Запекание карт нормалей: Substance Painter vs Marmoset
В прошлой статье мы разобрались с процессом подготовки ассета к запеканию, ошибками и их последствиями. В этой статье поговорим о кнопках, программах и о практической стороне запекания.
Художнику доступно множество разных софтов, которые поддерживают запекание карт нормалей. Мы рассмотрим Substance Painter и Marmoset — два самых популярных софта с современным инструментарием.
Substance Painter — программа для процедурного текстурирования от Allegorithmic. Кроме текстуринга, в ней можно запекать карты: Ambient Occlusion, Normal map, Curvature, ID, World Space Normal, Position и Thickness.
Чтобы начать работу с моделью в Substance Painter, нужно создать новый проект, выбрать подходящий «Document Resolution», назначить подходящий «Normal Map Format» и найти файл с лоуполи, который мы предварительно экспортировали из 3D редактора, в графе File — Select.
Document Resolution лучше выбирать такой же, как и для экспорта финальных текстур. Если же мощность ПК не позволяет работать с нужным разрешением — понижаем его. Главное — при запекании и экспорте указывать правильный резолюшн.
Также не стоит забывать про графу Template. В ней нужно выбрать основные параметры проекта. Именно там можно переключаться между Metall/Rough и Spec/Gloss.
Когда объект находится во вьюпорте — переходим в Texture Set Settings — Bake Mesh Maps. В этом окне находятся все настройки запекания.
Dilation Width или паддинг. Параметр отвечающий за создание «буферных зон» вокруг UV шелла, которые копируют пиксели на его границах. Он используется, чтобы избегать артефактных линий на UV швах. Его значения нужно менять, если возникли подобные проблемы.
Apply diffusion по сути повторяет функции Dilation Width, но закрашивает полностью все пустое пространство на UV, а не только зоны вокруг UV шеллов.
Use Low Poly Mesh as High Poly Mesh. Позволяет запекать лоуполи меш сам на себя. Игнорирует хайполи геометрию.
High Definition Meshes. В эту область нужно загружать High poly геометрию, с которой будет запекаться карта нормалей.
Use Cage дает возможность запекать карту нормалей с помощью Cage, о котором мы говорили в прошлых статьях цикла.
Cage File — графа для загрузки файла с Cage, который можно экспортировать из 3ds Max или другого 3D редактора.
Max Frontal Distance регулирует, насколько далеко полетят лучи над геометрией, чтобы захватить элементы с хайполи.
Max Rear Distance регулирует, насколько далеко полетят лучи вглубь геометрии, чтобы захватить элементы с хайполи.
Relative Bounding Box чаще всего не трогают. Он изменяет единицы измерения, которые используются при запекании.
Average Normals — усреднение нормалей, о которых мы говорили в прошлых статьях.
Ignore Backface — включает игнорирование объектов с суффиксом, указанным в графе «Ignore backfaces suffix».
Antialiasing настраивает силу антиалайзинга. Антиалайзинг — технология для устранения эффекта «зубчатости». Этот эффект возникает на линиях, расположенных под углом.
Match — переключает режим запекания между двумя опциями. Always — запекание всех объектов без ограничений. Если два объекта находятся слишком близко друг к другу, они начнут «делиться» информацией с хайполи и создает артефакты. Чтобы избежать этого, нужно разнести отдельные элементы друг от друга. Но это долго и неудобно.
Поэтому есть второй вариант — режим «By Mesh Name». В нем лоуполи и хайполи запекаются, только если их имена совпадают.
Low poly mesh / High poly mesh / Ignore backfaces suffix — суффиксы в именах мешей, которые нужно задавать каждому элементу в 3D редакторе перед экспортом. Эти суффиксы помогают определять пейнтеру где лоуполи, где хайполи, и какую геометрию нужно игнорировать при запекании.
Если в имени хайполи и лоуполи версии одного элемента есть разница или неправильно прописан суффикс — карта нормалей не запечется.
