Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-02-21

1 <a>#статьи</a>

2 <ul><li>10 июн 2024</li>

3 <li>0</li>

4 </ul>Доклад 3D-художника Глеба Александрова.

5 Иллюстрация: Racool_studio / freepik / Freepik / Ivtorov / Wikimedia Commons / Steve Johnson / Brecht Corbeel / Harry Cao / Unsplash / Unreal Engine / Дима Руденок для Skillbox Media

6 Считает игры произведениями искусства и старается донести эту идею до широких масс. В свободное время стримит, рисует и часами зависает в фоторежимах.

7 Фотограмметрия уже давно стала востребованным инструментом во многих сферах, и 3D-сканами объектов из реальной жизни вряд ли кого-то можно удивить. Тем не менее весь потенциал этой технологии использует далеко не каждый. На Blender Conference 2023 Глеб Александров подробно разобрал пять эффективных способов применения фотограмметрии в работе над 3D-окружением. Редакция "Геймдев‎" Skillbox Media‎ делится тезисами специалиста.

8 Полная версия доклада Глеба Александрова на Blender Conference 20233D-художник и видеоблогер родом из Беларуси. На своём<a>ютуб-канале</a>он регулярно выпускает видеоуроки по Blender и помогает коллегам оттачивать мастерство. Вместе с 3D-моделлером и художником по окружению Эйди Берроузом<a>основал</a>творческую лабораторию Creative Shrimp с обучающими курсами.

9 Фотограмметрия - один из видов 3D-сканирования, который в настоящее время можно выполнить даже с помощью смартфона. Процесс состоит из нескольких этапов. Сначала объект фотографируют со всех сторон, следя за тем, чтобы каждый снимок был чётким. Затем полученные фотографии загружают в приложение, которое реконструирует облако точек на основе полученных данных и формирует плотную полигональную сетку с привязанной к ней текстурой. Более подробную информацию об этом процессе можно узнать из нашего<a>материала</a>.

10 Команда Creative Shrimp довольно часто использует фотограмметрию в своих творческих проектах, особенно во время создания реалистичных 3D-сцен. В своём докладе Глеб подробно разбирает типы данных, отснятых с помощью этой технологии, в частности:

11 <ul><li>монолитные сцены, отсканированные<a>традиционным методом</a>или с помощью<a>новейших технологий</a>;</li>

12 <li><a>наборы ассетов</a>;</li>

13 <li><a>NPC</a>;</li>

14 <li><a>PBR-материалы</a>;</li>

15 <li><a>освещение</a>.</li>

16 </ul>Шоурил от команды Creative Shrimp, в котором представлены различные виды контента, отснятые с помощью фотограмметрииВидео:<a>Blender</a>/ YouTubeРассмотрим каждый из этих сегментов подробнее.

17 Полное сканирование локации или помещения, в результате которого получается монолитная 3D-сцена, то есть один большой цельный объект. С одной стороны, такой подход может показаться бессмысленной затеей, тем не менее он вполне подойдёт для концепций с бесшовным окружением. Глеб привёл пример из своей практики, когда он со своей командой приехал на заброшенный склад, чтобы отснять несколько объектов для будущего набора ассетов. В том числе брошенную "Волгу‎", простоявшую на одном месте несколько десятков лет.

18 Кадр из обзорной съёмки локации с автомобилемКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeИ его отсканированный вариантКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeВ какой-то момент оператор предложил запустить дрон и отснять всю локацию целиком в изометрической перспективе. Предложение одобрили, и на основе серии снимков с воздуха команда воссоздала всю сцену в 3D целиком с помощью софта<a>RealityCapture</a>. На коллаже ниже можно заметить, что финальный результат с использованием источников освещения в Blender визуально напоминает дизайн игровой локации.

19 Поэтапная съёмка участков склада дроном и воссоздание сцены в софте для фотограмметрииКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeПоэтапная съёмка участков склада дроном и воссоздание сцены в софте для фотограмметрииКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeФинальный рендерКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeРазумеется, такой подход не применяют в разработке игр из соображений оптимизации. Тем не менее монолитные локации выглядят довольно эффектно, особенно если добавить атмосферное освещение и VFX, а может быть, даже и ассеты персонажей. Как вариант, подобные сцены можно использовать в качестве основы для CG-анимаций.

20 Кадр:<a>Blender</a>/ YouTube3D-сканирование масштабных сцен также помогает воссоздать уникальные исторические места за один сеанс посещения. На кадрах ниже представлена 3D-реконструкция руин Бернардинского монастыря, расположенного в Бресте.

21 Такой подход к фотограмметрии нельзя назвать универсальным из-за специфики исходной полигональной сетки: огромное количество полигонов сильно отразится на производительности. К тому же файл с моделью монолитного объекта сам по себе очень большой, так как каждый его полигон и тексель уникальны. Впрочем, даже локации с низким разрешением отлично подойдут для экспериментов в виртуальном кинематографе. На примере ниже можно увидеть, насколько сильно визуализация в Blender с использованием освещения и симуляций изменила 3D-скан<a>Tholos do Escoural</a>с сервиса Sketchfab.

