3D GameDev: що таке hard surface modeling?

Print Friendly, PDF & Email

Тим, хто хоче створювати персонажей та різні деталі сучасних ігор, ринок пропонує безліч можливих напрямів: ви можете вчитися на character artist, environment artist, texture artist, VFX та інші. Кожна з цих ролей має свої складнощі та особливості. Але найкращим варіантом для старту, на нашу скромну думку, є саме hard surface modeling — напрям, що пропонує роботу з простими, зрозумілими формами, що дозволяє поступово освоювати складніші техніки й удосконалювати свій рівень без зайвих бар’єрів.

Hard surface — це метод 3D-моделювання, який підходить для створення чітких і детальних об’єктів: зброї, техніки, транспортних засобів. Якщо органічне моделювання працює з плавними та м’якими формами, то в hard-методі акцент зроблено на геометрії, точності та строгих лініях.

Цей підхід є затребуваним у геймдеві та CGI (Computer-generated imagery, комп’ютерній графіці), оскільки він як ніхто інший дозволяє створювати реалістичні моделі з високим рівнем деталізації. Футуристичні роботи, гіперреалістичні автомобілі, візуально точні та продумані об’єкти — це і багато іншого може зробити той, хто володіє hard surface modeling. Цікаво дізнатися більше про те, як усе влаштовано зсередини? Тоді давайте розбиратися, з чого почати.

Основне про hard surface modelling

Технологія дозволяє проектувати зовнішню форму або поверхню об’єкта. Тут важлива геометрія: все повинно бути чітко, без плавних ліній та округлостей. Цей метод застосовується в тих випадках, коли потрібно створити предмети з жорсткими та правильними формами — від автомобілів до зброї та архітектури.

Робота з hard surface моделями вимагає акуратного підходу, адже будь-який перекіс або зайвий полігон можуть зіпсувати об’єкт. Працюючи в цьому методі, вам потрібно зосереджуватися не стільки на творчості, скільки на технічній точності, приділяючи увагу найдрібнішим деталям: кожен болт, шов або деталь конструкції повинні бути на своєму місці.

Головна перевага методу — можливість створювати об’єкти, які виглядають як справжні навіть при розгляді зблизька. Відеоігри, CGI для фільмів, рекламні ролики та багато інших індустрій активно використовують hard surface, оскільки він дозволяє досягти високого рівня реалізму.

Hard surface VS organic modeling

У 3D-моделюванні всі об’єкти поділяються на дві категорії: органіка та тверда поверхня. Здавалося б, нічого складного — або одне, або інше. Але чим глибше копаєш, тим більше виникає нюансів. Кожен 3D-художник бачить цю грань по-своєму, і іноді різниця стає надто розмитою.

Давайте розберемося, в чому полягають основні відмінності hard surface modelling від organic modelling:

  1. Тип об’єктів. Hard surface дозволяє створювати предмети з чіткими, геометрично правильними формами — зброю, техніку, машини. У той час як organic modeling використовується для створення живих істот: людей, тварин, рослин та інших об’єктів із плавними й текучими формами.
  2. Форма та топологія. В органічному моделюванні важливі плавні переходи, гнучкі форми та деталі, що підлягають деформуванню при анімації. У hard surface акцент зроблений на жорстких лініях і гострих кутах. Топологія в hard surface моделях може бути більш вільною, допустимі n-gons (багатокутники з 4 і більше сторонами), на відміну від органіки.
  3. Анімація та деформація. Органічні моделі часто призначені для анімування та повинні правильно змінювати форму при русі (наприклад, рух кисті й пальців персонажів). У hard surface моделюванні об’єкти здебільшого статичні, і анімація для них не потрібна, а якщо й потрібна, то без деформації (наприклад, машина в русі).
  4. Природа об’єктів. Деякі неорганічні об’єкти, що зустрічаються в природі — каміння або натуральні грубі текстури — можуть належати до hard surface, незважаючи на своє походження. Органічні моделі — це все, що пов’язане з природною м’якістю й гнучкістю, навіть якщо це щось неживе — як мішок із квасолею або подушка, наприклад.
  5. Структура сітки. Для органічного моделювання ключовим є створення правильної сітки, що плавно переходить з однієї форми в іншу. У сітці hard surface допустиме використання більш грубої та кутової топології, якщо вона добре виглядає у фінальній візуалізації.

