Как строить 3D-модели | Лайфхаки
Люди давным-давно научились изображать разнообразные предметы, которые встречаются в повседневной жизни. Чтобы в точности передавать все геометрические параметры объектов, были разработаны правила составления чертежей, на которых объемные фигуры получают свое отображение в многочисленных проекциях.
В течение многих лет объем изображали художники, однако полотно, на котором писались картины, всегда оставалось двумерным, и на объект можно было смотреть только с одного ракурса. С развитием технологий появилось значительно больше возможностей в области моделирования.
При помощи компьютерных программ можно строить 3D-модели, которые более наглядно представляют объекты и даже окружающее пространство:
О построении таких моделей и пойдет речь в данной статье.
Понятие 3D, так прочно обосновавшееся в нашей жизни, является сокращением от английского 3-dimensional (в трех измерениях). Как известно еще со школьных уроков геометрии, чтобы квадрат стал кубом, к обычной длине и ширине необходимо добавить высоту, которая и выступает в качестве третьего измерения.
За 3D-модель можно смело принимать любую скульптуру, а этот жанр искусства появился несколько тысячелетий назад. Архитекторы очень часто прибегают к построению макетов, чтобы более точно представлять конструкцию здания.
В современном мире, где технологии с каждым днем упрощают человеческую жизнь, 3D-моделированием занимаются компьютеры. Строить объемные изображения можно буквально на «пустом месте», руководствуясь приблизительными данными о визуализации объекта (к примеру, спроектировать персонажа видеоигры, у которого нет прототипа в реальном мире). Данный прием называется компьютерным моделированием.
Существует еще такой вариант, как создать 3D-модель, основываясь на многочисленных фотографиях объекта с различных ракурсов.
3D-моделирование применяется во многих областях человеческой жизни. Перечислим некоторые из них:
- Архитектура. Никто не отрицает преимуществ макетов, однако, если заказчик вдруг пожелает увеличить размер комнаты или добавить пару-тройку этажей, архитектору придется заново конструировать картонную модель. А используя компьютерные программы, можно управиться за несколько кликов;
- Игры и кино. Анимация в наше время по своему качеству начинает превосходить реальный мир (смотрите на фильм «Аватар»). Любого человека можно сделать персонажем компьютерной игры, перенеся все особенности реальной внешности в виртуальный мир;
- Военная тактика. 3Д-моделирование местности помогает стратегам лучше спланировать маневры, соотнести риски и принять наиболее правильное решение;
- Дизайн. Здесь можно представлять все, что угодно: от модных платьев и украшений до интерьеров помещений. Так как творец по своей природе – очень беспокойная и переменчивая натура, то перед непосредственным созданием дизайнер должен быть на 100% уверен, что точно представляет готовое изделие. А 3D-моделирование выступает лучшим помощником в этом деле.
Для того чтобы создать 3D-объект, необходимо воспользоваться компьютерной программой, которая предоставит необходимый инструментарий и шаблоны для проектировщика. Рассмотрим некоторые программы, которые позволяют осуществить компьютерное моделирование.
- Blender. Бесплатный 3D-редактор, вклад в совершенствование которого может сделать любой разбирающийся программист:
К преимуществам данного программного продукта можно отнести кроссплатформенность и низкие требования к аппаратному обеспечению (железу). Обладает достаточно широкими (для бесплатного редактора) возможностями, включая моделирование движущихся объектов.
- 3ds Max. Данный редактор имеет обширный функционал, ориентированный, прежде всего, на проектирование архитектурных сооружений и интерьеров помещений:
Имеет внушительное количество различных дополнений (в том числе и для визуализации природных катаклизмов). Для новичка, к сожалению, редактор достаточно сложен в освоении.
- CINEMA 4D. Программа, главным образом, ориентирована на создание 3D-моделей в играх и фильмах, при этом на удивление легко осваивается новичками. Последняя версия приложения вышла в 4 вариантах, каждый из которых «заточен» под определенный вид трехмерной разработки (анимация, дизайн и т. д.):
Цена этого редактора, по сравнению с конкурентами, также приятно удивляет.
- Maya. Мощнейший инструмент в руках профессионала, который позволяет моделировать практически любой объект:
Многие известные киностудии используют данный редактор при создании анимации.
Если вам требуется создать объемную копию объекта из реального мира, не следует конструировать всё с нуля, ведь можно воспользоваться фотографиями, на которых четко запечатлены основные детали. В серьезных проектах профессионалы для такой работы используют множество фотографий с различных ракурсов, а затем с помощью сложных программ комбинируют полученные данные в одно изображение.
Но как быть, если вы не обладаете необходимым опытом и знаниями, но хотите получить, например, трехмерную модель головы человека?
Создание 3D-моделей из фотографий возможно и без специальных знаний с помощью простых в освоении программ. Ниже приведены некоторые подходящие редакторы:
- FaceGen Modeller. Данная программа активно применяется при разработке лиц персонажей для малобюджетных компьютерных игр. После того, как пользователь выберет подходящие параметры головы и лица, можно «наложить» фотографию человека:
При этом, для хорошего результата работы понадобится 3 изображения: 2 в профиль и 1 анфас.
- FaceShop. Редактор используется для создания трехмерных лиц на основе фотографии. После загрузки качественного изображения, пользователю необходимо расставить опорные точки (кончик носа, уголки рта, зрачки):
После того, как программа сгенерирует 3D-лицо, есть возможность дальнейшего редактирования и наложения фильтров.
- Strata Foto 3D. Программа автоматически создает трехмерные объекты на основе нескольких фотографий:
Все, что нужно от пользователя перед тем, как сделать 3D-модель – сфотографировать объект с нужных ракурсов и загрузить снимки в редактор.
- Project Photofly. Данное решение отличается тем, что перевод фотографий в трехмерные изображения производится не на компьютере пользователя, а на удаленном сервере, что позволяет решать проблему низких возможностей аппаратного обеспечения клиентов:
Таким образом, 3D-моделирование позволяет с помощью компьютерных программ как создавать реалистичные копии объектов реального мира, так и осуществлять проектирование абсолютно новых предметов, ландшафтов и персонажей.
Существуют 3D-редакторы различной сложности и с отличающимся набором возможностей, поэтому как новички, так и профессионалы смогут подобрать для себя подходящую программу.
Создание игровых 3D-моделей «для бедных»: путь инди / Хабр
Вы когда-нибудь задумывались о том, как работает небольшая инди-студия, занимающаяся разработкой видеоигр?Создавать игры с очень маленьким бюджетом можно, но для этого необходима смекалка, много труда и ещё больше любви к своему делу.
Мы — небольшая команда из Польши. Нас всего три человека, но полный рабочий день занимаются проектом всего двое.
Сегодня мы расскажем о процессе создания персонажей для нашей игры «The end of the Sun». Имейте в виду, что показанные в статье скриншоты взяты из проекта, который пока находится в разработке.
Этот текст посвящён только статичным элементам персонажей: мы расскажем, как сканировали персонажа и одежду, как создавались дополнительные элементы, а также о том, как мы настроили движок Unity, чтобы получить такие скриншоты:
Но начнём с начала. Прежде чем приступать к работе, мы подготовили список свойств, необходимых нашим персонажам:
- 80% элементов нашей игры сканируется с помощью фотограмметрии
- Красивые волосы, совместимые с игровым движком Unity.
- В нашей игре можно будет встретить одного и того же персонажа в разные периоды его жизни. Что это значит? Нам нужно было создать целых четыре версии персонажей для каждого периода (ребёнок, подросток, взрослый, пожилой). Поэтому нам важно было найти способ как можно более быстрого создания пожилых версий персонажей.
- Чтобы подчеркнуть у персонажей славянский внешний вид, типичный для тех мест, где мы живём, также была отсканирована традиционная народная одежда
. - Некоторые элементы, которые не существуют в реальном мире или невозможно отсканировать, мы создавали вручную стандартным способом (3D-моделированием).
- Каждый элемент персонажа можно включать или отключать. Что это значит? Например, мы можем заменить юбку персонажа, снять шляпу, если она не нужна. Это даёт широкие возможности по созданию нового внешнего вида — в одной катсцене герой может быть без рубашки, во второй — полностью одетым.
- Наши персонажи неинтерактивны, то есть игрок не может ими управлять (по крайней мере, напрямую). Но это игра об их истории, поэтому нам очень важно иметь возможность управления всем персонажем с движением лицевых мышц (об этом подробнее будет рассказано в другом посте).
В статье мы расскажем только об одном персонаже в молодом и пожилом состоянии, потому что в нашей игре очень важен сюжет и мы не хотим портить удовольствие игрокам.
Итак, составив список, можно приступать к работе над графикой.
1. Фотограмметрия лица и подготовка трёхмерного тела
Актриса в процессе фотограмметрии.
Фотогра… что?
Мы начали со сканирования лица нашей модели с помощью метода фотограмметрии. Это тема для отдельного поста, но немного подробнее о нём можно узнать на нашем youtube-канале.
Обратимся к Википедии:
Фотограмметрия — научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям.
Другими словами: фотограмметрия — это способ восстановления 3D-глубины по нескольким фотографиям (или множеству снимков) для создания трёхмерной виртуальной модели, выглядящей как объект в реальном мире.
В крупной AAA-студии с большим бюджетом для сканированимя персонажа используется множество камер. Они располагаются вокруг актёра и делают кучу снимков примерно в одинаковое время…
… Но что если у нас есть только одна камера?
