Представьте себе мир, в котором вы можете сфотографировать все, что угодно, где вы можете выбрать любую студию и освещение, мир, где нет ничего невозможного. Добро пожаловать в мир трехмерной компьютерной графики! Подобно скульптору мастер трехмерной графики может создать что угодно, от стилизованных или абстрактных объектов и образов до фотореалистичных сцен со сложным освещением и текстурой. За последние годы развитие CGI (computer generated imagery, компьютерной графики) в кино, телевидении, графике и видеоиграх доказало, что нет ничего невозможного, и единственное ограничение — это наше воображение.
Чтобы научиться пользоваться приложением для создания трехмерных изображений, требуется немало усилий, что часто пугает новичков. Конечно, довольно просто открыть 3D приложение, создать несколько примитивных форм, применить шаблонную текстуру и стандартное освещение и нажать кнопку «рендеринг». Но это не совсем то, к чему мы стремимся, не так ли?
Создание трехмерного изображения — это длительный процесс, включающий моделирование, текстурирование, разработку освещения, многократное тестирование и, наконец, рендеринг. Любой из этих этапов может занять часы и даже дни, поэтому для создания качественных изображений необходимо точно знать, что делать.
Трехмерные изображения чаще всего распространяют в растровом формате jpeg, поэтому к ним часто применяют те же стандарты, что и к фотографиям. Но так как процесс создания фотографий и трехмерных изображений отличается, к последним также применяют некоторые особые требования.
Мы бы хотели рассмотреть наиболее часто встречающиеся недостатки трехмерных изображений, а также их причины и способы устранения. Мы надеемся, что эта статья поможет вам преодолеть основные трудности, особенно если вы новичок в создании трехмерных изображений.
Мы рассмотрим следующие темы:
Моделирование
Текстурирование
Освещение
Рендеринг
Качество
Моделирование
Моделирование — это создание фундамента, физической структуры объектов в вашей композиции. Метод моделирования зависит от приложения, которым вы пользуетесь. Наиболее распространенные методы — это моделирование с помощью полигональных сеток (polygon mesh modelling), сплайнов (spline modelling), неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS modelling) и лоскутное моделирование (patch modelling).
В первую очередь необходимо решить, насколько детальным должно быть изображение. Трехмерное моделирование — это постоянное балансирование между детализацией, достаточной для того, чтобы изображение выглядело реалистично, и простотой, чтобы сократить время визуализации. Правило простое и достаточно жесткое: чем больше деталей в модели, тем больше времени займет рендеринг.
Скорее всего, вы уже решили, хотите ли вы создать реалистичное или стилизованное изображение. Однако создание стилизованного изображения требует ничуть не меньше усилий, чем создание реалистичного. Если предмет маленький или находится на заднем плане, вероятно, высокой детализации не потребуется. Но что, если предмет занимает большую часть изображения размером 6000 на 4000 пикселей? Всегда продумывайте размер конечного изображения. Задумайтесь, будете ли вы использовать изображение многократно? Возможно, высокий уровень детализации не требуется сейчас, но может пригодиться в будущем.
Сколько раз при увеличении изображения после рендеринга вы с сожалением обнаруживали, что вместо плавных линий контуры предмета состоят из некрасивых углов? Это так называемые видимые полигоны. Полигоны — это многогранники, из которых состоит модель. Иногда ограненные поверхности приходятся кстати (представьте себе бриллиант или хрустальную вазу), но в большинстве случаев видимые полигоны неприемлемы при создании изображений высокого разрешения, которые впоследствии будут использовать дизайнеры. В зависимости от того, какой программой вы пользуетесь, существуют несколько методов устранения этого недостатка. Например, увеличить количество полигонов или применить сглаживающие модификаторы.
Если вы стремитесь к реализму, хорошенько присмотритесь к окружающему миру. У многих ли предметов идеально гладкая поверхность или очень острые края? В реальной жизни это редко встречается. Но в мире 3D по умолчанию используется идеально гладкое и острое как бритва. Реальный мир несовершенен, и часть 3D реализма — это умение имитировать или создавать впечатление несовершенства и разнообразия. Для этого можно использовать закругление (filleting), сглаживание острых ребер (chamfering), или добавление едва заметных неровностей на поверхность модели.
Еще одна часто встречающаяся проблема — это столкновение объектов, когда объект с твердой поверхностью врезается в другой объект. Два объекта с твердой поверхностью не должны пересекаться, занимая пространство друг друга (за исключением тех случаев, когда это делается осознанно, для того, чтобы создать образ: например, нож в бруске дерева). К сожалению, зачастую эти неприятные ошибки обнаруживаются после многочасового рендеринга. Возьмите в привычку внимательно рассматривать изображение и при необходимости менять расположение объектов до того как начать длительный процесс визуализации. Надеемся, эта привычка спасет ваш монитор от удара кулаком.
Наложение текстур
Текстурирование — это методы, с помощью которых мы придаем поверхности объектов надлежащий внешний вид. В мире 3D графики мы можем придать нашему объекту (например, кружке) глянцевую, гладкую, шершавую, металлическую, стеклянную или любую другую поверхность. Мы можем контролировать, как свет падает на объект, как он рассеивается, как объект отражает или преломляет окружающие предметы. Во многих 3D программах есть стандартные текстуры, предназначенные для новичков. Они, как правило, легко узнаваемы, и конечное изображение получается пресным. Стандартные текстуры разработаны для того, чтобы служить базой для дальнейшей разработки, поэтому в большинстве 3D приложений есть опции, которые позволяют изменить внешний вид и физические свойства текстуры. Не бойтесь потратить время на разработку текстуры, которая подходит вашему объекту и композиции в целом.
После создания подходящей для нашего объекта текстуры необходимо применить ее, и здесь начинаются трудности. У нас есть текстура для нашей кружки, и нам необходимо объяснить программе, как эту текстуру применить к объекту. Подгонка текстуры — довольно распространенная проблема. Разработанная нами текстура плоская, но ее необходимо применить к цилиндрической кружке. Именно на этом этапе необходимо использовать маппинг (mapping, от англ. «map» — карта). Существуют различные методы и техники маппинга, выбор которых зависит от приложения, которое вы используете. Но основная идея в том, что вам необходимо «объяснить» кружке, что она цилиндрической формы, чтобы текстурная карта смогла правильно распознать форму объекта. Вероятно, вам придется поэкспериментировать с масштабом и расположением карты, прежде чем изображение приобретет должный вид. В большинстве случаев маппинг не менее важен чем сама текстура.
Чтобы добиться большего реализма, в текстурировании иногда используют растровые изображения. В связи с растровыми текстурами возникают две основных проблемы.
Во-первых, качество. Растровое изображение должно быть достаточно большим, чтобы соответствовать конечному результату. Не стоит использовать в качестве текстуры изображение с расширением 200 на 200 пикселей, если объект будет визуализирован размером 5000 на 5000 пикселей. В итоге у вас получится размытое, неряшливое изображение.
Текстура должна быть, по меньшей мере, такого же размера, как и финальное изображение, а лучше даже больше, ведь, скорее всего, вам придется обернуть ее вокруг объекта. При этом использование больших растровых изображений в качестве текстуры может привести к увеличению времени визуализации. Использование фотомозаики и тщательное сглаживание карт текстуры поможет решить проблему разрешения, но убедитесь в том, что стыки между частями мозаики не видны. Также убедитесь в том, что на текстуре не осталось артефактов сжатия и других технических дефектов, потому что они, как правило, более заметны в конечном визуализированном изображении.
Вторая проблема, которая возникает при использовании растровых изображений в качестве текстуры,- это авторские права. Если вы продаете свое изображение в какой-либо фотобанк, авторские права на это изображение, включая текстуру, передаются этому банку. Просто «найти» изображение в Интернете и использовать его в качестве текстуры неэтично. Следует уважать чужие права на изображение так же, как мы беспокоимся об использовании наших снимков. Убедитесь в том, что права на текстуру, которую вы используете, принадлежат вам. Лучший способ — это, конечно же, самостоятельно создать текстуру либо использовать собственную фотографию. Если вы используете изображение, которое принадлежит кому-то другому, обязательно приобретите права на использование данного изображения в своей работе.
Текстура значительно влияет на качество изображения, поэтому в долгосрочной перспективе затрата сил и времени на создание коллекции авторских текстур того стоит. В итоге у вас появится библиотека текстурных карт, которую вы сможете использовать для различных проектов.
Освещение
Как и в фотографии, в трехмерной графике освещение играет очень важную роль, создает настроение и делает композицию более творческой. Существует так много способов и техник освещения, что в них легко запутаться. Стандартное освещение, которое предлагает большинство программ, редко может создать достаточно качественное изображение, оно подобно печально известной встроенной вспышке в фотографии. Поэтому настройка и создание уникального освещения должно стать частью вашей схемы работы. Некоторые более продвинутые 3D программы позволяют контролировать экспозицию, рассеивать и отражать свет, а также создавать общий световой фон исходя из окружающих предметов. Используйте эти функции, чтобы сделать изображение более реалистичным и сложным.
