Моделирование и визуализация Mercedes S600 отAli Ismail, Jordan

Обзор моделирования Автомобиля

Это не полный пошаговый урок полигонального моделирования автомобиля, это скорее обзор процесса, который я использовал и некоторые подсказки, которые могут помочь Вам избежать проблем.

Хотя я работаю в Максе, но процесс и техника может быть применены ко всем 3d приложениям, возможно за исключением одной части о сплайновом моделировании, которое я использовал только, чтобы сделать основную сетку, но Вы можете просто создать полигоны, экструдировать их... или сделать общую форму любым способом, какой Вам нравится.

Ну для начала я скажу, что если кто-то только начинает или хочет научиться моделировать автомобиль, ПОЖАЛУЙСТА используйте хорошие чертежи!!! Это очень важно. Если Вы не смогли найти чертежи, поищите на сайтах, таких как www.smcars.net или просто в Гугле, или загрузите брошюру с официального сайта производителя автомобиля.

Обычно чертежи делают на одной картинке. Не имеет значения, как Вы разделите их на отдельные виды - или в Фотошопе, или прямо в 3d приложении, главное чтобы они были в одном масштабе.

Есть много уроков, которые дают хорошие рекомендации об использовании чертежей.

Также очень важно установить чертежи верно и настолько аккуратно как возможно, используя какой-нибудь объект как шаблон, например эмблему машины.

Я несколько преувеличил шаблонные объекты и дал им броские цвета, но это только для целей урока. Свободно используйте любые шаблонные объекты в Вашей 3d программе как Вам нравится. Они только чтобы правильно разместить чертежи.

Я знаю, что некоторые уже сердятся на меня за то, что я все еще не приступил к моделированию, но правильное размещение чертежей - это действительно очень важный шаг, которым часто пренебрегают.

После размещения чертежей, наконец, приступаем к моделированию. Это единственная часть полностью связанная с Максом, но, как я уже сказал, Вы можете использовать любую технику, чтобы получить простую основу, как Вы можете увидеть на последней картинке.

Получить такую сетку, не очень большая проблема в любой программе 3d моделирования, просто следуйте чертежу и думайте о правильной сетке - и Вы получите ее. Это действительно просто, но если Вы имеете проблемы - просто рассмотрите сетку законченной машины и проследите как идут петли ребер. Легко изучить инструменты, но может понадобиться некоторое время для практики.

Сплайновое моделирование.

Пользователи Макса не должны испугаться сплайнового моделирования, здесь на самом деле нечему особо учиться, но это может быть просто немного быстрее, чем стандартная техника. Все что Вам нужно сделать - нарисовать сплайны, следуя чертежам.

Я знаю, что предыдущий рисунок выглядит здорово, но мы в действительности еще не начинали. Только одно замечание - точки (вершины) размещены нужным образом - просто смотрите на рисунок (Вы можете также копировать сплайны с включенной опцией connect, которая делает профиль автоматически, просто почитайте максовский мануал и Вы все найдете. Я не хочу без нужды увеличивать этот урок).

Надпись на рисунке:
Хорошее распределение вершин, которые позже будут легко соединены поперечными сечениями.
Тут нужно добавить вершины для последующего соединения как на том же рисунке повыше - просто используйте инструмент refine для добавления вершин, которые Вы пропустили, когда рисовали сплайн.

Инструмент сплайнового моделирования surface действительно прост, только одно замечание (см. рисунок) он берет только 3 или 4 сторонние полигоны (вершины не нужно велдить, просто они должны быть в одной точке пространства).

Итак, Вы имеете главные кривые, соответствующие авто и они аккуратны, нужно сделать кривые которые дополняют их и применить модификатор surface, чтобы получить сетку (учитывайте приведенные выше замечания, иначе получить дыры в сетке). Таким способом легко получить чистую сетку с правильными петлями ребер.

Теперь последуют подсказки, как продолжить основную сетку, которую Вы сделали, и замечания о тех вещах, которые обычно делают начинающие. Первое замечание - обычно начинающие используют слишком много ребер, которые на самом деле не нужны. Пожалуйста, не добавляйте петлю ребер пока Вы на самом деле не будете нуждаться в ней. Еще будет время для этого. Попытайтесь сделать основную форму без лишних ребер, что облегчит ее редактирование. Если Вы сделаете ошибку и захотите изменить некоторую область Вашей модели, при большом числе ребер будет практически невозможно исправить сетку. Переделать всю модель во многих случаях быстрее, чем редактировать такую сложную сетку.

