Что такое hard surface

Hard surface

Hard surface (англ. «твердые поверхности») — это метод 3D-моделирования, используемый для воссоздания в трехмерном пространстве неживых объектов с гладкими статическими поверхностями. Широко используется в научно-фантастических видеоиграх и шутерах для создания оружия, роботов, доспехов, брони, автомобилей и конструкций.

Пройдите тест из 10 вопросов и узнайте, какая дизайн-профессия подходит лично вам

Содержание

1. Что такое hard surface
2. Где и как применяется hard surface
3. Обязанности 3D-художника по персонажам
4. Программное обеспечение
5. Навыки и компетенции 3D-художника персонажей

Что такое hard surface

Hard surface modeling — вторая разновидность полигонального моделирования наряду с категорией Organic. «Органика» используется для воссоздания живых персонажей (людей, животных, объектов растительного мира). «Хард сёрфейс» — для 3D-проектирования гладких геометрических поверхностей с меньшим количеством мелких деталей в сравнении с органическими элементами.

ИСКРА —
неделя знакомства с дизайн-профессиями

Выберите дизайн-профессию, которая нужна в IT.

разжечь искру

Точной градации объектов, которые относятся (или не относятся) к модели hard surface, не существует. Это является предметом профессиональных споров. Большинство экспертов отрасли 3D-моделирования сходятся во мнении, что общий признак — сложность геометрических форм и неспособность фактуры к деформации, в отличие от живых и органических объектов.

Броня автомобиля — типичный пример hard surface-моделирования, а табуретка — нет (из-за примитивности геометрической формы). Резиновые покрышки на колесах также воссоздают с помощью этого метода, несмотря на их способность к деформации. Причина — в гладкой поверхности. При рендеринге модели с твердой поверхностью обычно имеют контрастные чистые цвета с минималистичными настройками.

Где и как применяется hard surface

Видеоигры. Hard surface-моделирование — одна из ключевых компетенций 3D-художника в играх. Он создает персонажей, транспортные средства, окружающую среду, оружие, реквизит. В задачи может входить создание раскадровки, декораций, добавление теней и текстур к визуальным эффектам. 3D-моделлеры тесно сотрудничают с творческими и техническими командами, чтобы улучшать визуальное качество игры и поддерживать единый стиль персонажей.

Фильмы и сериалы. Художники по персонажам в кино создают трехмерных существ или объекты, которые интегрируются в живое действие. Их работа в основном происходит в процессе постпродакшна, но эскизы и концепт-арты разрабатываются при подготовке к съемкам как часть производственного дизайна фильма или сериала. Работа важна для правдоподобности: элементы должны органично вписываться в отснятый материал.

Анимация. 3D-моделлеры в анимационных фильмах, сериалах или короткометражках разрабатывают и создают изображения персонажей, которые используются на протяжении всего производственного цикла. Они тесно сотрудничают с режиссерами, сценаристами и дизайнерами, чтобы воплотить персонажей в жизнь. Они так же просты, как и их аналоги из фильмов, и не требуют интерактивности.

Обязанности 3D-художника по персонажам

Специалисты создают 2D-наброски всех изображений, сохраняя определенный стиль и контекст. Иллюстрации проходят процесс согласования для выработки фирменного стиля.

Следующий шаг — преобразование 2D-иллюстраций в 3D-модели с каркасом скелета, функционирующими конечностями и готовой текстурой. Роль художника по персонажам в живых боевиках и анимационных фильмах — создать концепт-арт на основе сценария и развивать его весь производственный процесс.

Приемы Hard Surface моделирования для Gamedev

В этой статье расскажем про четыре способа создания high poly моделей. В качестве эксперта выступит Ян Шамарин. Ян уже более 5 лет в индустрии. Работал 3D-моделлером в рекламном продакшне, позже перешел в GameDev – занимал позицию Lead 3D Artist в студии Hazmob. Сейчас работает фрилансером на геймдев проектах и преподает курс «Hard Surface. WeaponHard Surface. Weapon». Специализируется на создании Hard Surface моделей.

