Для создания компьютерной графики используют множество различных приложений. Условно их можно разделить на следующие группы:

• Программы для цифрового скульптинга (Pixologic ZBrush, Autodesk Mudbox).
• Игровые движки (Unreal Engine 4, Unity 5, CryEngine 3).
• Узкоспециализированные приложения, «заточенные» под конкретные задачи (анимация жидкостей - RealFlow, создание текстур - Mari и пр.).
• Универсальные 3D редакторы (Cinema 4D, 3Ds Max, Maya, Houidini и т.д.).

Первые три группы разберем в следующих статьях. А сегодня предлагаем обзор универсальных 3D редакторов (Full 3D Suites).

Универсальные 3 D редакторы, как правило, содержат все необходимое для CG: инструменты моделирования, анимации и визуализации.

На вопросы: «Какой из пакетов лучший? Что выбрать?» нет правильных ответов. Выбор инструмента зависит от многих факторов: личных предпочтений CG-художника, поставленных целей, финансовых возможностей и т.д.

• функционал программы;
• удобство пользования (интуитивный интерфейс и т.д.);
• доступность, цена.

Большинство специалистов в своей работе используют сразу несколько программ: некоторые вещи проще и быстрее делать в сторонних приложениях (детализация, постобработка, симуляция и пр.). Поэтому не ограничивайте себя рамками только одного пакета. Тем более, что выбор инструментов сегодня просто огромный.

Самые популярные 3D пакеты:

3 Ds Max

3Ds Max - «пионер» среди 3D редакторов, очень популярный инструмент, №1 в выборе многих начинающих и продвинутых специалистов. Занимает ведущие позиции в сфере дизайна и архитектурной визуализации. Часто используется в игровой индустрии.

Возможности:

• моделирование на основе полигонов, сплайнов и NURBS,
• мощная система частиц,
• модуль волосы/шерсть,
• расширенные шейдеры Shader FX,
• поддержка новых и усовершенствованных механизмов Iray и mental ray.
• анимация толпы,
• импорт из Revit и SketchUp,
• интеграция композитинга.

И многое другое.

Плюсы: огромный функционал, множество плагинов и обучающей информации.

Минусы: не так прост в освоении, «старожилу» требуются серьезные обновления.

Autodesk Maya

Maya - промышленный стандарт 3D графики в кино и телевидении. Maya популярна среди крупных студий и масштабных проектов в рекламе, кино, игровой индустрии. Пакет идеален для создания анимации.

Возможности:

• полный набор инструментов для NURBS- и полигонального моделирования;
• мощные средства общей и персонажной анимации;
• развитая система частиц;
• технология Maya Fur (создание меха, волос, травы);
• технология Maya Fluid Effects (моделирование жидкостей, атмосферы);
• широкий набор средств создания динамических спецэффектов;
• UV-текстуры, нормали и цветовое кодирование;
• многопроцессорный гибкий рендеринг.

Плюсы: огромный функционал и возможности.

Минусы: длительное и сложное обучение, высокие требования к системе, высокая цена.

Cinema 4 D

Cinema 4 D - один из самых лучших и удобных 3D пакетов на сегодняшний день. Огромный функционал: от моделирования, анимации, эффектов до «лепки» и модуля BodyPaint 3D. У более понятный и удобный интерфейс нежели у 3Ds Max и Maya. Широко используется в моушен-дизайне, киноиндустрии и рекламе.

Возможности:

• полигональное и NURBS-моделирование;
• BodyPaint 3D (модуль для создания разверток UV и текстурных карт);
• генерация и анимация объектов;
• персонажная анимация;
• динамика мягких и твердых тел;
• модуль для создания реалистичных волос;
• система частиц Thinking Particles;
• неплохой встроенный визуализатор.

Плюсы: легкость в освоении, интуитивный интерфейс, отличный функционал, множество обучающих материалов, тесная связь с Adobe After Effects, Houdini и т.д.

Минусы: неотлаженная система перехода между версиями.