На примере видно, что летающая геометрия начинает «плыть».
Это происходит из-за настройки average normal: мы не можем отключить эту галочку, ведь тогда грани запекутся со швами.
Решений существует несколько, но самое быстрое при работе с Substance Painter — запечь две версии карты нормалей со включенной и выключенной галочкой Average Normal, и объединить их в Photoshop.
На детализированных объектах процесс комбинирования карт в фотошопе забирает много драгоценного времени. К тому же, у Substance Painter есть проблемы с качеством запекания других карт. Из-за этого многие художники предпочитают печь в Marmoset.
Главное преимущество SP — карты уже находятся в проекте, и их не нужно загружать отдельно. Это означает, что после запекания можно сразу же приступить к текстурированию, или накинуть генератор и увидеть, как они работают.
Marmoset Toolbag 3 изначально она был рассчитан на работу с real-time рендером, освещением и бейкингом. Недавно разработчики выпустили Marmoset 4, но по части запекания практически ничего не изменилось, поэтому разбираться будем на примере третьей версии.
Для начала, в левом верхнем окне создаем «New Baker».
Загружаем ассет через кнопку Load. Важное примечание: в отличие от Substance Painter, в здесь можно загрузить один FBX/OBJ, в котором будет находиться и лоуполи, и хайполи. Он сам разносит их по нужным папкам на основе имен и суффиксов.
Когда геометрия прогрузилась во вьюпорте, лучше отключить отображение слоя «High», чтобы не перегружать компьютер.
Use hidden Meshes — использовать геометрию из спрятанных слоев;
Ignore Transform — игнорировать трансформации объекта, проведенные в Marmoset;
Smooth Cage — сгладить Cage;
Ignore Back Faces — игнорировать заднюю сторону полигонов;
Tangent Space — выбор между DirectX и OpenGL;
Галочка Auto-Reload напротив кнопки Load — автоматически подгружать новые версии загруженного ранее файла FBX/OBJ.
bake.psd. — для настройки пути и имени, согласно которым сохранятся результаты запекания.
Samples — качество запекания. Чем выше значение — тем лучше качество и дольше процесс бейкинга.
Soften — сглаживает результат запекания. Может быть полезен, чтобы лучше сгладить углы или скрыть границы Float geometry.
Format — настройки битности.
Multi-Layered PSD позволяет записать все запеченные карты в разные слои одного файла для Photoshop.
Padding — аналог Dilation Width из Substance Painter. Зарисовывает области вокруг UV шеллов, чтобы избежать швов при работе мипмаппинг.
Padding size определяет размер паддинга.
Multiple Texture Sets дает возможность запекать несколько текстурных сетов. Текстурные сеты пекутся в таком случае основываясь на назначенных материалах. Каждый материал — это отдельный текстурный сет.
Resolution — разрешение, в котором будут запекаться карты.
Кнопка Configure позволяет добавить/убрать все доступные для запекания карты из списка быстрого доступа.
На сложной геометрии видно те же проблемы с плывущими деталями, которые мы видели в Substance Painter. Но Marmoset позволяет локально редактировать направленность нормалей и размер Cage. Для этого нужно перейти в слой Low и выбрать Paint Offset и изменять размер Cage, либо Paint Skew для редактирования направленности нормалей.
Теперь на исправление поплывших элементов будет уходить пара минут.
Мы не говорили о запекании в 3ds Max, Maya, Xnormal и других подобных программах, так как их инструментарий заметно устарел и отстает по удобству от Substance Painter и Marmoset. Это не значит, что в них нельзя запечь нужные карты — просто на это уйдет больше времени.
Преимущество современных программ — отображение результатов запекания в реальном времени и интуитивно понятный интерфейс. Если в 3ds Max запеченную карту нужно сохранять отдельным файлом и подгружать в материалы, чтобы увидеть результат на модели, то в SP все реализовано проще.