Розуміння різниці між hard surface і organic моделюванням важливе не тільки для коректної техніки, але й для правильного спілкування з клієнтами. Потрібно створити монстра? Допоможе фахівець із hard surface. Хочете анімувати персонажа або зробити реалістичне дерево? Вам до органік-моделера. Чітке розуміння відмінностей методів допомагає уникнути плутанини й грамотно проконсультувати замовника.

Де використовується

Навичка роботи з hard surface моделюванням — чудовий додатковий інструмент в арсеналі сучасного 3D-художника, що робить вас затребуваним в різних індустріях. Оскільки цифрові технології швидко розвиваються, уміння створювати точні й складні 3D-моделі відкриває перед вами безліч перспектив.

Ось кілька індустрій, де сьогодні особливо затребуване hard surface modeling:

Відеоігри 

У GameDev hard surface вважається базою для створення всіх технологічних об’єктів, від зброї до транспорту та архітектури. Моделі, створені таким методом, дозволяють досягти супер-деталізованих і правдоподібних візуалізацій, що особливо важливо для ігор з високим рівнем реалізму — майже всіх сучасних розваг.

Кінематограф і анімація

У фільмах і анімаційних проектах hard surface використовується для створення складних CGI-моделей, що повинні гармонійно вписатися в сцени з реальними акторами. Роботизовані персонажі, футуристичні будівлі, високотехнологічне обладнання — метод дозволяє втілити в життя будь-які фантазії режисерів.

Промисловий дизайн

Інженери та дизайнери часто використовують hard surface для розробки прототипів автомобілів, гаджетів і побутової техніки. Метод дозволяє створити точну 3D-модель продукту ще на етапі проектування, що суттєво прискорює процес розробки.

Архітектура

Hard surface допомагає створювати детальні 3D-візуалізації будівель і інтер’єрів. Архітектори можуть буквально “будувати” свої проекти у віртуальному середовищі, показуючи клієнтам реалістичні зображення майбутніх об’єктів.

Маркетинг

У сфері реклами hard surface моделювання використовують для створення вражаючих 3D-рендерів продуктів, які ще не існують у реальності. Це дає великим компаніям безліч можливостей для просування своїх новинок.

Інженерія та виробництво

Інженери активно моделюють складні деталі й механізми за допомогою hard surface. Метод дозволяє віртуально протестувати продукт і виявити можливі помилки ще до початку виробництва.

У 2024 році на одній лише органіці в 3D далеко не підеш. Сьогодні потрібно вміти створювати ідеально чіткі форми: від зброї до космічних кораблів. Навичка моделювання твердих поверхонь відкриває вам дорогу до перспективних проектів, що визначають майбутнє ігор, кіно та промисловості.

Яке програмне забезпечення потрібне для роботи

Для успішного hard surface моделювання важливо вибрати відповідний софт, адже без правильних інструментів далеко не заїдеш. Пайплайни можуть відрізнятися залежно від студії та проєкту, але є кілька ключових програм, які повинні бути в арсеналі кожного 3D-художника:

  1. 3ds Max і Maya — два найпопулярніші інструменти для моделювання. Комусь зручніше працювати в Maya, хтось надає перевагу 3ds Max, але обидва варіанти активно використовуються в індустрії. Якщо ви хочете бути універсальним спеціалістом, варто опанувати і те, і те.
  2. Fusion 360 — вибір тих, хто працює з точною геометрією та інженерними об’єктами. Програма чудово справляється із завданнями створення складних технічних моделей і ідеально підходить для розробки прототипів.
  3. Adobe Substance 3D Painter — найкраще рішення для текстурування. Якщо ваша мета — реалістичні текстури, що відповідають фізично коректному рендерингу, то без Adobe Substance 3D Painter не обійтись. Це практично стандарт у індустрії.
  4. Marmoset Toolbag 4 — у геймдеві рендеринг часто виконується безпосередньо всередині ігрового рушія, але для створення ефектного портфоліо Marmoset стане у пригоді. Тут ви зможете не тільки продемонструвати свої моделі, але й виконати бейкінг текстур, перенісши деталізацію з високополігональної моделі на ігрову.
  5. Rizom UV — найкращий вибір для упаковки UV-розгорток. Програма забезпечує швидку та якісну автоматичну упаковку, що є дуже важливим для подальшого текстурування.

