зависит точность отображения того, что запечено в текстуру. 32 битная текстура иначе называется High Dynamic Range Image или изображение с высоким динамическим диапазоном, где значение пикселя в канале не ограничивается числом 256. Соответственно и открывать такую текстуру нужно средствами HDRI. Я буду рассматривать все на примере VRay. Открыть текстуру нужно с помощью VRayHDRI в настройках, кроме параметра Blur, который желательно всегда уменьшать до значения 0,01 ничего менять не нужно. Применяем к объекту модификатор VRayDisplacementMod, в котором нужно указать тип Subdivision, применить через Instance карту VRayHDRI с текстурой и выставить приемлемые значения Texmap min и Texmap max, которые задаются в текущих системных единицах в моем случае это сантиметры. Это значение минимума и максимума высоты и глубины, на которую при рендере будет выдавливаться геометрия. Если эти значения будут недостаточными, пиковые места могут срезаться при рендере.
Что касается целесообразности использования, у каждой технологии есть своя оптимальная сфера применения. Так и дисплейсмент не всегда стоит применять везде где только можно. Однажды я столкнулся с проблемой, когда применив дисплейсмент к полу был неприятно удивлен временем рендера особенно, если камера находилась очень близко к полу. Причину я понял достаточно быстро, она заключалась в зависимости сабдивов дисплейсмента от вида, т.е. в случае, когда камера была на полу, к которому применен дисплейсмент, количество полигонов применяемое к точке, которая находится ближе всего к камере взлетело до неба, туда же улетело и время рендеринга. Выходом было убрать зависимость в модификаторе VRayDisplacementMod, галочка View-dependent, и значительно снизить количество сабдивов, но при этом снижалось качество. Спустя какое-то время я узнал, что в ZBrush можно делать оптимизацию геометрии скульпта, сохраняя при этом UV, это уже не первый раз когда мне непонятно почему в ZBrush нужные вещи не включают по умолчанию!
Поэтапная настройка SSS
В этом проекте не было много материалов, как и разнообразия в текстурах, однако то над чем пришлось поработать, думаю стоит описать подробнее, это материал кожи лица. Для меня этот материал до сих пор является самым сложным, так как от него зависит, как будет выглядеть персонаж в целом, и даже самые малейшие нюансы могут испортить впечатление, либо улучшить, наряду с формой и светом разумеется. Не все получилось, как возможно хотелось бы, но по всем замечаниям я старался вносить соответствующие правки.
Так как sss это материал, который состоит из нескольких эффектов сложенных в один, то и настраивать его нужно поэтапно, каждый “эффект” в отдельности.
Первый это свойство отражения. Чтобы видеть и настраивать каждый из эффектов материала в отдельности в основных настройках материала VRaySkinMtl первым делом нужно выключить эффект sss поставив параметр max sss amount = 0. У этого материала есть два типа отражения характерных для кожи, Primary и Secondary reflection их поочередно нужно настроить подобрав нужные параметры силы отражения и рассеивания и создать карту-маску, по которой будет работать это эффект. Карту для отражения для кожи я обычно делаю из карты нормалей, которую запекаю в ZBrush в основном с помощью старенькой, но не потерявшей актуальности программы Crazy Bump. При необходимости эту карту вручную нужно доработать в любом удобном редакторе, я для этого использую 3d coat. После того, как свойства отражения настроены нужно вернуть параметру max sss amount значение 1, а параметру max reflection amount поставить значение 0. И нарисовать текстуры для трех каналов sss и текстуру цвета самого верхнего слоя кожи. Это можно сделать в ZBrush, в 3d coat или любом другом редакторе, который вам покажется более удобным для этого. Нижним слоям sss характерны насыщенные цвета, при этом у лица есть области с разными цветами, более красные, желтые, фиолетово синие. Так же на них стоит обозначить вены, которыми пронизано все лицо под кожей. Верхним слоям характерны более умеренные цвета, так как это слой самой кожи а не мышц и структуры под ней. На этих слоях обозначаются такие детали, как родинки, веснушки, разного рода прыщи шрамы и так далее. Самый верхний слой это так называемый dead skin он обычно самый бледный и на нем могут быть обозначены такие детали как грязь краска и так далее, если они, разумеется, должны быть на персонаже.
В моем примере материал кожи это составной материал VRay blend с подключенными к нему практически одинаковыми материалами кожи, с той разницей, что вторым материалом можно задавать специфические свойства, например особые свойства отражения, которые характерны только для определенной области лица в моем случае это губы.
На этом примере показаны рендеры отдельных слоев материала sss слева направо:
три слоя свойств отражения, слои sss deep и medium, слой sss shallow и diffuse со значение последнего 0.5, рендер материала с включенными эффектами всех слоев.
Как внести базовые правки в модель, в сцене готовой к визуализации
Высока вероятность того, что внесение изменений в основу может потребоваться даже на самой финальной стадии работы. На примере портрета, был следующий момент, я долго не мог понять, что именно мне не нравилось в лице. Вреде бы все было проверено на несколько раз, но все равно, что-то было не так. Ошибку в геометрии я выявил, когда начал анализировать освещение и понял, что свет на щеках лежит так, как если бы на лице была улыбка, а она в ходе поиска действительно была, однако я ее решил убрать, а вот убрать напряжение со щек забыл. Для исправления этого недочета, а также для добавления большей выразительности я решил вернуться в ZBrush и доработать модель. Помимо исправления на щеках я решил повернуть взгляд в сторону и сделать выражение на лице более грустным. Заново запек карту displacement и вывел новую версию геометрии нижнего сабдива. В 3Ds Max к уже настроенной для рендера модели добавил модификатор Morpher и целью указал новую геометрию, а также переназначил карту displacement. Morpher так же нужно было применить к основе для прически и для пуха на лице. Вот пожалуй и все нюансы.
Послесловие
Закончить эту статью я хотел бы небольшим отступлением от темы. С одной стороны все написанное выше, вероятно, кому-то может помочь. Возможно, кто-то еще не решил те задачи, с которыми я сталкивался и найдет в этой статье нужный ответ. Однако, на мой взгляд всё, что связано с технологиями очень быстро устаревает и заострять внимание именно на текущей стадии развития этих технологий было бы ошибкой. А вот, что действительно имеет подлинную ценность, так это смысл того, для чего эти технологии создаются и совершенствуются. Технологии это средство для выражения мысли, переживаний, идеи. Чтобы пробудить жажду изучения нового, нужно иметь четкое понимание, для чего это нужно, идея должна обжигать разум, заставляя его находить пути для ее реализации причем максимально лучшим образом. Хочу привести цитату из высказывания одного замечательного философа на тему становления идеи и ее воплощения.
“.. Ибо суть дела исчерпывается не своей целью, а своим осуществлением, и не результат есть действительное целое, а результат вместе со своим становлением; цель сама по себе есть безжизненное всеобщее, подобно тому как тенденция есть простое влечение, которое не претворилось еще в действительность; а голый результат есть труп, оставивший позади себя тенденцию.”
Г.В.Ф. Гегель “Феноменология духа”
Надеюсь статья Вам понравилась. Большое спасибо за внимание и удачи в работе!