Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет им. А. Н. Косыгина

(Технологии. Дизайн. Искусство)

Институт дополнительного образования

ВЫПУСКНАЯ РАБОТА

на тему:

«Создание 3D модели игрового объекта " Старая телефонная будка" »

Направление переподготовки:

54. 03. 01 Дизайн

Программа

Дизайн компьютерных игр. Моушн-дизайн. 3D графика и спецэффекты

Выполнил

Выполнил слушатель:

Темякова Л. О.

Руководитель:

Преп. Хохловкин Д. В.

Нормоконтроль проведен:

к. т. н., проф. Леденева И. Н.

Декан ИДО

к. т. н., проф. Леденева И. Н.

Москва 2021

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 3

1. 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ В СОЗДАНИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР........ 5

1. 1. Определение и виды 3D моделирования................................................. 5

1. 2 Обзор программ для 3D моделирования.............................................. 12

1. 3. Пайплайн создания игровой 3D модели............................................... 17

1. 4. Важность работы с референсами........................................................... 22

1. 5. Маппинг. Виды текстурирования.......................................................... 29

2. СОЗДАНИЕ ИГРОВОЙ 3D МОДЕЛИ «СТАРАЯ ТЕЛЕФОННАЯ БУДКА» 36

2. 1. Исторический экскурс............................................................................ 36

2. 2. Подбор референсов................................................................................ 41

2. 3. Создание высокополигональной модели в 3Ds Max............................ 42

2. 4. Ретопология модели в 3Ds Max............................................................. 43

2. 5. Создание UV развёрток в 3Ds Max....................................................... 44

2. 6. Запекание карты нормалей в Marmoset Toolbag.................................. 45

2. 7. Текстурирование модели в Substance Painter....................................... 47

2. 8. Визуализация модели в Marmoset Toolbag........................................... 48

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................. 50

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................. 51

ВВЕДЕНИЕ

В наши дни создание игр - это огромная индустрия, становящаяся с каждым днём лишь больше. Для нас видеоигры имеют особое значение, становясь неотъемлемой частью нашей повседневности, эмоциональной составляющей наряду с обучением и трудом. Спрос на видеоигры и новые эмоции рождают всё больше предложений, но также с развитием компьютерных технологий растет и требовательность игроков. Теперь играют в игры не только дети, но и взрослые, ранее считавшие игры бесполезным детским времяпрепровождением. Поменялся и сам подход к производству игр. Теперь игра – это масштабный результат кропотливого труда большого количества узкопрофильных специалистов – геймдизайнеров, художников, сценаристов, программистов, аниматоров и других. А каждый, даже самый крохотный объект в таких играх – итог работы одного, а то и группы 3д художников.

Целью данной выпускной работы является создание трёхмерной модели старой телефонной будки для компьютерной игры, которая отвечала бы современным требованиям как в плане оптимизации, так и в плане визуального оформления в целом.

Ориентированность работы – работа ориентирована на последующее применение модели в игре.

Задача проекта — создать 3D-модель игрового объекта «Старая телефонная будка».

Для достижения поставленной цели и задач необходимо:

- подобрать референсы;

- разработать высокополигональную модель;

- спроектировать низкополигональную модель;

- создать UV развёртку модели;

- запечь текстурные карты;

- текстурировать модель;

- создать финальный рендер работы.

Объект исследования – средства создания игровой модели «Старая телефонная будка».

Предмет исследования – игровая 3D-модель «Старая телефонная будка».

Информационную базу проекта составляют литературные и учебные пособия, справочники, ресурсы в сети Интернет.

Научная новизна заключается в авторском дизайне игровой модели.

Практическая значимость дипломной работы заключается в последующем применении модели в игре.

 

 

1. 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ В СОЗДАНИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР

1. 1. Определение и виды 3D моделирования

3D-моделирование – это процесс формирования виртуальных моделей, позволяющий с максимальной точностью продемонстрировать размер, форму, внешний вид объекта и другие его характеристики. По своей сути это создание трехмерных изображений и графики при помощи компьютерных программ. Современная компьютерная графика позволяет воплощать очень реалистичные модели, кроме того создание 3D-объектов занимает меньше времени, чем их реализация. 3D технологии позволяют представить модель со всех ракурсов и устранить недостатки выявленные в процессе её создания.

Задача 3D-моделирования: разработать визуальный объёмный образ желаемого объекта. При этом образ может как копией готового (известного) объекта, так и разработанный с нуля.

