3D персонажи

Связаться

Заказать

Трехмерная компьютерная графика стала неотъемлемой частью современной медиаиндустрии. Практически каждый медиапродукт (презентация, видеоролик, анимационное видео, компьютерная игра, кино-проект и т.д.) создается с использованием возможностей трехмерной графики. Зачастую, главными действующими лицами, в таких медиапродуктах, являются персонажи. Ими могут быть люди, животные, растения, различные существа, техника (например роботы), а порой даже и объекты, которые в реальном мире живыми не являются (например мебель, бытовая или электронная техника). Трехмерная графика позволяет в каждый из них вдохнуть жизнь благодаря возможностям трехмерной анимации. Но до того, как аниматор заставит объект «ожить», он должен быть придуман и сделан.

Общая информация

Как мы с вами знаем, медиаиндустрия, на ее текущем этапе развития, включает в себя целую группу направлений и в каждом из них используются трехмерные персонажи. В киноиндустрии трехмерные персонажи могут быть использованы как цифровые дублеры реальных актеров, а так же для создания существ, которых в реальной жизни не существует. В рекламных телевизионных роликах трехмерные персонажи могут быть главными героями и рекламировать продукт или услугу. В компьютерных играх персонажи нужны для наполнения игрового мира. В трехмерных, анимационных, мультипликационных фильмах персонажи — это главные герои, за которыми следит зритель и узнает историю, которые эти персонажи проживают.

Трехмерные персонажи — один из главных атрибутов, без которого трудно себе представить современные медиа-проекты. Так с чего же начинается разработка таких персонажей и как выглядит процесс их создания?

Еще лет 10 назад, этот процесс был линейным и очень простым. Сейчас же он имеет много нюансов и особенностей, которые в первую очередь определяются тем, для чего данный персонаж будет использоваться в будущем и к какому типу индустрии он будет иметь отношение. Огромную роль в этом разнообразии технологий и методов разработки трехмерных персонажей сыграло стремительное развитие компьютерной техники и программного обеспечения для работы с трехмерными моделями.

Например, процесс создания 3D персонажа для киноиндустрии, отличается от разработки такого же персонажа для компьютерной игры. В тоже самое время, даже в области кино, один и тот же персонаж может создаваться разными способами, в зависимости от того, какую задачу он будет выполнять в данном проекте. Поэтому более правильным будет определение основных направлений медиаиндустрии, где используются трехмерные персонажи и ознакомление с процессом их создания в каждой отрасли отдельно.

Выделим следующие отрасли: кинопроизводство, реклама и телевидение, компьютерные игры и анимационные фильмы.

Как будет видно ниже, многие этапы создания 3D персонажа похожи в той или иной индустрии, а многие в корне отличаются, но неизменным остается один этап для всех направление — это идея и создание образа персонажа.

Создание образа будущего трехмерного персонажа

В основе любой трехмерной модели, в том числе и персонажей, лежит интересная идея. Идею может подать сценарист, режиссер, главный художник или сам моделлер персонажей (специалист по созданию трехмерных моделей персонажей). Как правило, идея — это словесное описание или черновой набросок образа персонажа.

Дальше за работу берется художник по концептам (в профессиональной среде — concept artist). Как правило это профессиональные художники с соответствующим образованием, которые прекрасно рисуют от руки, а так же с использованием графического планшета. Помимо владения искусством рисунка и живописи, данные специалисты очень творческие личности, знания которых далеко выходят за область изобразительного искусства. Главная задача художника по концептам — это разработка визуального образа персонажа. Имея на руках только словесное описание персонажа или черновой набросок, художник должен проработать его более детально. Как правило, для начала делают несколько черновых набросков, которые показывают возможные варианты того, как будет выглядеть персонаж. После этого эти концепты утверждаются руководством (режиссер, главный художник и т.п.). Когда образ выбран, художник должен его проработать очень детально с учетом особенностей персонажа. Например, таких как: где живет персонаж, в каких условиях, что ест, чем занимается, какой у него характер, какой возраст и т.д. Когда образ готов и утвержден, художник по концептам подготавливает дополнительные изображения персонажа. Такие как: разные виды положения его тела, различные фазы движения, различные виды мимики, крупные виды деталей персонажа (одежда, оружие, амуниция и т.п.). Весь этот материал в будущем будет передан на следующий этап производства и поможет создать трехмерную модель персонажа, точно соответствующую, нарисованному концепту.

