Урок по текстурированию 3D моделей. Как просто и быстро раскрасить рёбра 3D модели в стиле текстур моделей Borderlands, hand-painted texturing, и мультяшного текстурирования

Опубликовано: 28.09.2018

В данной статье рассматривается способ быстрого текстурирования ребер модели по швам островов uv развертки в стиле текстур, раскрашенных вручную ( hand painted textures , hand painting texturing ), а также для стилизации текстур в стиле B orderlands . Окрашивание рёбер белыми линиями, символизирующими, например, отражение света в hand-painted текстурировании, либо по которым пройдут темные линии, использующиеся в мультипликации для выделения контуров частей тела персонажа, строений и т.д., могут придать 3D модели индивидуальности и законченности.

Хочу сразу оговориться, что данный способ не всегда является оптимальным, поскольку может добавить общее количество дополнительных вершин модели в игровых движках, ведь uv развертка будет содержать заведомо большее количество швов 3D модели и островов развертки, о чем более подробно рассмотрено в статье Продублированные вершины, лишние вершины, разрывы и разрезы в 3D моделях и артефакты на картах нормалей . Однако данный способ рисования контрастных линий на ребрах 3D моделей – их высвечивание или затенение – все равно остается одним из самых быстрых и отлично подходит, как для неорганических 3D моделей (мехов, роботов, зданий, различных конструкций), так и для органических, включая андроидов, гуманоидов, животных и прочую живность. Конечно, нет красивей 3D моделей, затекстуренных вручную,  например, в графических редакторах, таких как GIMP , Adobe Photoshop и т.д. или в приложениях, специально разработанных для текстурирования 3D моделей, например, Substance Painter от Allegorithmic, DDO Painter из набора Quixel SUITE 2 и других.

В данной статье я буду использовать 3D модель колонны, которую вместе с текстурами вы можете найти в конце статьи. В качестве 3D редактора был выбран Blender за его бесплатность и удобство работы через «горячие клавиши», однако данная техника текстурирования работает в любом другом редакторе трехмерных моделей, например, 3dsMax , Cinema4D или любой другой редактор, к которому вы привыкли. 3D редактор в данном конкретном случае нужен для того, чтобы создать uv развертку модели определенным способом, так что вместо 3D редактора вы можете использовать специализированные инструменты для создания развертки, такие как UVLayout , Unfold 3d и т.д., а можете использовать плагины для популярных 3D редакторов, к которым (плагинам) можно отнести UV Master для ZBrush от Pixologic, Ptex от Walt Disney Animation Studios и другие.

На рисунке показана 3D модель столба до раскрашивания рёбер.

Обращаю ваше внимание, что конечный результат «ленивого» текстурирования ребер зависит от того, в каких частях модели проходят швы развертки.

Также обратите внимание, что если у вашей модели уже имеется развертка, то создание новой развертки или ее редактирование,  практически всегда приводит к необходимости создания для 3D модели новой текстуры или редактированию старой.

Итак, приступим к созданию uv развертки. В качестве примера я буду использовать 3D модель колонны, которая уже появлялась в статье про запекание каорты нормалей в текстуру и авторазвертку . Описанный в упомянутой статье метод автоматического создания uv развёртки отлично подходит для быстрого раскрашивания рёбер 3D модели.

Скачать 3D модель колонны и файлы текстур вы можете по ссылке в конце статьи.  Я же, в свою очередь, расскажу об обеих методах создания uv развертки применимо к теме настоящей статьи.

 

Редактор uv развёртки и изображения. Создание изображения для uv пространства/uv плоскости

UV развертка в Blender’ отображается в отдельном окне редактора развёртки и изображения. Чтобы открыть редактор uv/изображения вместо одного из окон 3D вида, выберите под одним из окон 3D вида самую левую иконку с кубиком в изометрии, и в открывшемся меню типа редактора Editor Type выберите вкладку UV/Image Editor .

На рисунке показано меню Editor Type с выбранным пунктом UV/Image Editor для отображения окна редактора развертки и изображения.

Создайте новое изображение для текстуры и uv развертки, задав ей размер вашей будущей или имеющейся текстуры, например, 512×512 пикселей.

На рисунке показано меню создания изображения для uv развертки и текстурных карт в Блендере. Рисунок взят из одной из предыдущих статей, так что не удивляйтесь, что у вас нет такого же круга, как на данном рисунке.

Размер текстуры (разрешение изображения) определяется сложностью и количеством деталей вашей 3D модели, количеством элементов развертки, размером самого маленького значимого острова uv развертки и, самое главное, желаемым качеством рендера. Без создания изображения размер uv пространства будет определен в 1024×1024 пикселей. Также без такого изображения вы не сможете запекать текстуры материалов, карты нормалей, ambient occlusion и другие карты для 3D модели, включая диффузную карту, созданную путем запекания текстур, созданных в Cycles. О запекании текстуры Cycles в диффузную карту будет рассказано в отдельной ///статье.