Опанування цих програм відкриє для вас двері до багатьох проектів у найрізноманітніших індустріях. Працюючи з крутим софтом, ви почуватиметеся впевнено як під час співпраці з великими студіями, так і на фрилансі.

Хочете створювати об’єкти, які захоплюватимуть людей своєю реалістичністю? Тоді час опанувати 3D-моделювання та увійти до числа тих, хто робить наш світ трохи кращим. Реєструйтеся на наш курс, щоб стати 3D-художником і знайти роботу в GameDev або IT-компанії вашої мрії. 

І знаєте, що найкрутіше в цьому навчанні? Що окрім цінної вижимки знань на курсі ви отримаєте ще й доступ до найкращих інструментів — Maya, Marmoset та Adobe Substance painter — чия сумарна вартість підписок на місяць становить більше $300 (а для студентів Genius.Space всі вони будуть у безкоштовному доступі). Чекаємо на вас за цим посиланням.

Додаткові інструменти

Крім основних програм, 3D-художники часто використовують додаткові інструменти, що значно розширюють їхні можливості під час створення hard surface моделей. Ми підібрали кілька сервісів, які допомагають покращити процес моделювання та оптимізують текстурування, рендеринг і подальшу обробку.

Blender

Це професійне програмне забезпечення з відкритим вихідним кодом підходить для широкого спектра завдань моделерів: від створення фігури та скульптингу до рендерингу та анімації. Багатофункціональна програма дозволяє створювати як складні hard surface моделі, так і анімовані сцени. Blender особливо популярний серед фрілансерів та незалежних розробників завдяки тому, що він безкоштовний і пропонує безліч необхідних у роботі функцій.

Autodesk Mudbox

Mudbox від Autodesk — інструмент для створення високополігональної цифрової скульптури та текстурного забарвлення моделей. Хоча він частіше використовується для органічного моделювання, Mudbox ідеально підходить для детального скульптингу hard surface об’єктів. Програма дозволяє моделювати складні форми й текстури з високим рівнем деталізації, що робить її надзвичайно корисною для 3D-художників.

Adobe Photoshop

Цю програму знають усі — це стандарт у галузі для роботи з растровою графікою. Однак, крім цього, вона може бути корисною й у роботі з hard surface моделями. Найчастіше сервіс використовується для створення та редагування текстур, матеріалів і масок для 3D-моделей. Незважаючи на те, що Photoshop не є спеціалізованим інструментом для hard surface, він пропонує безліч можливостей для постобробки зображень і текстур.

Adobe Illustrator

Adobe Illustrator — це векторний редактор, який можна використовувати для створення детальних технічних креслень і концепт-артів у рамках роботи з hard surface моделями. Його інструменти будуть особливо корисними для розробки чітких і точних елементів — логотипів, візерунків або складних форм — які потім можна перенести в 3D-середовище для подальшого моделювання.

Substance Painter

Substance Painter вважається професійним інструментом для текстурування 3D-моделей у режимі реального часу. Він дозволяє художникам наносити текстури безпосередньо на 3D-об’єкти, використовуючи спеціальні інтелектуальні матеріали, які адаптуються до моделі та створюють реалістичні текстури й ефекти. До речі, це особливо корисно саме в роботі з hard surface, оскільки програма дозволяє деталізувати поверхню моделі до найдрібніших деталей, зображаючи на ній потертості, іржу чи блиск.

Houdini

Потужний пакет для роботи з тривимірною графікою, що пропонує художникам широкий набір інструментів для процедурного моделювання та створення візуальних ефектів. Він стане у пригоді при створенні складних процедурних об’єктів і симуляцій — руйнувань, механізмів чи динамічних сцен. У рамках hard surface моделювання Houdini можна використовувати для генерації геометрії, автоматизації процесів створення складних форм і моделювання технологічних об’єктів.