Изображения могут быть как цветные, так бесцветные. Самое главное, они должны четко давать понять что за персонаж нарисован и какие детали у него нужно будет проработать, при создании трехмерной модели.

Для создания цифровых рисунков можно использовать огромное количество программного обеспечения, представленного на рынке, причем, как платного, так и бесплатного, но лидерами являются такие программы как Adobe Photoshop и Corel Painter.

Итак, после того, как концепты готовы, самое время заняться созданием трехмерных моделей персонажей по этим рисункам. Давайте посмотрим, как выглядит этот процесс в киноиндустрии.

Кино и трехмерные персонажи

В самом начале этой главы хотелось бы обозначить два направления использования трехмерных персонажей, которые существую в этой индустрии. Это создание:

Концептуальных трехмерных моделей персонажей;
Создание трехмерных персонажей для внедрения в отснятый киноматериал.

Первое направление позволяет создать трехмерную модель персонажа, которая в основном нужна для:

Утверждения управляющим составом проекта (режиссер, продюсер, супервайзер, главный художник), как трехмерный прототип модели персонажа, которая будет в дальнейшем подготовлена для внедрения в кино-проект.
Использования в качестве рекламных компаний для поддержки кино-проекта (печатная продукция, игрушечные статуэтки и т.п.).

Второе направление уже позволяет создать финальную законченную трехмерную модель, которая будет внедряться, в отснятый киноматериал.

Очень часто трехмерная модель, которая была создана как концептуальная модель, становится основой для создания финальной модели, готовой к использованию в кино-проекте.

Итак, при создании трехмерной модели для отрасли кинопроизводства можно выделить несколько важных шагов, через которые проходит трехмерный персонаж:

Создание высокополигональной модели;
Создание трехмерной модели средней полигональности;
Создание текстурных разверток, текстур и материалов для модели;
Подготовка модели к анимации.

Первый шаг — это создание высокополигональной модели. Несколько лет назад такого этапа производства не было вообще, но с развитием технических и программных возможностей, он стал таким же важным этапом как и другие. Процесс создания высокополигональной трехмерной модели еще называют цифровым скульптингом или лепкой (от анг. digital sculpting — цифровая лепка). На данном этапе моделеры (специалисты по моделированию трехмерных моделей) фактически лепят модель в цифровой среде, так же как это делают обычные скульпторы, работая с глиной или гипсом. Только вместо рук и пальцев цифровые скульпторы используют огромный набор кистей, чувствительных к нажатию, что делает процесс цифровой лепки удобным и быстрым. Неоспоримым преимуществом перед созданием скульптур классическим способом является возможность отмены неверных действий и использование частей, ранее созданных моделей, в новых работах. К тому же цифровой скульптинг имеет возможность без особых трудностей изменить позу трехмерного персонажа в любой моменты работы, что в скульптуре «аналоговой» не возможно.

Главным инструментом для цифровых скульпторов (моделеров) является графический планшет. Конечно, можно работать и мышкой, но тогда мы теряем возможность использовать чувствительность к нажатию, которой обладает планшет.

Основными программными решениями для этого этапа являются программы Pixologic Zbrush, Autodesk Mudbox и 3D Coat.

Главное отличие вышеперечисленных программ от классических программ для создания трехмерных моделей, о которых мы скажем ниже, является возможность создавать модели, имеющие огромную детализацию (полигонаж, т.е. количество полигонов, небольших участков трехмерной модели, из которых состоит модель). Например, на этапе скульптинга, моделер может создать персонаж с детализированной проработкой рельефа кожи! Что бывает невозможно сделать другими средствами моделирования.

После того, как модель прошла данный этап создания, она уже может использоваться самостоятельно как трехмерный прототип, а может и передаваться на следующий этап производства.

