СОЗДАНИЕ КАМНЕЙ ДЛЯ ИГР ПРИ ПОМОЩИ ФОТОГРАММЕТРИИ.
https://3dpapa.ru/Sébastien Van Elverdinghe поделился своими секретами по созданию 3D-камней на основе фотографий.
Некоторые из его работ и учебник можно найти тут.
Введение
Sébastien Van Elverdinghe — 3d-художник из Стокгольма. В настоящее время он работает художником environment artist в Starbreeze Studios. Ранее он работал в Gamesground Games на проекте Forza Horizon 3, который был для отличной возможностью для реализации фотограмметрии в играх уровня AAA.
За последние 4 года Sébastien много занимался фотограмметрией. Он сразу начал фокусироваться на текстурах и материалах и это дало свои результаты.
Можете сравнить сами — черепичная развертка в 2014 году (слева) и один из последних скальных сканов (справа).
Фотограмметрия
Фотограмметрия — это один из способов получить статическую сканированную модель в игру. При этом приходится иметь дело с массивными текстурами 4-16k на уникальных немодульных сетках. Хорошим примером этого может быть демо-версия UE4 Kite. Хотя она отлично подходит для синематиков, но это довольно плохой подход для режима реального времени, особенно на больших пространствах.
Это то, чему художник уделил много внимания, работая над своим UE4 Marketplace Rock Texture Set. Давайте представим, что вы делаете небольшой каньон. Неправильный подход — сканировать набор из 4-8 больших камней, которые вы затем собираете. В результате вы получите 4 уникальные текстуры размером 4k. Вместо этого Sébastien сосредоточился на том, чтобы получить очень хорошую текстуру камня, которая захватывает действительно красивые элементы в карте высот. Тогда он просто создал базовый каньон «enveloppe mesh», которую можно смещать, используя только что созданную текстуру. Таким образом, может быть целая сцена, использующая только одну текстуру 4k для камней.
Лучше всего предварительно перемещать скалы в 3D-пространстве, используя height map, и импортировать оптимизированную сетку вместо использования тесселяции.
Представьте себе, сколько сеток вам нужно будет сканировать, а в данном случае только одна текстура (плюс снег, песок, мох). Помните также, что вы должны уметь скрывать швы.
Технология
Кроме камеры и компьютера вам ничего не нужно. В данном случае, навыки важнее, чем оборудование.
Все работы по сканированию были выполнены с использованием Canon 100D / Rebel SL1, одной из самых дешевых зеркальных фотокамер на рынке в ~ 400 $.
Вот несколько советов, которые помогут получить результат получше:
1) Ручная экспозиция. Хотя технически вы можете использовать плохую камеру с только автоматическими настройками, вы будете ограничены без ручной экспозиции. Все ваши снимки должны иметь одинаковые настройки, в противном случае ваша камера будет компенсировать более темные снимки, что усложняет программную обработку. В наши дни почти каждая камера/телефон имеет ручную экспозицию.
2) Хорошая SD-карта с быстрой скоростью записи. Сначала это может быть не очевидно, но это может значительно ускорить работу. Долгое время у Sébastien была SD-карта с низкой скоростью и приходилось ждать около 5 секунд между снимками. 5 секунд между фото — это длительное время, когда вы делаете сотни фотографий.
3) RAW-файлы. Формат сырого файла содержит намного больше информации и динамический диапазон, чем обычный JPG (который, кроме того, содержит артефакты сжатия). Это позволяет вам предварительно обрабатывать изображения для лучшего качества, цветового баланса и удаления виньетки.
Это также дает вам возможность контролировать информацию о освещении перед обработкой сканов. Файлы RAW могут быть огромными, учитывайте это при выборе SD-карты.
Необязательные пункты:
1) Сейчас автор уже редко использует штатив. Использование штатива без каких-либо сомнений улучшит качество сканирования. Но есть недостаток: требуется время и многое другое, чтобы настроить штатив для каждого снимка. При съемке экстерьера условия освещения редко бывают идеальными, поэтому вы, как правило, быстро делаете работу, чтобы избежать изменений освещения во время сканирования. Кроме того, вы можете использовать монопод, чтобы быть найти баланс между временем и качеством.
2) Сolor checker. Эта палитра может быть довольно дорогая, около 100 долларов за X-Rite. Контроллер цвета гарантирует, что ваши снимки будут правильно откалиброваны.
3) Если говорить о компьютерных параметрах, то при наличии игрового компьютера не будет проблем. У вас должно быть 16Gb of Ram и приличная видеокарта. Автор использует GTX670 и 16Gb Ram.
Освещение
Хорошее освещение — это самое сложное, потому что когда вы выходите на улицу, вы не контролируете его. В основном есть две вещи, которые вы должны избегать:
— дождь: все, что вы сканируете, должно быть сухим. Дождь делает все отражающим / темнее в зависимости от материала.
— изменение условий: если вы не можете получить хорошее равномерное облачное небо, по крайней мере, ищите что-то стабильное и равномерно освещённое. Перемещение облаков следует избегать любой ценой, поскольку они могут значительно изменить яркость за секунду.