Прежде чем перейти к основной теме статьи, немного коснемся требований к игровым ассетам и важных аспектов качественной модели.

Требование к ассетам

Hard Surface – это любые твердотелые объекты, которые зачастую имеют острые углы и не поддаются простой деформации. Такие модели выделяют в отдельную группу, а для их создания используют специальные пайплайны.

Основное требование к игровым ассетам – сходство с прототипом. На иллюстрации выше изображены модель и фото одного и того же пистолета-пулемета. Сразу заметно, что у модели есть ошибки в общих пропорциях и плохая проработка деталей. Модель уже на сером материале должна выглядеть хорошо и практически не отличаться от фотографий. Для сравнения, ниже приведена другая модель того же оружия. Она очень похожа на реальный прототип. Даже если убрать текстуры с модели, сходство с прототипом останется. Объективно, рендер выглядит даже сочнее, чем живое фото. К этому и нужно стремиться.

Важные аспекты качественной модели

• Работа с референсами: подбор, анализ, внимание к деталям.

В первую очередь необходимо изучить функциональные особенности прототипа. Не всегда функционал деталей на объекте понятен с первого взгляда. Например, люди, которые увлекаются оружием в реальной жизни, более тщательно рассматривают его в игре. Будет нехорошо, если в игровой модели будут грубые неточности.

Также нужно проанализировать соотношение пропорций деталей, размеры фасок, ну и сам материал, из которого сделан прототип. Эти пункты помогают достичь нужного качества на всех этапах создания ассета.

Еще очень важный момент. Нужно максимально точно вычислить размер прототипа. Это очень важно. Есть много способов это сделать. К примеру, можно узнать размер одного конструктивного элемента и от него вычислить все пропорции модели.

• Шейдинг low poly модели.

Нечеткие грани и градиенты на модели слева, говорят о том, что визуальный шейдинг модели неисправен. Модель справа – это пример правильного шейдинга low poly-модели, с которой не будет никаких проблем.

Плохой шейдинг влияет не только на внешний вид, но и на дальнейшие технические работы с ней. Без качественного шейдинга не удастся правильно запечь карты нормалей, АО-карты, вспомогательные карты для процедурного текстурирования.

Если модель изначально сделана правильно, чтобы исправить шейдинг нужно всего лишь настроить группы сглаживания. Есть очень простой способ сделать это: на угол менее 60° нужно назначить soft edge, больше 60° – hard edge.

• Шейдинг на high poly моделях.

Добиться правильного шейдинга на high poly моделях в несколько раз сложнее, чем на low poly. Для этого требуются навыки и понимание построения топологии и в принципе работы с мешем.

На примере слева шейдинг немного нарушен. Можно увидеть подтяжку на голове дрона, а блик у основания крыла острый, и некрасивый. На примере справа блик плавный, все ровно, гладко и привлекательно.

С неправильным шейдингом вся некачественная информация запечется на карты детализаций, нормалей и на все вспомогательные карты. Это дойдет и до самого финала, а чтобы исправить ошибку придется вернуться почти на самый первый этап – high poly.

На каждом проекте свои требования к high poly модели. В целом, к сетке особых требований не предъявляют. Главное, чтобы модель была качественной на шейдинге.

На примере изображена одна и та же модель. Сверху триангулированная неравномерная сетка, которую вручную редактировать невозможно. Под ней – классическая равномерная квадратная сетка, любое редактирование которой не представляет особого труда. Как бы там ни было, обе эти сетки дают качественный шейдинг модели и возможность запечь ее на low poly.

Основное требование к low poly – не должно быть ничего лишнего. На примере сверху каждый треугольник обоснован. На примере снизу большое количество трисов и точек, которые ни на что не влияют. Их можно удалить, не навредив форме или силуэту модели.

Работая с low poly нужно помнить, что все игровые движки триангулируют четырехугольные полигоны – делят эджем на два треугольника. Вам может быть знакома ситуация, когда после экспорта low poly в движок, на визуально ровных плоскостях появляются изломы. Это происходит из-за того, что полигоны могут быть деформированы. Разбивая такие полигоны на трисы, нужно делить их вдоль оси деформации. Движок же не учитывает такие детали и ставит эджи в произвольном направлении. Чтобы избавиться от артефактов, нужно вручную фиксить подобные полигоны.

