Uwagi początkowe:
zawsze wykonując ważny model lub pracując nad efektem zbieram dla niego zdjęcia referencyjne
jeśli nie muszę, nie idę na skróty, nie ma znaczenia czy render będzie trwał 2 godziny czy 12 godzin jeśli efekt końcowy jest tego wart.
Kieruję się zasadą, że o jakości renderu w pierwszej kolejności decydują dobre materiały, ustawienia renderingu mają drugorzędne znaczenie

Przygotowałem tutorial opisujący moją pracę nad konkursowym projektem „House in Matsubara”. Chciałbym się z Wami podzielić doświadczeniem w realizacaji bardziej nietypowych rzeczy niż podstawowe modelowanie, teksturowanie i edycja sceny 3D. Wystarczy nadmienić, że wykonanie podstawowych modeli głównego budynku i terenu zajęło mi 3 dni, natomiast nad całą sceną i finalnymi renderingami pracowałem w sumie miesiąc po godzinach z małymi przerwami. Największe rzeczy powstawały najszybciej, najwolniej zaś te małe i drobne, ale to właśnie one nadały w głównej mierze realizmu każdemu z trzech widoków jakie opracowałem.

Modelowanie

Planów budynku znalazłem w sieci niewiele i w małej rozdzielczości. Na każdym z rzutów i widoku elewacji był wrysowana skala o dugości 5m. Wgrałem odpowiednie plany do odpowiednich viewportów w Modo jako background images, stworzyłem prostokąt o długości 5m i rozciągnąłem proporcjonalnie bitmapy tła aby wrysowana skala pokryła się z moim obiektem prostokąta. Na podstawie tak ustawionych planów stworzyłem model budynku. Częśc detali, wykonałem na podstawie samego wglądu w zdjęcia.

Od początku pracy nad modelami starałem się wykonywać już na poziomie modelingu zniekształcenia elementów, takie jak nierówności cokołu budynku sąsiedniego, obróbka z blachy dachu budynku głównego, główne zniekształcenia asfaltu, krawęzników itp. Przedmioty w rzeczywistości nie są idealnie równe i tego typu zabiegi decydują w dużej mierze o realiźmie końcowego renderingu. Do tworzenia nierówności w Modo uzywam zazwyczaj narzędzi do sculptingu, a do prostych równomiernych nierówności funkcji jitter. Modele o tyopwych kształtach zawsze wykonuję z dużą dokładnoćią w wykończeniu detali. Przykładem mogą być ramy okienne, które są odpowiednio osadzone w murach z wymodelowaną małą szczeliną, uszczelką przyszybową itp. Takie podejście do modelowania ułatwia mi później pracę nad finalnymi widokami. Na początku pracy nigdy nie wiem w 100% jakie widoki będę chciał ustawić i jak blisko obiektu ustawię kamerę.

Teksturowanie

Tworzenie bitmap zacząłem od materiału betonowej elewacji budynku oraz asfaltu drogi. We fryrender do odwzorowania tego typu powierzchni używam na ogół kompletu trzech tekstur. Mapy displace dla nierówności, mapy roughness dla pełnej kontroli matowości lub połysku oraz podstawowej mapy koloru diffuse. Rozdzielczości tekstur oscylowały w granicach 4000 do 8000 pikseli w dłuższej osi. W tej kewstii niestety nie ma kompromisów, a próba przejścia na niższe rozdzielczości powoduje stratę jakości szczegółów i niebezpieczeństwo, że teksturowane powierzchnie znajdujące się blisko kamery zaczną wyglądać niewyraźnie.
Mapowanie głównych powierzchni za pomocą UV dało mi kontrolę nad precyzyjnym rozmieszczeniem elementów w teksturach. Było to ważne ponieważ w większości shaderów stosowałem technikę displacement, za pomocą której generowałem dodatkowe detale w wyglądzie modeli.W materiale ścian zewnętrznych, za pomocą displacement wykonałem nierówną krawędź pomiędzy ścianami. Wszystkie tekstury wykonuję na bazie screenshota wykonanego dla odpowiedniego viewportu.