Упрощенное освещение, как правило, снижает качество снимка. Разнообразные многочисленные источники света придают изображению изысканность и более естественный вид. Это в равной степени справедливо как для реалистичных, так и для стилизованных изображений. Однако так же как и в фотографии в трехмерном моделировании существуют технические аспекты, такие как экспозиция, контраст, баланс белого. Внимательная обработка и настройка типа, позиции, направления, интенсивности и тона освещения крайне важно для создания сбалансированного изображения. Лично для меня одна из наиболее трудоемких задач при тестовом рендеринге — это настройка освещения.
Основное преимущество трехмерного моделирования перед фотографией заключается в том, что здесь можно создать абсолютно любое освещение. Вы хотите воспользоваться студией размером со стадион, с 30-метровыми рассеивателями света, приподнятыми на 100 метров над землей — нет проблем. Вы хотите мягкий свет, который не отбрасывает теней — он в вашем распоряжении. Мы можем как угодно играть со светом, и эту возможность надо использовать творчески.
Свет отбрасывает тени и, как правило, именно качество этих теней отвечает за качество освещения в целом. Зачастую тени могут стать частью композиции, поэтому не стоит пренебрегать ими и относиться к ним как к случайности. Многие стандартные схемы освещения в 3D редакторах создают безжизненные, бесформенные тени. К счастью, у большинства из них также есть настройки, которые позволяют определить тип и густоту тени.
Присмотритесь к освещению на вашем изображении. Какие тени лучше использовать: легкие, густые, мягкие, резкие? Подходят ли они для данной композиции? «Зубчатые» края теней, как правило, вызваны низким разрешением карты теней. Решить эту проблему можно с помощью увеличения дискретизации карты теней. Чрезмерно жесткие или мало заметные тени часто вызваны неправильными настройками освещения или плохо отмасштабированной трассировкой лучей. Настройка области трассировки отвечает за глубину тени.
Рендеринг
Последняя стадия работы, долгожданный результат. В сущности, мы делаем фотографию нашей комозиции. На этой стадии моделирование, текстурирование и освещение сливаютяся в единое целое.
Рендеринг может занять достаточно много времени. В зависимости от мощности вашего компьютера, а также сложности модели, освещения и текстуры, процесс визуализации может занять от нескольких минут до нескольких дней. Сколько раз у 3D-художников давала сбой система или случался перебой подачи энергии, когда изображение уже на 90% визуализировано! Чтобы избежать подобных неприятностей, проведите несколько пробных рендеров и убедитесь, что все в порядке перед тем, как начать финальный рендеринг. Пробные рендеры — это неотъемлемая часть работы, которая поможет избежать эстетических и технических ошибок.
Многие 3D программы предлагают огромный выбор опций рендеринга, который может обескуражить. Однако некоторые настройки просто необходимо проверить перед тем, как начать финальный процесс.
Во-первых, частота дискретизации (sampling rate). Эту опцию также называют anti-aliasing; для получения качественного изображения ее необходимо отрегулировать. Дискретизация определяет правильное значение пикселя. Если этот параметр слишком мал, на изображении появятся «зазубренные» контуры вместо плавных границ, а цвета пикселей не будут сочетаться между собой.
Пастеризация (banding) часто встречается в трехмерных изображениях. Это извечная проблема, и разрешить ее довольно сложно. Пастеризация чаще всего появляется в тех участках, где цвета плавно перетекают друг в друга. Голубое небо — хороший пример. Вместо равномерного цвета на изображении появятся полоски, значительно отличающиеся по тону или цвету. Большинство 3D редакторов при определенных условиях создают изображение с пастеризацией, и эта проблема в равной степени актуальна для создания как статичных изображений, так и видео.
Бороться с этой проблемой можно несколькими способами:
Увеличение частоты дискретизации смягчит эффект
Настройка рендера на 16бит вместо 8бит увеличит количество информации, доступной каждому пикселю и позволит создать более плавный переход цвета.
Если это не помогает, вы можете добавить легкий эффект шума в изображение. Это можно сделать добавив шум в карту текстуризации или, в крайнем случае, добавить шум после рендеринга. Будьте осторожны при использовании шума. Помните, что основная цель — скрыть полоски, постарайтесь не испортить изображение.
Еще одна проблема, которая часто встречается в 3D, — это артефакты. Трехмерные изображения так же подвержены артефактам, как и фотография. Артефакты могут появиться по многим причинам: компрессия, чрезмерная постобработка, плохая текстурная карта; в любом случае, это неприемлемый дефект. Как мы уже упоминали ранее, для начала убедитесь в должном качестве растровых изображений, использованных для текстурирования. Не перестарайтесь с обработкой изображения. Чрезмерное использование фильтров, увеличение контраста и другие радикальные исправления могут сказаться на качестве изображения. Сохранять 3D изображения мы рекомендуем в формате «без потерь» (lossless) как, например, TIFF. Переводите изображение в JPEG только в самом конце.