Карты автоматически назначаются на модель и сохраняются внутри проекта. К тому же, пользователю доступен дебаггер, который позволяет просматривать все карты вместе и по-отдельности.
Мы рассказали, как работать с обеими программами, про их плюсы и минусы. Твоя задача — решить, какая программа лучше подходит под твой пайплайн. А с этим мы поможем тебе разобраться на нашем курсе 3D PRO. Переходи по ссылке, чтобы получить бесплатный пробный урок.
Рендерим в Marmoset Toolbag 3
Для тех 3d художников, которые только-только осваивают Marmoset Toolbag 3, мы подобрали серию видеоуроков по этому софту.
Marmoset Toolbag 3 – это программа, которая включает поддержку анимации, глобальное освещение, выпекание текстур и множество других полезных функций. Мало того, что он сам по себе является движком в реальном времени, так он ещё может экспортировать файлы для Unity и Unreal Engine. Вот вам короткий overview возможностей:
Первый видеоурок включает в себя основы инструментария, включая импорт 3D-моделей, создание материалов и настройку освещения.
Как создать освещение для вашего персонажа в Marmoset Toolbag 3? Смотрите видео ниже. Кроме того, здесь рассмотрены тонкости настройки камеры и систем пост-эффектов. И в завершении вы можете экспортировать свои рендеры сразу на ресурс ArtStation.
Следующее видео охватывает анимационную систему. Здесь показано, как загружать анимированных персонажей и настраивать анимационные сеты, создавать свою анимацию для объектов и как сделать вращение объекта в формате 360 градусов.
Теперь можно копнуть глубже и узнать об новых инструментах для выпекания карт. Тут вы узнаете, как рисовать различные карты.
Создаём сцену вместе с global illumination и оптимизируем её для минимального времени рендеринга.
Дальше поговорим о subsurface scattering. Сюда входить имитация материалов, таких как кожа, воск и нефрит.
И, наконец, раскройте тайны refraction шейдера, на примере материалов из стекла и драгоценных камней.
Table of Contents:
Это легкое, ориентированное на работу решение, где скорость и эффективность король, а его репутация для стильных высококачественных результатов заставила его быстро расцвести в одном из самых популярных автономных решений рендеринга на рынке для игры в реальном времени художники.
Возможности и рабочий процесс
Вместо этого Marmoset предоставляет пользователю надежный набор материалов и предустановок освещения и конденсирует рабочий процесс рендеринга в процесс, который так же прост, как импорт ваших файлов, подключение карт, а затем выбор сценария освещения на основе HDR в выпадающем меню.
В дополнение к основным инструментам Marmoset, программное обеспечение поставляется со стандартным обширным списком эффектов последующей обработки, которые включают окклюзию окружающего пространства, глубину резкости, высококачественный светлый цвет, глубинный туман и хроматическую аберрацию, которые все могут быть изменены в в режиме реального времени.
Как и было обещано, базовый набор функций невероятно прост в использовании и понимании.
Я пробовал много программных пакетов на протяжении многих лет, и я могу честно сказать, что это один из самых простых инструментов CG, в которые я когда-либо вникал. Когда я просматриваю программное обеспечение, я целенаправленно запустите его и попробуйте, прежде чем читать какую-либо документацию или наблюдать за любыми учебниками.
Не так много программного обеспечения CG проходит этот тест, и по уважительной причине программное обеспечение CG осложнено. Вы не можете запускать Maya или ZBrush без какой-либо инструкции и рассчитывать на то, чтобы пройти очень далеко.
Справедливости ради, Marmoset делает намного меньше, чем вышеупомянутые пакеты, но одна из самых приятных вещей, которые я могу сказать об этом, заключается в том, что вы можете в значительной степени запустить программное обеспечение, и если вы были вокруг CG для любой количество времени, скорее всего, вы будете интуитивно знать, как действовать с очень небольшим количеством сомнений.