Да, здесь возникает проблема, и как же мы её решили? Сканы, созданные таким образом, будут хуже, чем при работе со множеством камер, но этого достаточно для нас, чтобы создать базовую форму лица и запечённую высококачественную текстуру. Это «инди-способ» создания фотограмметрии.
Мы сделали множество попыток, поэтому вот советы по созданию снимков только одной камерой:
Актёр или актриса не должны двигаться, пока вы не закончите делать снимки лица. Они не могут даже моргать и дышать. (Съёмка обычно занимает около 10-20 секунд, но этого всё равно сложно добиться)
Нам приходилось очень быстро делать снимки с разных сторон актрисы. Для этого мы использовали режим серии фотографий (burst mode). Иногда возникали проблемы с фокусировкой, но так снимки сделать быстрее всего, чтобы актриса оставалась неподвижной.
Лучше посадить актёра на кресло с подлокотниками, так проще сидеть неподвижно.
Мы делали снимки только с передней части актрисы. На скриншотах можно увидеть фотографии и сзади, но в финальном скане мы их не использовали. В целом для создания скана
Хорошо также использовать с камерой поляризационный фильтр, потому что он уменьшает засветы на коже, что улучшает форму модели и текстуру.
Для такой схемы используйте не менее четырёх софтбоксов, чтобы улучшить текстуру и снизить объём постобработки.
Используйте как можно более высокую скорость затвора, чтобы избежать размытия в движении, а также как можно меньший размер диафрагмы (я имею в виду f.5 и выше), чтобы получать на фотографиях широкий диапазон фокусировки. Именно для этого нужны как минимум четыре очень мощных софтбокса. Разумеется, ISO должно быть как можно меньше, чтобы избежать шума.
Для анализа фотографий и создания модели мы использовали ПО Photoscan 3D. Вот как выглядит облако точек после обработки фотографий:
Облако точек и визуализация схемы расположения фотографий.
Как видите, здесь есть фотографии сверху и снизу персонажа, но сейчас я могу сказать, что мы не рекомендуем их делать. Гораздо лучше сделать примерно 8-12 хороших фотографий передней части лица (дуги от левого до правого уха). Это даёт намного более качественные результаты для текстуры и модели. Единственный недостаток в том, что шею модели нужно создавать вручную, но это небольшая проблема.
После создания облака точек мы перерабатываем его в трёхмерную высокополигональную модель:
Уже выглядит лучше, правда? Но на 3D-модели видно много шума:
Он возникает по следующим причинам:
— Размытие движения при очень быстром создании снимков
— Микродвижения нашей актрисы (да, даже перемещение лица на 1 миллиметр приводит к подобному шуму)
Большинство из вас наверняка думает, что это выглядит ужасно, и вы правы. Именно поэтому мы сделали ещё несколько шагов.
Теперь можно сделать операцию под названием «ретопология». Это техника создания 3D-модели более простой и оптимальной формы на основе высокополигональной модели.
Вот как это выглядит на практике:
Ретопология персонажа.
Это делается потому, что показанная выше модель содержит более миллиона треугольников. Обычный компьютер для работы с частотой кадров 30-60 fps способен обрабатывать 5-6 миллионов. (Эта информация даётся просто для общего понимания, на самом деле, на производительность влияет множество других аспектов.) То есть в игре может отображаться всего несколько моделей с таким количеством треугольников.
Ещё один важный аспект ретопологии — это создание гладкой модели лица, готовой к лицевой анимации. Для выполнения ретопологии мы используем ПО Topogun 2.
Вот наша модель лица после ретопологии (мы отполируем её позже, после текстурирования):
Затем мы запекли (в сленге 3D-графики это означает просто подготовку/создание) текстуру лица с помощью наших фотографий, Эта операция выполняется почти автоматически. Именно поэтому мы решили использовать фотограмметрию — модель лица и хорошая текстура делают наш персонаж естественным.
Хм, тут ещё многое предстоит сделать — как видите, в текстуре есть небольшие ошибки. Ещё одна небольшая проблема заключается в отсутствии задней части головы и глаз.
Поэтому следующим этапом будет создание неотсканированных элементов и элементов, которые невозможно отсканировать, например ресниц, волос, глаз.
Отлично, выглядит намного лучше. Прежде чем мы начнём работать над текстурой, необходимо создать тело с костями для анимирования. (Об этом в нашем блоге будет отдельный пост.)
Для нашего первого персонажа мы создали всё тело вручную, но это была совершенно ненужная трата времени, особенно с учётом того, что когда мы одели его, голые части тела были видны только в редкие моменты игры.
Немного поискав, мы обнаружили отличный способ создания 3D-тел для наших отсканированных лиц. Мы используем для этой задачи бесплатное для коммерческого использования ПО
Поэтому всего за несколько минут мы получили целое тело с отличной топологией и даже весами, готовое к анимированию! (Если вы не понимаете, о чём я говорю, то прочитайте второй пост об анимировании персонажей, который скоро выйдет!) Это очень полезное ПО.
Единственная проблема в том, что нам нужно уничтожить часть модели, отрезав от тела голову (звучит страшновато). Нам нужно это сделать, чтобы заменить её отсканированной моделью.
Самое важное здесь то, что благодаря ПО Make human у нас есть веса на костях, подготовленные к анимированию.
Нам достаточно просто добавить кости лица, чтобы иметь возможность анимирования лицевых эмоций или для синхронизации движений губ с диалогами. Но об этом скоро будет следующий пост в нашем блоге.
На создание правильной системы лицевых костей может уйти целый день (да, я знаю, на лице не кости, а мышцы, но так они называются в 3D-графике).
Разумеется, для создания красивых текстур нужно ещё и много труда. Мы используем Frequency Separation Technique в Photoshop для устранения засветов и ретуши кожи. Так создаётся рабочий процесс, хорошо подходящий для устранения из текстур ненужного освещения (даже когда это отсканированная модель камня, а не человеческого лица). Вам тоже стоит попробовать этот процесс. (В интернете есть множество информации о Frequency Separation.)
Финальная Albedo-текстура выглядит так: (простите, но до выпуска игры мы не хотим выкладывать текстуру большого разрешения)
Albedo-текстура
А вот как выглядит модель с уже наложенной albedo-текстурой.
Теперь мы добавляем зубы, язык и глаза:
Вот как выглядит готовая модель из соединённых вместе отсканированного лица и тела с готовой текстурой (цензура наложена, чтобы можно было делиться картинкой в соцсетях).
Готовый внешний вид 3D-тела и лица.
2. Создание волос головы и ресниц реального времени.
Я написал эту главу, потому что создание волос, работающих и хорошо выглядящих в видеоигре — это довольно широкая тема. Наверно, одни из самых красивых волос вы могли видеть в AAA-играх. Мы — инди, поэтому не можем тратить столько же времени на один аспект наших персонажей, как большие компании.
Поэтому мы создали волосы из полигонов с наложенной на них текстурой с прозрачностью.
Как это работает? Сначала мы моделируем полигоны в форме волос, а затем располагаем их на голове персонажа и перемещаем/распределяем с помощью инструментов 3D-моделирования. (В нашем случае Cinema 4D.) Также можно сделать это в генераторе сплайнов — создать сплайн с динамическим мешем вдоль него, тогда манипулирование волосами упростится.
Итак, все причёски создавались из таких частей:
Волосы без материала выглядят так:
Вот причёска с наложенной готовой текстурой:
А вот как выглядит причёска со скриншотов, которая показана в начале поста.
Как видите, мы можем менять причёски, поэтому нет никаких проблем, например, в добавлении пожилому персонажу причёски молодого.
Разумеется, при создании волос мы используем Photoshop и BodyPaint 3d для отрисовки полос на волосах и элементов разных форм. Вы можете использовать любое другое ПО, но было бы здорово, если бы в нём присутствовал режим просмотра альфа-прозрачности в реальном времени. Тогда вы точно будете видеть, что делаете (а не только серые полосы на голове персонажа).
Текстура волос выглядит следующим образом:
Albedo-текстура волос с прозрачностью
Чтобы придать волосам естественность поведения, мы пробовали использовать на меше волос компонент ткани Unity 3d, чтобы добавить небольшой эффект ветра или гравитации, но подробнее об этом в другом посте.
3. Создание пожилых версий персонажей
«Girl you’ll be a women soon»
Как я говорил выше. в нашей игре можно встретить персонажей в разные стадии их жизни. Это добавляет интереса для игроков, а также заставляет нас выполнять дополнительную интересную работу.
Я покажу, как мы сделали красивую девушку намного старше. Мы просмотрели множество видео, картинок и интернет-страниц о том, как стареет человеческое тело.
Дело не только в морщинах, свою форму меняет всё лицо человека. Подробнее об этом можно прочитать например здесь.
В статье я расскажу о технической стороне вопроса. Итак, сначала мы завершили 3D-модель молодого персонажа со всеми костями. Это очень важно, потому что на подготовку скелета и добавление весов уходит очень много времени. После этого мы просто скопировали её и начали работать с копией модели. Благодаря такому рабочему процессу нам не нужно заново заниматься оснасткой (риггингом) пожилой версии персонажа, потому что в ней используется та же система скелета. Это гораздо важнее в движке. Подобная система ускоряет загрузку и выгрузку ресурсов, потому что мы загружаем/выгружаем только нужное нам.