8 рекомендацій для моделювання твердих поверхонь у Maya

Hard surface моделювання — це повноцінна база для створення реалістичних і детальних об’єктів, без якої не обійтися в GameDev та інших сферах. Від зброї й машин до будівель та фантастичних технологій — цей метод дозволяє втілювати в життя різноманітні складні концепції. Нижче ми зібрали вісім порад по роботі в Maya — одній з основних програм для моделювання — від провідних 3D-художників, які допоможуть вам покращити свої навички та прискорити робочий процес.

Намалюйте загальну структуру моделі на ранніх етапах

Починати роботу варто з блокування основних форм. Використовуйте примітиви (куби, циліндри, сфери), щоб задати загальну структуру вашої моделі. Так ви зможете наочно оцінити масштаб і пропорції об’єкта, уявивши, як виглядатиме фінальна модель у просторі. Наприклад, якщо ви моделюєте автомобіль, почніть із кубів для корпусу й циліндрів для коліс. Паралельно з цим у процесі можна подумати і про майбутню анімацію: рухомі частини потрібно планувати заздалегідь, щоб згодом уникнути проблем з механікою.

Підготуйте референси для максимальної реалістичності

Пошук референсів — це основа створення реалістичних моделей. Дослідіть реальні аналоги вашого об’єкта: наприклад, якщо ви моделюєте машину, подивіться, як влаштовані справжні автомобілі зблизька, як виглядають їхні механізми й деталі.

Що більше референсів ви підберете й вивчите, то точнішою буде ваша модель у результаті. Також не забувайте про можливість отримати референси за допомогою інших 3D-робіт. Дослідження підходів інших художників до аналогічних завдань — це найдоступніший спосіб удосконалюватися.

Ураховуйте композицію моделі

У процесі моделювання важливо передбачати те, як ваша модель сприйматиметься у фінальній сцені, й враховувати це. Розглядайте проект із різних кутів і подумайте, які його частини будуть видимі для глядача. Наприклад, якщо вашу модель буде показано здебільшого з одного конкретного ракурсу, ви можете приділити більше уваги цій стороні та менше часу витратити на частини, які майже не будуть помітні. Щоб перевірити модель з різних позицій, можна використовувати камери в Maya. Крім того, подумайте про масштаб і рівень деталізації для кожного елемента сцени.

Використовуйте фаски для створення реалістичних країв

Реальні об’єкти рідко мають ідеально гострі краї, тому для створення правдоподібнішої моделі можна використовувати фаски. У моделюванні зброї, наприклад, вони можуть додати об’єкту вагу та реалістичність. Але врахуйте: важливо уникати однакових фасок для всіх елементів, оскільки це зробить фінальний результат менш реалістичним. Для механічних об’єктів краще використовувати більш різкі фаски, а для природних об’єктів (наприклад, каменів) – плавні переходи. Під час роботи зважайте на те, як світло взаємодіятиме з поверхнею.

Працюйте з UV-розгорткою поетапно

UV-розгортка – завдання, яке краще виконувати поступово, не відкладаючи на пізніше. Коли ви працюєте з заблокованою моделлю в низькій роздільній здатності, створюйте прості UV-розгортки — це допоможе прискорити фінальний етап роботи з текстурами.

Якщо ваша модель складатиметься з повторюваних елементів (наприклад, болти, панелі), переконайтеся, що вони мають однакову UV-розгортку. Це заощадить час на текстуруванні та забезпечить однорідність. Для складних об’єктів можна використовувати інструменти автоматичної розгортки — Unfold або Layout.

Слідкуйте за чистотою топології

Навіть якщо ви моделюєте тверді поверхні, важливо пам’ятати про правильний розподіл полігонів. Це стосується не лише моделей для анімації, а й статичних об’єктів, оскільки чиста геометрія робить будь-яку модель більш керованою та спрощує її подальшу оптимізацію. 

Переконайтеся, що ваша модель переважно складається з чотирикутників, а трикутники та n-gons (багатокутники з більш ніж 4 сторонами) краще використовувати мінімально, оскільки вони можуть створити проблеми під час подальшого згладжування та рендерингу.

