Создание современного игрового 3D окружения от White Noise Team. (Часть-2)⁠⁠

Читайте первую часть тут! (https://pikabu.ru/story/sozdanie_sovremennogo_igrovogo_3d_ok...)

Создание материалов.

Теперь, когда мы знаем как работают современные материалы, можно рассказать о том, как они создаются. Для этого вновь вернемся к разговору о SP2.

Программа предназначена для работы с PBR и по аналогии с Marvelous Designer широко распространена среди игровых разработчиков. В базе SP2 имеется библиотека уже готовых процедурных материалов. При наличии прямых рук и художественного вкуса, можно быстро “разукрасить” большинство простых объектов, не прибегая к использованию сторонних ресурсов.

В качестве примера “затекстурим” старый чайник, и для начала сгенерируем все необходимое для дальнейшей работы карты.

Путем манипуляций с Curvature map (карта кривизны) и наложением стандартных материалов можно получить стальной чайник с эффектами стертой краски по краям.

Конечно, такой результат нас не устроит. Это пока еще набросок, попытка понять, что мы желаем получить и как нам следует настроить материал. Всегда стоит держать перед собой референсный пример, а если подобный чайник находится у нашего художника прямо на плите, то он быстро переезжает поближе к компьютеру, для более внимательно изучения деталей.

После первых проб задается основа для объекта. В данном случае мы использовали “сталь” из стандартных материалов. На этом этапе важно выбрать правильно панорамное изображение, чтобы лучше видеть и понимать, как будут играть на нем свет и отражения. Настойка панорамы и освещения рабочей сцены особенно важны для работы с металлами, так как их внешний вид сильно зависит от отражений.

Подобно Adobe Photoshop, программа имеет функционал работы со слоями и масками. С помощью слоев, поверх базового металла, мы добавим новые материалы, полностью скрывшие базовый. В данном случаи мы покрыли чайник эмалью, а с помощью масок основа чайника и его ручка окрашены в разные цвета.

Фактически чайник уже готов, но его внешний вид не подходит под определение “старый”. Как правило, для эффекта состаривания добавляются грязь, царапины, цветовые вариации и пр. На данном этапе работа по большей части идет на уровне Roughness maps (карты шероховатости). Естественно, карты шероховатости уже содержаться в базовых материалах, но ничто не мешает добавить новые поверх них. Для тела чайника мы добавим карту, имитирующую потертости, а для ручки - еще и следы от пальцев.

Каким бы не был крутой софт, он не сможет все грамотно нарисовать за вас путем лишь манипуляций с настройками. Финальная доводка и добавление деталей не обходится без ручного режима рисования. Для подобной работы обязательно нужен графический планшет.

Из дополнительных приемов можно отметить использование старых добрых фото-текстур.

Для подобного чайника, как и для другой утвари из советского периода, характерны декоративные изображения цветов. Найдем в гугле подходящую картинку и с помощью фотошопа подготовим для дальнейшей работы. Cамая большая сложность - найти изображение хорошего качества, без засветов, теней, перспективы. Готовую текстуру импортируем в SP2 и проецируем на поверхность чайника.

В качестве экономии времени незначительные детали можно не отмоделивать в HP. SP2 содержит в себе набор заготовок, или же можно найти найти на просторах гугла заготовки в виде карт высот. Например, мы добавим болты-крепежи на ручках.

В итоге чайник готов. В качестве результата, мы экспортируем набор карт (альбедо, нормалка, рафнес, металик) для дальнейшей работы с ними в игровом движке.

Работа с контентом в UE4.

“Нарисовать” объект - это пол работы, требуется произвести с ним еще много различных манипуляций, сделать лоды и коллизию, лайтмап развертки, произвести батчинг, настроить пивоты… Но рассмотреть все аспекты пайплайна тяжело в рамках ознакомительной статьи, поэтому сконцентрируемся только на сборке визуальной составляющей.

Одна из основ оптимизации современной графики - сокращение количества текстурных карт, материалов и упрощение последних. Тем самым мы уменьшаем количество обращений к видеокарте для отрисовки элементов. К сожалению, текстурных карт даже в простом чайнике выходит не мало, и они требуют дополнительной оптимизации. Если внимательно взглянуть на AO, Roughness и Metalic, можно заметить что все три карты черно-белые, а почти любые цифровые изображения стоят из RGB каналов, каждый из которых является градацией серого. Проще говоря, один цветовой канал позволяет хранить одну черно-белую текстуру. В результате мы сливаем все три вышеуказанные карты в одну текстуру.

Различные дополнительные карты, к примеру для светящихся материалов или материалов с прозрачностью, мы дополнительно запаковываем в Alpha канал альбедо текстуры (некоторые форматы изображений имеют помимо RGB дополнительный канал для прозрачностей).

Касательно сокращения количества материалов - существует понятие атласов. Атласы это особый вид текстурных карт, который содержит в себе развертки сразу нескольких объектов. Некоторые разработчики производят атласинг уже готового контента, мы же по большей части проводим атласинг еще на этапе моделирования. К сожалению, в один атлас нельзя запихать все подряд, нужно учитывать максимально возможное расширение приемлемое для движка и платформы для которой разрабатывается проект, группировать по типу материалов.

Помимо всего мы руководствуемся логикой. Допустим сделали набор инструментов. Естественно все объекты пакуются в один атлас, а значит и один материал, что здорово экономит ресурс производительности. Но если мы захотим использовать на сцене один конкретный инструмент, то он забьет видео-память большими атласами, из которых используется лишь маленькая часть, что делает использование одной модели из сета не целесообразным.

В Unreal Engine 4 встроен шикарный редактор материалов рассчитанный на дизайнеров, с помощью графов в нем можно реализовать любую свою фантазию. К примеру, таким образом у нас реализован процедурный шум для телевизора и переключатель светящейся панели электронных часов.

Не смотря на такое технологическое изобилие, мы предпочитаем создавать простые материалы. Ниже пример материала, использующий уже знакомые текстурные карты:

Но и тут не без подводных камней. То что в Unreal Engine 4 называется материалом и редактором материалов, является полноценным шейдером и редактором шейдеров. Здорово что шейдер может теперь создавать рядовой художник, пользователи Unity или CryEngine, к примеру, лишены такого удобства в стандартной коробке, но любая работа созданная таким образом генерирует полноценный C++ код и, к сожалению, не самый оптимизированный.

Раньше материал представлял собой экземпляр конкретного шейдера с изменением параметров или текстурных карт, но неизменным кодом. Граница понятий и терминов во многих 3Д редакторах со временем размылась, но возможность создавать традиционные “материалы” в UE4 осталась, и в подобном виде у нас хранятся материалы для большинства объектов.

Послесловие.

Надеемся, нам удалось максимально понятно и на простых примерах рассказать о том, как создаются современные игровые модели. Если такое большое колличество букв найдет своего читателя, мы со временем расскажем о других пайплайнах, не обязательно касающихся игровой графики, на примере нашего инди-проекта.

В качестве помощи вы можете дать нам фидбек, распространить статью, либо поддержать наш патреон (http://patreon.com/twinsoul), или просто подписаться на наши социалки:

https://twitter.com/WN_Team

https://vk.com/whitenoiseteam

https://www.youtube.com/c/WhiteNoiseTeam

https://www.facebook.com/twinsoulgame/