Создание трехмерной модели средней полигональности — второй этап производства трехмерной модели персонажа, необходим по той причине, что результат, который получен на первом шаге создания, абсолютно не пригоден для анимации персонажа. Поэтому для того, чтобы модель в будущем могла быть анимирована, создается ее упрощенная копия. Копия, имеющая меньшее количество полигонов в своем составе, что дает возможность аниматорам комфортно работать с ней в реальном режиме времени.

Сразу сделаем уточнение, что полигон — это небольшой участок поверхности, имеющий треугольную, четырехугольную и многоугольную форму. Фактически каждая трехмерная модель персонажа состоит из набора полигонов и чем их больше, тем более полигональной считается модель. С одной стороны, это увеличивает качество модели, так как большим количеством полигонов можно передать больше деталей на поверхности модели, а с другой, это увеличивает нагрузку на оборудование, на котором выполняется работа с моделью. Поэтому каждое из направлений медиаиндустрии устанавливает свои требования к трехмерных моделям.

После того как моделером получена высокополигональная модель персонажа, он начинает работать над создание модели, имеющей средний полигонаж. Для этого могут использоваться любые программы, имеющие инструменты для работы с полигональными моделями. Хотя сейчас очень распространена технология создания упрощенных трехмерных моделей, используя для этого поверхность высокополигональной модели. Такая технология носит название — ретопология. Примером такой программы может являться ПО Topogun, хотя существуют и другие программы, выполняющие данную функцию. Данная программа позволяет создавать и редактировать упрощенную модель, «привязывая» ее полигоны к поверхности высокополигональной. Т.е. моделеру не нужно думать о том, правильно ли расположен полигон в пространстве, так как он всегда будет находиться на поверхности детализированной модели. Ему остается сосредоточиться только на том, чтобы модель имела правильную топологию (т.е. чтобы расположение полигонов соответствовало естественным контурам и линиям тела персонажа, а так же мышечной структуре) и над тем, чтобы количество полигонов в финальной модели, соответствовало, установленному техническому заданию.

Пример ретопологии в Topogun. Белый цвет — высокоплигональная модель. Серый цвет — упрощенная модель средней полигональности.

После этого этапа фактически модель готова. Точнее сказать готова ее сетка, т.е. поверхность, состоящая из полигонов, но, как правило, этого еще недостаточно, для того, чтобы модель можно было использовать в кино-проекте.

Не менее важным этапом, чем два предыдущих, является третий шаг производства — создание текстурных разверток, текстур и материалов. Этот этап заставляет безликую серую модель, какой она является после этапа моделирования, выглядеть живым объектом. Кожа персонажа становится кожей, одежда — одеждой, оружие и амуниция становятся металлическими поверхностями. Правильно настроенные материалы, или как их называют в профессиональной среде — шейдеры, совместно с созданными наборами текстур, завершают визуальный этап работы над моделью. Теперь персонаж готов и зрителю четко понятно кто он такой.

Перед тем, как художник по текстурам приступит к этапу создания необходимых наборов текстур для персонажа, моделер должен выполнить еще один важный этап — создать текстурные развертки для модели. Как мы уже знаем, трехмерные модели являются моделями, находящимися в трехмерном пространстве, а текстуры, которые будут для них создаваться, это плоские растровые изображения. Для того, чтобы указать как плоская текстура будет отображаться на поверхности трехмерной модели, используются текстурные развертки. Они указывают каждому полигону трехмерной модели его место на плоской текстуре.

Создавать текстурные развертки, которые часто называют UV-развертками, могут любые программы, занимающиеся моделированием объектов. Это такие программы как: 3dsMax, Maya, Softimage, LightWave 3D, Luxology Modo, Blender и т.п. Так же существуют и специализированные решения, которые занимаются исключительно созданием текстурных разверток. Примером таких программ может быть ПО headus UVLayout или Unfold 3D.