Четыре способа создания high poly моделей

За время работы с hard surfase, Ян выделил для себя четыре основных способа создания high poly моделей: Классический SUBD, Cad-моделирование, Boolean to Dynamesh в ZBrush, Boolean to SUBD в любом полигональном редакторе (Maya, 3Ds Max, Blender и т.д.)

Классический SUBD

Суть метода.

При нулевом дивайде модель несете в себе острые ребра, которые закреплены саппорт-лупами по периметру. Для сглаживания применяется смуз. Существует популярное правило: модель должна достичь нужной гладкости после применения двух сабдивов.

Достоинства метода.

• Высокий контроль над формой. Практически никаких проблем с внесением правок. Просто убираете лишнее, подчищаете, перестраиваете топологию.
• Возможность быстро исправить геометрию. Буквально за минуту можно полностью убирать одну деталь и перестроить другую. Сам метод построения топологии позволяет легко это сделать.
• High poly служит основой для low poly. Сабдив позволяет взять нулевой дивайд с острыми гранями, дублировать меш, почистить все саппорты, удалить лишние треугольники и точки, и получить готовый low poly. Ничего не нужно перестраивать заново. High poly и low poly из одного меша.
• Популярность использования сабдив-моделинга в пайплайнах студий. Сабдив используется не только в геймдеве, но и в кинопродакшне, рекламе, 3D-печати и тд. Классический сабдив-моделлер – универсальный боец на рынке.

Недостатки метода.

• Скорость создания объектов. Работа методом сабдива – довольно длительный процесс. В коммерческом продакшне это не всегда позволительно.
• Трудно создавать сложные формы. Не каждый художник-моделлер сможет создавать сложные формы этим методом. А у тех, кто может, это занимает много времени (см. предыдущий пункт).
• Чистка high poly под low poly занимает очень много времени. Чистка сабдива может занять столько же времени сколько и создание high poly. В идеале на low poly должно уходить в три раза меньше времени.
• Сабдив требует очень много времени для изучения. Чтобы стать крутым сабдив-моделлером, нужно минимум два-три года. Я начинал с рекламного продакшена и моделил только под сабдив – 2-3 часа перед работой, затем 8 часов на работе и 2-3 часа после. Только через два года ко мне пришло понимание, что я смогу сделать модель любой формы, которая может понадобиться.

Моделирование твердой поверхности против органического моделирования

✔ Узнай, что такое моделирование твердой поверхности и к каким типам объектов оно применимо. ✔ Узнай ключевые различия между моделированием твердой поверхности и органическим моделированием.

Оглавление

Введение

Когда речь идет о 3D-моделировании, существует два типа: моделирование твердой поверхности и органическое моделирование. Оба используются для создания 3D-объектов с помощью одного типа полигонов, похожей сетки и почти одинакового программного обеспечения.

Тонкая грань между твердой поверхностью и органической, определяемая различными моделистами, — вот что делает ее труднопостижимой.

One is more appropriate for 3D visualization, while the other is extensively used in animation.

Это только начало. В этой статье мы собираемся дать ответ на вопрос о разнице между моделированием твердой поверхности и органическим моделированием. Разница становится размытой в зависимости от того, кого ты спрашиваешь.

Тем не менее, ты получишь представление о каждой из этих категорий, чтобы знать, как продвигать на рынке свою 3D-услуги лучше и определи, с какими моделями тебе удобнее всего работать.

Может быть, начнем?

Что такое органическое моделирование?

Вещи, которые охватывает органическое моделирование, варьируются от людей и животных до деревьев, растений и других органических объектов. Как правило, это живые существа. Поэтому анимированные объекты также считаются органическими, хотя они могут быть и рукотворными.

Однако к этому мы придем позже.

Обычно, органические модели строятся из полных квадрокоптеров — четырехсторонние многоугольники. Это помогает избежать деформации на этапах рендеринга и анимации. Итак, форма не имеет большого значения, пока количество сторон равно четырем, в отличие от моделирования твердых поверхностей. В то же время использование N-гонов (полигонов с 5 сторонами и более) вообще не рекомендуется.

Хотя 3D-объект уже создан в программе полигонального 3D-моделирования, это не значит, что он завершен.

To add finer details and produce more real-life models, an object is imported into sculpting software like ZBrush. Только тогда он получает реалистичный оттенок, необходимый для того, чтобы оправдать ожидания.

Тем не менее, чтобы освоить органическое моделирование, ты должен исследовать множество эталонных изображений и изучить анатомию живых существ, чтобы оживить их в цифровой среде.

Примечание: Хотя ты можешь добавить текстуру и детали в программах для скульптинга — складки, изгибы и неровности живого объекта могут быть достигнуты только с помощью сетки.

Что такое моделирование твердой поверхности?

Учитывая описание органического моделирования, тебе не должно быть трудно определить, что такое моделирование твердой поверхности. Это моделирование рукотворных объектов, которые не содержат кривых или гладких краев. В целом, он охватывает все неорганические и неживые объекты например, автомобили, здания, компьютеры, мебель и любые другие статичные обработанные объекты.

Первое, что отличает моделирование твердой поверхности от органического, — это тип используемых полигонов. Последнее требует, чтобы модель состояла из полных квадрантов. Это ты уже знаешь.

Однако моделирование твердых поверхностей гораздо более умеренно в этом вопросе. Количество сторон в многоугольнике не имеет большого значения, лишь бы результат удовлетворял.

Pro Tip: Придерживайся квадов как можно больше даже при моделировании твердых поверхностей. Это упростит операции с объектами в дальнейшем.

Моделирование твердой поверхности — предпочтительный способ обучения для новичков как сделать 3D-модель. Creating plain flat edges is generally simpler than complex detail-oriented models. That’s why it is the best way to learn how to operate Программное обеспечение для 3D-моделирования and cover the basics.

Тем не менее, тебе необходимо иметь некоторые изображения и чертежи, к которым можно обратиться, если ты хочешь овладеть навыками моделирования твердых поверхностей.

Моделирование твердой поверхности против органического моделирования

Согласно уже предоставленной информации, может показаться, что между моделированием твердой поверхности и органическим моделированием существует четкая грань. В конце концов, они действуют по разным принципам.

Однако не стоит делать поспешных выводов. Все становится сложнее, когда ты начинаешь их сравнивать.

В целом, это зависит от того, кого ты спрашиваешь. Однако есть три разных способа определить, является ли объект твердой поверхностью или органической.

Разница #1

Первое мы уже установили -. органическое моделирование используется для производства живых существ, а твердая поверхность — для создания рукотворных объектов.

Однако когда ты берешь искусственный диван, который является чем угодно, только не жестким, становится трудно провести ту тонкую грань между этими категориями 3D-моделирования.

Разница #2

Второй способ, которым многие моделисты определяют разницу между моделированием твердой поверхности, это тем, как построен объект.

The топология, краевой поток, и полигональная сетка определи, является ли объект твердой поверхностью или органической. Как в этом примере, неорганическая кушетка с гладкими плавными краями не может считаться твердой поверхностью. Точно так же и органическая скала, которая не представляет собой ничего, кроме мягкости, не может быть определена как продукт органического моделирования.

Наконец, рассмотрим банку для сока, которая далека от органической и мягкой. Соответственно, это модель с твердой поверхностью. Однако, как только ты добавляешь анимацию и заставляешь ее двигаться, она становится органичной.

Разница #3

Третий путь определения категории трехмерной модели является через анимацию что в конечном итоге сводится к тому, как построен объект.

Чтобы плавно переходить в другие формы, объект должен иметь плавные изгибы. Поэтому некоторые моделисты определяют такие объекты как органические. Однако спортивный автомобиль, сделанный человеком, тоже имеет плавные изгибы. Другие, соответственно, тоже считают его органическим.