Качество
Наконец, мы бы хотели обратить внимание на качество изображения. В фотобанки поступают фотографии и 3D изображения разнообразного качества. До настоящего момента проблема качества изображения была мало затронута, поэтому необходимо определить некоторые стандарты качества, которые позволят вам загружать ваши работы в различные фотобанки. Большинство, если не все, авторы трехмерных изображений получали отказ с пометкой «не подходит по уровню» (subpar rejection). Поэтому давайте разберемся, что означает этот термин в 3D.
3D изображения с явным использованием шаблонных настроек получат отказ.
Шаблонное освещение и текстурирование.
Большинство фотобанков требует творческого использования моделирования, текстурирования, освещения и композиции. Изображение должно быть изысканным, четко передавать вашу идею.
Это не означает, что изображение обязательно должно быть реалистичным. Многие 3D художники создают великолепные стилизованные концепты, которые фотобанки оценивают очень высоко. Однако простота и примитивность — разные вещи. Простое изображение часто красиво, в то время как примитивное — просто примитивно. Присмотритесь к моделированию, композиции, текстурированию, освещению, использованию теней в работах лучших 3D художников, и вы поймете, насколько широки ваши возможности.
Итак, какие работы не примут в фотобанки, а какие будут приняты?
Примитивные объекты и шаблоны
Простые формы (кубы, сферы, конусы и т. д.) со стандартным текстурированием и банальным освещением в фотобанк не примут. Такие изображения можно создать за пару минут. Более того, их можно создать во многих 2D редакторах.
В данном примере моделирование примитивно и скудно. Такое изображение любой дизайнер может создать самостоятельно за пару минут.
А вот пример изображения, на которое автор потратил немало сил. Сложное, трудоемкое моделирование, освещение и текстурирование сливаются в невероятный образ. Конечно, изображению не обязательно быть настолько сложным, чтобы его приняли в фотобанк, но теперь вы имеете представление о возможностях 3D редактора.
Простой текст
Простые объемные надписи, где текст является основным объектом также не подходят. Например, тексты «скидка 10%», «распродажа», «2010», «Счастливого Рождества» на простом фоне. Помимо того, что подобные надписи можно создать за считанные минуты, на шрифт, скорее всего, оформлены авторские права. Если шрифт узнаваем, изображение будет забраковано. Простой текст, инкорпорированный в авторскую сцену, проблемы не представляет. В общем, если вы хотите использовать текст, необходимо разработать достаточно сильную концепцию и контекст.
Это пример простого трехмерного текста со стандартным освещением. Подобные изображения фотобанк не примет.
А эти два изображения иллюстрируют грамотное использование моделирования, освещения и текстурирования для визуализации четкой концепции.
Упрощенные объекты
Популяция большеголовых человечков растет с невероятной скоростью. Если вы хотите создавать подобные фигурки, моделирование, освещение, текстурирование и концепция изображения должны быть на голову выше остальных. Хорошо продумайте фигуру, пропорции, подберите подходящую текстуру и, главное, убедитесь в том, что изображение выражает какую-то концепцию. В данный момент на рынке не хватает сложных фигурок человечков. Не столько реалистичных, сколько сложных стилизованных мультяшных человечков, с высокой детализацией и, в конце концов, лицами. Вдохните жизнь в ваших маленьких людей!
Моделирование, текстура и освещение в данной работе неприемлемы. К сожалению, неудачные пропорции и отсутствие выразительности не позволят продать это изображение в фотобанк.
Пример более удачной визуализации главного героя: четкий стиль, хорошее моделирование и выразительность.
А вот пример удачного использования большеголового человечка: здесь фигурка помещена в контекст, что придает изображению четкую концепцию.
Смешение стилей
Если вы работаете над стилизованным изображением, придерживайтесь единого стиля. Случайное смешение разнообразных стилей неприемлемо. Если вы намерено смешиваете стили, делайте это со вкусом.
Неубедительный реализм
Создавая реализм, делайте это убедительно. Там, где объект или сцена должна выглядеть реалистично, нет места неубедительному моделированию, текстурированию или освещению.
В этом примере автор попытался приблизиться к реализму, но, к сожалению, его попытка провалилась. Очевидное повторение текстуры, нехватка деталей в модели и неудачное освещение не позволят продать это изображение.
Примечание
3D редакторы — сложные программы. Техники, процессы, термины и схемы работы значительно разнятся от программы к программе. В данной статье мы постарались оперировать общими понятиями, применимыми практически к любому редактору. Помните, что терминология в редакторе, которым вы пользуетесь, может отличаться.
Статья написана по материалам фотобанка iStockPhoto, 3d изображения созданы автором mevans.
Последнее изменение: 17 октября 2019 в 17:35.