Modo

Modo - полноценный продукт для моделирования, рисования, анимации и визуализации. Включает также инструменты скульптинга и текстурного окрашивания. Благодаря удобству пользования и высокой производительности, у Modo репутация одного из самых быстрых инструментов моделирования. Modo популярен в сфере рекламы, разработки игр, спецэффектов и архитектурной визуализации.

Возможности:

• полигональное и моделирование SDS;
• современные инструменты анимации;
• динамика твердых и мягких тел;
• система рисования;
• материал Fur (мех) для создания волос, травы и меха;
• инструменты лепки;
• быстрая и качественная визуализация.

Плюсы: мощный и понятный инструментарий, высокая производительность.

Минусы: мало информации.

Side Effects Houdini

Houdini - мощный профессиональный пакет для работы с 3D графикой, в его основе процедурная, нодовая система. Houdini идеально подходит для создания сложной динамики, симуляции: частиц, жидкости, дыма, огня, имитации природных явлений и т.д. А также это отличный инструмент для создания впечатляющих визуальных эффектов. Основная область применения Houdini - киноиндустрия.

Возможности:

• полигональное и NURBS-моделирование,
• анимация (ключевая, процедурная),
• персонажная анимация,
• система частиц,
• динамика твердых и мягких тел, тканей, шерсти/волос, газов и жидкостей,
• работа с объемным звуком,
• мощный рендер движок Mantra,
• встроенный инструмент композитинга.

Плюсы: высококлассные спецэффекты и анимация.

Минусы: мало информации, высокая цена.

Softimage

Softimage (Autodesk Softimage, ранее Softimage/XSI) - программа для 3D анимации и создания визуальных эффектов в game-индустрии, кино и телевидении.

У Softimage была одна из самых лучших систем анимации. Благодаря уникальной системе ICE (Interactive Creative Environment — платформе визуального программирования, основанной на нодах) пакет предлагал широкую функциональность, гибкость, высокую производительность и качество.

Возможности:

• мощное полигональное, а также процедурное моделирование в среде ICE;
• физика и динамика частиц и геометрии;
• нелинейная анимация;
• инструменты лицевой анимации Autodesk Face Robot;
• встроенный MentalRay.

В 2008 году компания Autodesk выкупила Softimage у Avid за 35 млн. долларов. В 2015 Autodesk объявила о прекращении продаж лицензий на Softimage и фактически избавилась от одного из самых сильных игроков на рынке. На официальном сайте предлагается перейти на 3Ds Max или Maya.

LightWave

Lightwave 3D - инструмент для 3D анимации и визуальных эффектов от компании NewNek. С давних пор является промышленным стандартом в кино и телевидении.

Новый усовершенствованный пакет LightWave 2015 предлагает огромные возможности: от динамического моделирования, персонажной анимации, визуальных эффектов до разработки игр и архитектурной визуализации.

Возможности:

• интуитивный двойной интерфейс (modeler и layout);
• мощное полигональное моделирование;
• развитая система анимации;
• система частиц;
• система снаряжения персонажа Genoma 2;
• усовершенствованный рендеринг;
• интерактивное динамическое наследование (Interactive Dynamic Parenting);
• гибкая система Bullet Dynamics;

Плюсы: огромный функционал, удобный двойной интерфейс.

Минусы: не так популярен в нашей стране и странах СНГ, мало информации.

Blender

Единственный в списке бесплатный 3D пакет, который практически не уступает по функционалу платным приложениям. Blender включает в себя средства для 3D моделирования, анимации, а также набор опций для создания игр, визуальных эффектов и скульптинга. Отличная альтернатива «монстрам» 3D анимации. Благодаря поддержке Blender Foundation, программа очень быстро и стабильно развивается.

Возможности:

• полигональное моделирование, сплайны, NURBS-кривые и поверхности;
• режим лепки;
• система частиц;
• динамика твердых и мягких тел: жидкость, шерсть/волосы и т.д.;
• скелетная анимация;
• встроенные механизмы рендеринга и интеграция со сторонними визуализаторами;
• редактор видео;
• функции создания игр и приложений (Game Blender).

Плюсы: доступность, открытый код, кроссплатформенность, небольшой размер (около 50 мегабайт), широкий функционал, возможность создания игр.