Ты понимаешь, почему сейчас нет четкого определения для разницы между моделированием твердой поверхности и органической?

Some designers work only in character modeling, some create architectural models, and others provide product rendering services. The best option is to stick to one of the above-mentioned definitions. It will allow you to better translate what kind of models you’re most comfortable working with.

Вещи для определения твердой поверхности и органического моделирования По

Объект	Органическое моделирование	Моделирование твердой поверхности
Тип	Люди, животные, растения, деревья и другие живые существа.	Автомобили, здания, компьютеры, машины и другие рукотворные вещи.
Анатомия	Гладкие плавные края, чистая топология, изогнутая.	Жесткие края, плотная топология, никаких изгибов или прекращений.
Анимация	Анимированный	Статический

Pro Tip: Независимо от того, чем ты решил заниматься — моделированием твердой поверхности или органическим моделированием, ты должен помнить — ты можешь достичь совершенства в одной категории или потратить множество усилий, чтобы освоить обе.

И чтобы ты начал действовать, у нас есть несколько советов по моделированию органических и твердых поверхностей.

Что нужно, чтобы освоить органическое моделирование

Как уже было установлено, органическое моделирование — это всё о деталях, поскольку это единственный способ для тебя достичь реальной модели. Соответственно, есть несколько вещей, которые ты должен принять во внимание.

Изучай анатомию

Твоя органическая модель хороша только до тех пор, пока она выглядит реальной. А поскольку это живые объекты, с которыми ты работаешь в органическом моделировании, изучение основ анатомии людей и животных является обязательным условием.

Чтобы нарисовать все эти плавные изгибы и неровности, ты должен знать, как мышцы и кости координируются друг с другом. Только это сделает результат более реалистичным, особенно если модель будет анимированной.

Улучши свои навыки рисования

После того как ты отточишь основы анатомии, рекомендуется рисовать свою модель с разных точек зрения. Это позволит тебе охватить различные перспективы объекта и определить, как каждая из мельчайших деталей работает вместе.

Изучите топологию и краевые петли

Поскольку органические модели могут быть анимированы, риггинг модели является важной частью процесса, особенно в 3D-моделирование персонажей. Именно здесь необходимо знание петель края и топологии характера. Кроме того, реально существующие анатомические понятия близко напоминают гладкий край.

Таким образом, твои навыки анатомии берут верх над твоим творческим чутьем, когда дело доходит до риггинга персонажа.

Примечание: Избегай сложностей и деформации. Обрати пристальное внимание на контур края и топологию органической модели.

Используйте только квадрицепсы

Квадами легче управлять и рендерить. Поэтому при создании органического объекта тебе следует использовать только квады. Избегайте N-образных гомонов любой ценой и сократить количество треугольников до минимума если только ты не хочешь столкнуться с проблемами на этапах рендеринга и анимации.

Используйте моделирование краев вместе с моделированием коробки

Для создания потрясающих органических моделей ты можешь использовать различные техники моделирования, в частности, краевое и боксовое моделирование. В то время как первая позволяет тебе выдавливать или нанизывать несколько точек вместе, прежде чем добавлять какую-либо дальнейшую геометрию, вторая охватывает основы.

Советы по использованию моделирования твердых поверхностей

Хотя моделирование твердой поверхности является более умеренным по сложности процесса моделирования, существуют также некоторые рекомендации, на которые тебе следует опираться.

Планируй формы

В органическом моделировании ты должен изучать анатомию живых существ. То же самое касается моделирования твердых поверхностей. Ты должен знать анатомию своей будущей модели и планировать формы. Это позволит тебе избежать деформации и получить правильные пропорции с самого начала.

Последнее, чего ты хочешь, это чтобы некоторые элементы твоей модели твердой поверхности были «слегка» смещены после того, как ты добавишь детали.

Изучи взаимодействие суставов

В конкретном дизайне моделисты сталкиваются с многочисленными ограничениями в движении, где функциональность берет верх над дизайном. В 3D моделировании дизайна, с другой стороны, ты можешь изучить все тонкости механизма и взаимодействие его сочленений.