Итак, сначала мы изменяем базовый меш и опускаем некоторые части лица к земле, как это делает при старении мать-гравитация. Нос, щёки, брови, уши. Но мы не слишком увлекаемся, потому что модель имеет те же лицевые кости, что и модель молодого персонажа. (То есть при слишком сильном изменении базового меша могут возникнуть проблемы.)
Только деформация меша
Затем мы наносим скульптингом крупные морщины и детали в каком-нибудь ПО для скульптинга. Например, вы можете воспользоваться бесплатным Scupltris. Затем мы запекаем их в текстуру, называющуюся картой нормалей. Почему? Потому что она даёт нам показанный ниже результат без добавления лишних треугольников в модель. (Чтобы ваш PC смог справиться с её обработкой.) Также мы создаём карту нормалей некоторых деталей на основании текстуры кожи, а затем смешиваем их вместе.
Меш плюс карта нормалей
Наконец, мы добавляем морщины на albedo-текстуру (текстуру с базовым цветом). Мы сделали снимки нескольких пожилых людей, а затем добавили к модели морщины с помощью смешения в Photoshop.
Меш плюс карта нормалей крупных деталей и albedo-текстурой старой кожи
Итак, в результате в коже нашей модели пожилого персонажа используется карта нормалей деталей и albedo-текстура. Мы также подготавливаем текстуру подповерхностного рассеяния (subsurface scattering, эффект просвечивания света сквозь кожу) и specular-карту, но в том, что вы видите на экране, используются только albedo и карта нормалей (смешанные в одну карта нормалей крупных деталей + карта нормалей деталей).
Здесь мы можем видеть следующие части:
1. Albedo-карту.
2. Карту нормалей крупных деталей, основанную на вылепленных деталях модели.
3. Карту нормалей крупных деталей, смешанную с деталями кожи, созданными из albedo-текстуры.
Пожилой персонаж выглядит гораздо лучше в движке Unity 3D, где мы используем подходящие шейдеры:
А вот соединённые в Photoshop две версии персонажа (размещённые в движке в одном месте)
4. Сканирование для персонажей настоящей одежды.
Итак, мы добрались почти до конца, но чтобы добиться финального внешнего вида персонажа, предстоит ещё многое сделать.
Мы отсканировали множество разной одежды. Техника сканирования похожа на сканирование лица или других объектов, но теперь это можно делать медленно, обычно одежда не движется (ветер или пробегающие мимо кошки бывают очень надоедливыми, особенно когда даже небольшое перемещение может испортить часы работы).
Мы не смогли подобрать советов или готовых решений по правильному сканированию одежды, потому вот наши советы о том, что нужно и чего нельзя делать:
— Самое важное — закрепить конструкцию, чтобы одежда была неподвижной; ещё лучше расположить одежду в устойчивой T-позе. Что это значит? Это поза с широко расставленными руками, стандартная позиция для персонажей игр, к которым применяется анимация. Также в такой позе лучше всего сканировать одежду.
Для этого мы купили манекен. Нам не удалось сразу найти манекен в T-позе, поэтому съёмка под руками была очень сложной, а ещё больше работы требовалось на совмещение 3D-моделей отсканированной одежды с руками, опущенными вдоль тел персонажей. Изначально система выглядела так:
Наш первый манекен с опущенными вниз руками
… поэтому мы модифицировали его, чтобы он поднял руки. Мы сделали новые руки из ПВХ-трубы. Вот как теперь выглядит наш «трубонекен» в T-позе:
У этого манекена руки сделаны из ПВХ и он поставлен в T-позу
Мы можем снимать эту трубу, чтобы упростить одевание манекена.
Ну ладно, это отлично, но зачем на нашем пластмассовом друге эти чёрные точки?
Это потому, что поверхность очень блестящая, а скрипты сопоставления точек в фотограмметрии очень не любят блестящих вещей, но обожают точки и характерные особенности, поэтому мы нанесли маркером так много точек. Это позволило нам лучше сопоставлять позиции фотографий в ПО, чтобы получать более качественные сканы одежды.
Вот как выглядит на нём одежда, в данном случае меховая (в T-позе):
— Второй по важности аспект при создании одежды с помощью фотограмметрии — не забывать делать снимки под руками и снизу одежды. Вот сколько фотографий нам пришлось сделать, чтобы создать достаточно хороший скан этой одежды:
Здесь можно увидеть облако точек сканирования:
— Некоторые виды одежды очень сложно сканировать, например, с длинным мехом или из очень блестящих материалов, поэтому иногда проще их не сканировать, а создавать вручную.
Например для улучшения внешнего вида этого меха мы создали дополнительные элементы меха с альфа-каналом прозрачности. Это аналогично тому, что мы делали с волосами персонажей.
Красная часть — это элементы меха, созданные вручную с альфа-каналом
Вот как это выглядит без текстуры
— Некоторые типы объектов сканировать проще, например, эта матовая юбка выглядит очень хорошо, потому что сделана из матового материала. Также здесь мы использовали HDR-снимки, чтобы получить больше информации в тенях и засветах, но hdr-фотограмметрия занимает кучу времени. Почему? Потому что каждый снимок нужно делать со штатива, иначе фотографии будут размытыми. Теперь представьте уровень раздражения, когда спустя час работы одна из наших кошек просто прыгнула на этот мех. Нам пришлось всё начинать с начала.
Выглядит хорошо, правда? В целом чем больше времени ты тратишь на скан, тем лучше результат получаешь, и меньше занимаешься постобработкой.
— Ещё одни элементы, которые лучше делать вручную, а не сканировать — это пояса. Мы создавали их вручную. Мы сделали так, чтобы текстуры зацикливались, чтобы даже при небольшом разрешении текстур качество в игре было высоким.
— Венок тоже делался аналогично волосам, с использованием прозрачности. Он ещё не готов, но его видно на скриншотах:
Ну, на этом пока всё об одежде.
5. Соединение всего в игровом движке.
Ранее я говорил, что мы используем движок Unity 3D. Расскажу о том, какие шейдеры и настройки мы использовали, для того чтобы модель выглядела как на скриншотах.
Для всех элементов персонажей мы сейчас используем бесплатный Alloy Shader. Мы выбрали его, потому что в нём есть всё необходимое нам, особенно опция растворения для каждой вариации шейдера и многие другие опции в сегментах. Вы можете использовать любой другой шейдер, но мы пользуемся Alloy (кроме того, он бесплатен).
Различное положение света даёт интересные эффекты
— Кожа: для этой части персонажей мы используем шейдер кожи с эффектом подповерхностного рассеяния и передачей света. Что такое эффект подповерхностного рассеяния? Это симуляция фактора прохождения освещения сквозь кожу. Посмотрите на сделанные нами снимки:
Вот как выглядит подповерхностное рассеяние на руке в реальном мире
Как видите, освещение (если оно достаточно сильное) проходит сквозь кожу.
Это придаёт очень естественный внешний вид, особенно при слабом освещении. Можно увидеть, как этот эффект ведёт себя в The End of the Sun на примере этого gif и показанных выше скриншотов. (Учтите, что пока у модели даже нет specular-текстуры и Subsurface-карты, поэтому на финальном этапе она будет выглядеть немного лучше.)
— Глаза: как известно, глаза — зеркало души. И это правда — очень сложно придать персонажу естественный вид, не сделав его глаза идеальными. Глаз — это не просто сфера. Он плоский там, где находится радужная оболочка, а зрачок даже ещё ниже. Именно поэтому мы используем шейдер Parallax. Это поверхность, создающая иллюзию того, что глубже есть что-то ещё, и она даёт очень хорошие результаты!
Глаза с дополнительной прозрачной сферой большего размера для эффекта дальнего отражения
Глаза без этой сферы.
Более того, теперь мы можем управлять расширением зрачков, и в катсценах это создаёт очень естественный вид (немного пугает, когда зрачок максимально расширен, но для фэнтезийных целей этот эффект всё равно полезен).
— И последнее: поскольку мы используем один скелет для всех версий одежды и тел, то можем без всяких проблем превратить молодого персонажа в пожилого или поменять его одежду. Это создаёт отличные возможности по созданию кинематографических сцен, а также замечательно оптимизирует игру.
Вот так мы можем смешивать элементы созданного таким образом персонажа.
— Для одежды мы используем двухсторонний шейдер, чтобы можно было видеть её с обеих сторон.
— Для волос мы используем специальный двусторонний шейдер с гладкими прозрачными краями.
6. Окончательные результаты
Под катом представлена полная галерея того, как выглядит финальная версия персонажа в движке Unity 3D: (но он по-прежнему находится в разработке)
Основы 3D-моделирования для 3D-печати / Хабр
3D-модель, которая в дальнейшем будет распечатана на 3D-принтере отличается от 3D-модели, разработанной для литья или фрезерования. Связано это с техническими особенностями 3D-принтера, из которых нужно либо выжать максимум пользы, либо подстроиться под недостатки печати.Из оговорок, отмечу, что данные рекомендации относятся в основном к методу 3D-печати FDM(FFF), при котором пластиковый пруток топится подвижным экструдером, формирующим деталь слой за слоем.
Разработка 3D-модели начинается с создания эскиза. Это может быть рисунок на бумаге, материальный прототип, мысленный образ и пр. На что важно обратить внимание при создании такого эскиза и самой модели разберем подробно.
Прочность детали
Здесь и дальше по тексту есть несколько подпунктов, которые необходимо учитывать одновременно, держать в голове с самого начала.