Минусы: отсутствие документации в базовой поставке.

Итак, если коротко:

• 3Ds Max - компьютерные игры, интерьеры, визуализация.
• Maya - анимация, киноиндустрия, телевидение, клипы.
• Cinema 4D - спецэффекты в кино и телевидении, моушен-дизайн, реклама.
• Modo - реклама, игры, спецэффекты в кино.
• Houdini - визуальное программирование, спецэффекты в кино.
• Softimage - анимация и спецэффекты в кино, телевидении, играх.
• LightWave - спецэффекты в кино, телевидении.
• Blender - персонажная анимация, создание игр.

В заключение хочется отметить: 3D редактор - всего лишь инструмент, раскрыть потенциал которого может только сам дизайнер, CG художник. Освоив в полной мере один пакет, изучить другие не составит труда.

Удачи Вам в обучении и работе!

Программы для 3D-моделирования могут помочь превратить некоторые идеи в красивые модели и прототипы, которые впоследствии можно будет использовать в самых разных целях. Эти инструменты позволяют создавать модели с нуля, независимо от уровня подготовки. Некоторые 3D редакторы достаточно просты, так что их в короткие сроки освоит даже новичок. Сегодня 3D-модели используются в самых различных сферах: это кино, компьютерные игры, дизайн интерьера, архитектура и многое другое.

Выбор оптимального программного обеспечения для моделирования часто бывает трудным, так как непросто найти программу, в которой был бы весь необходимый функционал. FreelanceToday предлагает вашему вниманию 20 бесплатных программ для 3D-моделирования.

Daz Studio – это мощное и при этом совершенно бесплатное программное обеспечение для трехмерного моделирования. Нельзя сказать, что это легкий для освоения инструмент – новичкам придется долго изучать возможности программы. Создатели программы позаботились о пользовательском опыте, но удобство Daz Studio удастся оценить далеко не сразу. Одной из фишек программы является создание 3D-изображений с GPU ускорением во время рендеринга, что дает возможность создавать очень реалистичные модели. Также в Daz Studio имеется поддержка создания сцен и функционал для анимации моделей.

Доступно для : Windows, | OS X

Бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования Open SCAD создано для серьезного проектирования (промдизайн, интерьеры, архитектура). Художественные аспекты создателей программы интересовали в гораздо меньшей степени. В отличие от других программ подобного плана, Open SCAD не является интерактивным инструментом – это 3D-компилятор, который отображает детали проекта в трехмерном виде.

Доступно для: Windows, | OS X | Linux

Программа AutoDesk 123D – это большой набор различных инструментов для CAD и 3D-моделирования. С помощью программы можно проектировать, создавать и визуализировать практически любые 3D-модели. AutoDesk также поддерживает технологию 3D-печати. Основной сайт AutoDesk 123D имеет несколько сателлитов, где можно найти множество интересных бесплатных 3D-моделей, с которыми можно поэкспериментировать или просто использовать их в личных целях.

Доступно для: Windows, | OS X | IOS |

Meshmixer 3.0 позволяет проектировать и визуализировать 3D-конструкции путем объединения двух или нескольких моделей всего за несколько простых шагов. В программе для этого имеется удобная функция «cut and paste», то есть можно вырезать из модели нужные части и вставлять их в другую модель. Программа даже поддерживает лепку – пользователь может создавать виртуальную скульптуру, формируя и уточняя поверхность точно так же, как если бы он лепил модель из глины. И все это в режиме реального времени! Программа поддерживает 3D-печать, готовые модели полностью оптимизированы для отправки в принтер.

Доступно для : Windows, | OS X

3DReshaper является доступным и простым в использовании программным обеспечением для 3D-моделирования. Программу можно использовать в различных областях, таких как искусство, горнодобывающая промышленность, гражданское строительство или судостроение. 3DReshaper поставляется с поддержкой различных сценариев и текстур и имеет множество полезных инструментов и функций, облегчающих процесс трехмерного моделирования.

