Разбор ассета, пайплайн Face Weighted Normals и RGB Маски

Всем привет, меня зовут Александр Силантьев, я 3D художник самоучка, работаю архитектурным визуализатором.

От архитектуры решил так сказать отдохнуть и попробовать себя в геймдеве.

3D пайплайн в архитектуре отличается от игрового, поэтому пришлось разучивать новый софт и технологии.

Собственно весь этот процесс я решил совместить с созданием фан арта по сталкеру, о чем писал в прошлых постах

Много людей просили выложить разбор процесса создания вагона, поэтому погнали :D

Сам процесс состоит из нескольких этапов:

-Поиск референсов

- Моделирование Lowpoly\Highpoly

- Выравнивание нормалей

- UV Развёртка

- Запекание текстурных карт

- Текстурирование, в моё случае это рисование масок

- Импортирование и настройка ассета в движке

P.S. Все процессы связанные с моделированием и UV происходят в Blender3D

С этим пунктом всё относительно просто, ищем фотографии, чертежи, любые материалы которые пригодятся нам в работе, берём всё и побольше)

В первую очередь я сделал highpoly модель, но сейчас, на основе полученного опыта, следующий ассет я хочу сделать наоборот, сначала lowpoly. Не все элементы хайполи оказались нужны для итогового запекания.

В целом, вагон это относительно простой ассет для моделирования, много простых форм и повторяющихся элементов. Для большинства объектов я использовал обычный Subdivison моделлинг. Связка Bevel и Subdivision модификаторов позволяет не перегружая исходную сетку лишними полигонами получать сглаженные формы, а геометрию без модификаторов легко адаптировать под lowpoly.

Face Weighted Normals пайплайн подразумевает то что у объекта нет уникальной карты нормалей, чтобы шейдинг на модели смотрелся правильно нужны отбивать грани фасками и выравнивать вертекс нормали, это увеличивает полигонаж, поэтому иногда такие модели называют не Lowpoly, а Midpoly

Итоговый полигонаж получился в районе 50к треугольников.

В рамках обучения я старался не слишком сильно себя ограничивать по полигонам, но в следующий раз попробую сделать более оптимизированный ассет по этому пайплайну.

Моделируем углы отбиваем фасками, где-то халтурим

После того как моделинг завершен можно переходить к выравниванию нормалей

В Blender выравнивать нормали можно как в ручную так и с помощью модификатора Weighted Normals, он автоматически выравнивает нормали, но не всегда работает так как нужно, так-же есть плагин Y.A.V.N.E. но последний раз он обновлялся два года назад, я не пробовал с ним работать.

Начинаем процесс выравнивания, для надёжности можно скопировать любой полигон на модели который смотрит в нужную сторону и использовать его как образец для остальных нормалей.

Выделяем нормали которые мы хотим выровнять и в последним выделяем наш полигон образец, используем команду Set From Faces и нормали с образца переносятся на выделенные полигоны

Важно знать

Перед тем как выравнивать нормали, проверьте правильно ли они вывернуты на модели с помощью отображения Face Orientation

Так-же нормали лучше выравнивать когда вы уже уверены что дальше в модель не будет вноситься никаких изменений, иначе при любом изменении топологии нужно будет каждый раз выравнивать нормали заново... как я.

После завершения моделирования и выравнивания нормалей переходим к UV развёртке и подготовке модели к запеканию.

Для этого я создаю отдельную сцену в которой остаются только уникальные элементы вагона

Некоторые объекты располагаются на удалении чтобы легче было контролировать запекание Ambient Occlusion

Разворачиваем отдельно каждую деталь, я использую обычную команду U-Unwrap.

Нужно отметить что тексель варьируется в зависимости от видимости деталей, например нижняя часть вагона имеет более низкий тексель так как находится постоянно в тени и вне поля зрения условного игрока.

Переходим к упаковке всех шеллов в один атлас, для этого я использую аддон UVPackmaster 2, аддон платный но однозначно стоит своих денег.