Также всегда проверяйте, как Ваша сетка выглядит поле добавления meshsmooth. Это поможет Вам лучше представить что Вы делаете и быстрее обнаружить ошибки.

Но, скажем, Вы получили прекрасную сетку без лишних деталей, только основную форму, как выше. Неважно в какой программе, даже если Вы просто создали ее полигон за полигоном, а не из сплайнов.

Теперь кто-то может оставить сетку как есть и просто добавить к ней meshsmooth, а потом кричать - "Как это! Я смоделировал бокс, а он не имеет острых граней!" Изображение ниже показывает, почему Вам нужно добавлять петли ребер, чтобы получить то что Вы хотите.

Надпись на рисунке:
Нет дополнительных ребер, результат после meshsmooth.
С дополнительными ребрами после meshsmooth.

Надпись на рисунке:
Основная форма.
Эффект после добавления ребер.

Я знаю, что предыдущий рисунок выглядит смешно и примитивно, но я часто встречал людей, которые хотели моделировать реалистичные авто и не пробовали сделать что-то простое, а потом спрашивали, почему их модель выглядит как глиняная и не имеет острых граней в нужных местах, так что простите меня за это.

После того как Вы начнете добавлять петли ребер и детали, иногда это оборачивается другой стороной - Ваша сетка становится беспорядочной и не хочет правильно сглаживаться. Я привел далее пример того, что имею в виду.

Надпись на рисунке:
Сетка хорошая, но Вам нужно чтобы угол был острым, так что нужно добавить ребра.
Вы добавили ребра, но теперь сетка не очень хорошая и видны искажения.
Окончательная сетка с плоским распределением петель ребер, что приводит к ровной гладкой сетке.

Вы можете в некоторых случаях избежать добавочных петель ребер вовсе, пытайтесь добавлять их разумно, чтобы получить острые углы с так можно меньшим числом ребер как Вы сможете. Пытайтесь сделать плоское распределение ребер, чтобы исправить области, которые выглядят неверно после добавления ребер, даже если это будет означать добавление еще большего числа ребер, но попробуйте понять, как работает сглаживание сетки, когда Вы добавляете ребра, и предвидеть к чему это приведет.

Кстати, если кому-то будет сложно сделать эту сетку, он может рассмотреть сетку окончательной модели и попытаться изучить ее, или Вы можете использовать Ваш планшет, чтобы нарисовать основную форму как на рисунке ниже, если у Вас нет планшета, просто распечатайте рисунок машины и нарисуйте на нем карандашом. Это поможет Вам понять, как начать моделировать ее.

Сейчас я не рисую сетку, но когда я начинал изучать петли ребер это помогало мне. Вы можете делать, как я делаю сейчас - просто смотреть на модель и представлять как Вы будете делать ребра.

Еще одна вещь - лучше проверять свою сетку на наличие не четырехугольных полигонов. Вы их можете увидеть на Вашей сглаженной сетке (в большинстве случаев они выглядят при этом странно), но более легко и быстро это делается с использованием специального скрипта (если Вы работает не в Максе поищите аналогичный инструмент).

Просто напечатайте "Select Non Quad" в хэлпе Макса и Вы найдете урок, как выбрать все не четырехугольные полигоны, и Вы за пару минут будете иметь готовый скрипт (не нужно изучать работу скрипта, просто скопируйте его из урока и почитайте инструкцию как его использовать в уроке).

Это все о моделировании :)

Визуализация.

Эта секция будет о визуализации автомобиля в двух разных стилях. Я использую VRay, но Вы можете сделать тоже в любом другом визуализаторе.

Сначала я хочу поблагодарить Dominick Cliff. Он сделал очень короткий урок, который заставил меня понять важность окружения для получения верных отражений. Потрясающая вещь - HDRI намного упрощает эту задачу. В ней запоминается информация об освещении и об окружении для отражений, которые создают общую атмосферу. Наиболее ключевая вещь в использовании HDRI - ее подгонка к фоновому изображению или сцене, которую Вы используете, если она не берется из самой HDRI.