Доступно для : Windows

Бесплатная программа 3D Crafter предназначена для 3D-моделирования в режиме реального времени и создания анимаций. Основная фишка данного редактора – интуитивно понятный подход «drag-and-drop». Сложные модели могут быть построены с помощью простых форм, программа поддерживает скульптурное моделирование и 3D-печать. Это один из самых удобных инструментов для создания анимации.

Доступно для : Windows

PTC Creo – это комплексная система, созданная специально для инженеров, работающих в сфере машиностроения, а также для конструкторов и технологов. Программа также будет полезна для дизайнеров, которые создают продукты, используя методы автоматизированного проектирования. Прямое моделирование позволяет создавать конструкции по существующим чертежам или использовать программу для визуализации новых идей. Изменения в геометрию объекта можно внести очень быстро, что существенно ускоряет процесс работы. Программа, в отличие от предыдущих, платная, однако есть 30-дневный триал и бесплатная версия для преподавателей и студентов.

Доступно для : Windows

Бесплатное программное обеспечение LeoCAD – это система автоматизированного проектирования виртуальных моделей LEGO. Есть версии для Windows, Mac OS и Linux. Программа может стать хорошей альтернативой Lego Digital Designer (LDD), так как имеет простой интерфейс, поддерживает ключевые кадры и работает в режиме анимации. Именно поддержка анимации выделяет LeoCAD на фоне других программ подобного плана.

Доступно для : Windows, | OS X | Linux

Программа VUE Pioneer поможет создать трехмерную модель для визуализации ландшафта. Софт может быть полезен для продвинутых пользователей, которые ищут удобные инструменты для рендеринга. Pioneer позволяет создавать удивительные 3D-ландшафты благодаря наличию большого количества пресетов и обеспечивает прямой доступ к Cornucopia 3D -контенту. С помощью программы можно создать множество эффектов освещения.

Доступно для : Windows, | OS X

Netfabb – это не только программа для просмотра интерактивных трехмерных сцен, с его помощью можно анализировать, редактировать и изменять 3D-модели. Программа поддерживает 3D-печать и является самым легким и простым инструментом с точки зрения установки и использования.

Доступно для : Windows, | OS X | Linux

Бесплатная программа NaroCad – это полноценная и расширяемая система автоматического проектирования, основанная на технологии OpenCascade, и работающая на платформах Windows и Linux. В программе имеется весь необходимый функционал, имеется поддержка основных и усовершенствованных операций трехмерного моделирования. Функции программы могут быть расширены с помощью плагинов и программного интерфейса.

Доступно для : Windows, | Linux

LEGO Digital Designer позволяет строить трехмерные модели с использованием виртуальных кирпичиков (блоков) конструктора LEGO. Результат можно экспортировать в различные форматы и продолжить работу в других 3D-редакторах.

Доступно для : Windows, | OS X

Бесплатную программу ZCAD можно использовать для создания 2D и 3D- чертежей. Редактор поддерживает различные платформы и обеспечивает большие углы обзора. Наличие множества удобных инструментов, позволяет решить большинство проблем, связанных с моделированием трехмерных объектов. Пользовательский интерфейс программы простой и понятный, что существенно облегчает процесс рисования. Готовый проект можно сохранить в формате AutoCAD и других популярных 3D-форматах.

Доступно для : Windows, | Linux

Бесплатная версия Houdini FX, Houdini Apprentice, пригодится студентам, художникам и любителям, создающим некоммерческие проекты трехмерных моделей. Программа обладает несколько урезанным, но вместе с тем достаточно широким функционалом и тщательно продуманным пользовательским интерфейсом. К недостаткам бесплатной версии можно отнести водяной знак, который отображается на 3D-визуализации.

Доступно для : Windows, | OS X | Linux

Приложение для создания рабочих дизайн-листов позволяет создавать достаточно подробные 3D-модели. Создатели программы позаботились о функциях, позволяющих устранять проблемные места путем изменений и дополнений к существующему дизайну. Также с помощью DesignSpark можно быстро изменить концепцию 3D-продукта. Программа поддерживает прямую технику моделирования и 3D-печать моделей.

