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在3D模式下对逼真的鳄鱼进行建模和纹理处理
2021-01-20 09:00:00 来自:深夜小编 1009
摘要 经验分享~
Francesco Furneri撰写了在ZBrush,Maya和Substance Painter中制作的鳄鱼项目的详细细目,并在Marmoset Toolbag中进行了介绍。



介绍
嗨,我叫Francesco Furneri,我是3D艺术家,在3D计算机图形学方面拥有10多年的经验。目前,我专门研究3D建模和纹理。

我获得了计算机科学学士学位和虚拟现实与多媒体专业的研究生学位。然后,我决定搬到英国,并在肯特大学(英国)获得了3D计算机动画的理学硕士学位。

我曾在3D公司担任过建模师,有时还担任过技术美术师。目前,我正在我工作的公司中处理建模,纹理和渲染。

同时,我自由地为角色和道具纹理制作3D有机建模。我通过提供3D角色和道具为电影,纪录片和3D打印做出了贡献。





鳄鱼项目:目标
我决定为3D鳄鱼建模,因为我喜欢研究微观细节,并且鳄鱼具有许多要考虑的特征。鳄鱼是与恐龙有关的好奇捕食者这一事实也使我感到鼓舞。

我特别关注充满细节的鳄鱼鳄。例如,头部上有一块粗糙的表面,可以使该物种具有适当的有机外观和特征。该目的还与实践整个流程的可能性有关:建模,雕刻,纹理化,装配和渲染。
我还想从头开始为鳄鱼建模,从Maya开始并在ZBrush中创建所有微观细节。

然后,分别在Substance Painter和Maya中对角色进行纹理处理和装配。

学习参考
在开始任何项目之前,我总是要做的第一件事是收集一系列照片参考。

对于鳄鱼,互联网上有一堆图片,有时它们代表不同物种,显示出许多细微差异(或者甚至与具有不同特征的鳄鱼皮混在一起)。我决定收集一个大集合,然后将其简化为一些图像,以更好地表示我想要获得的结果。除了颜色,我将在稍后讨论,在这一部分中,我更加关注主要形状,我想创建一个正确的轮廓。所有图片中出现的第一件事是头部的性质:鳄鱼的V型吻口较长,而鳄鱼的U型吻口较短。

我的第二个观察结果与人体的鳞片有关,我对此进行了大量研究,并尝试通过使用不同的刷子雕刻来复制。

最后,牙齿,当鳄鱼嘴巴闭合时也显示出来。装配角色时,我会牢记这一点,您可以在Maya视口中注意到。



初始建模
您可以想象,为鳄鱼建模不是一个短过程。我通常从Maya内部开始,在那里我对主要形状进行建模并捕获一般特征。但是,有些艺术家更喜欢从ZBrush开始。由您决定哪种方法最适合您。

在此阶段,我将使用参考来建立模型。我专注于主要形状和轮廓,而不是细节。从一开始,解剖就是一个重要方面。不要从细节开始,而要与大众合作。

对形状感到满意后,我将移至ZBrush,在那里我开始细化和平滑边缘,抓取一些零件,修复解剖结构,等等。总而言之,这意味着在ZBrush和Maya之间来回切换,直到您拥有干净且精确的拓扑。

在此过程的最后,您将得到一个清晰的结果:




仅仅在解剖结构,边缘流动等方面进行更改是不够的。对于鳄鱼,在深入研究细节之前,我应用了重新拓扑来完善结果。我在Maya中将Zremesher(曲线强度选项)与自定义retopo混合使用。这使我可以雕刻出干净的几何体。

为了检查和完善解剖结构,我通常在ZBrush中使用轮廓着色器,并在雕刻期间和结束时从不同角度观察模型。



雕刻是一个漫长的过程,涉及不同的技术。我决定对比例尺不应用任何程序方法,因为我想花更多的时间在Alpha和自定义画笔的雕刻上。毕竟,这些生物在皮肤上有很多瑕疵和差异,因此我希望细节能够遵循这个想法。那需要更多的时间,但是用它练习雕刻是很好的。

这是雕刻过程中使用的刷子的示例:


如您所见,我使用标准画笔在头部上建模细节。刻度是粘土刷具有明确形状的结果。在刻度之间,我使用了耙刷的改进版本(强力割),有时为了更均匀地割,我使用了坝式标准刷子。对于背面的大比例尺,我使用了标准画笔和粘土画笔以及从Internet下载的一些Alpha的混合体。