Несколько элементов я запаковал вручную так как мне было важна ориентация шеллов, а всё остальное оставил на совесть аддона использовав функцию Pack To Others

Тут нужно сделать ремарку, в таком пайплайне можно вообще обойтись без highpoly, просто запечь lowpoly саму на себя, этого хватит для работы генераторов, но чтобы не вырисовывать вручную всякую ржавчину вокруг болтиков я всё-же использую highpoly модель для запекания детализации на AO и Curvature картах.

На этом этапе всё прошло хорошо, не было каких-либо ошибок которые нужно было исправлять или перепекать в Marmoset Toolbag

Печем стандартный набор для работы в Substance Painter, если что.

В первую очередь нам нужно создать три пользовательских канала которые будут отвечать за RGB каналы

Для этого заходим в Texture Set Settings жмём на + и добавляем User каналы, для удобства обзываем их R, G, B.

Создаём пустышку Fill Layer в ней оставляем только наши rgb каналы и ставим им нулевые значения, этот слой всегда должен быть в самом низу, он будет давать черный фон нашим маскам.

Ну а дальше мы просто создаём слои в которых будем рисовать наши маски

Создаём Fill Layer, оставляем у него Base Color, он ни на что не будет влиять, нужен только для визуальной идентификации каналов, для удобства цвета назначаются соответственно каналам

R – красный G- зелёный B – синий

Значение для пользовательского канала ставим на 1 или любое число больше 0, этим ползунком можно дополнительно регулировать силу маски

Там где белый цвет будет проявляться наш материал ржавчины, там где черный будут все нижние слои

Собственно это основа, дальше мы просто рисуем\генерируем наши маски

Например зелёный канал у меня отвечает за ржавчину

Создаём ему Black Mask и начинаем заниматься творчеством

Fill Layer’ов можно создавать сколько угодно, смешивать их различными способами, в целом работать как с обычными материалами.

Единственное что нужно держать в голове, в пределах одной текстуры у вас есть 3 канала и соответственно вы можете смешать только 3 материала.

Можно создать ещё 4й канал который запакуется в альфу (RGBA) но так не рекомендуют делать из-за особенностей сжатия текстур в UE4.

Если вы не хотите смотреть на этот цветной винегрет во время работы над масками, вы можете закинуть в Base Color текстуры тех материалов которые будут у вас в итоговой сцене, я делал так сначала но потом отказался от этого чтобы просто не раздувать вес файлов да и в целом без текстур Painter работает веселее

После того как работа над масками закончена нужно их правильно экспортировать

Для этого идём в File\Export Textures\Output Templates нажимаем на + и создаём свой пресет экспорта

Выбираем R+G+B перетаскиваем в слоты наши каналы User0/1/2 используем режим Gray Channel

P.S. Почему просто не нарисовать красно\сине\зелёную текстуру за один проход не вытащить каналы в UE4 ? Тогда статья была бы в два раза короче. Можно сделать и так, но тогда мы не сможем нормально отключать слои в материалах.

Дополнительно в Blender был покрашен Vertex Color

R – Выделяет деревянные части

G – Создаёт градиенты

B – Выделяет тёмный грязный метал, об этом позже

За основу я взял видео урок от Ryan Manning

https://www.youtube.com/watch?v=UZghyZLzRyM&t=116s

и доклад Epic Games по игре Paragon

https://www.youtube.com/watch?v=nVes6OUyzdw&t=1143s

В первую очередь включаем в настройках проекта функцию Layered Materials чтобы вся система работала.

Можно так-же просто использовать систему Material Function, но Layers мне кажется более компактной

Собственно нужно будет создать Master Material, слои Material Layers и Layer Blends функции для смешивания слоёв.

Если что в видео это всё есть.

Master Material

Для каждого типа материалов мы создаём свой Material Layer формируя таким образом библиотеку для нашего проекта.

После того как слои созданы нужно либо создать функцию Layer Blend, либо использовать заготовленные.