Для создания трёхмерной графики необходимо знать расположение объекта, которое определяется системой координат. Основной является декартовая система координат. В трёхмерной системе координат 3D-3-dimensionalоси обозначаются как X, Y, Z, причём Z-ось перпендикулярна плоскости XY. В разных программах ориентация Z-оси может быть различной. Местоположение объектов, выраженных по отношению к системе координат XYZ, называется мировой системой координат.

Для создания объёмного изображения существует несколько подходов:

- От плоскости к объёму (когда рисуют плоский объект и для создания трёхмерного образа рассматривают объект с различных сторон также на плоскости, пример – чертежи).

- От объёма к плоскости (в нём изначально создаётся трёхмерный образ и для получения серии плоских картинок делают снимки этого трёхмерного объекта с различных ракурсов, положений и т. д. Принцип реализуется в 3Ds Max, Cinema).

Виды 3D моделирования:

1. Полигональное моделирование дает возможность производить различные манипуляции с сеткой 3d объекта на уровне подобъектов: вершин, ребер, граней. Сам полигон состоит из граней, но в системах, которые поддерживают многосторонние грани, полигоны и грани будут равнозначны.

Это самый первый и основной вид моделирования, так как при помощи его можно создать объект любой сложности путем соединения групп полигонов.

Полигональное моделирование подразделяется на три типа:

- низкополигональное моделирование (Low-Poly) предназначено для создания объектов с небольшим числом полигонов, обычно, для экономии ресурсов, когда не требуется высокая детализация, а также для создания низкополигональных иллюстраций, которые набирают большую популярность в последнее время;

- среднеполигональное моделирование (Mid-Poly) ориентировано, обычно, только на необходимый результат при рендеринге, то есть при моделировании нужной геометрии, например, с применением булевых операций; над полигональной сеткой никакие работы по её оптимизации не производят, или они минимальны;

- высокополигональное моделирование (High-Poly) представляет собой создание объекта с большим числом полигонов, обычно, точной его копии.

Стандартная схема High-Poly моделирования происходит с постепенным наращиванием уровня детализации 3d объекта:

- первый уровень является базовым, и представляет собой общую форму объекта;

- на втором уровне происходит уточнение базовой формы, обычно, путём добавления фасок;

- третий уровень завершающий, то есть на нем производится четкая детализация объекта, обычно, путем применения плагинов сглаживания.

Рисунок 1. Уровни при High-Poly моделировании на примере теннисного мяча

 

2. Сплайновое моделирование представляет собой создание 3d объектов при помощи кривых линий (сплайнов). Сплайнами могут выступать линии различной формы: окружности, прямоугольники, дуги и т. д. Объекты при этом получаются плавной формы, в связи с чем, данный метод получил широкое применение в создании органический моделей, таких как растения, люди, животные и т. д.

Преимущество данного метода в гибкости изменения формы сплайна.

Данный вид моделирования часто сравнивают с полигональным, как векторную графику с растровой. Преимущество векторной графики в том, что при увеличении объекта, его качество не изменяется, в отличие от растрового, где становятся видны пиксели. Так же и при увеличении объекта, созданного сплайнами, его качество останется неизменным, а при полигональном моделировании будут уже видны полигоны.

Рисунок 2. Пример построения бейсбольной биты при помощи сплайнов с последующей конвертацией в полигональную сетку.

 

3. NURBS расшифровывается как «Non-Uniform Rational B-Spline», и представляет собой технологию создания 3d объектов при помощи специальных кривых, которые называются B-сплайнами. Некоторые специалисты выделяют данный вид моделирования в отдельный, а некоторые – в подвид сплайнового моделирования.

Принцип моделирования состоит в следующем: при помощи B-сплайнов, расположенных по вертикали и горизонтали, строится нужная форма объекта, а затем все это соединяется при помощи полигонов.

Существуют две разновидности этого моделирования:

- при помощи P-кривых (Point), форму которых можно изменять при помощи вершин, которые расположены непосредственно на самой линии;

- при помощи CV-кривых (Control Vertex), форму которых можно изменять при помощи вершин, которые расположены за пределами линии.

Рисунок 3. Пример биты, созданной при помощи P-кривых методом NURBS с последующей конвертацией в полигональную сетку.

 

NURBS моделирование применяется почти во всех популярных программах 3d моделирования совместно с другими видами.