Доступно для : Windows

FreeCAD – это параметрический 3D-моделлер, разработанный для создания реальных объектов любого размера. Пользователь может легко изменить дизайн, используя историю модели и изменяя отдельные параметры. Программа мультиплатформенная, умеет считывать и записывать различные форматы файлов. FreeCAD позволяет создавать собственные модули и затем использовать их в дальнейшей работе.

Доступно для : Windows, | OS X | Linux

Бесплатная программа Sculptris откроет перед пользователями окно в захватывающий мир 3D. Особенностями Sculptris являются удобная навигация и простота использования. Программу легко освоит даже новичок, у которого нет никакого опыта в цифровом искусстве или трехмерном моделировании. Процесс работы построен так, что можно забыть о геометрии и просто создавать модель, при этом бережно расходуя ресурсы компьютера.

Доступно для: Windows, | Linux

Программу MeshMagic можно использовать для 3D-рендеринга файлов, а также для создания двухмерных объектов или их конвертации в 3D. Программное обеспечение имеет интуитивно понятный интерфейс и может использоваться для решения самых разных задач. В настоящее время Mesh Magic поддерживает только Windows. Результат сохраняется в популярном формате STL, который можно открыть и редактировать в большинстве онлайн и оффлайн инструментов для 3D-моделирования.

Доступно для : Windows

Open Cascade – это комплект разработчика программного обеспечения, предназначенный для создания приложений, связанных с 3D-CAD. Он включает в себя специальные, разработанный сообществом C++ библиотеки классов, которые можно использовать для моделирования, визуализации и обмена данных, а также для быстрой разработки приложений.

Доступно для : Windows, | OS X | Linux

Текстуринг – это создание текстур (фактуры, рисунка, мелкого объёма, цвета) на виртуальной 3D модели. Шейдинг – процесс, осуществляемый с помощью с шейдера – программы, применяемой в трёхмерной графике для определения окончательных параметров объекта или изображения. Шейдер может включать описание поглощения и рассеивания света произвольной сложности, наложения текстуры, отражение и преломление, затемнение, смещение поверхности и эффекты пост-обработки. Программируемые шейдеры очень эффективны и позволяют при помощи простых геометрических форм визуализировать сложные с виду поверхности.

Сборка шейдера без текстур средствами Maya

С чего начать «оживление» предмета

Предположим, выдан объект. К нему, если работа предстоит на студии, обычно предоставляется эскиз или скетч. В зависимости от задания, модель затекстурить можно разными способами, например – полностью «раскрасить» в одной из программ для текстуринга (Autodesk Mudbox,The Foundry MARI, ZBrush, CINEMA 4D Studio,3d coat), используя различные инструменты из палитры.

После этого необходимо выгрузить текстурные карты (картинки).

Нарисовать, склеить и смонтировать карты можно и в сторонней программе, например в 2D программе Photoshop.

Программа Photoshop

Зашейдить объект и без использования текстур можно, полностью заменив все карты процедурными шейдерами уже в Autodesk Maya или Max.

Маппинг

На следующем этапе необходимо «размапить» объект. Маппинг – это создание виртуальной выкройки объекта текстурирования. Делать его можно разными способами и в разных программах, например – headus UVLayout.

Основной принцип маппинга – делать разрезы в максимально невидимых для зрителя местах (за ушами, волосами, под кантом). При «раскрашивании» кистями вручную, по большому счету, неважно, где находится шов – он закрасится. Однако на швах могут быть баги, «потянутости», поэтому лучше швы прятать, тогда в итоге будет меньше мороки. Вообще, качественные выкройки – залог наилучшего результата.

Для раскрашивания объектов можно использовать и карты, созданные в 2D программе или фото, которые будут проецироваться на модель в 3D пространстве и обрисовываться по форме.

Впрочем, такие текстуры можно использовать и не рисуя ими по объекту. Тогда они будут смешиваться сразу в шейдере. Для этого создается тайловая карта, которая может повторяться любое количество раз, состыковываясь сама с собой с любой стороны. Важно помнить, что в данном случае маппинг должен быть идеальным, все швы в нужных местах должны быть скрыты. Иначе тайл сразу выдаст несостыковку, и направления текстур не совпадут.