Конечно, есть расширенные функции, которые вы обнаружите, только если обратитесь к документам, но это относится к любому программному обеспечению. Черт, было бы неутешительно, если бы это было не так!
Помимо базовых функций рендеринга и пост-обработки Marmoset существуют инструменты для динамического освещения и пользовательских этапов HDR, материала и альфа-смешивания, рендеринга проигрывателя и довольно проходимого шейдера.
Возможные недостатки
Поскольку программное обеспечение обрабатывает такие вещи, как зеркальность и материальное построение, намного иначе, чем полномасштабные игровые движки на рынке, то, как ваша модель выглядит в Marmoset, не обязательно так, как она будет выглядеть, когда вы, наконец, передадите ее UDK, CryEngine, Единство или любая платформа, на которую в конечном счете нацелены ваши активы.
Marmoset на самом деле не рекламируется как производственный инструмент, но больше автономного рендеринга означает простой способ вывода привлекательных изображений WIP или даже высококачественных презентационных снимков для вашего портфолио.
Значение и вердикт
Я видел плагины, способные намного меньше, чем были оценены немного выше, и хотя Marmoset обладает относительно узким диапазоном функциональности, он делает то, что он должен делать лучше, чем что-либо еще на рынке.
Как автономный рендер реального времени для быстрого создания изображений уровня портфеля с очень небольшой головной болью, Marmoset буквально так же хорош, как и он. Рабочий процесс довольно прост, результаты великолепны, а широкий выбор вариантов освещения и пост-обработки дает вам замечательную свободу творчества, предоставляя вам возможность наполнить ваш рендер индивидуальностью и стилем, добавляя очень мало накладных расходов рабочий процесс.
Как уже упоминалось, небольшой недостаток Marmoset заключается в том, что вы не можете назвать его производственным инструментом, но по цене это не обязательно. Он рекламируется как решение для презентаций / портфолио, и в этом отношении это очень и очень полезное программное обеспечение.
Обзор программного обеспечения OpenToonz
OUTDATEfighter v1.1.97 Обзор (бесплатное обновление программного обеспечения)
Смотрите мой обзор OUTDATEfighter, который является бесплатным инструментом, который находит все устаревшее программное обеспечение вашего компьютера и загружает обновления для них в одном месте.
Ultimate Software является ведущим облачным сервисом и сейчас нанимает!
Всё про Bake (Запечку) как этап ААА-пайплайна
Привет! Мы продолжаем цикл статей по пайплайну разработки стилизованных персонажей. Сегодня расскажем, что такое этап запечки, и как перенести детализацию с высокополигональной модели (high poly) на низкополигональную (low poly).
Запечка (Bake) — четвёртый этап ААА-пайплайна. На прошлом мы сделали развёртку, а сейчас будем её использовать для создания Normal Map, AO и Color ID.
Примечание: нам часто говорят, что правильнее писать «запекание», а не «запечка». Мы пишем «запечка», потому что это устоявшийся термин в индустрии.
Гугл на слово запечка показывает то, что нам нужно, а на слово запекание предлагает запечь курочку
Что такое запечка
Взглянем на low poly модель, которую сделал наш студент Leon.
Низкополигональная модель, созданная на этапе ретопологии
В ней минимум полигонов и чистая сетка. Эта модель будет загружаться в игровой движок.
Есть ещё high poly модель с высокой детализацией и скульпт.
Хайполи модели под сабдив и скульпт
Технология запечки позволяет нам перенести все детали с high poly и скульпта на low poly-модель.
В итоге, в игровом движке будет low poly модель с минимальным количеством полигонов, но выглядеть она будет так, как будто на ней есть все эти детали:
Для внимательных: ID Map никак не влияет на вид модели, в отличие от нормала и АО, но она пригодится при текстурировании, поэтому эту карту тоже будем печь.
Как это работает?