После того, как развертка готова, приступают к этапу создания необходимого набора текстур. До недавнего времени и этот этап был четко предопределен. По имеющимся разверткам, художник по текстурам мог нарисовать необходимые текстуры для модели, используя фотографии и манипуляции с ними или же рисуя все с нуля. Но в последние 5-8 лет, с выходом нового программного обеспечения, этот процесс в корне изменился. Теперь художники по текстурам рисуют необходимые наборы текстур прямо на поверхности трехмерных моделей! Это гораздо удобнее и эффективнее, чем старый классический подход. Хотя и он сейчас тоже используется, но все же, применительно к трехмерным персонажам, новое течение позволяет получать великолепные результата гораздо быстрее. Программными решениями для выполнения такой задачи являются программы: The Foundry Mari, Autodesk Mudbox, Pixologic Zbrush, Pilgway 3dCoat и Maxon BodyPaint 3D.

Как правило, для трехмерных персонажей создается не одна текстура, а целый набор текстур. Это вызвано тем, что разные текстуры используются для передачи различных свойств модели. Например, текстура цвета обычно создается всегда, так как она позволяет определить, какие части модели, какой цвет или фактуру будут иметь. Не менее важна текстура шероховатости (bump). Она помогает поверхность модели сделать рельефной. Например, складки на коже или шрамы. Все это будет иметь объем, благодаря этой текстуре. Помимо этого очень часто используются такие типы текстур как: карта нормалей, карта рельефа (displacement), карта бликов (specular), карта подповерхностного рассеивания (sub-surface scattering, очень важная карта для настройки реалистично выглядящей кожи персонажа), карта прозрачности (alpha) и многие другие.

Последним этапом в создании трехмерных моделей персонажей является этап подготовки модели к анимации. Этот этап выполняется специалистами по настройке (оснастке) персонажей. В профессиональной среде их называют setup artist (или skinning, rigging artist). В задачи данного специалиста входит создание набора костей для трехмерного персонажа и создание удобных средств для управления этими костями, с помощью которых, аниматор сможет выполнять анимацию модели в будущем. Помимо костей для персонажа, так же могут создаваться морфоцели или блендшейпы. Они бывают часто нужны для выполнения лицевой анимации и создания мимики модели. Процесс настройки трехмерного персонажа очень часто осуществляется в тех же программах, в которых он и создается. Такие программы как: Maya, 3dsMax, Softimage, LightWave 3D, Blender, Houdini, Cinema 4D и многие другие, являются комплексными пакетами для создания трехмерной графики и обязательно имеют весь необходимый инструментарий для создания оснастки трехмерного персонажа.

В дальнейшем готовый персонаж отправляется в отдел анимации, где в него «вдохнут» жизнь и заставят сыграть отведенную ему роль в проекте.

На самом деле, в других отраслях медиаиндустрии, этапы создания персонажа отличаются лишь частично. Поэтому мы не будем так детально их разбирать, а просто скажем об отличиях этих процессов в той или иной отрасли.

Телевидение и трехмерные персонажи

Главным отличием отрасли телевизионной рекламы от кинопроизводства, с точки зрения производства трехмерных персонажей, является то, что в рекламе очень часто используют мультипликационных персонажей, так как реализм здесь не всегда бывает нужен. В силу этого, этап создания высокополигональных моделей персонажей для этой отрасли часто бывает не актуален. Поэтому процесс разработки трехмерной модели часто сводится к трем этапам. Это:

Создание трехмерной модели средней полигональности или низкополигональной модели;
Создание текстурных разверток, текстур и материалов для модели;
Подготовка модели к анимации.

После получения низкополигональной модели или модели средней детализации, она проходит через процесс сглаживания и дробления сетки (полигонального каркаса). В результате этого шага, трехмерная модель превращается в высокополигональную модель, имеющую красивые плавные формы. Этот этап выполняется перед самым процессом рендеринга (визуализации), когда трехмерная сцена становится плоским изображением.

Стиль анимации для таких персонажей, как правило, тоже отличается от реалистичной анимации, необходимой для производства кино. Аниматоры стараются больше использовать «мультяшную» анимацию, нежели реалистичную. В такой анимации присутствуют неестественные для человека изменения форм тела и конечностей. Это еще в большей степени делает персонажа мультипликационным героем.