Это позволит тебе поэкспериментировать и добиться надежной модели, прежде чем отправлять ее на 3D-скульптурирование. Такие механизмы как-то тоже напоминают анатомию в органическом моделировании, не так ли?

Сосредоточься на разнообразии форм

При моделировании твердых поверхностей ты всегда должен добавлять детали симметрично, чтобы сохранить техническую целостность модели. Однако тебе следует проанализировать различные варианты, чтобы удерживай 3 вариации шкалы тоже. Старайся сохранять большие участки без добавления деталей или, наоборот, добавляй их к более мелким частям, чтобы сделать модель более привлекательной.

Рендеринг твоих моделей с помощью MODO

Если ты хочешь избежать слияния сетчатых подразделов, но при этом добавить большое количество булевых функций, используй MODO. Он скругляет края и обрабатывает рендеринг более эффективно, что сэкономит тебе кучу времени.

Изучите инструмент «Фаска

Модели с твердой поверхностью, как правило, имеют более жесткую топологию, более твердые края, меньшие кривые и более чистые сетки. Хотя они все равно выглядят реалистично благодаря инструменту скоса.

Не существует правил, запрещающих использовать мягкие элементы и формы в моделировании твердых поверхностей.

Примечание: Жесткие края только сделают твою модель более искусственной. Поэтому тебе следует скосить сетки и края, чтобы свет реагировал с ними во время рендеринга.

Элис Костаби
Руководитель проекта

Приветствую тебя! Давай обсудим твой проект. Наши менеджеры 3D-проектов свяжутся с тобой в течение 48 часов!

Hard-Surface моделирование в Blender

Этим уроком мы начнем коротенькую серию из двух уроков, в которых создадим анимацию высокотехнологичного механизма в Blender. Конкретно в первой части мы сосредоточимся на hard-surface моделировании всех основных деталей, а во второй приступим к настройке материалов и анимации.

Видеоурок

Если чувствуете в себе силы, рекомендую попробовать создать все 11 деталей самостоятельно, основываясь на приведенных картинках и модификаторах с описанием. Это прокачает вас на порядок больше, нежели повторение моих действий по видеоуроку.

Почти все детали мы создаем из кольца. 90% деталей очень просты и для их создания достаточно лишь экструдирования и пары лупкатов. Модификаторы Bevel и Subdivision Surface будут классикой этого урока.

Вторая деталь отличается от первой по большому счету количеством вершин кольца. В остальном же все принципы и режим работы такие же.

Элементарная деталь. Удалить грани через одну и поднять вверх.

А вот это, пожалуй, самый сложный этап всего урока. Для создания подобной детали я использовал 5 модификаторов. Первые два (Array и Simple Deform) уже применены для удобства работы.

Нужно создать на плоскости желаемую топологию (максимально равномерную), затем размножить (Array), с помощью пустышки придать форму кольца (Simple Deform), ну а дальше вы все видите уже сами.

После «сложного» к простому. Без комментариев.

Здесь снова кольцо на 128 вершин и дальше экструдирование и лупкаты.

Это второй сложный объект урока. Точнее не сколько сложный, сколько требующий дополнительных действий, чтобы избавится от искажений генерируемых модификатором Bevel.

После создания формы, которую вы видите, с помощью модификатора Shrinkwrap была произведена коррекция вершин. Если понятия не имеете, как с помощью модификатора Shrinkwrap можно поправить hard-surface — подсмотрите этот момент в видеоуроке (таймкоды помогут быстро найти нужный момент).

Снова прерываемся на что-то очень простое.

Здесь ключевую роль играют пустышка и модификатор Array. Именно они позволяют нам создать итоговое кольцо из исходного объекта.

Здесь модификатор Mirror позволит сосредоточиться лишь на 4-й части объекта. В целом объект очень прост.

Ну и в завершение также не будет ничего усложнять. Простые формы, экструдирование и все готово.

Вот собственно и все! Настоятельно рекомендую создать свои вариации подобных объектов. Можно видоизменять мои, а можно создавать свои собственные. И обязательно поделитесь итоговым набором деталей в комментариях!