Например, очевидно Вы не можете просто поместить авто на белый фон с установленным для отражений HDRI с пляжем, также будет, даже если отражения на машине и все установки визуализатора превосходны. В некоторых случаях, когда HDRI подобна Вашей сцене, но не достаточно Вы можете попытаться положить HDRI в карту mix, чтобы попытаться добавить различные цветовые оттенки к ней и поиграть со значением света HDRI, чтобы сделать ее как можно более соответствующей Вашей сцене. Но при визуализации в студии и подобном окружении, когда нет подобных HDRI карт, становится сложно использовать HDRI.

Есть готовые HDRIs в черно-белом цвете и приготовленные для симуляции света в студии, но они не всегда дают нужный результат. Вот почему для студийных визуализаций я всегда завишу от светильников и объектов для отражения, которые я сделал.

Начнем с материалов. Сейчас материалы для любой удачной автомобильной покраски делаются мультислойными. Чтобы сделать краску авто более реалистичной недостаточно просто применить один слой с френелевским отражением. Когда Вы наблюдаете краску в реальной жизни, и особенно когда ее освещает яркое солнце, Вы видите прямое отражение солнца, но также и глянцевое размытое отражение. Вот почему нам приходится делать материал краски более сложным. Для тех, кто использует brazil или mental ray в Майке - Вы уже имеете готовый материал автокраски, который включает многослойное отражение и другие детали изначально.

В любом случае как Вы можете видеть на рисунке ниже отражения должны быть многослойными.

Надпись на рисунке:
стандартное отражение солнца
размытое отражение солнца

Для этого я использую материал shellac, в его первом, главном слоте простой материал с френелевским отражением, второй слот - материал blend содержащий материал с размытыми отражениями и очень размывающий материал.

Под размытием я имею в виду менее глянцевый материал. Значение 1 глянцевости (glossiness) делает блестящую поверхность, значение 0 дает экстремально размывающую поверхность. Вы можете генерировать глянцевитую поверхность, используя карту неровностей (bump) (на самом деле маленький бамп на поверхности делает вещи более глянцевитыми, форма бампа будет определять, как поверхность размывает отражения), но быстрее и легче просто поиграть с параметром glossiness. Вот установки материала…

Упомяну одну вещь - мой материал не цветной, т.к. у меня черная покраска, но просто измените диффузный цвет главного материала, и Вы получите любой желаемый цвет. Вы можете попробовать изменить цвет менее размытого материала для получения различных эффектов.

Я не симулировал эффект искрения металлических чешуек автокраски, т.к. после изучения фотографий я заметил, что пока Вы не рассматриваете поверхность с экстремально близкого расстояния Вы не заметите это эффект. Вы можете добавить еще один слой для него, если очень захотите :)

Я сделал маленький трюк - не увеличив subdivs глянцевитого отражения, чтобы получить поверхность немного шероховатой. Есть автокраски чешуйчатые, не забывайте и о слоях, чешуйках и т.д. Некоторые краски изменяют цвет в зависимости от угла обзора. Но если Вы понимаете, как это все работает, Вы всегда сможете повторить их, используя blend, shellac материалы и различные карты спада.

Изображение выше показывает искры материала краски - можете представить, как близко нужно находиться, чтобы заметить это.

Искаженное отражение автокраски.

Визуализация в студии.

Концепция проста. Каждый визуализатор имеет способность рассматривать объекты, как генерирующие GI. Просто сделайте так много объектов, как Вы желаете, и рассматривайте их как источники света в Вашей студии. Вы можете поместить стандартные светильники вместо объектов, но объектам обычно легче изменять форму, вид, и Вы можете дать им одинаковый GI материал или изменять его для каждого объекта отдельно. Я нашел, что легче иметь дело с объектами.

Одно замечание - большие объекты генерируют большее GI, чем маленькие в VRay, также эффект освещения объектами будет уменьшаться, если они далеко и увеличиваться если они близко (Decay).

Надпись на рисунке:
Зависит от Вашей сцены, размеров GI объектов и расстояния до них.

Теперь, когда Вы сделали гигантские боксы, сферы, цилиндры и все что Вы смогли вообразить, Вы дадите им подходящий GI материал, как на рисунке (иногда правильно размещенный бокс бывает достаточен для отличного рендера). Вам нужно поиграть с установками GI материала. Для моего финального результата я, использовал VRayLightMtl с множителем 3 с текстурой gradient ramps для гигантского бокса и разные материалы для сферы и других объектов.

Эти изображения показывают результат от использования различных GI и отражаемых объектов.