- Помнить про слоистость или анизотропность материала: сломать деталь по слоям гораздо проще, чем поперек. Это нужно учитывать заранее, задавшись расположением 3D-модели на столе 3D-принтера.
- Добавлять скругления. Ножка табуретки и столешница в месте стыка должны иметь скругленный угол. При этом, чем больше радиус скругления, тем прочнее ножка будет закреплена на столешнице. Аналогично для различных корпусных деталей. Моделируем коробку? Все прямые углы скругляем. При этом неважно, в какой они плоскости. Даже там, где нужен прямой угол, делаем радиус 0,5 мм. Принтер легче пройдет такой участок, чем нескругленный, не будет удара от резкой остановки экструдера, деталь не покачнется и прочие плюсы.
- Толщина стенок и заполнение. Максимальная прочность при 100% заполнении — это факт, но если нужно облегчить деталь или сэкономить пластик, можно сделать в настройках печати гораздо большую толщину стенки, при этом заполнение выставить гораздо ниже. Это работает с деталями, имеющими отверстия под крепеж. При создании машинного кода для принтера абсолютно все внешние стенки толстые, поэтому крепеж будет окружен надежным толстым слоем пластика вашей детали.
- Поддержка. Данный элемент влияет на прочность тем, что не всегда слои, опирающиеся на поддержку, идеальны по структуре. Это можно решать увеличением толщины стенки, заполнением, но лучше поддержку вообще не делать. Поддержка добавляется слайсером в зависимости от угла между стенкой детали и плоскостью стола. Часто по умолчанию стоит 60 градусов, иногда 45. Этот параметр подбирается экспериментально для каждого 3D-принтера. Проверить это можно с помощью специальных тестовых деталей. Например, https://www.thingiverse.com/thing:2806295 — не забудьте выключить поддержку, чтобы проверить реальное качество 3D-печати в её отсутствии. Например, вам нужно напечатать Т-образный соединитель для трубок. Литые изделия делают Т-образной формы. 3D-печать заставляет делать изделие L или даже Λ-образным. Во втором случае можно даже избежать поддержки, а деталь будет прочнее из-за слоев, расположенных под углом 45 градусов к трубкам. Мы, в мастерской настроили слайсеры для каждой машины и спрашиваем клиента о прочностных требованиях, и, в зависимости от этого, выбираем 3D-принтер для печати.
Геометрические ограничения
- Толщина стенки ограничивается снизу размером сопла 3D-принтера. Его диаметр постоянный и в подавляющем большинстве случаев равен 0,4 мм. Меньшая толщина — долгая 3D-печать для большинства деталей. Больше сопло — менее прочны связи между слоями, сильнее видны ступеньки между слоями. И вообще, толщина стенки должна быть кратна 0,4 мм, тогда 3D-принтер сможет аккуратно сделать стенку за два прохода (0,8мм), за 3 прохода (1,2 мм) и т.д. Другие толщины заставят 3D-принтер оставить пробел или перелив, что негативно влияет на прочность и внешний вид напечатанной детали.
- 3D-Печать тонких цилиндров и «иголок». Для 3D-печати таких изделий нужны особые настройки 3D-принтера: низкая скорость 3D-печати, давать время на остывание, иначе такая структура будет гнуться. Вертикально стоящих тонких элементов лучше избегать всеми силами. Даже если они будут напечатаны, то будут очень хрупкими. Их имеет смысл оставлять только для декоративных целей, но надо быть готовым, что их качество будет хуже качества других элементов 3D-детали.
- 3D-Печать отверстий. Замечу, что если отверстие прямое и сквозное, то его можно рассверлить, если оно изогнутое и требует поддержки, то может получиться так, что достать поддержку будет невозможно.
- При 3D-моделировании важно учитывать габаритные размеры 3D-принтера. Мы используем удобные 3D-принтеры, стол 250х250 мм, диагональ 353 мм. Вот сюда и нужно вписывать габариты, по возможности. Иначе надо заказывать либо промышленный 3D-принтер с большой зоной печати, либо использовать склейку, но лучше сборку, так процесс сборки будет контролируем разработчиком, а не мастером 3D-печати.
- Большая площадь основания может повлечь за собой отклеивающиеся от стола края. Мы используем специальный клей, но и это не всегда помогает. К нам периодически обращаются с жалобой на коллег по цеху, что для них такие «мелкие» дефекты, как загнутый край не является причиной для перезапуска 3D-печати, забирайте как есть. Но инженер, который 3D-моделирует деталь, может и сам это учитывать в работе, и делать либо сборки, либо тонкостенные плоские 3D-детали, у которых «не хватит сил» сжать внешний контур и поднять, как следствие, край.
- Высокие и тонкие «башни» могут плохо получаться из-за вибраций, возникающих при работе 3D-принтера ближе к вершине, также возможны сдвиги слоев.
Размеростабильность, точность
- Точная 3D-печать — довольно редкая птица. Не хочу тут говорить инженерным языком, но вероятность того, что сложная составная конструкция соберется с первого раза очень низкая. Тут скорее нужно учитывать то, что можно потом механически доработать детали.
- Отверстия под крепеж лучше делать с запасом 0,5 мм по диаметру. Прочности это не убавит, болтаться крепеж тоже не будет из-за сил затяжки, но вот если сделать без запаса, однозначно придется рассверливать. Уменьшить размер большого вала, >10мм шкуркой гораздо проще, чем обрабатывать отверстие, под которое требуется огромное сверло, врезающееся в пластиковые стенки и ломающее деталь, или застревающие в нем. Также важно учесть, что при сверлении пластик расплавляется и сверло может в него вплавиться так, что извлечь невозможно. Бывали случаи.
- Термоусадка не всегда компенсируется, точнее, её очень сложно поймать, она неодинакова по разным направлениям, поэтому учитывать её крайне сложно. Проще напечатать пробный вариант, а потом внести коррективы.
Если важен внешний вид
- Думайте о том, как мастер будет ориентировать деталь на столе 3D-принтера. 3D-печать идет по слоям, что ярко проявляется при печати поверхностей, отстоящих от горизонтали стола на небольшой угол. Шкурить придется долго и мучительно, потому что придется срезать эту «лестницу» до самых глубоких впадин «ступенек». Лучше располагать такие поверхности или горизонтально, например, положить на стол, или увеличивать угол. В ряде случаев, даже добавление поддержки, портящей изнаночную ненужную сторону, позволяет сэкономить время и силы на постобработку.
- Поддержка. Во-первых, поверхность, которую она поддерживает, имеет значительно больше дефектов, чем без нее. Во-вторых, тонкая и высокая поддержка — слабая, шаткая, что приводит к тому, что поддерживающая деталь может иметь серьезные дефекты, либо не получиться вовсе.
- Улучшение качества первого слоя. Нужно добавить фаску. Даже там, где не нужен острый угол рекомендую добавить фаску 0,5 мм. Она не будет явно видна, однако кромка получится аккуратной.
О чем надо знать, чтобы не ошибиться при заказе 3D-печати
Если важен внешний вид
- Расположение детали на столе. Помним про анизотропию.
- Толщина стенки и заполнение. На что тут можно напороться: заполнение — клеточки 20%, которые либо видно сквозь тонкую внешнюю стенку, либо заполнение незначительно утягивает внешнюю стенку при усадке, но при этом визуально легко определить, что внутри есть поддержка. Тут помогает в первую очередь увеличение толщины внешней стенки, либо увеличение плотности заполнения. Учитывайте это при заказе.
Постобработка
Устранение ступенчатости достигается механическим и химическим методом. Возможно использование шпаклевки. Доступна окраска акриловыми красками. Если деталь имеет сложную цветовую структуру, то мы используем принтер ProJet 4500, работающий по другой технологии. Он склеивает частички порошка клеем с цветными чернилами. Получается неплохо.
Мораль
В заключение хочется отметить, что указанные рекомендации и наработанный опыт позволит производить детали методом 3D-печати, которые по своим свойствам не будут уступать литым, что позволяет при наличии настроенного принтера и небольших объемах производства экономить значительные средства. По своему опыту отмечу, что возиться с принтером, отлаживать его, знать «все трещинки» — отдельная тема, о которой поведаю позднее. А в завершении я бы хотел попросить читателя выссказать мнение в опросе.
Как новичку попасть в игровую индустрию и начать делать 3D модели — Gamedev на DTF
В этой статье ты узнаешь:
— Почему трёхмерка актуальна и за что мы её любим
— Как найти своё место этой индустрии
— С чего начать изучение, даже если ты раньше ничего не моделил
В конце статьи тебя ждут ссылки на топовые ресурсы
Трёхмерка нужна везде
Году в 2005, 10 моделеров хватало, чтобы сделать все модели для одной игры.Сейчас в больших играх сложность и количество контента настолько выросли, что кроме 20-30 моделеров внутри самой студии, крупные компании нанимают до 50 человек удалённо.
Именно поэтому за последние годы в России и в мире открылось множество аутсорс-студий, а штат некоторых превышает 200 моделеров!
Технологии, которые использует видеоигры безумно востребованы. Более того, эти технологии выходят далеко за рамки видеоигр.
Как следствие, потребность в трёхмерщиках тоже постоянно растёт.
Трёхмерка — это не только видеоигры
Технология рендера 3D моделей в реальном времени развивалась раньше в основном за счёт компьютерных игр. Сейчас она используются для виртуальной и дополненной реальности, интерьерной визуализации и motion дизайне.