为了产生更多的变化,我最终应用了定制版本的断裂刷,在某些比例上具有非常柔和的效果。您会看到脖子上的那些小瑕疵。

总的来说,这部分的主要挑战是创造尽可能多的差异,而无需复制部分,而是处理单一比例的细节。


重新拓扑
为了获得清晰的结果,对拓扑进行了两次。

第一遍是在对基础网格物体的解剖结构进行修改之后–这对于纠正某些拉伸或边缘流动不均匀是必需的。

在ZBrush中创建了非常基本的细节之后,应用了第二遍。在雕刻了最初的少量群众之后,我决定与Zremesher重新合作,并完善Maya的工作。之后,我准备在干净的拓扑结构上继续进行第二,第三和微观详细信息。

我通常在Maya内部创建UV,并计划将接缝放置在隐藏区域中,以简化纹理化过程。尽管如此,您始终可以通过在Substance Painter中进行可见的接缝来进行隐藏,例如在这些区域进行绘画,或者,例如,如果您使用程序模式或噪音,请记住应用三角投影。

纹理化
为了进行纹理处理,我使用了Substance Painter,因为它具有基于图层的非常直观的界面。它还包括许多画笔,程序贴图,并且具有烘焙系统,可以在纹理化过程中创建有用的贴图。

这是我使用的主要界面:


在我的工作流程中,我通常从填充层(一种基本颜色)开始,然后在下面的层上建立一叠混合的颜色变化。细节通过蒙版,生成器,油漆层,烘焙地图等实现和完善。

为了研究鳄鱼,我通过提取一些我想要的关键颜色来利用不同的照片参考。我使用了黄色/棕色(具有更多饱和色)来粉刷身体的下部,同时为上半部应用冷色调,从灰色/深蓝色开始。

此外,我决定引入一些绿色阴影,特别是在凹形区域添加一些小细节(例如,鳞片周围的藻类和污垢)。

然后,我选择了一个定义明确且基本的调色板:


我将项目组织在文件夹中:

头部细节
尾巴细节
上面的部分
较低的部分
在每个文件夹中,我创建了一系列图层。让我们看一下过程的某些部分。

请记住,鳄鱼的大部分生命都生活在沼泽和沼泽地,因此在身上发现一些残留的绿色部分(如湿叶,藻类和其他自然元素)并不难。我的目标是不加夸张地将这些元素的效果添加到模型的某些部分。



一些艺术家低估了这些细节,只是在没有适当观察或目标的情况下,先将一种颜色画在彼此之上。的确,通过额外的工作,该项目可能会花费更长的时间,但是在过程的最后,您将获得一些细微但有趣的细节,这也是事实。

您可以轻松地在秤上以及其他区域(藻类和污垢)中看到绿色残留物和其他元素。在某种程度上,我决定创建不规则图案,以白色/乳白色与深蓝色调相融合(用于颜色分解)。

此外,在其他比例尺上,我添加了虚线图案(例如后爪);这是使鳄鱼与鳄鱼不同的特征之一。

让我们来看一些与模型上部有关的方面。


我从具有深蓝色阴影的BaseColor开始,并逐渐在型腔中添加了一些细节。这是通过使用我的烘焙曲率贴图作为蒙版来实现的。然后,通过使用“色阶”效果和锐化来改善同一地图。

之后,我基于自定义蒙版添加了一些绿色部分(例如GreenBase.DirtyAlgae):蒙版的白色部分与藻类的存在有关,它们位于鳞片之间,在被遮挡的区域中,朝向模型接触的鳄鱼腹部。地面。

通常,您会注意到,在创建蒙版的过程中,我混合使用了过程贴图(垃圾等)和绘画图层调整,以手动添加或删除某些部分。

示例:



为了获得更多有机细节,我使用笔刷打乱了基础色。请记住,纹理本质上与图层之间的混合有关:使用遮罩可确保以平滑且集成的方式将一层放置在另一层之上。

最后,为了向零件添加更多分解(分解白色层),我创建了一个从程序模式(ratio_crystal_1)开始并将其与另一个贴图(ratio_grunge_map_014)混合的蒙版。然后,我修改了直方图,并使用“ Paint Layer”手动绘制了蒙版。