Мы берём low poly модель и добавляем на неё запечённые карты Нормала и АО. А эти карты обманывают поведение игрового света. Модель начинает бликовать так, как будто на ней есть все эти фаски, вырезы и прочие детали.
Для тех, кто не понимает, о чём речь: мы очень подробно писали про вертекс нормали и принцип работы нормала в статье про сетку.На этом этапе пайплайна — запечке, наша задача: запечь 3 карты.
1) Normal map — карту неровностей
2) Ambient Occlusion (AO) — карту затенения
3) Color ID — цветные маски
В Marmoset можно запечь гораздо больше карт, про это будет дальше.
Мы добавим эти карты на нашу low poly модель, на ней появится вся детализация с high poly и скульпта, а благодаря карте Color ID модель будет легче разбить по материалам и текстурировать.
Все карты создаются на основе развёртки, которую мы сделали на прошлом этапе пайплайна. Без развёртки карты не запекутся. Если есть ошибки на развёртке или low poly модели, то мы столкнёмся с кучей проблем.
Ссылки на теорию
Вот несколько наших статей, прочитав которые ты точно поймёшь, как работает «магический» трюк с обманом вертекс нормалей.
Какие карты будем печь
Нет смысла запекать карты, если не знаешь, что они делают и как работают.
1. Normal Map
Normal Map переводится как «карта нормалей»
Она изменяет направление блика на геометрии.
Карта создаёт виртуальные вертекс нормали в каждой точке low poly модели и искажает поведение света. Если наложить запечённый нормал на модель, то она будет выглядеть почти как high poly.
Вот хороший пример: low poly модель с включенным Нормалом и без него.
Модель с включенным нормалом и без него
Новые полигоны не создаются, это лишь иллюзия формы:
Приглядись, видишь low poly сетку? Все детали и затенения, которые ты видишь — иллюзия.
Чтобы создать нормал, нужно взять развёртку, которую мы делали ранее, взять high poly и скульпт, загрузить в программу для запечки и нажать кнопку «bake».
Там много нюансов, но мы обо всём расскажем.
Из чего печётся Normal map
Что нужно знать о Нормале
Небольшие чёрные полосы на нормале — это нормально.
Никто не будет разглядывать нашу модель под микроскопом.
Чёрные полоски на нормале
Почему не стоит сильно волноваться о чёрных полосах?
Игрок почти всегда видит модель в игре на расстоянии. Поэтому не нужно тратить несколько часов, чтобы убрать чёрные полоски на нормале:
Та же модель, но на расстоянии. Чёрные полосы не режут глаза, — значит, всё окей.
Из чего состоит карта нормалей
Normal map создает иллюзию объёма благодаря трем картам в каналах текстуры: красный, зелёный, синий.
Чтобы переключаться между каналами, откроем файл с нормалом в Photoshop и зайдём во вкладку Channels.
Красный канал показывает искажение вертекс нормалей по горизонтали. Чем светлее пятно на красном канале — тем сильнее виртуальная поверхность наклонена вправо, а чем темнее — тем больше «поверхность» бликует влево.
Красный канал нормала
Зелёный канал — работает так же, но искажает шейдинг по вертикали.
Светлый-блик поворачивается наверх, а тёмный — вниз.
Зелёный канал Нормала
Чтобы лучше понять разницу между этими двумя каналами, посмотрим на эту часть модели:
У бочки на high poly есть фактура дерева.
Затемнение идёт только по одной из осей.
Так как красный канал нормала показывает искажение вертекс-нормалей только по горизонтали, а скосы между досками как раз и отклоняются влево или вправо, то на нём будет много информации.
А зелёный канал — показывает искажения по вертикали. Так как виртуальные плоскости не отклоняются вверх/вниз, то затемнений почти нет, то информации на нормале в этом канале почти не будет:
Зелёный и красный канал нормала на примере бочки
Красный и зелёный каналы — основные для нас (как моделлеров).
Но у Нормала есть ещё синий канал.