Даже прогноз погоды у некоторых телеканалов основан на real-time рендере!
Как создать 3D персонажа и не выжить из ума / Блог компании Plarium / Хабр
Character Аrtist Данил Соловьев раскрывает таинство создания 3D моделей на примере юнита Heavy Archer для игры «Спарта: Война империй».Обычно модель юнита «с нуля» создает Character Аrtist, но на этот раз решили поработать совместно с Сoncept Аrtist. Так что я получил пачку концептов, из которых мы вместе с арт-директором выбрали и утвердили тот, который наиболее подходил для данного юнита.
Прежде всего нужно понимать, насколько важен выбор силуэта, телодвижения (gesture) и какую огромную роль играет так называемые S-curve и С-curve даже на стадии T-позы и болванки. Многие думают, что эти параметры можно задать при постановке персонажа в позу. Отчасти это правда, но поспешу заметить: в таком случае персонаж не получится настолько же плавным и динамичным, как если бы мы установили данные характеристики в болванку (тело) персонажа изначально.
У нас был один шаблон тела для всех юнитов. Его разработал Вова Силкин, наш Team Lead. Имея ранее готовый образец, я начал набрасывать на него малополигональный 3D-макет для того, чтобы быстро представить силуэт и дизайн персонажа.
Таких вариантов было много, но разновидностей шлемов было больше всего, поскольку голова персонажа – очень важный элемент дизайна. После танцев с бубном мы все-таки остановились на этом варианте, попутно доделывая элементы, которые уже устраивали нас.
Наконец-то, утвержденный дизайн! Можно приступать к проработке деталей!
Почти вся работа над персонажем была выполнена непосредственно в программе 3ds Max. Так как мы делаем иллюстрации, а не модели для игровых движков, у меня было неограниченное количество полигонов и полная свобода в разрешении текстурных карт.
В итоге у меня получилось 1,5 миллиона полигонов и 10 комплектов карт (diffuse map, reflection map, specular map, normal map,displacement и opacity) разрешением 4096×4096. Один комплект приходился чуть ли не на каждый элемент персонажа, из-за чего в конце очень «тормозила» сцена. В таких случаях надо отключать отображение текстур во вьюпорте.
Возьмем, к примеру, висящий через плечо колчан. Он кожаный, следовательно, фактура колчана не может быть такой идеально гладкой, какой мы ее смоделировали под Turbosmooth. Чтобы избавиться от этого недостатка, накидываем модификатор Noise для придания эффекта мятой поверхности.
Уже выглядит более реалистично. Поскольку это грубая и толстая кожа, такой вариант нам вполне подходит.
Складки на кожаной окантовке сделаны экструдом граней внутрь на местах, где могли бы быть складки. Таким образом я делал кожаные окантовки на всех частях брони.
Далее идет болванка под стёганую кожу, которую мы загоняем в ZBrush (рис. 1). Там же разворачиваем болванку при помощи UV master для того, чтобы наложить на нее аlpha-map. Затем делим модель на максимальное количество полигонов. Открываем Noise в свитке Surface (рис. 2), жмем совершенно незаметную кнопку Аlpha on/off для загрузки вашей альфа-карты и включаем кнопку UV, чтобы карта проецировалась по UV-развертке. Если альфа-карта легла криво, то надо выровнять развертку и повторить сделанное. (рис. 3).
После этого выравниваем UV-развертку, чтобы альфа-карта ложилась прямо.
Теперь добавляем складочки кистью Dam-Standart.
Наручи и некоторые детали я слепил в ZBrush.
Фактура металла делалась точно так же, через Noise, только с использованием другой карты.
Когда я начал ваять морду льва, столкнулся с проблемой: наручи не симметричны. Поэтому пришлось лепить без симметрии. После трех неудачных попыток я наконец нашел элементарное решение для себя, вспомнив уроки рисования. Необходимо было расчертить таким образом:
Эта ситуация еще раз доказывает, насколько важно знать и помнить основы дизайна. Возможно, дизайнеры, привыкшие к Аctivate Symmetry, могут также допустить подобные ошибки.
Рассмотрим шаги создания наколенника.
1. Сначала я моделирую болванку в 3ds Max, покрывая тело. Смотрю, нравится ли мне ее пропорции и силуэт. На данном этапе этого достаточно.
2. Начинаю подбирать подходящий дизайн в ZBrush. В данном случае, полагаясь на знание анатомии человека, повторяя направления мышц и костей, мы получим красивые линии. Так, собственно, и делали древние греки, и не только они.
3. Только после того как мы убедились, что нам нравятся пропорции и дизайн, начинаем добавлять мелкие детали. Такой метод (от общего к частному) применяют везде.
4. Теперь, когда мы закончили работу над всеми деталями, можем переносить болванку в 3ds Max обратно. Я делаю иллюстрацию, соответственно, у этой модели нет ограничения в полигонах и картах.
Следовательно, я могу позволить себе авторетопологию ZRemesher – новую функцию ZBrush. Эта опция позволяет в считанные секунды, путем нажатия всего одной кнопки, сделать из миллионной сетки вот такую, как на картинке ниже, сетку в 5к полигонов, что для 3ds Max сейчас абсолютно несмертельно.
По поводу текстурирования я мало что могу написать, потому что он был сделан дедовским способом: в Photoshop. А о Photoshop всем и так давно все известно. Не обошлось все-таки и без Mudbox: в нем я всего лишь намечал маски для царапин и импортировал модель обратно в Photoshop. Данный способ я нахожу самым удобным в последнее время.
Все развертки были произведены автоматически с помощью UV master в ZBrush.
В этой работе я открыл для себя две новые вещи: Additional bump и правила нанесения узоров по краям. Собственно, они связаны между собой.
Мне хотелось нарисовать греческие узоры по краям таким образом, чтобы они чуть-чуть выступали над тканью.
Я не знал, как это лучше сделать, поэтому полез их лепить в ZBrush. Получалось жутко криво и долго. После еще нескольких неудачных попыток я в конечном итоге нашел выход. Итак, берем прямой орнамент.
Применяем к нему Edit>Puppet Warp – функцию в Photoshop, которая позволяет смять и согнуть изображение в любую желаемую форму.
Ставим опорные точки. И, зажимая каждую из точек, выгибаем орнамент в нужную нам форму. Нажимаем Enter – и готово.
Что касается создания материалов, то здесь ничего военного! Все регулируется картами, никаких мудреных настроек нет.
Немаловажно помнить, что некоторые металлы – золото, бронза – отливают желто-оранжевым цветом. Поэтому на Reflect надо кидать карту именно с таким оттенком, а не привычную нам черно-белую. На картинке показана схема освещения.
Выполнив рендеринг, мы получаем вот такой чистый рендер без постобработки.
В этой работе я убедился, что внимание даже к незначительным и практически незаметным на первый взгляд деталям – залог успешной работы, признак профессионализма и любви к своему делу. Мой рецепт таков: не спешить и всегда двигаться от общего к частному!
Полный цикл создания модели персонажа для игры / Хабр
Процесс создания in-game модели персонажа от эскиза до релиза.Доброго времени суток. Меня зовут Ivan. Сегодня я поделюсь с вами деталями разработки игр, а именно расскажу о полном цикле создания персонажа. Итак, поехали!
Этап 1 — Концепты и дизайн
Как и в любом другом деле, начинать следует с идеи, которую нам необходимо выразить в концептах. Это важный этап, который будет фундаментом для всей дальнейшей работы. На самом деле не так важно, какого качество будут эскизы (да-да, я имею ввиду себя) главное, чтобы они были. Потому что эскиз это план, следуя которому вы сэкономите уйму времени и нервов. Имея эскиз, вы будете четко представлять финальный результат и шаги, которые необходимы для его реализации. Как говорится «Кораблю, который не знает куда плыть, никакой ветер не будет попутным».
Этап 2 — Скульптинг high poly модели
Вам потребуется задействовать все имеющиеся знания и навыки, чтобы вылепить вашего персонажа, не жалея полигонов. Главная задача — создать максимально детализированную модель. Потому что, на следующих этапах, внести какую либо детализацию будет проблематично. Для этой задачи прекрасно подойдет ZBrush или Sculptris. Если модель не сильно сложная, я предпочитаю использовать Sculptris, так как в нем крайне аскетичный интерфейс и есть возможность создания динамической топологии.
Этап 3 — Ретопология
Завершив работу над high poly моделью, можно смело приступать к ее оптимизации, потому что в том виде, в котором находится модель сейчас, использование в игре крайне не рационально. Вряд ли найдется тот смельчак, который отважился бы заскинить модель в 20 миллионов полигонов и с абсолютно хаотичной сеткой. Поэтому мы приступаем к процессу ретопологии, основной сутью которого является уменьшение количество полигонов до оптимального и построения правильной сетки пригодной для анимации. Ретопологию можно делать как в стороннем софте, так и в 3D Max с помощью инструмента PolyDraw. Собственно к этому и приступаем. Стараемся строить топологию используя «лупы» (loop, с англ. — петля, виток) в местах сгибов, это облегчит дальнейший скиннинг и обеспечит анимациям более естественный вид.
Этап 4 — Развертка
Далее мы приступаем к развертке. Нам необходимо развернуть все части меша, чтобы текстура корректно легла на модель. Если какая-то часть модели нуждается в большей детализации, то ей можно выделить больше места на развертке. При создании развертки следует стараться прятать швы в менее заметных местах, таких как — внутренняя сторона руки, подмышка и т.д. Для создания развертки используем стандартный набор инструментов 3D Max’a.