22 Кадры:<a>Blender</a>/ YouTubeПреимущества:ультрареализм; уникальность.

23 Недостатки:отсутствует гибкость в применении; снижает производительность; тяжело найти интересные локации, стоящие 3D-сканирования.

24 В последнее время появились более усовершенствованные методы фотограмметрии. К ним относятся технологии Neural Radiance Fields (или просто NeRF) и Gaussian Splatting.

25 Материалы объектов, полученных в результате такого сканирования, поддерживают динамические свойства, в том числе отражение и преломление света на поверхности. При этом, в отличие от традиционных методов фотограмметрии, новые технологии позволяют захватить тончайшие детали, например волосы или листву.

26 В настоящее время эти технологии доступны всем пользователям. Например, исследовательский институт INRIA разработал приложение<a>3D Gaussian Splatting</a>с открытым исходным кодом, которое может протестировать любой желающий, следуя инструкциям на <a>GitHub</a>.

27 Презентация 3D Gaussian SplattingНиже представлена визуализация, созданная Глебом и его командой с помощью этой программы. Для сцены с лодкой потребовалось всего 30 снимков. Вторую сцену создали буквально в последние дни перед поездкой на конференцию.

28 Кадры:<a>Blender</a>/ YouTubeГлеб отмечает, что ещё год назад было невозможно реализовать подобные вещи, но технология развивается очень быстро, и её уже начали внедрять приложения<a>Luma AI</a>и <a>Polycam</a>. Их можно скачать даже на смартфон.

29 Несмотря на перспективность технологии, пока нет чётких представлений, как работать с контентом, полученным таким методом. Всё дело в том, что NeRF и 3D Gaussian Splatting<a>не поддерживают</a>стандартную полигональную сетку, а значит, не вписываются в стандартный<a>пайплайн</a>3D-художников.

30 Преимущества:захват объектов с тонкой структурой (мех, ветки и так далее); корректная передача свойств материалов.

31 Недостатки:отсутствует гибкость в применении; ограниченные возможности редактирования.

32 Самый универсальный рабочий процесс в контексте применения фотограмметрии. Ассеты, полученные в результате 3D-сканирования, часто встречаются в видеоиграх. К тому же на таком контенте можно заработать: готовые наборы пропсов есть на любом маркетплейсе.

33 Чтобы создать такой набор, для начала необходимо найти подходящую локацию, где есть много объектов по нужной тематике, и выделить время на сеанс сканирования самых примечательных объектов по отдельности. Полученные 3D-исходники обрабатывают в приложениях для 3D-моделирования (об этом чуть ниже), и по итогу набирается полноценная библиотека пропсов, готовая для последующей интеграции в любой проект.

34 Кадр:<a>Blender</a>/ YouTubeРазумеется, при таком подходе каждый отсканированный объект должен пройти несколько стадий оптимизации: уменьшение количества полигонов, перенос деталей с высокополигонального меша на низкополигональный и запекание текстур. Минус в том, что в случае с крупногабаритными конструкциями это бывает затруднительно. Структура исходного меша порой хаотична, и извлечь из монолитного куска отдельные элементы не так просто.

35 Впрочем, если объект съёмки сам по себе небольшой, у художника есть возможность взять его домой или в студию, чтобы отсканировать в более комфортных условиях. В этом случае пригодится дополнительный реквизит, например вращающаяся стойка, как в видео ниже.

36 Кадры:<a>Blender</a>/ YouTubeИ хотя создание модульных ассетов требует кропотливой работы, эти старания определённо окупятся. Ведь после этого останется только расставить готовые объекты в сцене и сформировать новое окружение. А оно, в свою очередь, может получиться даже более органичным, чем оригинальная локация, на которой проходили сеансы сканирования.

37 Преимущества:универсальность; стандарт индустрии.

38 Недостатки:необходимость планирования (подбор локации, затраты времени на съёмку); требуется постобработка (чистка меша, ретопология, запекание текстур).

39 В этой разновидности ассетов объектом съёмки становится живой человек. Полученную модель можно использовать в качестве NPC-статиста, при этом сканировать человека в стандартной T-позе или A-позе совсем не обязательно.

40 Кадр:<a>Blender</a>/ YouTubeЭту технику в своё время<a>продвигал</a>известный VFX-художник Ян Хьюберт. Человек принимает определённую позу, требуемую для итоговой сцены, и затем его сканируют как обычный объект. К полученной 3D-модели добавляют несколько костей арматуры для головы и туловища.

41 Стоит отметить, что столь своеобразный риг нужен лишь для минимальных движений (покачивания головы, поворотов корпуса), а не для полноценной анимации. В итоге получается готовый персонаж, которого можно разместить в окружении. С точки зрения массовки такие NPC выглядят довольно реалистично.