Существуют способы автоматического маппинга. В данном случае программа выбирает на свое усмотрение, где делать рез, из-за чего есть вероятность, что будут заметны стыки карт в нежелательных местах. Однако в ряде шейдеров с однородным материалом, где не обязательны карты (например, в чистом стекле или пластмассе), швы не будут видны. В таких случаях маппинг может и вовсе не пригодится.

Для создания шейдера может понадобиться несколько карт для разных параметров. Карты могут быть как в градациях серого, так и цветные, в зависимости от назначения: карта цвета (diffuse, color), рельеф (bump, displacement), карты отражения, преломления, поглощения света (reflection, refraction, specular) и многие другие – зависит от сложности задачи.

Когда готовы карты, можно собирать шейдер-материал объекта и рендерить, то есть считывать картинку.

Рендерить можно в разных программах: RenderMan,V-Ray, Arnold Renderer или mental ray. По сути своей все рендеры схожи, но у каждого есть свои особенности. Есть ряд параметров, на которые можно цеплять карты или настраивать сами по себе. Существуют параметры константные, которые настраиваются в определенном интервале без карт цифровыми значениями (например, от 0 до 1), и вариативные, имеющие несколько критериев, которые в том числе могут быть взяты из карты. Для того чтобы увидеть итоговый результат при рендеринге наиболее точно, нужно всегда помнить про источники света.

Сейчас в интернете можно найти много уроков по вариантам и способам маппинга , текстуринга , шейдинга , ведь существует множество сочетаний использования функций программ. По настройкам материалов существуют как уроки, так и таблицы с известными точными цифровыми значениями физически корректных параметров.

Учиться и углубляться в эту область можно постоянно – сфера компьютерной графики постоянно развивается, придумываются все более совершенные способы реализации самых безумных идей. Главное – не терять желание!

Процесс производства продукта с использованием технологий трехмерной компьютерной графики состоит из нескольких этапов. Одним из важнейших и обязательных этапов является этап создания трехмерных моделей, которые в будущем и будут являться частью рассказываемой истории. Причем абсолютно не важно, для чего именно создаются трехмерные модели или в какой индустрии их будут использовать. Ведь главная задача трехмерных моделей - создать ощущение реальности, заставить зрителя поверить в то, что он видит на экране и быть всецело во власти рассказываемой истории. В конечном итоге, трехмерная графика - это всего лишь один из способов донести до зрителя историю, придуманную сценаристом.

Но под короткой фразой «создать трехмерные модели», кроется гораздо более сложный процесс производства. Очень важной составляющей в этапе создания трехмерных моделей является создание материалов и текстур для трехмерных моделей.

Рекламный постер короткометражного фильма «Архитип» Арона Симса, главную роль в котором «играет» персонаж, полностью созданный средствами трехмерной компьютерной графики.
Copyright © 2012 Aaron Sims

Общая информация

Прежде чем трехмерная модель появится на экране кинотеатра, телевизора или монитора, ее должны создать. Как правило, под термином «создать модель», подразумевают поочередное прохождение следующих этапов производства:

1. Создание образа будущей модели.
2. Создание геометрической формы трехмерной модели.
3. Создание набора текстур для модели и настройка материалов.
4. Настройка скелета и оснастки трехмерной модели.
5. Анимация модели.

Два последних этапа производства присутствуют только в случае, если трехмерная модель будет персонажем. Если же она просто деталь окружения, то есть мира, в котором разворачиваются события, то для создания такой модели, как правило, достаточно только первых трех шагов.

Создание образа модели выполняет художник по концептам (concept artist) отталкиваясь от словесного описания режиссера или сценариста. Полученные наброски передаются моделеру (modeling artist) для того, чтобы он создал трехмерную геометрическую форму модели. На этом первые два шага в процессе производства трехмерной модели заканчиваются, но этого еще недостаточно для того, чтобы модель можно было использовать в финальном проекте.