Этап 5 — Запекание карт
Чтобы перенести детализацию с high poly модели на low poly модель, используются текстурные карты, такие как Normal Map, Ambient Occlusion и другие. К счастью их создание происходит полностью автоматически. Для запекания карт прекрасно подойдет Substance Painter. Экспортируем отдельно high poly и low poly модели и импортируем все это в SP. Запекание осуществляется парой кликов мышью, вручную ничего делать не нужно. Максимум, что может потребоваться, это подштриховать мелкие косячки на картах в Photoshop’e, но чаще всего это не требуется.
Этап 6 — Текстуринг
Приступаем к текстурированию нашей модели в Substance Painter. SP дает уникальную возможность красить прямо по модели. Для текстуринга можно использовать как готовые материалы, так и созданные вручную для каких либо нестандартных нужд, но чаще всего стандартного набора материалов SP будет достаточно. В очередной раз нам потребуется мобилизировать все наши навыки и знания. От этого будет зависеть качество полученного результата.
Этап 7 — Риггинг и скиннинг
Вот мы и добрались до заключительного этапа. Чтобы вдохнуть жизнь в нашего персонажа, нам нужно создать ему кости и прискинить к ним модель. Скининг — (от английского слова skin — кожа, skinning — процесс создания кожи, встречается также написание скиннинг) — это один из этапов сетапа 3D-персонажа, когда готовый скелет привязывается (скинится) к самой 3D-модели персонажа. В нашем случае это гуманоид, поэтому используем стандартный скелет CATRig. Подгоняем все кости под пропорции нашего персонажа и приступаем к скиннингу. Запасаемся терпением, это достаточно трудоемкий процесс, поскольку нужно правильно назначить вес (англ. weight) для каждой вершинки модели. Чем больше вес, тем больше влияет конкретная кость на конкретную вершину 3D-модели. Помните, чем правильнее топология вашей модели, тем проще и быстрее будет осуществляться скинниг.
Заключение
Только пройдя через все эти этапы, модель становиться пригодной для создания анимации и импортирования в движок, но это уже тема для следующего поста. Спасибо за внимание.
Генерация 3D-моделей по фотографиям / Хабр
Доктор Дэвид Маккиннон (David McKinnon) из Технологического университета в Квинсленде (Австралия) разработал революционную программу 3DSee, которая генерирует 3D-модели на основе обычных фотографий — автоматически, без человеческого участия. Для работы движку нужно 5-15 фотографий, которые соответствуют требованиям, в том числе должны пересекаться как минимум на 80-90%.Система работает примерно так же, как майкрософтовский Photosynth. Тот анализирует пачку фотографий, находит точки пересечения и автоматически склеивает из них круговую панораму. Здесь нечто похожее: берётся пачка фотографий, ищутся точки пересечения, анализируются характеристики оптической системы (фокусное расстояние камеры и проч.), создаётся файл геометрии сцены и происходит 3D-реконструкция. От пользователя требуется только предоставить контент и нажать одну кнопку — всё!
Автоматическое 3D-моделирование — очень сложная и важная задача, ибо теперь на эти цели тратится уйма вычислительных и трудовых ресурсов. Учитывая сложность задачи, неудивительно, что Маккиннону потребовалось аж восемь лет, чтобы довести проект до приемлемого уровня (программа 3DSee — часть проекта ACID Vision). Теперь он хочет усовершенствовать технологию, чтобы генерация 3D-моделей в картинах высокого разрешения происходила автоматически (как в знаменитой сцене с пулями из «Матрицы»).
На сайте программы вы можете протестировать движок на собственных фотографиях или посмотреть галерею уже готовых моделей. У них низкое разрешение, но это не является принципиальной проблемой. Если сам процесс моделирования происходит нормально, то дело только в вычислительных ресурсах. Полноценная версия программы для мощных серверов появится уже в самое ближайшее время, обещает автор.
Эта технология может найти применение в медицине, военном деле, образовании, электронной коммерции, кинематографе, анимации, дизайне, индустрии развлечений, играх для взрослых и т.д. Более того, теперь 3D-графика может стать обыденным и повсеместным инструментом и найти применение в принципиально новых сферах, где раньше её не было и близко. Например, можно без труда закачать 3D-модель своего тела в Second Life (кстати, в 3DSee эта фича скоро появится) или в любую другую игру, где используется 3D-графика. Можно делать 3D-сканеры для аутентификации личности. Можно заказывать у портного одежду по интернету. Наверняка каждый может без труда придумать ещё десяток применений этой революционной технологии.
via PhysOrg.com
Как создать 3D-модель из фотографий (шаг за шагом!)
Если вы хотите создать 3D-модель из фотографий, то у нас есть идеальная статья для вас.
Мы покажем вам, как подходить, фотографировать и создавать фотогамметрию от начала до конца.
Что такое 3D-моделирование
С незапамятных времен художники пытались воспроизвести то, как мы воспринимаем окружающий мир. 3D-печать и моделирование — это еще одно препятствие, которое нужно преодолеть.
Теперь, с появлением 3D-принтеров, мы почти у цели. Нам просто нужно заставить модели распечатать. Мы называем процесс превращения серии изображений в 3D-модель фотогамметрией.
3D-модель — это всего лишь модель с тремя измерениями. Фотография может иметь высоту и ширину, но ей не хватает глубины. Это нереально по своей сути.
Невозможно обойти 2D-модель и рассмотреть ее со всех сторон. С помощью 3D-моделирования вы устраняете эту границу, позволяя зрителю полностью видеть объект.
Сложные компьютерные программы помогают нам создавать эти планы, и делали это годами. Инженеры, дизайнеры и архитекторы уже много лет используют машины для 3D-моделирования.
3D-моделирование — это следующий шаг в демонстрации вашего искусства. Они также делают отличные подарки и всего на один шаг ближе к созданию трехмерной головоломки.
Вы также можете использовать эту технику для повторного посещения мест, где вы были. С помощью своих изображений вы можете создать виртуальный мир, в котором вы сможете «гулять» постфактум.
Это может быть не для трехмерных физических частей, но процесс тот же.
Если вы действительно любите Эйфелеву башню в Париже, возможно, вам захочется реалистичного изображения вашей мантии. Благодаря современным технологиям это возможно.
Зачем использовать 3D-моделирование
Ну а почему бы и нет? Причины варьируются от создания очень особых воспоминаний о ваших путешествиях до создания трехмерного объекта из сфотографированного объекта.
Если вы архитектурный фотограф, архитектор или работаете в аналогичных областях, создание идеального изображения существующего объекта дает преимущества.
Объединение пустых трехмерных пространств с компьютерной графикой позволяет дизайнерам интерьеров показывать возможные варианты оформления. Даже криминалисты используют этот процесс, чтобы вернуться на место происшествия в цифровом виде.
Кроме того, продуктовые фотографы используют 3D-моделирование, чтобы зрители могли видеть объект со всех сторон. Это важно там, где стороны могут отличаться от лицевых.
Наличие чего-то интерактивного делает его более доступным для тех, кто их видит и использует. Взятый в руки продукт сложнее отложить, трехмерные изображения и модели служат мостом между цифровой «плоской землей» и реальностью.
Чтобы создать фотогамметрию, вам сначала нужно сфотографировать предмет или предмет со всех сторон. Если конечное изображение должно быть 360 °, то его нужно снимать с учетом того же поля зрения. Программное обеспечение
, такое как программы Still from Motion (SfM), необходимо для рендеринга изображений в их окончательный компонент. В этом нет ничего нового, так как многие профессии используют их годами.
Они новые для фотографов. Они увидели преимущество превращения пространства в трехмерный объект. В нашем современном мире теперь есть доступ к 3D-принтерам
Smoothie-3D — Как создать 3D модель из изображения
Я попробовал «Smoothie-3D», который позволяет вам сделать 3D-модель из одного изображения.
Вы можете бесплатно использовать «Smoothie-3D» в веб-браузере и напрямую экспортировать файл Obj или загрузить его в Skechfab.
Поскольку 3D-модель может быть создана из одного изображения, даже пользователи без навыков 3D-моделирования могут создавать 3D-модель, если у них есть файл изображения.
На этот раз я объясню, как использовать «Smoothie-3D» и как загрузить созданную 3D-модель в STYLY.
Как использовать Smoothie-3D (Регистрация и 3D моделирование)
Smoothie-3D: моделирование белки
Доступ к Smoothie-3D: http://www.smoothie-3d.com/site/page_index.php
Когда откроется верхняя страница, зарегистрируйтесь на ней (это бесплатно).
Смузи-3D верхняя страница
Нажмите «Зарегистрироваться!» В верхнем левом углу.
Оформление Smoothie-3D
Появляется регистрационная форма.Заполните поля, как показано ниже, и нажмите «Я согласен с условиями! Сопротивляйтесь мне! »Внизу.
- Электронная почта
- Ник
- Имя
- Фамилия
- Пароль
- Captcha (Введите слово, показанное на картинке в регистрационной форме).
Он отправит электронное письмо с URL-адресом на ваш зарегистрированный адрес. Щелкните URL-адрес, чтобы подтвердить свой адрес электронной почты.
Smoothie-3D Логин № 1
Нажмите «Войти» в правом верхнем углу, чтобы открыть форму входа.
Smoothie-3D Логин # 2
В моем случае форма входа в систему свернулась в браузере Google Chrome, поэтому я использовал Internet Explorer.