Цель — облачное небо, которое в то же время очень однородное. Не ждите слишком долго, идеального момента не наступит!
Сколько фотографий обычно достаточно для хорошего материала?
Чем больше, тем лучше. Действительно, если кадры перекрывают друг друга, то это имеет решающее значение. Программное обеспечение фотограмметрии работает путем сопоставления кадров друг с другом.
С чего начать?
Sébastien всегда начинает фотографировать сверху вниз — будьте осторожны, чтобы ноги не попали в кадр! Ваш объект должен находиться на одинаковом расстоянии от вашей камеры, уменьшаться будет только глубина размытия.
В правилах съемки двигайтесь от общего к частному. Начинайте с глобальных снимком, который имеет общий вид. Сделайте хотя бы первые 8 кадров, можно больше. Будьте осторожны с глубиной резкости.
Затем вы делаете первый уровень масштабирования: снимите снимки сверху вниз примерно на 1/4 вашей поверхности. Убедитесь, что они перекрываются друг с другом более чем на 50%. Начните снова с 1/8, 1/16 и т. д. Все зависит от уровня детализации, который вы хотите получить в итоге.
Работа таким образом гарантирует, что если ваши снимки, которые будут находится рядом, не могут стыковаться со своими соседями, они все равно могут полагаться на предыдущий уровень детализации для правильного выравнивания.
В этом примере разным цветом обозначены разные уровни детализации.
Программное обеспечение
Есть два варианта — Agisoft Photoscan и довольно новая Reality Capture. Художник в основном использовал Photoscan, но недавно начал использовать Reality Capture (сейчас многие переходят на него).
Agisoft Photoscan уже давно известна и поэтому имеет много онлайн пособий, стоит дешевле, чем Reality Capture и даёт лучшее качество текстуры на выходе. Но Reality Capture может работать довольно быстро и обрабатывать сотни фотографий даже на низкопроизводительных машинах, редко крашиться. Хотя, возможно, это вопрос привычки.
Начинающим лучше начинать с Reality Capture, он будет более щадящим к неудачным снимкам. Кроме того, вы можете компенсировать снимки с плохим качеством хорошими фотографиями, которые Agisoft, вероятно, не будет обрабатывать на вашем компьютере.
Однако, если вы планируете использовать фотограмметрию только время от времени, в конечном счете, вероятно, дешевле перейти на автономную лицензию Agisoft.
Мы нашли ознакомительные видео для наших читателей, которые помогут создать свою модель в любой из программ, которая вам больше по душе.
Agisoft PhotoScan
Reality Capture
Особенности
Самое главное, и самое сложное — это тайлинг. Многие люди спрашивают: «Разве нет более быстрого способа разбиения текстур и автоматизации его, например, с использованием Substance?»
В 90% случаев нет.
Всё сводится к убеждению, что тайлинг — это удаление швов. Это так, но это всего лишь 10% процесса обработки. Реальная работа — это балансировка общей композиции текстуры.
Все текстуры редактируются в Photoshop, там можно легко удалить швы при помощи функции offset. Автор чаще всего не использует ZBrush, за редким исключением, когда нужно удалить некоторые артефакты.
Неравномерное освещение
Неравномерное освещение — определенно большая проблема, когда дело доходит до сканирования трехмерных объектов. Самое главное — иметь плоское освещение при создании фото. Все артефакты этой проблемы можно будет исправить при помощи карты АО. Sébastien обычно тратит не больше 30 минут на эту операцию.
Maps
Normal maps
Они довольно просты, есть вещи, которые следует учитывать. Избегайте скосов любой ценой: это то, о чем нужно знать перед фотографированием. Вы должны понять, какая плоскость может не работать нормально. Вы можете исправить большинство этих проблем, создав low poly объекта, который сканируете. Это приходит с опытом, на первом этапе этих ошибок не избежать.
Вот пример нежелательных растяжек:
Normal map создаётся при помощи конвертации из Albedo.
Specular map
Есть несколько мнений на этот счёт, стоит ли использовать данную карту. Но для PBR точно стоит, так как сейчас большинство игр используют его. Это также зависит от конкретной потребности материала.
Как вы думаете — нужно ли упрощать органические текстуры для плейна (например, листья, маленькие камешки и т. д.). Вы когда-нибудь понимали, насколько сложным может быть мох? Все эти погрешности не могут быть подделаны просто с использованием roughness и normal map. Основная причина в том, что все эти маленькие детали фактически накладывают тени друг на друга.
Использование Specular — всего лишь простой способ подделать сложное поведение органических форм.
Без specular map (слева), с specular map (справа). Обратите внимание, как грязь и очень мелкая галька выглядят не так похожи на пластик при использовании карты specular. Sébastien создаёт specular map для своих моделей.
При этом вы должны быть осторожны при использовании зеркальной карты. Всегда подумайте, зачем вы её делаете, какова логика. Ваша потребность в такой карте также может сильно зависеть от используемого вами движка.
Он всегда создает такую карту для своих текстур, потому что это занимает всего несколько минут. Но автор использует их только для конкретных случаев, такие как трава и мох.
Журналист: Simply_Better