Как сделать текстуринг и шейдинг для 3D модели

Текстуринг – это создание текстур (фактуры, рисунка, мелкого объёма, цвета) на виртуальной 3D модели. Шейдинг – процесс, осуществляемый с помощью с шейдера – программы, применяемой в трёхмерной графике для определения окончательных параметров объекта или изображения. Шейдер может включать описание поглощения и рассеивания света произвольной сложности, наложения текстуры, отражение и преломление, затемнение, смещение поверхности и эффекты пост-обработки. Программируемые шейдеры очень эффективны и позволяют при помощи простых геометрических форм визуализировать сложные с виду поверхности.


Сборка шейдера без текстур средствами Maya

Предположим, выдан объект. К нему, если работа предстоит на студии, обычно предоставляется эскиз или скетч. В зависимости от задания, модель затекстурить можно разными способами, например – полностью «раскрасить» в одной из программ для текстуринга (Autodesk Mudbox,The Foundry MARI, ZBrush, CINEMA 4D Studio,3d coat), используя различные инструменты из палитры.

После этого необходимо выгрузить текстурные карты (картинки).

Нарисовать, склеить и смонтировать карты можно и в сторонней программе, например в 2D программе Photoshop.

Зашейдить объект и без использования текстур можно, полностью заменив все карты процедурными шейдерами уже в Autodesk Maya или Max.

На следующем этапе необходимо «размапить» объект. Маппинг – это создание виртуальной выкройки объекта текстурирования. Делать его можно разными способами и в разных программах, например – headus UVLayout.

Основной принцип маппинга – делать разрезы в максимально невидимых для зрителя местах (за ушами, волосами, под кантом). При «раскрашивании» кистями вручную, по большому счету, неважно, где находится шов – он закрасится. Однако на швах могут быть баги, «потянутости», поэтому лучше швы прятать, тогда в итоге будет меньше мороки. Вообще, качественные выкройки – залог наилучшего результата.

Для раскрашивания объектов можно использовать и карты, созданные в 2D программе или фото, которые будут проецироваться на модель в 3D пространстве и обрисовываться по форме.

Впрочем, такие текстуры можно использовать и не рисуя ими по объекту. Тогда они будут смешиваться сразу в шейдере. Для этого создается тайловая карта, которая может повторяться любое количество раз, состыковываясь сама с собой с любой стороны. Важно помнить, что в данном случае маппинг должен быть идеальным, все швы в нужных местах должны быть скрыты. Иначе тайл сразу выдаст несостыковку, и направления текстур не совпадут.

Существуют способы автоматического маппинга. В данном случае программа выбирает на свое усмотрение, где делать рез, из-за чего есть вероятность, что будут заметны стыки карт в нежелательных местах. Однако в ряде шейдеров с однородным материалом, где не обязательны карты (например, в чистом стекле или пластмассе), швы не будут видны. В таких случаях маппинг может и вовсе не пригодится.

Для создания шейдера может понадобиться несколько карт для разных параметров. Карты могут быть как в градациях серого, так и цветные, в зависимости от назначения: карта цвета (diffuse, color), рельеф (bump, displacement), карты отражения, преломления, поглощения света (reflection, refraction, specular) и многие другие – зависит от сложности задачи.

Когда готовы карты, можно собирать шейдер-материал объекта и рендерить, то есть считывать картинку.

Рендерить можно в разных программах: RenderMan,V-Ray, Arnold Renderer или mental ray. По сути своей все рендеры схожи, но у каждого есть свои особенности. Есть ряд параметров, на которые можно цеплять карты или настраивать сами по себе. Существуют параметры константные, которые настраиваются в определенном интервале без карт цифровыми значениями (например, от 0 до 1), и вариативные, имеющие несколько критериев, которые в том числе могут быть взяты из карты. Для того чтобы увидеть итоговый результат при рендеринге наиболее точно, нужно всегда помнить про источники света.
 
Сейчас в интернете можно найти много уроков по вариантам и способам маппинга, текстуринга, шейдинга, ведь существует множество сочетаний использования функций программ. По настройкам материалов существуют как уроки, так и таблицы с известными точными цифровыми значениями физически корректных параметров.

Учиться и углубляться в эту область можно постоянно – сфера компьютерной графики постоянно развивается, придумываются все более совершенные способы реализации самых безумных идей. Главное – не терять желание!