42 Кадры:<a>Blender</a>/ YouTubeПри желании к персонажам, созданным таким методом, можно применить запечённые анимации, например из библиотеки Mixamo, или записать собственные с помощью<a>Rokoko Vision</a>. Однако описанный метод - бюджетный вариант фотограмметрии, и качество моделей будет хуже, если сравнивать с результатами<a>профессиональных сеансов</a>с дорогостоящим оборудованием. Поэтому чем меньше двигаются получившиеся 3D-персонажи, тем лучше.

43 Ещё стоит помнить, что человек - живое существо, и во время сеанса фотограмметрии люди не только моргают и дышат, но и склонны ёрзать, если долго стоят неподвижно. В результате на итоговом 3D-скане могут образоваться видимые дефекты, и съёмку придётся начать заново.

44 Преимущества:быстрое создание уникальных NPC для массовки.

45 Недостатки:отсутствует гибкость в применении; сам процесс сложнее, чем при сканировании неодушевлённых предметов.

46 <a>PBR-материалы</a>сканируют так же, как и наборы ассетов. Сначала специалист выбирает поверхность для съёмки, которую хочет преобразовать в материал, а затем фотографирует участок за участком, следя за тем, чтобы изображения на снимках частично перекрывали друг друга, а не стыковались шов в шов.

47 После этого фотографии загружают в приложение для фотограмметрии, например в <a>Meshroom</a>или RealityCapture, где на основе данных генерируется плотная полигональная сетка. Полученную трёхмерную поверхность запекают на плоскость, создавая набор<a>основных текстурных карт</a>, в том числе карту высот (Height map). Далее контент загружается в редактор изображений, где общий рисунок текстуры делают бесшовным. В результате получается реалистичный PBR-материал.

48 Одна из фотографий для будущего материалаКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeНа этом и следующем кадрах наглядно продемонстрирован набор PBR-текстурКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeДемонстрация поверхности в реальном времени в Blender на движке EeveeКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeК слову, карты высот, запечённые с отсканированной поверхности, можно при желании комбинировать и с другими PBR-материалами. Правда, этот подход не столь универсален, как манипуляции с нодами - к примеру, в Substance 3D Designer, - так как разрешение исходной текстуры ограничено, а сам рисунок поверхности уже зафиксирован. Тем не менее это ещё один способ придать уникальности контенту.

49 Кадр:<a>Blender</a>/ YouTubeПреимущества:реалистичная карта высот; легко отснять.

50 Недостатки:нельзя применять процедурные настройки.

51 Данные об освещении объекта после сеанса сканирования можно как убрать, так и сохранить. Первый вариант характерен для стандартного пайплайна, когда художник планирует сам выстраивать композицию освещения в будущем проекте. В таких случаях объект стараются фотографировать в облачную погоду или при непрямом освещении. Если же отбрасывания теней и отражений не избежать, можно прибегнуть к следующим способам:

52 <ul><li>обработка контента в профильных программах, например<a>Texture De-Lighter</a>от Agisoft;</li>

53 <li>съёмка со вспышкой;</li>

54 <li>наложение фильтров с перекрёстной поляризацией на исходное изображение.</li>

55 </ul>Объект в Texture De-LighterКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeКадр с живых съёмок с использованием осветительных приборовКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeПример изображения после применения перекрёстной поляризацииКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeНо на практике бывают случаи, когда необходимо захватить высокий динамический диапазон яркости, он же - HDR. В частности, такие задачи возникают во время создания интерактивных сцен для Virtual Production. Чтобы получить HDRI-изображение, каждое фото делают в нескольких вариантах<a>экспозиции</a>. Затем полученные кадры объединяют в одно изображение с помощью специальных утилит. Более подробно об этом процессе можно узнать из <a>статьи</a>на портале Poly Haven.

56 Пример градации экспозиционных каналов из нескольких кадров, которые в дальнейшем объединяют в одно HDRI-изображение. В данном случае экспозиционное число варьируется от 2 до -6Кадр:<a>Blender</a>/ YouTubeДемонстрация динамического диапазона в HDRI-изображенияхКадр:<a>Blender</a>/ YouTubeТаким образом можно воссоздать виртуальную среду для кинематографичных сцен с запечённым светом, который органично смотрится при любых манипуляциях с экспозицией.

57 Кадры:<a>Blender</a>/ YouTubeПреимущества:наличие HDR-освещения.

58 Недостатки:трудоёмкий процесс; редко используется в стандартных пайплайнах.

59 Всем этим подходам можно найти применение в личных, учебных и рабочих проектах. Конечно, результат, созданный с помощью фотограмметрии, не всегда универсален, но технология сама по себе востребована во многих сферах. 3D-художники, левел-дизайнеры, инженеры, учёные - представители многих профессий найдут в ней что-то полезное для себя. Ведь фотограмметрия помогает оцифровать наш мир и перевести его в 3D-графику, чтобы сохранить самое прекрасное.

60 <a>Научитесь: Профессия 3D-художник Узнать больше</a>