 

Создаем авторазвертку

Для того чтобы создать авторазвертку 3D модели, перейдите в режим редактирования меша, для чего выберите 3D модель Правой Кнопкой Мыши и нажмите клавишу ‘ TAB ‘. Горячие клавиши в Blender работают для того окна, в котором находится курсор мыши. Теперь выберите все вершины меша вашей 3D модели (или всех составных мешей), нажав клавишу ‘ A‘. Чтобы создать uv развертку в зависимости от выбранных параметров (авторазвертку), нажмите клавишу ‘ U‘ и в открывшемся меню uv преобразования « UV Mapping » выберите вкладку « Smart UV Project «. Выставьте параметры, которые позволят вам создать uv развертку так, чтобы швы развёртки проходили по максимальному количеству ребер, которые вы хотите окрасить. В случае с используемой колонной такими параметрами являются:

— лимит угла Angle Limit в этот раз не трогаем и оставляем по умолчанию 66.00;

Area Weight – тоже не трогаем;

— а вот параметру Island Margin , отвечающему за отступы между создаваемыми островами uv развертки выставим значения в 0.05, чего для изображения в 512х512 пикселей вполне достаточно. Для изображений с другими размерами значение для данного параметра может отличаться.

На рисунке показано меню создания авторазвертки с подменю параметров.

Если вы создали развертку, и вас не устроили какие-либо из ее параметров, вы можете нажать клавишу ‘ F 6’ , чтобы открыть меню настроек последней выполненной операции. В это меню, в данном случае “ Smart UV project ”, вы можете изменять параметры создания авторазвертки, изменения в которой будут немедленно отражаться на уже созданной uv развертке.

В отличие от процесса ручного создания uv развертки, после автоматического создания развертки ребра на 3D модели не маркируются в качестве швов (красным цветом). Чтобы посмотреть, по каким ребрам прошли швы развертки (а заодно и промаркировать ребра развертки в качестве швов), вы можете выбрать создание швов на 3D модели на основании островов uv развертки, если откроете меню развертки, выбрав “ UVs под окном редактора развертки, в котором выберете вкладку “ Seams from Islands ”.

На рисунке показано меню развертки с выбранной вкладкой “Seams from Islands”, позволяющей маркировать ребра на 3D модели в качестве швов Uv развертки.

 

Создание uv развёртки вручную

Если вы, как и я, предпочитаете создание uv развёртки вручную, а не автоматически, то этот раздел — для вас. Те же, кто создал uv развертку автоматически, данный раздел могут пропустить. В некоторых случаях, особенно в случаях с органическими моделями, авторазвертка может и не обеспечить желаемого результата в создании островов развертки.

Итак, выделите ребра 3D модели, которые в дальнейшем будут окрашены в задуманный вами цвет. Чтобы в Blender’е выделить необходимые ребра, для начала, выберите модель Правой Кнопкой Мыши и перейдите в режим редактирования меша (клавиша ‘ TAB ‘). Для удобства выделения ребра меша, перейдите в режим выделения рёбер меша, для чего нажмите сочетание клавиш Alt+TAB и выберите в открывшемся меню режима выбора меша “ Mesh Select Mode ” вкладку « Edge «. Чтобы выделить ребро меша, щелкните на нем Правой Кнопкой Мыши. Чтобы добавить другое ребро к уже выбранному ребру, нажмите и удерживайте клавишу ‘ Shift ‘ и щелкните Правой Кнопкой Мыши на ребре, которое хотите добавить. Клавиша ‘ Shift ‘ работает как для элементов меша (вершин, ребер, полигонов) так и для объектов (в режиме объекта, соответственно). Если вы хотите добавить сразу несколько рёбер/вершин/полигонов, принадлежащих одной петле/контуру, зажмите клавишу ‘ Alt ’ и щелкните на одном из ребер Правой Кнопкой Мыши. Клавиша ‘ Shift ‘ работает и здесь, т.е. комбинация клавиш для добавления «петельных» рёбер будет выглядеть как Shift+Alt+ПКМ (Правая Кнопка Мыши).

Как было сказано выше, клавиша ‘ Alt ’ в сочетании с Правой Кнопкой Мыши позволяет выделять не одно ребро, а сразу несколько рёбер, являющихся продолжением друг друга, т.е. выделяются ребра, принадлежащие одной петле (loop), не важно, замкнута эта петля или нет. Данный способ выделения подходит и для четырехугольных полигонов, но не для треугольных, пятиугольных и т.д. полигонов, поскольку алгоритм выделения ориентируется на противолежащие ребра полигонов.