Первый со стандартным гигантским боксом на верху машины, второй с 3 тонкими боксами, размещенными вокруг машины. Попытайтесь поиграть с различными схемами.

Надпись на рисунке:
Эта область черная т.к. тут нечего отражать, слабый HDRI фон исправит это.
Различные типы отражений причина различного размещения объектов.

Окончательно у меня множество гигантских тонких боксов, множеством маленьких сфер разбросанных случайно вокруг, несколькими сферами организованными как светильники над машиной и несколькими цилиндрами с малым множителем GI. Разбросанные сферы я сделал разных цветов.

После этого, если Вам все равно не нравится результат визуализации, Вы можете добавить несколько светильников, неважно Виреевских или стандартных. Необходимость в них может быть вызвана затуханием света от объектов и слишком мягкими тенями от множества объектов GI.

Также, чтобы сделать изображение более интересным Вы можете добавить HDRI с мягким эффектом, чтобы чувствовалась заполненность фона для реализма. Но сделайте его очень мягким, чтобы Вы могли едва замечать его, так чтобы он не перекрывал отражения, над которыми Вы так долго работали.

Скриншоты финальной сцены.

Визуализация машины в сцене.

Основы те же самые (хорошее окружение с системой не противоречащих ему светильников). В основном Вы можете использовать HDRI для отражения окружения и sky light. Но при этом тени будут слишком мягкие, если у Вас только HDRI. Так что Вы можете добавить источники света, согласующиеся с HDRI для дополнения. В основном используются omni или Виреевские светильники для дополнения солнца из HDRI.

Надпись на рисунке:
Вирей светильник, размещенный соответственно позиции солнца в HDRI
добавлены только для целей отражения

Для позиционирования светильников можно просто поместить тот же HDRI как фон в окне просмотра (просто нажмите alt+b и пометите туда его как ссылку (instance). Поместите светильник на место солнца в HDRI, чтобы получить более мощное освещение и резкие тени. Для тестирования можно использовать простую сферу.

Просто разместите в сцене отражающую сферу и HDRI как фон, визуализируйте изображение. В отражении легко увидеть, если светильник будет не точно совпадать с солнцем HDRI. Передвигайте светильник, пока он не совпадет с позицией солнца.

Надпись на рисунке:
Только HDRI
Отражение солнца HDRI
Отражение светильника Вирей не совпадает с отражением солнца HDRI
Правильное размещение светильника Вирей

Теперь, когда Вы позиционировали светильник солнца и HDRI, начинаем играть с параметрами, пока Вас не удовлетворит результат. Добавьте несколько светильников, если Вам нужно сложное освещение в некоторых темных местах, которые сложно достичь отраженному (GI) свету (например, под машиной, или, возможно Вы хотите увеличить освещение перед машиной - просто поместите светильник перед ней).

Надпись на рисунке:
Модель водителя
Светильник Вирей
Омни, освещающий перед авто

Попробуйте добавить объекты в сцену, если у Вас есть время, и Вы считаете, что в некоторых местах недостаточно HDRI (или если Вам нечего делать, как мне :) ).

Я добавил несколько лоуполи машин, которые у меня остались от предыдущих проектов, как если бы они ехали вместе с основной машиной по мосту, для добавления тонких отражений.

Когда я разместил HDRI, мне понравились эффекты освещения, но отражениями я все равно не был доволен. Так я сделал объект plane, дал ему новый материал vraylightmtl, а картой текстуры для него был другой HDRI. мне понравилось его отражение. Я был очень осторожен в его размещении, постоянно проверяя, как он отражается в моей машине (можно просто дать ему яркий красный материал временно, чтобы лучше видеть отражение, а в конце вернуть материал текстуры).

Надпись на рисунке:
HDRI, видимый в окне просмотра
Плоскость с vraylightmtl и текстурой HDRI
Будьте осторожны в размещении вашего отражаемого объекта, чтобы он был видим для камеры в отражении от машины

К сожалению, в Максе и Вирее нет инструментов для получения мощных отражаемых светильников и для просмотра прохождения лучей, что могло бы помочь улучшить реализм. Но Вы можете добавить все что захотите на постобработке.

Хотя принципы визуализации авто в сцене или студии просты, но чтобы понять влияние каждого маленького параметра, Вам просто нужно сравнивать результаты визуализации с реальными фото, сделанными в подобных условиях и пытаться понять, что делает изображение менее реалистичным.