Трехмерные компьютерные игры и персонажи

Современные трехмерные компьютерные игры активно используют трехмерных персонажей. Главные герои, особенно в играх от третьего лица — это самый лучший пример использования трехмерных моделей персонажей. В тоже самое время и второстепенные герои или даже просто жители игрового мира тоже являются персонажами, сделанными средствами трехмерной графики. Современные игры не могут обходиться без персонажей! Поэтому для их создания используется свой процесс. Он очень похож на процесс производства трехмерных моделей для кино, но с одним важным отличием — трехмерные модели для игр создаются низкополигональными моделями, т.е. моделями, имеющими небольшое количество полигонов в своем составе. Это обусловлено тем, что две предыдущие отрасли используют графику, которая проходит процесс визуализации (рендеринга) в свободном режиме, т.е. один кадр с персонажем может просчитываться во времени столько, сколько будет нужно. Это могут быть минуты, часы или даже дни. В тоже самое время, компьютерная игра происходит в реальном режиме времени, т.е. пользователь (игрок), нажав кнопу, хотел бы видеть результат этого действия незамедлительно. Он не станет ждать часы, пока его персонаж сделает какое-то действие. Для того, чтобы компьютерная игра отвечала на ваши команды мгновенно, нужно установить некое ограничение на количество полигонов для всех трехмерных моделей, наполняющих игровой мир. Именно по этой причине в компьютерных играх используются низкополигональные трехмерные модели персонажей.

Процесс производства персонажа для игр выглядит следующим образом:

Создание высокополигональной модели;
Создание низкополигональной трехмерной модели;
Создание текстурных разверток, текстур и материалов для модели;
Подготовка модели к анимации.

Высокополигональная модель нужна для того, чтобы по ее поверхности создать низкополигональную модель и для того, чтобы снять с нее информацию о рельефе модели и перенести эту информация на упрощенную модель, используя текстуры.

Если в кино и телевизионной рекламе, мы можем использовать модели, имеющие полигонаж (количество полигонов, из которых они состоят) в сотни тысяч полигонов, а порой их предел поднимается до миллионов, то в компьютерных играх модели имеют полигонаж в сотни и тысячи полигонов. Он редко бывает выше 20.000 полигонов. Количество полигонов модели определяется оборудованием, на котором игра будет работать. Если это мобильное устройство или планшет — требования одни, если же это мощная игровая консоль — требования совсем иные. Но во всех случаях задача у моделера одна: имея ограниченное количество полигонов, создать модель, которая будет выглядеть так, как будто бы она имеет очень высокую детализацию и полигонаж. Это целое искусство — создать иллюзию детализации при ее полном отсутствии!

Последней сферой медиаиндустрии, где используются трехмерные персонажи, является производство трехмерных анимационных художественных фильмов.

Анимационные фильмы и трехмерные персонажи

Данная отрасль индустрии сейчас активно набирает обороты. Все мы с вами видели и любим такие мультфильмы как «Корпорация монстров», «В поисках Немо», «Тачки» от анимационной студии Disney/Pixar или «Ледниковый период» и «Рио» от компании Blue Sky Studio. Все эти проекты — это примеры отлично созданных анимационных фильмов, выполненных средствами трехмерной графики. Персонажи в этих проектах играют первостепенную роль. Но, как ни странно, процесс создания персонажей для этой отрасли практически ничем не отличается от создания персонажей для телевизионной рекламы. Единственный нюанс — это реализм этих «мультяшных» героев. Если для телевидения он не критичен, то для анимационного кино нужен некий баланс между «мультяшностью» и реалистичностью. Очень часто этот реализм получается за счет использования реалистичной шерсти или меха, а так же за счет создания более реалистичных типов материалов (шейдеров) для трехмерного персонажа. Во всем остальном, отличия отсутствуют.

Поэтому отличных от других отраслей программных решений или технологий производства в данной отрасли нет. Главная особенность таких фильмов — это интересный сценарий (интересная история) и живые персонажи с характерами.