На рисунке показаны выбранные полигоны 3D модели в режиме редактирования поверхностей меша с использованием выделения loop.

 

Более подробно про выделение полигонов, вершин и ребер (и не только про это) вы можете прочитать в руководстве пользователя Blender .

Хочу обратить ваше внимание, что не обязательно выбирать сразу все ребра, которые хотите отметить в качестве швов. Можно отмечать и маркировать их в качестве швов по частям.

Ребра модели также можно выделить, если выбрать все принадлежащие им вершины Правой Кнопкой Мыши в режиме выделения вершин меша.

Чтобы отметить выделенные ребра в качестве швов, нажмите сочетание клавиш Ctrl+E и в открывшемся меню рёбер « Edges » выберите вкладку « Mark Seam «. Отмеченные в качестве швов ребра будут выделены красным.

Теперь выберите весь меш своей модели (или все меши, если модель состоит из нескольких мешей), находясь в режиме редактирования, нажав клавишу ‘ A‘ один или несколько раз, пока все ребра и вершины модели не будут выделены желтым. Более подробно про монолитные и составные модели вы можете почитать в статье Артефакты при импорте 3D моделей в игровые движки из 3D редакторов на примере Unity и Blender’а . После того, как вы выделите все составные элементы меша/мешей своей модели, нажмите клавишу ‘ U‘ и в открывшемся меню uv преобразования UV mapping выберите пункт “ Unwrap ” или нажмите клавишу ‘ U‘ еще раз, чтобы создать для выбранных плоскостей uv развертку, которая отобразится в окне редактирования развёртки/изображения.

На рисунке показано меню маркирования ребер в качестве швов и 3D модель с уже отмеченными рёбрами в качестве швов. На рисунке также показано меню uv преобразования, а также uv развертка, созданная в соответствии с промаркированными ребрами в качестве швов.

После того, как вы промаркируете все необходимые ребра в качестве швов, не забудьте также отметить в качестве швов ребра, отвечающие за получения правильной uv развертки (так для цилиндра, такими ребрами являются: одно из ребер на его боковой поверхности и ребра окружности, описывающей его основания), т.е. не забывайте про правила создания uv развертки без напряжений и наложения частей развертки друг на друга.

На рисунке показана uv развертка цилиндра, у которого были промаркированы в качестве швов не все необходимые для правильной развертки ребра (ни одно из боковых ребер цилиндра не было отмечено в качестве шва), что привело к созданию напряжений и разряжений на развертке, отображаемых красным, зеленым, желтым, оранжевым и голубым цветами в зависимости от степени напряжения и разряжения. Слева на рисунке показаны угловые напряжения, возникающие из-за перекручивания вершин развертки, справа – напряжения по областям развертки, возникающие из-за не соответствия расстояния между вершинами uv развертки.

Обратите внимание, что переключение между отображением углового напряжения и напряжения по областям осуществляется в информационной панели инструментов (горячая клавиша — ‘ N’) во вкладке “ Display ” кнопками “ Angle ” и “ Area ”, соответственно.

 Кроме напряжений, вы можете заметить, что получившаяся форма uv развертки явно не располагает к беспроблемному текстурированию боковой поверхности цилиндра.

Наличие разряжений, как и напряжений, грозит артефактами отображения текстуры на 3D модели: где есть разряжения – текстура будет растянута, где есть напряжения — сжата.

На рисунке показан цилиндр со всеми отмеченными необходимыми ребрами в качестве швов: все области развертки окрашены синим, в обоих режимах.

Итак, как только вы создадите развертку своей 3D модели, необходимо будет экспортировать ее (развертку).

Выберите расположенный под окном редактирования развертки пункт меню UVs и в открывшемся меню выберите “Export UV Layout“, после чего в диалоге сохранения файла введите название файла для uv развертки, например, “pillaruv.png”, и выберите папку, в которую хотите ее сохранить.

В зависимости от режима редактирования развёртки (включен ли синхронный режим редактирования uv или нет) для экспорта uv развёртки вам может потребоваться выбрать все ее вершины в редакторе развертки перед тем, как выполнить экспорт.

На рисунке показано меню экспорта UV развертки.

Не забудьте экспортировать и саму 3D модель.

 

Раскрасили ребра модели черным и белым, научили ругаться…

Теперь давайте приступим непосредственно к разукрашиваанию рёбер. Откройте в графическом редакторе ( GIMP , Photoshop или любом другом) файл с вашей uv-разверткой. Я буду описывать процесс в русифицированном GIMP ’е. Скопируйте 6-7 раз слой с разверткой и объедините слои-копии и оригинальный слой с Uv разверткой в один, чтобы развертка приняла более насыщенный вид, и вы могли выделить острова развертки, а не только черные линии. Измените имя объединенного слоя на “ UVLayer ”.