В качестве же примеров программ, которые используют моделирование кривыми как основной метод, можно привести «Rhinoceros», «Autodesk Alias», «MOI 3D», «SolidThinking».

 

4. 3d-скульптинг он же «цифровая скульптура» представляет собой имитацию процесса «лепки» 3d модели, то есть деформирование её полигональной сетки специальными инструментами – кистями. Можно провести аналогию с лепкой фигур руками из пластилина или глины. Только в программах 3d моделирования пальцы заменены на инструмент «кисть», а «пластилином» является полигональная сетка.

Программами-представителями данного вида моделирования являются «ZBrush», «Sculptris», «Autodesk Mudbox» и др.

Рисунок 4. Интерфейс бесплатной программы для скульптингового 3d моделирования «Sculptris».

 

5. Промышленное моделирование. Системы Автоматизированного Проектирования (САПР) и или по-английски CAD (Computer-Aided Design) применяют для создания 3d моделей в первую очередь промышленного назначения. Они предназначены для создания точных копий реальных объектов.

При данном виде моделирования учитываются не только малейшие зазоры, но и свойства материала моделируемого объекта. В связи, с чем данный вид моделирования нашел широкое применение в инженерном деле. Особенность этого моделирования в том, что для создания модели не используют полигоны, а цельные формы.

Промышленное моделирование можно разделить на следующие подвиды:

- Параметрическое моделирование осуществляется путем введения требуемых параметров элементов модели, а также соотношения между ними. Иными словами, создается математическая модель с нужными параметрами, изменяя которые можно создать различные комбинации модели и тем самым избежать ошибок, внеся необходимые корректировки. Является достаточно старым и самым простым способом проектирования промышленных деталей и механизмов.

- Твердотельное моделирование. Если при полигональном моделировании куб разрезать пополам, то там внутри будет пустота. При твердотельном моделировании, если разрезать куб, то там не будет пустоты, как если бы разрезали реальный твердый предмет. При построении модели работают сразу со всей оболочкой, а не с отдельными поверхностями. Сначала создается простая форма оболочки, например, сферы, а затем к ней применяют различные операции: резка, объединение с другими телами, булевые операции и др. Твердотельное моделирование идеально подходит для создания твердых 3d моделей несложной формы: шестеренок, двигателей, и т. д., но не применим к созданию мягких: мятой одежды, животных и т. д.

- Поверхностное моделирование, обычно, используется для создания поверхностей сложных форм: автомобилей, самолетов и т. д. Модель строится из различных поверхностей, которым придают нужную форму, а затем соединяют между собой, например, плавными переходами, а лишнее обрезают. Таким образом, форма нужной оболочки объекта собирается из нескольких поверхностей.

Примерами программ для промышленного моделирования являются: «Compas-3D», «SolidWorks», «Solid Edge» и т. п.

6. Моделирование метасферами («Metaball»).

Аналогично сплайновому или NURBS моделированию данный вид позволяет создавать модели сглаженной формы. Его особенность в том, что модель строится из 3d объектов сглаженной замкнутой формы (метасфер), которые при соприкосновении друг с другом автоматически сливаются частями соприкасающихся поверхностей. Метасферы как бы притягиваются друг к другу подобно каплям воды или ртути.

При помощи «Metaball» легко создавать, например, капли росы на листьях деревьев, различные кочки или прыщи на коже персонажа.

Примером программы, в которой возможно моделирование метасферами является Blender.

Таким образом, можно сделать следующий вывод. При создании моделей не сложной формы лучше использовать полигональное моделирование. Для получения гладкой формы несложных объектов – сплайновое или NURBS моделирование, либо полигональное с использованием инструментов сглаживания.

При создании сложных биологических организмов удобнее использовать 3d-скульптинг. Когда же необходимо создать точную модель с необходимыми зазорами и учетом физических свойств материала, то здесь наиболее подходят методы промышленного моделирования.

При создании сложных моделей вышеописанные методы моделирования часто используются совместно, так как это ускоряет процесс моделирования. Так, например, при создании персонажа для игр используется 3d-скульптинг, с помощью которого прорисовываются необходимые мелкие детали, а затем на её основе создается Low-Poly модель полигональным моделированием.

Во многих пакетах 3d моделирования есть инструменты почти для всех видов моделирования, например, в «Blender», «Modo». Но встречаются и такие специалисты, кто моделирует в одной программе, скульптинг делает в другой, а ретопологию в третьей и т. д.

 

 

12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: