Top
CG InspirationSubstance Designer

Моделирование материалов: советы и трюки

Александр Глухачёв рассказал порталу 80.lv, как он работает над созданием невероятных материалов с помощью Substance Designer.

 

Введение

Привет! Меня зовут Александр. С 3D графикой я познакомился в старшей школе. Шутки ради, я купил на рынке диск с пиратской версией программного обеспечения для 3D моделирования и фото редактирования. Удачно и безболезненно я установил несколько программ. Это были 3D max 5, Photoshope 7, Bryce 5 и, кажется, Maya, но не помню точно.

Тогда у нас не было нормального интернета, и я по сути не знал, что с этими прогами делать. Первый опыт в 3D не зашел дальше вращения каких-то базовых фигур в окне просмотра и парочки срендереных пиксельных строк, встроенных в 3D max.

Позже я заинтересовался графикой на 4-ом курсе университета. Тогда я занимался гео-моделированием для диплома и понятия не имел, что делал это в 3D.

Довелось как-то поработать с Blender. Я установил его, создал несколько моделей по обучалкам на форуме, и меня затянуло. За год-полтора 3D моделирование стало моим хобби, пока я не начал искать другую работу (по окончанию университета я работал в одной IT-компании) и меня взяли в небольшую дизайн-студию в качестве 3D-дизайнера. Студия работала со всякой всячиной по типу логотипов, макетов сайтов, фото суши для службы доставки японской еды. Долгое время я дизайнил кадры высоко полигональной окружающей среды для промо материалов.

Потом я ушел из студии, полгода проработал над проектом, который назывался Cyclop (Циклоп). Это должна была быть пост апокалиптическая онлайн стрелялка. Но, к сожаленью, по ряду причин проект заглох, так и не реализовавшись.

Несколько лет я работал в студии над разработкой пошаговой стратегии, и заполнял свое портфолио нерабочими проектами.

Знакомство с Substance Designer

Впервые с Substance Designer я познакомился в 2014 году, с его четвертой версией. Тогда меня обескуражил интерфейс, казалось, что проще создавать карты по-старинке, в Photoshop, чем пытаться сделать что-то толковое из той кучи точек. Проблема состояла в том, что я даже не представлял, на что способна программа. Тогда я делал среду в Unity 4, Designer использовал только чтобы сгенерировать шум, с которым потом создавал текстуры в Photoshop. Такое себе эффективное пользование программами.

В основном я начинал с Photoshop, запекал в xNormal, а текстуры брал с cgtextures.com. Всего год спустя я вплотную занялся Substance Designer, на тот момент с его пятой версией. Смотрел туториалы по моделированию кирпичной кладки, затем создавал своих поверхности.

По сути, если уметь работать со слоями, масками, режимами наложения в Photoshop, то не будет никаких сложностей в том, чтобы понять, как работает Substance Designer. И с системой узлов нодов разобраться просто на уровне интуиции. Хотя и выглядит это все поначалу устрашающе.

С нодами я уже был знаком, поскольку долгое время работал с Cycles, встроенным в Blender движком для рендера. Он использует узлы для конфигурации материалов и освещения.

Если сравнить его со старыми инструментами, то он как верстак в гараже, а новая версия больше похожа на стол для алхимии… посреди леса… с единорогами. Нужно просто смешать различные ингредиенты и получишь то, что хочешь.

К тому же, можно так же брать текстуры с сайтов, фотосканы и маски создавать в Photoshop или Illustrator. Или, как многие другие делают, запекать поверхности, созданные в Zbrush и более качественные материалы с помощью Substance Designer. Да, интерфейс совсем другой и подходы разные, но оно того стоит.

Создание

В моделировании материалов, как и в создании чего-либо, следует двигаться от простого к более сложному, от больших форм к формам поменьше.

Обычно я начинаю с простой карты. Создаю барельеф, потом альбедо и продвигаюсь к другим неровностям поверхности. Если потребуется, завершая карту, добавляю разные мелкие детали и микрорельеф.

Что касается структуры, то к созданию различных материалов нужны разные подходы. Если это грязь или штукатурка, все сводится к тому, что нужно смешать различные шумы, подогнать яркость и контраст. Если же это масштаб или более сложная поверхность, тут я обычно начинаю с базовых элементов, из которых состоит поверхность.

(процесс создания венозной системы)

В этом примере я использовал Форму (Shape node), добавил искривления основы, затем соединил все в ветвление с помощью двухмерных узлов.

(Структура одной ветки узлов)

Таким методом я смоделировал несколько венозных типов.

Потом продублировал их, используя Копирование фрагментов.

(Структура масок венозной системы)

В конечном результате, у меня получилась маска. Которую позже я использовал для создания рельефа венозной системы, а также чтобы отделить вены от поверхности мозга с альбедо и неровностями поверхности. Материал фактически обрамлял основную маску.

(конечный материал с венозной системой)

(визуализация материала)

Органические вещества

Метод моделирования органических веществ не сильно отличается от создания любого другого материала. Главное – иметь как можно больше референсов под рукой и уметь их анализировать.

Однако же, я могу указать на некоторые нюансы.

Например, органические вещества очень часто имеют прозрачную или полупрозрачную поверхность. Такие как мукоза или различные жидкости.

Можно создать полупрозрачную оболочку, комбинируя два материала с помощью маски с гладким градиентным переходом, таким образом имитируя степень плотности просвечивающегося вещества на разных участках оболочки.

(вещество с полупрозрачной оболочкой)

На изображении высокого разрешения видно подкожный слой и оболочку мяса. Слева видно альбедо поверхности, которое создавалось наложением двух материалов. Заметны потемнения по краям неравномерного слоя маски, сымитировано утолщение оболочки, как если бы на месте деформации было повреждение оболочки.

— Можно также сделать видимость полупрозрачного слоя, снизив шероховатость оболочки или добавить размытость в альбедо. Получится якобы подсвечивающая пленка, с имитированным рассеиванием света. Еще можно добавить эффект тени в местах, где более прозрачные части поверхности соприкасаются с менее прозрачными.

— Моделируя поверхность слизистой оболочки, следует обращать внимание на поверхностное натяжение жидкостей. Когда жидкость обтекает какую-либо поверхность, она не соприкасается с ней под углом 90 градусов, создается гладкий переход.

(поверхностное натяжение)

У большинства органических материалов нет четкой и постоянной структуры. Кроме как на микроуровне, например, фасеточные глаза у насекомых. Но даже в таком случае существуют неровности, мелки и поврежденные грани. Следует разнообразить формы одного вида. Это касается, как органических веществ, так и других материалов. Чем больше неравномерностей, тем больше разнообразия в размере элементов, их форме и резкости.

— Из приятных бонусов процесса визуализации органических материалов – шейдер поверхностного рассеивания. Он позволяет придать материалу более реалистичный вид.

Детали

Сложно сказать, где заканчивается моделирование простого материала и начинается что-то реально крутое. Я вообще стараюсь, чтобы все материалы получались очень крутыми, но, увы, не всегда выходит. Как правило, такие детали заимствуются из рефренсов или добавляются чисто экспериментально, когда большинство материалов уже сделано и хочется, чтобы они выглядели интереснее.

Например, в Slime я изначально хотел использовать эффект простой пены с пузырьками. И первым референсом стало фото кваса. Таким образом, в ходе работы квас превратился в зеленую слизь.

(базовый референс)

Для имитации пены я создал разделенный генератор на два входа и четыре выхода.

(генератор пены и сгенерированные маски)

На вход генератора я добавил шум, создал форму пены, очертания формы пузырьков.

На выходах получил несколько типов пузырьков с контурами, созданными с помощью инструмента Карта градиента (Gradient map node), и толстый слой пены из маленьких пузырьков.

Разделение пузырьков на различные типы необходимо, чтобы настроить степень выпуклости слоев.

Генератор пены на самом деле очень прост и использует Копирование фрагментов. Форма пены – это совокупность входящего шума, переработанного и нанесенного на исходный слой маски Копирование фрагментов.

В той области, где маска белая, я создал множество маленьких пузырьков. Пузырьки побольше с маски для пузырьков маленьких инвертированы и удалены.

(Копирование фрагмента на исходный слой маски)

Таким образом, образуется пустая область среди маленьких пузырьков для больших.

(Структура генератора пены)

Маска, взятая из генератора пены, используется при формировке нормалей, цвета пены, альбедо, отделении пены от слизи. Еще я добавил эффект тени внутри пузырьков, чтобы пена выглядела «глубже», смешал базовый цвет слизи и инвертированную маску наложения с помощью Режима умножения и у меня получился такой легкий затенение внутри пузырьков.

(затенение внутри пузырей)

Кроме того, добавил затенения маленьким пузырька методом рассеивания тени снаружи-внутрь (AO map). А чтобы пена выглядела немного прозрачнее и не равномернее, добавил зеленый оттенок светло-бежевому цвету пены в альбедо.

(конечное альбедо пены)

В конечном итоге, неравномерное освещение маски, отделение слизи от мены и гладкий переход цвета внутри пузырьков имитируют полупрозрачность и рассеивание. Шейдинг создает впечатление, что слизистое вещество больше в размере и прозрачнее, чем есть.

И наконец, в нормаль вдоль кромки пены я также добавил гладкий скос дабы отобразить эффект натяженности воды снаружи между пеной и зеленой слизистой субстанцией.

Все эти мельчайшие детали едва можно заметить, но вместе они сильно влияют на то, каким же в итоге выглядит вещество. Как говорится, дьявол кроется в деталях.

(визуализация материала)

(общая структура слизистого вещества)

Использование материалов в играх

Обычно в играх необходимо что-то попроще: плитка, штукатурка, бетон, земля, кирпичи и тому подобное —  в общем то, из чего можно построит локации.

Когда же дело касается органических материалов, они довольно специфические и их используют только в определенных случаях. Например, в текстуре существ для хоррор игр или таких штук как Scorn.

Моей основной целью в моделировании таких материалов было научиться это делать. Мне хотелось создавать что-то необычное, приобрести дополнительный опыт работы в Substance Designer. Меня заинтересовала органика, и я начал работать именно в этом направлении.

В чем плюс веществ, так это в возможности их гибкого урегулирования; будь то рельеф или цветовая гамма – можно в любой момент быстро дожать любой элемент этого вещества.

Если вам, например, не нравится форма брусчатки, вам не нужно снова начинать все сначала: переделайте скульпт, запеките и сделайте новые маски. Всего-то нужно будет изменить исходную маску материала.

Или если, предположим, вам нужно два материала для раскрашивания вершин, такие как кусочки черепицы, нужно всего-то создать эти облицовочные плиты. Сохраните маски черепицы, поиграйтесь нодами, чтобы создать обломки или трещины, затем сохраните второй вариант – и готово.

Полезные советы

Не припомню какой-либо курс или видео по тематике, но рекомендую просмотреть курс Substance Academy на официальном сайте Allegorithmic. Еще если вбить в поисковик YouTube запрос ‘substance designer’, выдаст много видео-уроков по различным тематикам, можно любой из них смотреть. Новичкам в первую очередь надо понять общую логику работы и интерфейса, потом уже они сами смогут справиться.

Когда дело касается приобретенных навыков, то работа с масками в Substance Designer почти похожа на работу со слоями и режимами наложения в Photoshop. Вы просто комбинируете различные слои, добавляя или извлекая из них наполнение.

Между прочим, тем. Кто уже знаком с системой узлов, тем будет намного проще понять интерфейс самого редактора.

Самое важное, что обязательно нужно прочесть перед началом работы, – это материалы по PBR (Physically-Based Rendering), тонкости создания масок для PBR и все к этому относящееся. На сайте Allegorithmic размещен подробный гайд.

Александр Глухачёв, 3D художник

Источник

Перевод: Сыса Яна (juuni4av@ukr.net)