Дело в том, что после этапа моделирования модель имеет только лишь правильную геометрическую форму, т.е. собака является собакой, автомобиль - автомобилем, но у модели напрочь отсутствуют материалы, которые и предают ей ее уникальные характеристики, а так же делают модель реалистичной. Именно после создания и назначения материалов, трехмерная модель собаки имеет черный окрас шерсти, а автомобиль покрашен красным цветом и имеет коричневый кожаный салон. Без материалов трехмерная модель выглядит серой и безликой, а вот именно материалы и вдыхают в трехмерные модели жизнь.

Пример трехмерной модели механического солдата будущего. Левая часть - чистая трехмерная модель, правая часть - законченная модель с назначенными материалами.
Copyright 2011 © Mike Jensen
Источник: http://eat3d.com/zbrush_hardsurface

Создание и настройка материалов

Что же такое «материалы», которые так нужны трехмерным моделям? Под этим термином подразумевается описание набора свойств поверхности. То есть материал хранит внутри себя описание того, какими свойствами (параметрами) обладает поверхность. Это такие свойства, как: цвет поверхности, глянцевитость или матовость, наличие или отсутствие рельефа, отражение, прозрачность, свечение и т.п.

Материалов существует огромное количество и каждый из них обладает своими, присущими только ему, наборами свойств (параметров). Для каждой трехмерной модели создаются свои материалы. Например, для модели стеклянного фужера нужен всего лишь один материал со свойствами цвета, прозрачности и отражения. А для трехмерной модели человека, нужно несколько материалов. Один для кожи со свойствами цвета, глянцевитости и рельеф, другой для волос, со свойствами цвета, глянцевитости, рельефа и прозрачности, а третий для глаз, со свойствами цвета, отражения и прозрачности.

Материалы создают художники по текстурам (texture artist), а так же могут создавать моделеры или же специалисты по настройке рендера (lighting/shading artist). В крупных компаниях процесс создания геометрической формы трехмерной модели и создание материалов для нее могут выполнять разные специалисты. В небольших компания всю работу по полному циклу производства модели, чаще всего, выполняет моделер.

Пример внешнего вида различных материалов, которые используются для назначения трехмерным моделям.
Источник: http://www.vray-materials.de

А вот создают и настраивают материалы обычно в тех же программах, в которых и создается геометрическая форма трехмерной модели. Это такие пакеты, как: Maya, Softimage, 3dsMax, LightWave 3D, Cinema 4D, Blender, Houdini, Modo и многие другие. Как правило все эти программы предоставляют удобный интерфейс для работы с материалами. А сам процесс работы сводится к тому, что художнику нужно подобрать правильное значение того или иного параметра в конкретном материале для того, чтобы он точнее соответствовал нужной поверхности.

Значения параметров материала художник может менять несколькими способами. Первый способ - это цвет . Например, красный плащ, выглядит красным из-за того, что параметр цвета в материале, который назначен геометрии плаща, задан именно красным цветом. Второй способ изменить или задать параметр материала - это цифровое значение . Например, свойство прозрачности в материале может задаваться числом в диапазоне от 0 до 100, где 0 - означает что модель полностью прозрачна, а 100 - означает, что модель не прозрачна. В то же самое время, значение 68 - сделает модель частично прозрачной. И третий способ - это использование текстур . Например, просто присвоив текстуру с изображением ландшафта трехмерной геометрии ландшафта, мы сразу заставим нашу трехмерную модель выглядеть как ландшафт. Именно третий способ настройки материала используется чаше всего при создании сложных типов материалов.

Пример настройки материалав ПО Autodesk Maya.
Источник: http://www.polycount.com/forum/showthread.php?t=94077

Использование текстур

Текстуры во всех пакетах занимающихся работой с трехмерной графикой делятся на два типа:

• растровые текстуры;
• процедурные текстуры.

Растровые текстуры - это обычные растровые изображения, которые можно получить любы способом: фото, видео технику, сканирования изображений, самостоятельное создание в редакторах растровой графики, таких как Adobe Photoshop, Gimp и др.

Процедурные текстуры - это текстуры, рисунок которых получается благодаря определенному алгоритму (математической формуле). Как правило, такие текстуры бывают не очень детализированными, но очень удобны при получении сложных материалов, где их используют для смешивания между собой растровых текстур.

Чаще художники по текстурам используют именно растровые изображения для создания материалов трехмерных моделей. И тут очень важно помнить об одной особенности растра. Она заключается в том, что качество растрового файла ограничено его размером. Чем больше ширина и высота картинки (изображения), тем выше вероятность того, что материал будет отображаться в качестве при любой степени приближения камеры к поверхности модели. Поэтому современные модели обычно используют текстуры размером минимум 2k (2048 пикселя), а в идеале, хотя бы 4k (4096 пикселя) и даже больше.

При использовании текстур, как составной части материала модели, обязательным является создание текстурной развертки трехмерной модели. Если для материалов, которые созданы без использования текстур, и даже в некоторых случаях при использовании процедурных текстур, создание текстурной развертки не является обязательным требованием, то для растровых текстур это необходимое требование. Поэтому до того, как для трехмерной модели создадут текстуры, ей должны сделать развертку текстурных координат.

Развертка текстурных координат

Для создания трехмерных моделей существует огромное количество инструментов и каждый пакет для моделирования обладает своим инструментарием для выполнения этой задачи. Есть моделирования на базе сплайнов, моделирование с помощью NURBS-кривых, полигональное моделирование, моделирование Sub-D поверхностями, но обычно в самом конце, модель преображают в полигональную сетку. И одна из причин такого конвертирования кроется в том, что для полигонального каркаса не так сложно можно создать развертку текстурных координат.

Под термином развертка (unwrap) - подразумевается процесс создания для каждого полигона трехмерной модели его отображения (проекции) на плоскости координат. Модели, которые создают, являются геометрическими формами расположенными в трехмерном пространстве, а текстуры - это плоские изображения. Развертка позволяет решить вопрос с тем, как на трехмерную геометрию нанести плоское (двумерное) изображение.

Для создания разверток можно использовать как программы, занимающиеся моделированием объектов, так и специализированные программы, которые выполняют исключительно создание разверток. Примерами программ второго типа являются программы: headus UVLayout, Ultimate Unwrap 3D, UVMapper, Unfold 3D.

Есть несколько требований к развертке текстурных координат:

1. Размер полигонов на сетке текстурных координат должен соответствовать или приближаться к размеру полигона на трехмерной геометрии. Иначе текстура на поверхности модели может быть искажена (сжата или растянута).
2. Нужно попытаться как можно эффективнее занят пространство текстурного квадрата (места, где расположена развертка текстурных координат), иначе это приведет к ухудшению качества отображения текстуры.
3. В большинстве случает запрещены наслоения (наложения) одних текстурных координат с другими. Исключением являются только симметричные, а порой и одинаковые части модели.
4. Нужно стараться делать как можно меньше швов (мест разделения текстурных координат) на видимых частях модели.

После того, как развертка модели готова, художник по текстурам может заняться созданием набора текстур.

Пример развертки текстурных координат (справа) для трехмерной модели пистолета (слева).
Источник: http://www.polycount.com/forum/showthread.php?t=80947

Создание текстур для трехмерной модели

В данный момент существует два основных способа создания текстур для материала, который в будущем будет назначен трехмерной модели.

Способ первый - это создание текстур в редакторах растровой графики (Adobe Photoshop, Gimp, Painter и т.п.) с нуля или же используя готовые растровые изображения (фотографии, рисунки и т.п.).

Способ второй - создание текстур в специализированных программа для рисования текстур сразу на поверхности трехмерной модели.

Оба способа сейчас активно используются. И у одного, и у второго, есть свои сторонники и противники. И одним, и вторым способом, можно получать качественные текстуры для моделей.

До появления специализированных программ, текстуры рисовали только в редакторах растровой графики по шаблону текстурной раскладки. Этот процесс и сейчас применяют для различных моделей. Единственным недостатком такого способа является то, что в случае наличия шва на модели (места, где разделяются текстурные координаты), художнику нужно его идеально проработать, чтобы он был не заметен на поверхности трехмерной модели. Хотя если швы сделаны правильно, их можно даже и не заметить.

Пример трехмерной модели «дрона» (слева) и набора текстур (справа) созданного в Adobe Photoshop.