Импортируйте новым слоем текстуру 3D модели, например, текстуру камня из магазина ассетов, назовите слой с текстурой “ MainTexture ” и поместите ее под слоем « UVLayer «.

На рисунке показана использованная текстура камня. Все необходимые файлы вы можете скачать в конце статьи.

Как самому создать такую текстуру и карту нормалей к ней, будет рассказано в отдельной ///статье.

Теперь создайте еще один новый слой ( Ctrl +Shift +N ), на котором мы будем рисовать линии, назовите его, например “ L ines ”, и разместите поверх всех слоев. Сделайте слой  « Lines » активным, щелкнув на его названии Левой Кнопкой Мыши . Теперь выделите элементы развертки по контуру, в нажмите и удерживайте клавишу ‘ Alt ‘ и щелкните Левой Кнопкой Мыши на миниатюре слоя « UVLayer «.

На рисунке показано окно редактора GIMP с тремя слоями: текстуры, развертки и слоя на котором будет создана обводка, выделенного контура.

Выберите кисть и шаблон кисти: щелкните Левой Кнопкой Мыши на иконке кисти и установите размер кисти при помощи клавиш ‘ {‘ и ‘ }’. Выберите желаемый цвет кисти, в который хотите покрасить ребра модели, например черный. Теперь на активном слое « L ines «необходимо обвести линией с заданной толщиной, цветом и рисунком кисти выбранный ранее контур. Чтобы нарисовать линию поверх выделенного контура (по сути, обвести выделенный контур) выберите в главном меню вкладку « Правка «, которое открывает выпадающее меню, в котором выберите пункт “ Обвести выделенное ”, чтобы открыть окно “ Стиль обведения области ”. В открывшемся меню выберите “ Обвести рисующим инструментом ”, затем выберите рисунок/шаблон кисти (на самом деле, это можно сделать в любой момент) и подтвердите обводку, нажав кнопку “ Обвести ”.

На рисунке показана получившаяся текстура.

Можно оставить обводку как есть, а можно добавить размытие и смещение/рябь к получившейся обводке. Можно также поработать ластиком с рваным шаблоном/рисунком кисти и различной прозрачностью. Данные операции отнимут меньше времени и сил, если для редактирования и создания текстур использовать графический планшет, например, Wacom . Графический планшет станет вам незаменимым помощником не только в графических приложениях, но и в 3D редакторах (например для скульптинга ), а потом и вовсе заменит мышь.

На рисунке показана готовая текстура с выделенными белым цветом рёбрами, которые должны отражать свет, и выделенными черным цветом ребра, которые находятся в тени, загрязнены и т.д.

Показанная на рисунке текстура, получается при использовании двух текстур обводки (белая обводка – в одном слое, черная – в другом), где на одном слое обводки удаляем ненужные линии, например, удаляем черные линии в тех областях развертки, где мы не хотим их видеть. Другими словами, оставляем белые линии только для ребер, которые должны отражать свет, черные линии оставим для затемненных и загрязненных участков модели.

На рисунке в Blender выделены ребра, которые окрашены на текстуре темным цветом.

Теперь текстура готова и осталось лишь отключить видимость всех слоев кроме слоя “ UVLayer” и “ MainTexture ” и экспортировать ее в файл в формате, скажем, png или tiff.

 

Используем 3D модель и текстуру в Unity3D

Импортируйте текстуру в Unity3 D , перетащив ее из папки Windows в одну из подпапок папки Assets , и добавьте в слот Albedo меню настроек материала. Карту нормалей из архива добавьте в слот Normal Map .

На рисунке показаны затекстуренные колонны. При должном подходе можно добиться визуализации 3D моделей в стиле Borderlands, особенно с использованием семейства toon-шейдеров.

Для раскрашенных описанным способом 3D моделей, ребра которых выделены черными и/или белыми линиями, отлично подойдет toon-шейдером (cartoon shader,мультяшные шейдеры). Один из таких бесплатных шейдеров, который позволяет выделять контуры игрового объекта целиком и его составных частей, представлен в магазине ассетов Unity3D под названием “ Toon Shader Free ”.

На рисунке показана затекстуренная описанным в статье методом 3D модель с примененным toon-шейдером. Dreadnought Warhammer 40000 Dreadnought Warhammer 40k Dreadnought Warhammer 40,000

 

Скачать архив с 3D моделью ангара в формате blend, fbx и текстуры pillarwithtextures.zip (1850 downloads)

 

Автор: Максим Голдобин

[email protected]

Post Views: 7 929

rss