Layer Blend это инструмент который будет смешивать наши слои

Базовая настройка выглядит так, мы берём нашу RGB текстуру из пеинтера и прогоняем её через Channel Mask Parameter(позволяет далее выбирать нужные каналы) и используем как Alpha параметр

Немного модифицируем функцию

Использую Grunge текстуру мы смешиваем её с нашей RGB текстурой и добавляем параметры для контролирования переходов между слоями

Grunge текстура за счет сильного тайлинга позволяет замаскировать низкое разрешение RGB текстуры

RGB маска 1024х1024 VS RGB маска 1024х1024 смешанная с затайленой Grunge текстурой 512x512

После того как Layer Blend готов создаём инстанс копию нашего Master Material и в нём начинаем собирать наши слои в разделе Layer Parameters

В настройках слоя у нас отображается параметры которые мы присваивали слою при создании шейдера

Так-же у нас есть выбор RGB маски

Настройки для регулирования силы влияния маски которые мы создавали в Blend Layer

И последнее выбор канала из которого будет браться маска

Что нужно учитывать

Используя эту систему в пределах одной RGB текстуры можно смешать один базовый Background материал и только 3 слоя

Если нужно больше слоёв, нужно делать несколько RGB текстур

Сначала я собирался использовать два RGB сета, но проанализировав модель, я понял что смогу обойтись одним.

Один из материалов который используется в вагоне это ржавый, замасленный тёмный метал характерный для нижних частей всех вагонов

Чтобы не тратить на этот слой текстурный канал я использовал синий канал Vertex Color

Залил им всю нижнюю часть и немного сверху чтобы добавить градиентов на крышу

Так-же можно использовать одни и те же каналы для разных материалов, например красный канал моей RGB текстуры определяет где краска будет отслаиваться от дерева

Помимо этого я решил что сделаю с помощью него потёртости и повреждения на металле

Для этого я создал отдельный Blend Layer в котором из маски вычитается красный канал Vertex Color чтобы повреждения на металле не выявлялись на дереве

Таким образом потёртости металла не образуются на слое с деревом

1 - Красный канал RGB текстуры

2 - Вычитаем с помощью Vertex Color деревянные стенки

3 - Результат на лицо

Проблема с которой я столкнулся

Структура материалов моего ассета подразумевает что у меня есть слои с деревом, металлом и на обоих слоях сверху лежит слой с материалом краски

Проблема – на дереве должна быть очень сильно выраженная карта нормалей, если её применять только на слой с материалом дерева то краска сверху не будет иметь нормалей, если применить карту нормалей так-же к краске то она проявится и на металле, делать разные материала краски для дерева и металла я не хотел чтобы не раздувать и так тяжелый шейдер и чтобы контролировать краску в пределах одного слоя.

Решение

Возможно не самый элегантный вариант, но в моём случае он сработал отлично.

Используем красный вертекс канал в качестве маски Blend Angle Corrected Normals и карта нормалей дерева проявляется только там где нам нужно

1 - Нормалка дерева лежит только на слое с деревом

2 - Нормалка дерева назначена на всю и краску и проявляется на металле

3 - Нормалка дерева изолирована от метала с помощью Vertex Color

Формируем из таких Lerp узлов последовательность в которой смешиваем разные текстуры

Дополнительные варианты смешивания материалов

Также вы всегда можете добавить дополнительные декали чтобы разнообразить ассет и скрыть недостатки от тайловых текстур

С самого начала у меня была какая-то тактика и я решил что буду использовать рейтрейсинг, поэтому весь свет в сцене является динамическим

Всего в сцене 3 источника света

В качестве заполняющего света используется HDRI Backdrop с картой с сайта HDRIHaven,

Дополнительный Directional Light без теней для подчеркивания силуэтов

Основной Directional Light рисующий тени

После этого я просто расставил камеры и сделал скриншоты через встроенный инструмент в 2х разрешении, добавил немного шарпа в фотошопе и всё, работа готова)

Спасибо всем (кто дочитал), надеюсь для кого-то эта статья окажется полезной

Если у вас есть какие-то замечания и предложения по этому пайплайну с удовольствием их выслушаю ;)

Спасибо чатику CG Allies за советы и фидбек

Цитирую слова великих хотелось бы добавить - Делайте больше сечений на цилиндрах.

Всем спасибо, всем работки!