Синий канал имитирует углубления в объекте.
В играх он практически не используется.
За счет изменения синего цвета на нормале создаются искажения на плоской поверхности.
Если на синем канале есть артефакты, можно просто выключить этот канал, т.е. отключить синий цвет у нормал мапа в фотошопе. Или просто их замазать артефакты кисточкой.
Синий канал нормал
Больше про три канала Нормала — в этой статье.
У каждого канала — своя функция.
При артефактах после запечки иногда нужно править нормал руками.
Иногда это делается сразу на всех трёх каналах, а иногда — на одном из них.
Если ты не разобраться в функциях этих каналов, сложно будет редактировать нормал.
Нейтральный цвет Нормала
128х128х255 — нейтральный цвет нормала.
Если добавить полностью нейтральный нормал, то особой разницы видно не будет. Модель будет шейдить так же, как обычная лоуполи.
В каком формате лучше хранить нормал
После запечки, скорее всего, придётся вносить изменения в нормал, используя фотошоп.
Поэтому файл лучше сохранять в форматах Targa или TIF.
При сохранении есть выбор, сохранять в 24 или 32 bit.
Если есть Альфа-канал — сохраняем с 32 bit.
Если Альфа-канала нет — в 24 bit.
2. Карта АО
Так выглядит запечённая карта АО
Карта Ambient occlusion (AO) — это карта затенения.
Она показывает самые глубокие тени, которые есть в объекте.
В основном это тени в углублениях и на пересечениях. Эту карта используют игровые движки для корректного освещения. Она также очень полезна в текстурировании.
Отличный пример того, что сложно сделать без АО — это грязь. Она забивается в самые глубокие места модели, — карта АО поможет легко сгенерировать маску углублений, чтобы забить их грязью.
Если добавить на low poly модель карту АО, на модели появятся самые глубокие тени
Также как и нормал, карта АО печётся на развёртку модели из high poly и скульпта.
Карта AO создаётся из highpoly и скульпта
При запекании по-умолчанию эта карта чёрно-белая, но на этапе текстурирования её можно покрасить.
С картой АО разобрались, последняя карта, которая нам нужна — Color ID
3. Карта Color ID
У наша модель состоит из разных материалов: металла, камня, дерева и ткани.
Во время текстурирования нам нужно быстро выделять геометрию, которая будет, например, металлом или деревом.
Чтобы это можно было сделать в один клик внутри Substance Painter, нам нужно запечь карту Color ID. Она позволяет быстро выделять большие куски. А в программе для текстурирования эту группу объектов можно легко затекстурить.
Вот так, с помощью этой карты мы в считанные секунды красим модель в разные цвета:
Быстро красим модель в Substance Painter, используя карту Color ID
Для того, чтобы создать карту Color ID, нам нужно покрасить high poly-модель в разные цвета. Один цвет — это одна группа объектов, как правило разбитая по материалам. Например, всё дерево на Color ID оранжевое, вся кожа —розовая, ржавый металл — синий, шерсть — голубая, а новый и чистый метал —зелёный.
Это не цвета будущей модели — здесь они могут быть любыми. Главное, чтобы они были контрастными.
Дополнительные карты
В мармосете куча карт, которые можно запечь.
Их в разных пайплайнах используют разные художники для текстурирования:
Position map с помощью градиентов помогает накладывать текстуры в разных плоскостях модели.
Сurvature выделяет все края на модели и упрощает создание затёртостей и повреждений. Очень полезная карта на ряду с АО.
Thickness запекает толщину, что необходимо для имитации подповерхностного рассеивания.
Часто для hand paint текстур пекут свет прямо на текстуру. Иногда необходимо запечь альфу — карту прозрачности.
Еще мармосет умеет печь цвета и материалы с других моделей и текстур, это иногда помогает не переделывать много текстур с нуля.
Сейчас проще печь дополнительные карты прямо в Substance Painter.