Если вы также обнаружили, что форма входа в систему свернута, попробуйте другой браузер.
Смузи-3D
Показанный выше экран рабочего пространства Smoothie-3D.
На этот раз мы создаем 3D Cyalume (светящуюся палочку) из фотографии Cyalume.
Смузи-3D Изображение> Добавить
Импортируйте изображение, которое хотите превратить в 3D-модель.
Нажмите «Изображение»> «Добавить» в верхнем левом меню.
Импорт может завершиться неудачно, если размер изображения слишком велик.
В этом случае есть услуга по уменьшению размера изображений (бесплатно) в Интернете. Используйте это и повторите попытку.
Смузи-3D
После загрузки изображения щелкните крайний правый значок в верхнем среднем меню.
Затем в центре изображения появится красная линия.
Обведите контур Cyalume мышью.
Смузи-3D
Когда вы прослеживаете все до конца, создается трехмерная модель.
С помощью этого несложного задания вы создали 3D модель Cyalume!
Экспорт 3D модели
Поддерживаемые места назначения для экспорта и типы файлов:
- Sketchfab
- Shapeways
- материализовать
- центры 3D
- OBJ
- STL
- VRML2
OBJ можно использовать в STYLY, но если вы загрузите только файл OBJ в STYLY, он не сможет содержать текстуры (= изображения).
Поэтому мы загружаем его в Sketchfab. Затем скачайте и загрузите в STYLY.
Давайте загрузим его в Sketchfab.
Поскольку вам нужно получить токен API для Sketchfab, войдите в Sketchfab.
Skechfab: https://sketchfab.com
Skechfab
После входа в Skechfab щелкните «Настройки» в меню «Вход».
Skechfab
Нажмите кнопку «ПАРОЛЬ И API».
Затем скопируйте токен API.
Смузи-3D
Вернитесь на сайт Smoothie-3D, нажмите «Обмен»> «Экспорт в Sketchfab» в верхнем меню.
Смузи-3D
Вставьте токен AOI Sketchfab и нажмите «ОК».
3D Cyalume загружен на Skechfab.
Измените настройку загрузки на «Бесплатная» и загрузите ее.
Загрузить в STYLY
Файл 3D-модели, загруженный с Skechfab # 1
Откройте загруженную папку.
Откройте папку «источник».
Файл 3D-модели, загруженный с Skechfab # 2
Разархивируйте файл model.zip.
Файл 3D-модели, загруженный с Skechfab # 3
Откройте распакованную папку «модель».
Файл 3D-модели, загруженный с Skechfab # 5
Выберите все следующие файлы для загрузки в STYLY.
- модель.mtl
- модель.obj
- texture.jpg
СТИЛЬНЫЙ экран WebEditor # 1
Поместите загруженную модель в редактор из «Мои модели».
Модель выглядит слишком большой, так что даже StartPosition не видно.
Хорошо, давайте уменьшим модель.
Пусть Chujo_P (@chujo_hell) держит 3D Cyalume.Теперь все готово.
На этот раз я объяснил, как использовать Smoothie-3D и как загрузить модель в STYLY.
Когда вы познакомитесь с инструментами, вы сможете создать животное, гитару, Мику Хацунэ и т. Д. Из одного изображения.
Если вы не можете найти нужную 3D-модель в STYLY, вы можете сделать ее, пока у вас есть изображение!
Как преобразовать фото в 3D модель?
Автор Люси Гэджет, 13 августа 2019 г. |
3D-печать дает жизнь всем вашим лучшим проектам. Знаете ли вы, что он также может оживить вашу картину? Да, вы прочитали правильно, если у вас есть его изображение, вы можете превратить его в 3D-модель и распечатать в 3D! От 1 до 100 сотен изображений доступны несколько эффективных решений, которые помогут вам преобразовать фотографии в 3D-модель .
В этой статье вы найдете обзор различных решений, чтобы ответить на ваш вопрос «как я могу преобразовать свое изображение в 3D-модель?» .При использовании любого из этих решений вы должны иметь в виду, что результаты во многом зависят от исходного материала. Вот почему не существует универсального решения. Основываясь на нашем опыте, мы дадим вам несколько практических советов по созданию максимально эффективной съемки.
От съемки до окончательного выбора материалов для 3D-печати вы можете сделать весь процесс самостоятельно. Не пугайтесь, если вы действительно не знаете, как использовать программное обеспечение для 3D-моделирования, вы можете получить небольшую помощь от дизайнера, чтобы получить файл для 3D-печати .
Как превратить одно изображение в 3D-модель?
Во-первых, результаты вашей модели зависят от количества и качества сделанных вами фотографий; чем больше фотографий и чем выше разрешение, тем детальнее будет ваша 3D-модель. Вам не нужно быть профессиональным 3D-художником или 3D-дизайнером, но, обладая небольшими навыками 3D и достаточным количеством времени, каждый может создать хорошего 3D-персонажа или объект и напечатать его.
Вы увидите, что 3D-принтеры могут оживить ваши лучшие изображения.Вы можете создать любой аватар или модель, которую хотите, с помощью технологии 3D-печати, вы также можете создать модель CAD с изображениями из видеоигр. Все возможно. Мы разделяем решения по количеству изображений, которые вы уже сделали для создания 3D-файла.
Знаете ли вы, что вы можете создать 3D-модель даже из одного изображения?
Не волнуйтесь — создание 3D-модели из фотографий возможно, но помните, что возможности и детализация будут более ограниченными.Например, вы не можете рассчитывать на создание идеального 360 ° файла вашего питомца или вашего дома на основе одного изображения. Чтобы получить желаемую форму с помощью процесса печати , лучше иметь много снимков, чтобы получить детальную модель и впечатляющий результат. Возможно, удастся напечатать идеальную модель САПР благодаря всего одному изображению в будущего 3D-печати , но это пока невозможно.
Но все же, если у вас есть только эта опция, вы можете создать интересный 3D-печатный объект с помощью технологии аддитивного производства , которую мы знаем сегодня.
От одного 2D-изображения к 3D-модели: лучшие инструменты
Изображение — это 2D-файл, что означает, что вы сможете играть только с двумя осями, чтобы использовать его в своей 3D-модели. Инструмент выдавливания поможет вам создать третью ось для создания новой геометрии из выбранного компонента. Этот инструмент поможет вам придать объем вашей 2D-модели на основе определенного алгоритма (наиболее распространенным является преобразование вашего изображения в уровни серого и вычисление высоты на основе интенсивности серого).Это довольно распространенный инструмент, который можно найти в программах САПР. Если у вас нет графического программного обеспечения, вы можете взглянуть на одно из этих потрясающих бесплатных программ для работы с 3D: SketchUp, Blender или Meshmixer.
Для преобразования вашей 2D-фотографии Smoothie 3D может быть самым простым решением. Это бесплатное онлайн-программное обеспечение меняет правила игры в создании 3D-модели на основе одного изображения. С помощью всего лишь одного изображения он помогает вам создать простую цифровую модель в Интернете, которая приближается к тому результату, который вы получаете при сканировании или фотограмметрии. Какая уловка? Что ж, если ваши 2D-изображения могут быть симметрично воспроизведены, вы можете получить удивительно похожую 3D-модель. Однако, если вам нужно создать асимметричную модель с большим количеством деталей, вам, вероятно, понадобится другое программное обеспечение с большим количеством изображений.
Этот инструмент с искусственным интеллектом, разработанный исследователями, может преобразовывать одну фотографию в 3D-модель. Это онлайн-приложение для 3D-реконструкции лица исследует лицо, используя одно изображение и генерирует модель, которую вы можете полностью использовать для 3D-печати.
Во-первых, что такое литофан? Литофан — это способ 3D-печати фотографии с использованием толщины отпечатка, чтобы показать разные оттенки серого, некоторые из них будут темными, а другие будут ярче при освещении сзади. Для создания 3D-модели доступны варианты: Cura или Image to Lithophane.
После того, как ваша модель будет сгенерирована, вам нужно будет нарезать ее. Чтобы разрезать модель, вам нужно будет выбрать программное обеспечение для нарезки, чтобы создать слой и направить свой 3D-принтер.Чтобы получить хороший литофан, напечатанный на 3D-принтере, не рекомендуется использовать принтер FDM, высота слоя может быть недостаточной.
https://www.indiamart.com
Как преобразовать несколько изображений в 3D-модель?
Часто люди обращаются к нам за решением, основанным на 10 или 20 фотографиях. Например, когда вы хотите создать аватар, скажем, вашего дедушки, вы начинаете просить кого-то сфотографироваться, пытаетесь найти его хороший портрет, другую фотографию, на которой он сидит в саду, а третья играет с детьми и т. д.
Когда вы думаете, что накопили достаточно материала, вы ищете автоматическое решение для построения 3D-модели на основе этих различных изображений, сделанных в разное время, с помощью разных устройств и т. Д. К сожалению, его нет. Потому что в этом случае и в его воображении нужен особый секрет-соус. Вы должны мысленно организовать изображения и вылепить свою модель на основе размеров и деталей, которые вы можете извлечь из изображений.
Создание модели из таких фотографий занимает много времени.Таким образом, единственный способ добиться оптимального результата — это преобразовать большого количества изображений в очень точный цифровой дизайн . Тогда вы сможете напечатать интересную модель и получить хорошее качество печати.
Подводя итог, у вас есть 3 решения для перехода от 2D к 3D с небольшим количеством изображений:
- еще можно использовать решения, описанные для одной фотографии
- , вы можете запустить себя в программном обеспечении для 3D-моделирования (например, Zbrush или Sculptris).
- вы можете попросить 3D-дизайнера помочь вам в моделировании вашего 3D-файла.
Действительно, с большей перспективой благодаря различным изображениям вы сможете создать более детальную и точную 3D-модель. Если вам нужна дополнительная информация, чтобы найти 3D-дизайнера для этого процесса, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Как создать 3D-модель из нескольких изображений?
Даже если 3D-печать позволяет вам создавать 3D-объекты сложной формы, вам сначала нужно создать подробную модель, чтобы получить оптимизированный результат.В этой части мы даем вам несколько советов по оптимизации ваших изображений, чтобы создать лучшую 3D-модель. Для этого лучше всего использовать фотограмметрию.
Этот метод подразумевает процесс сбора серии точек в пространстве из серии фотографий. Во-первых, вы делаете серию фотографий объекта со всех возможных углов, когда у вас есть эти фотографии, вы загружаете их в программное обеспечение для фотограмметрии и можете сгенерировать файл для его 3D-печати.
Как сделать лучшие снимки для создания 3D-модели
Чтобы получить лучшую 3D-модель для фотографий, сначала нужно получить хорошие фотографии.Вот наши лучшие советы.
- Выберите подходящий материал для наилучшего результата
- Цифровая камера: , конечно, ваша старая камера не справится, так как вам нужны цифровые файлы для загрузки на компьютер. Камера вашего смартфона может стать хорошим началом, но вы, очевидно, получите более подробный результат с цифровой однообъективной зеркальной камерой, поскольку разрешение пикселей будет в три раза лучше, а настройки более гибкими.Мы настоятельно рекомендуем использовать этот тип камеры, так как вам нужно максимально использовать свет и контур вашего объекта. Лучшие настройки — низкие значения ISO, чтобы уменьшить как можно больше шума. Его главное преимущество в том, что он поможет вам получить маленькую диафрагму с уменьшенной глубиной резкости. Это позволит вам увеличить резкость контура объекта, что сделает его менее запутанным для программного обеспечения. Если вы планируете снимать объект в движении, имейте в виду, что установка может быть намного сложнее.Вам понадобится много цифровых камер, как показано выше (от 50 до 100), с механизмом одновременного срабатывания.
- Осветительное устройство: Даже если вы можете изменить настройки камеры, чтобы улучшить светочувствительность, дополнительное освещение будет ключом к улучшению вашей съемки. Добавление света поможет вам одновременно получить хорошую светочувствительность и снизить уровень шума. Действительно, ваш ISO может быть ниже, и вы увеличите скорость и уменьшите зернистость. Независимо от того, используете ли вы естественный или искусственный свет, важно избегать как можно большего количества теней, которые могут размыть очертания объекта
- Штатив: или любая опора, позволяющая стабилизировать объект и камеру.Картинки будут менее размытыми и более последовательными. Это обеспечит более детализированные и плоские изображения.
- Следуйте этим десяти заповедям оптимальной съемки, чтобы создать свой 3D-файл
- Постарайтесь разместить объект так, чтобы он был приподнят, и вы могли легко повернуться, чтобы сделать снимок со всех сторон.
- Снимайте различные петли и меняйте угол каждый раз, чтобы обязательно покрыть поверхность вашего объекта сверху вниз и слева направо.
- Сделайте не менее 30-40 фотографий, чтобы получить детальную модель.
- Чтобы упростить процесс в вашем программном обеспечении, поместите газету или стикеры на поверхность, контактирующую с вашим объектом, это поможет отличить его от вашего объекта.
- Ограничьте вариации света, движений и фокусировки между фотографиями
- Убедитесь, что экспозиции будет достаточно, чтобы получить точную форму вашего объекта.
- Чтобы максимально использовать пиксели вашей камеры, вы можете попробовать снимать в формате RAW, чтобы получить максимально резкие изображения.
- Используйте линзы с низкой деформацией в диапазоне 30-60 мм.
- Иметь маленькую апертуру от 8 до 16
- Наименьший возможный ISO от 100 до 200
Выбор одобренного программного обеспечения для фотограмметрии для создания файла 3D
После того, как у вас будет эта серия изображений, вы можете загрузить их в специализированное программное обеспечение для фотограмметрии, такое как следующие:
Autodesk 123D Catch
123D catch — это программное обеспечение Autodesk, которое позволяет легко создавать 3D-модели из ваших изображений с помощью смартфона или компьютера.Приложение бесплатное. На YouTube-канале 123D catch есть множество руководств, которые помогут вам легко освоить программное обеспечение с первой попытки и дадут точные советы по улучшению вашего набора изображений. Ознакомьтесь также с нашим руководством по 123D Catch.
Agisoft Photoscan
Photoscan — это компьютерная программа, которая также является хорошей альтернативой. Он предлагает бесплатную лицензию для физических лиц или профессиональную лицензию стоимостью 179 долларов. Для правильной работы вашего компьютера есть некоторые технические требования (например, RAM более 256 ГБ).Но результаты могут быть впечатляющими, если вы решите загрузить большой объем данных. Например, это программное обеспечение было использовано для создания впечатляющей 3D-модели всего университетского городка на основе 5000 изображений. Он менее доступен, чем программное обеспечение Autodesk, и будет более ориентирован на опытных пользователей.
Захват контекста (ранее Acute 3D)
Так же, как Photoscan, Contact Capture представляет собой более сложное и профессионально ориентированное программное обеспечение для фотограмметрии. Это программное обеспечение, приобретенное компанией Bentley system, находится на переднем крае технологий и обеспечивает потрясающие результаты.
Захват реальности
Reality Capture — это чистая программа для фотограмметрии, в которой нет функции лазерного сканирования. Это решение для фотограмметрии простое в использовании и имеет довольно удобный интерфейс. Скорость и качество — главные преимущества этой программы Autodesk. Вы сможете работать с разными форматами файлов и даже с небольшими объектами, используя это полное программное обеспечение.
Другие способы превратить объект в 3D-модель
Лучший способ превратить объект в 3D-модель — это 3D-сканирование, чтобы запечатлеть форму вашего объекта.Мы почти уверены, что у вас дома нет 3D-сканера, но знаете ли вы, что 3D-сканирование можно создать только с помощью смартфона? 3D-сканирование — это простой способ превратить объект в модель САПР.
Благодаря компьютерной томографии вы также можете создать 3D-модель своего мозга и распечатать ее!
Что делать, если у вас есть 3D-файл?
Вот последние шаги, и затем вы закончите с 3D-печатью ваших фотографий.Во-первых, вам нужно доработать и оптимизировать ваш 3D-файл в другом программном обеспечении, отличном от описанного выше. Часто бывает, что ваш 3D-файл нельзя распечатать, так как очень сложно создать сплошную сетку на основе набора изображений (то есть текстур). Некоторые программы для 3D-моделирования предлагают эффективные инструменты для создания нужных файлов, например, MeshLab. Вы сможете работать с разрешением и размером файла, создавая высокополигональную или низкополигональную сетку.
Затем вам нужно выбрать формат для вашего файла.3DS, OBJ, C4D, DAE, STL. Файлы STL являются наиболее распространенными для 3D-печати.
Последняя и самая простая часть: вам просто нужно напечатать его на 3D-принтере, загрузив 3D-изображение в нашу онлайн-службу 3D-печати! Есть много возможностей для 3D-печати моделей, потому что доступны различные материалы для 3D-печати. Вы должны выбрать материал для 3D-печати, который вы хотите для своей модели САПР, он определит аддитивный процесс.
Обычно мы рекомендуем использовать полноцветный песчаник, чтобы получить красочный и вероятный результат.Как видите, с технологией 3D-печати, которая у нас есть сейчас, превратить фотографии в 3D-модели не так уж и сложно. Вы можете сделать это самостоятельно или с небольшой помощью, и хорошая новость заключается в том, что вам не нужно иметь дома 3D-сканер или 3D-принтеры!
Даже если аддитивное производство очень полезно и эффективно для быстрого прототипирования или даже для работы с промышленными образцами, благодаря впечатляющим технологиям, позволяющим создавать большое количество разнообразных проектов от медицинских устройств до кухонного оборудования, офисного оборудования или архитектурных экстерьеров.Используя такие технологии, как цифровая обработка света (CLIP), многоструйная сварка или избирательное лазерное спекание, вы можете работать с чем угодно или просто экспериментировать с этими процессами печати.
Вы готовы превратить свои фотографии в 3D-файл и стать настоящим 3D-художником? Что ж, мы надеемся, что у вас возникнет соблазн попробовать фотограмметрию и оживить ваши фотографии с помощью нашего многоцветного материала для 3D-печати ! Начните 3D-печать фотографий прямо сейчас с помощью Sculpteo.
Благодаря этому небольшому руководству вы сможете создать трехмерного персонажа без использования трехмерного сканирования.Мы будем рады, если вы поделитесь с нами своим проектом. Мы всегда рады видеть, чего вы можете достичь с помощью технологий 3D-печати. Это возможность показать нам, как можно добиться впечатляющих результатов, превратив свои фотографии в 3D-модели!
Не забудьте подписаться на нашу рассылку, чтобы получать все советы по использованию аддитивного производства!
Изображение предоставлено: 3D-портрет. Toolfarm.com
,