Робіть модель привабливою для глядача

Не зациклюйтесь на ідеальності проекту. Звісно, модель має бути технічно правильною, але ключове завдання — виглядати ефектно з точки зору кінцевого користувача. Навіть якщо ви працюєте за готовою концепцією, можливість додати творчий підхід завжди знайдеться.

Наприклад, ви можете додати цікаві деталі, що підкреслять характер об’єкта: подряпини, болти, невеликі технічні написи або елементи зносу. Не бійтеся відходити від брифу, якщо це додасть моделі виразності, але при цьому дотримуйтесь балансу, щоб надмір деталей не відволікав увагу від ключових елементів моделі.

Використовуйте відповідне програмне забезпечення для кожного завдання

Хоч Maya — один із найпопулярніших і потужних інструментів для hard surface modeling, не варто обмежуватися лише ним. Різні інструменти пропонують різні можливості для оптимізації вашого проекту:

  1. ZBrush чудово підходить для роботи з органічними деталями або складними формами.
  2. Marmoset Toolbag допоможе у створенні реалістичних рендерів.
  3. Houdini спростить створення процедурних об’єктів та складних візуальних ефектів.

Після знайомства з інструментами варто також вивчити інтеграцію між програмами, щоб у майбутньому використовувати кілька сервісів в одному проекті. Наприклад, ви можете створити основну модель у Maya, деталізувати її в ZBrush, а потім перенести назад у Maya для фінального доопрацювання та UV-розгортки.

Що робить 3D-художник у GameDev?

Робота моделерів у ігровій індустрії включає не лише створення моделей, а й тісну взаємодію з різними командами для створення візуально цілісної та гармонійної гри.

Обов’язків у 3D-художника може бути чимало, але основні з них – це:

  1. Створення 3D-моделей на основі 2D-концептів. Після затвердження ескізів і концепт-арту 3D-художник перетворює начерки у деталізовані тривимірні моделі. На цьому етапі важливо зберегти фірмовий стиль і контекст гри, опрацювати каркас скелета та забезпечити функціональність кінцівок для анімації.
  2. Взаємодія з арт-директором та провідним художником. 3D-художник тісно співпрацює з арт-директором і провідними спеціалістами компанії. Спільно з ними він розробляє стиль та обсяг робіт, які визначатимуть майбутній зовнішній вигляд персонажів та об’єктів у грі.
  3. Інтеграція персонажів у сюжет. Взаємодіяти з режисером, оператором і дизайнерами необхідно також для правильного впровадження персонажів у ігровий світ, адже, крім естетичної пропрацьованості, важливо органічно вписати героїв у лінію оповіді.
  4. Пошук референсів. Моделер досліджує естетику та жанр гри, щоб пізніше створити моделі, що запам’ятаються. Для цього вам потрібно буде грати у ігри, багато вивчати реальні об’єкти, цікавитися архітектурними стилями, культурними особливостями різних народів та іншими джерелами натхнення.
  5. Створення 3D-версій персонажів. Художник по персонажах перетворює концепт-арт на повноцінні моделі з риггінгом, скіном і текстурами. Важливо, щоб 3D-моделі правильно і правдоподібно рухалися в анімації, тому моделеру потрібно співпрацювати з командою аніматорів.

Існують і додаткові обов’язки, що допомагають моделерам розвивати hard і soft навички. Наприклад, художник має слідкувати за оновленням бібліотек і документувати процес створення моделей під час роботи, брати участь у виборі нових технологій та інструментів, знайомитися з новими программами на ринку тощо.

Робота 3D-художника у GameDev вимагає не лише технічних навичок, але й крос-функціональної взаємодії з усією командою, креативного мислення та суворого дотримання дедлайнів. Це складна, але захоплива професія, яка дозволяє створювати прекрасне — те, що в майбутньому подарує тисячам і мільйонам людей по всьому світу яскраві емоції.

Ми в Genius.Space запустили курс з 3D-моделювання, у рамках якого ви навчитесь створювати реалістичні моделі, опануєте текстурування та рендеринг, а також отримаєте всі необхідні навички для старту роботи в GameDev чи іншій діджитал-сфері. Реєструйтесь за посиланням вище та опановуйте перспективну професію разом із нами.