尾部大致遵循之前解释的相同原理:我从基色开始,添加一系列生成器,调整和绘制图层等,以创建自定义蒙版并正确覆盖图层。


如您所见,我通过用随机的垂直条纹遮盖了某些区域,将深色部分与黄色部分混合在一起。在这些条纹的顶部,我添加了诸如泥土,一些绿色(藻类味)之类的元素,并且我通常通过添加深色来强调鳞片之间的分离。

如果您看一些鳞片的表面,您会注意到沿着垂直方向的污垢,就好像我在一些真实照片中观察到的几乎是漏水的效果一样。

建议除了收集照片参考外,还应考虑将生物以及现实世界中的物体视为生活在环境中的元素。因此,它们与自然相互作用。例如,绿色元素和污垢表明我的鳄鱼来自沼泽地带,与肮脏的地形紧密接触,这使该生物看起来更加自然和真实。

粗糙度
完成基础颜色后,我便接近粗糙度了。正如韦斯·麦克德莫特(Wes McDermott)的一本令人敬畏的书《 PBR指南》(我强烈建议阅读)中所解释的那样,粗糙度图的生成是一个创造性的过程,没有太多的限制,并且需要其余图所需的相同创造力。

乍一看,如果没有正确的观察,通常很难理解反射的质量:照片参考,尤其是视频,对于观察动物的移动非常方便。

另外,鳄鱼是生活在水中和陆地上的动物,由于水滴和湿度会在人体上形成一层涂层,因此在某些情况下粗糙度值可能会有所不同。

就我而言,我考虑了照片参考和短夹测试了不同的粗糙度值。

我将向您展示用于Substance Painter中粗糙度的工作流程。


如果查看真实的照片参考,您会发现在被遮挡的区域(以我为例,在刻度之间),反射具有较高的值(想象那里存在灰尘和其他物质),而凹入区域也具有较暗的反射,在那些狭窄的区域中存在自我遮挡。

考虑到这一点,我们可以推断出刻度尺上的表面具有较低的粗糙度(并且反射光束更集中)。反射质量各不相同,并且,正如您所知,根据Microfacet理论(例如Cook-Torrance),我们遵循不同的假设:遮罩,阴影,菲涅耳因数等是描述粗糙度外观的要素。

就是说,我创建的第一层称为“腔中无反射”,它使用曲率贴图来遮盖凹面区域,然后应用模糊滤镜来平滑遮罩。



考虑到标尺之间的遮罩的白色反射比标尺上的区域少。

“ Cloud Breakup”层通过应用过程图(Clouds 3)来帮助改善分手。之后,我应用了一个调整层并自由地喷涂了我的粗糙度。


请注意,反射在标尺上可见,并且实际上我们看到标尺之间的反射很小或非常低。

我再说一遍,您处理粗糙度图的方式取决于您,必须通过自己的创造力和知识并尽可能多地观察现实来创建粗糙度图。

在渲染中,我还测试了高粗糙度,以获得干爽的外观和吸引力。

过滤器和发电机
在这个项目中,我利用SP滤镜和生成器在我的纹理中创建了更多种类。我的目标是创建带有程序图案和手动绘画的自定义蒙版。

在接近生成器时,您需要依靠烘焙的地图来简化纹理化过程:例如,如果要在被遮挡的区域中添加灰尘或灰尘,您可以简单地应用一个智能蒙版(例如,灰尘遮挡),该遮罩使用AO来强调那些区域。最后,您将获得一叠带有各种自定义蒙版的图层。

在我的项目中,我主要使用:

蒙版编辑器生成器:非常有用的工具,可根据您的烘焙和自定义纹理创建无损蒙版。该工具的功能是可以设置每个纹理对最终蒙版的影响。
位图蒙版:我多次应用程序贴图(例如Cloud 3,比率晶体1等),还应用特定的烘焙贴图(例如曲率贴图)来隔离模型的一部分。
级别:一种非常简单有效的功能,用于处理亮度直方图,调整过程图,反转您的值等等。
模糊滤镜:在创建一些清晰的蒙版(例如粗糙度)时,我使用了此滤镜使它们平滑。
Paint Layers:主要用于蒙版上以增加艺术感和更自定义的外观。
在这个特定的项目中,我不需要经常使用智能蒙版或智能材料,而我主要依靠先前的元素来生成纹理。下面,我将向您展示一个包含过滤器,生成器等的示例。

该鳄鱼的嘴下部(从下巴开始)可见一些不规则鳞屑。在那部分上,还存在黑点和一些绿色元素:我观察到我的物种(湾鳄)的特征,但并非所有物种都具有相同的模式。



从具有我的曲率贴图(位图蒙版)的填充层创建“口线”。

我添加了“色阶”来调整一些值,并添加了“模糊”滤镜以使蒙版平滑。最后,我使用“绘画”层手动删除蒙版的某些部分,尤其是在比例表面上:这是因为我的曲率贴图还保留了表面上的某些区域,但是在这种情况下,我只需要靠近边缘的部分。

面罩的白色部分具有相关的棕色。目标是得到这个面具:


“藻类”使用生成器和带有混浊外观的过程图(位图蒙版)来添加随机分布,并添加混有随机生成模式的云噪声。最后的调整是由“ Paint”图层进行的,目的是从特定区域去除部分绿色。


最后,“黑点”在刻度上添加了小点。这是通过在水平掩膜上画点来实现的。面罩的白色部分可以显示颜色。使用“黑点”层,我可以简单地使用“绘画”层而不添加遮罩,因为它们只是表面上的棕色点。我的方法背后的原因很简单:我想要一个非破坏性的工作流程。如果我决定在一秒钟内更改点的颜色,那么使用蒙版将非常容易,而如果使用简单的“绘画”层,除非我决定从头开始重新绘制点,否则一切都将是不可能的。

如您所见,即使对于非常简单的图层,蒙版也非常强大。


另一个示例是显示“内口细节”的图层。


在不过多讨论细节的情况下,我尝试使用自定义蒙版隔离嘴。
通常,鳄鱼嘴的颜色从浅棕色和黄色到柔和的红色/橙色(由“柔和棕色”和“柔和橙色”层创建)。与人们可能想到的不同,内口没有鲜艳的颜色,在某些情况下,主要颜色甚至是非常浅的黄色。

顾名思义,对于凹面层,我想通过添加更多有机红色来强调凹面部分。

最后,少量的38%的蓝色(蓝色对比度)以及多重混合模式对于剪切某些饱和区域并为口腔的某些部分增加对比度是必不可少的。

在牙齿周围,有一层污垢层,使该部分更逼真,并且可以更自然地过渡到牙龈:牙根自然有一些残留物和污垢。

此外,对于牙齿和指甲(我将不在这里讨论),我采用了类似的技术,包括遮罩,过程图和生成器。


准备渲染
在3D场景中使用灯光之前,我总是想想要获得什么样的结果和心情:气氛对于传达感觉非常重要。

对于照明方案,我始终牢记三点照明方法是大多数情况下的基础,但是自然照明也是一种好习惯;这取决于您的目的。

此外,如果我没有3D环境,并且想进行漂亮的反射,则有时会使用HDRI。没有严格的规则,只有遵循的准则。

我喜欢尝试不同的照明条件。我做了:

–白盒照明方案。通常用于从各个角度展示角色特征,它具有3个指向角色的区域灯-右侧的一个,左侧的一个和顶部的一个。它们会产生柔和的阴影,非常适合展示角色(例如,带有360转盘)。渲染是在Arnold中为Maya制作的。我用这个方案展示了鳄鱼的转盘版本。 


–使用Marmoset Toolbag制作的渲染。在这里,我想创造出更具戏剧性的外观并强调内口。我在鳄鱼的左侧添加了一个灯,想要捕获天平的镜面反射并使该区域更亮(一种补光灯)。然后,我在主体后面添加了另一盏灯以创建头部轮廓:它充当一种边缘光,将头部从背景上切下。最后,我尝试了朝着口腔下部的直接光(按键光)以增加对比度,并在上部(()上产生柔和的间接反射。反射光在那里很有趣!


使用Marmoset Toolbag,您可以拥有许多有趣的功能,涉及相机和后期制作设置。通常,当我像这样创建近景时,我喜欢添加景深选项;鳄鱼后背的那一部分刻意地不在焦点上。景深改善了拍摄效果,并改善了图像中小颗粒的使用。实际上,我添加了一些与数码相机有关的噪声(几乎不明显),其中ISO越多,数字噪声就越大。

Marmoset Toolbag还为用户提供了一些后期效果,例如亮度,对比度,饱和度,曲线,色调映射等。

–特写渲染。当时的想法是用凶猛的眼睛和凶狠的表情捕捉一些接近的细节。同样,渲染是在Marmoset Toolbag中完成的,下面是一些有趣的细节:

光线以柔和均匀的方式显示侧面的反照率,而不会夸大光线强度。
镜面反射的存在改善了渲染质量。
像这样的镜头,景深较浅,建议使用远摄镜头,使眼睛区域处于焦点位置,而其余区域则不在。
使用简单的图像平面创建的非聚焦背景的存在使集成度更高,因为我们知道鳄鱼生活在环境中。
色差的使用会影响透镜的类型(像棱镜一样),并且不同的波长会以不同的角度弯曲而不会聚焦在焦平面的同一点上。存在细微的红色条纹,对牙齿的效果明显。
像以前的渲染一样,增加了一个小的颗粒效果。
注意到存在LUT(查找表)的情况也很有趣,该LUT通过燃烧一些黑暗的细节并在场景中创建更加生动的效果来稍微改变颜色。例如,这种作用存在于组合物的下颚附近,左侧和左侧的膜上。

最后,为了创造更多的真实感,我决定添加一个镜头污垢效果(带有一些小污渍)。当没有正确清洁镜头时会发生这种情况,并且这种效果会在各处产生六边形和不同的形状。


–基于LUT的渲染。在这里,我想引起观众对比例尺细节的注意,左侧是镜面反射。整个组成受到LUT的影响,LUT会燃烧较暗的部分,因此某些细节会故意消失。显然,这是我想尝试的一种风格,我的灵感来自著名的游戏《邪恶内在》,在此艺术家通过燃烧场景的黑暗部分有意添加恐怖效果。



–水下渲染。我想通过将鳄鱼整合到真实照片中进行试验。渲染是在Arnold中完成的,然后我在Photoshop中合成了图像。为了实现平滑的集成,我经常处理曲线,并分别管理R,G,B通道以匹配颜色。我还匹配饱和度和亮度,并始终应用以前的后处理技术来达到更好的集成度。这是最终渲染的示例:


挑战与经验教训
在我的项目期间,我遇到了一些挑战。由于涉及到很多阶段(建模,雕刻,纹理,装配,照明等),因此我发现在进行下一阶段之前逐步合并和修订一个阶段很有帮助。

第一个挑战是雕刻部分。这很长,需要大量时间才能产生令人满意的秤。当然,我不希望鳄鱼具有“工业”外观,因此,大多数细节都是手工雕刻的,没有大量使用Alpha。有时我不得不重做ZBrush的某些部分,并通过观察大量参考文献来在细节上创造多样性。我知道这是一个耗时的过程,但是值得花时间在上面。我的建议是找到一组适合您需求的刷子(不要太多),然后从基本形状开始,逐渐增加细节。

另一个挑战是选择合适的颜色及其适合皮肤的混合物。一切都从基本色调开始,从那里开始,您需要将不同的图层与蒙版混合在一起,以获得适当的外观。这里的挑战是要创建从一层到另一层的连续性。最后,我应用了颜色清洗技术来完善结果。

渲染并不是那么具有挑战性,但是装配需要一些时间:大多数工作与角色的外观有关,因为优化动作和为动画准备设置很重要。我还添加了自定义骨骼,以使动画师可以使某些部分变形:例如腹部,底部和颈部侧面。测试装备也是一个漫长的过程,因为它需要回到我的设置并一次又一次地修改。

总而言之,我在整个项目中都进行了不定期的工作,将其与其他工作交替进行。考虑到我每天要花大约3个小时的时间,所以总共花了我大约2个月的时间。

我从这个项目中学到了很多东西。它帮助我提高了观察细节的技能,还使我可以尝试使用各种纹理化方法,包括滤镜,生成器,自定义蒙版等。此外,练习装配,测试结果并在我的心情中寻找合适的心情也很不错。渲染。在ZBrush方面,我了解到,尽管需要很多时间,但主要是通过手工雕刻细节才能奏效。

Francesco Furneri,3D艺术家
Arti Sergeev进行的采访



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