Następnie nakładam kolejne warstwy tekstur z moich zasobów, dodaję tam gdzie jest to potrzebne detale takie jak żółte pasy na asflacie, delikatne zacieki na elewacji, nierówności na krawędziach. Mając wszystko na warstwach, mogę każdy element pozycjonować i w miarę potrzeb edytować. Kluczowym elementem jest dopracowanie w ten sposób ostatecznej wersji tekstury ( zazwyczaj diffuse color ), ponieważ jest ona podstawą do stworzenia dalszych tekstur do kompletu czyli roughness map, displace map, bump map, dispersion map i innych w zależności od potrzeb. Jeśli nie doprowadzimy głównej tekstury do finalnego wyglądu, a wygenerujemy kolejne tekstury dla innych kanałów w przypadku zmian będziemy musieli poprawiać cały komplet.

The Road

Model terenu w projekcie jest dosyć prosty. Postanowiłem skupić się na detalu krawędzi drogi oraz krawężnikach i wykonać te elementy jako oddzielne elementy. Na główny model terenu nałożyłem model pasa asfaltu nadając mu grubość i odpowiednio modelując krawędzie z podziałem dającym możliwość późniejszej edycji nierówności za pomocą narzędzi do sculptingu.

Całość spasowałem tak żeby uzyskać zagłębienie, w które weszły modele krawężników.

Wykonałem pięć różnych obiektów krawężników i cztery betonowe płyty. Powieliłem je wzdłuż drogi generując z oryginałów obiekty proxy. Dysponując kilkoma odmiennymi modelami i mieszając odpowiednio ich klony proxy, pozbyłem się widocznej powtarzalnoći elementów długiego krawężnika.

Obiekty asfaltu drogi i terenu, uszczegółowiłem stosując mapy displacement. Dla asfaltu, stworzyłem mapę z pęknięciami i mikro nierównościami, dla krawężników mapę lekkich nierówności betonu, a dla głównego terenu nierówności ziemi oraz białych kamieni. W wielu przypadkach dla kanału displacement stosuję mapę z kanału koloru i modyfikuję ją odpowiednio za pomocą edytora bitmap we Fryrender.

W projekcie tym część materiałów od samego początku tworzyłem z zamiarem ich modyfikacji dla sceny w wersji deszczowej. Najbardziej złożonym materiałem pod tym względem był właśnie asfalt. Dla asfaltu suchego ( tekstury powyżej ) kluczową sprawą małe chropowatości asfaltu oraz pęknięcia. Tworząc teksturę displacement, zawsze staram się określić poziom 0, który jest poziomem bazowym w moim modelu , czyli kolorem szarym w kanale displacement. Mając określony ten poziom mam możliwość tworzenia w teksturze zagłębień czyli stref w odcieniach ciemniejszych od szarości bazowej, aż do czerni oraz wypukłości czyli stref jaśniejszych, aż do koloru białego. Poniżej zamieszczam tekstury dla asfaltu w wersji deszczowej oraz poglądowy rysunek działania wypukłości displacement przy wyjściu od punktu szarości.

Tekstura asfaltu dla kanału roughness steruje lekkim połyskiem asfaltu w odpowiednich miejscach i zupełnie go matowi w miejscach głębokich szczelin. Asfalt w wersji deszczowej wymagał równoległej modyfikacji tekstury displacement oraz roughness. Zaplanowałem zrobienie kałuż, wiec kanał displacement musiał mieć w tych miejscach duże strefy jednolitego odcienia tak żeby w renderze otrzymać idealnie płaskie strefy wody. Dodatkowo aby uzyskać raindrops na kałużach, nałożyłem w kanale displcement na strefy kałuż bardzo subtelne okrągłe kształty symulujące ten efekt. Po kilku próbnych renderach, ustaliłem ich odpowiedni odcień tak żeby wypukłości raindrops nie były zbyt agresywne. Zgodnie z założeniami wyedytowałem teksturę dla kanału roughness. W miejscach kałuż zastosowałem kolor czarny dla uzyskania mocnego odbicia otoczenia w tafli wody. Tutaj nie dodawałem kształtów raindrops. Cały kanał roughness działał mocniej niż przy wersji materiału suchego asfaltu wzmacniając odbicia na całej powierzchnii asfaltu oddając jego mokrą powierzchnię.

Suche i mokre

Praktycznie wszystkie materiały w scenie zostały zmodyfikowane w wersji deszczowej renderingu w podobny sposób. W edytorze materiału Fryrendera wykorzystałem możliwość dodania dodatkowych warstw symulujących nałożenie na obiekt dodatkowych właściwości z uwzględnieniem ustawień warstw już istniejących. W tym przypadku dodawałem do każdego materiału z wersji słonecznej renderu, dodatkową warstwę działającą z odpowienią siłą z parametrami dosyć silnego reflection symulując w ten sposób efekt zamoczenia obiektu. Dodatkowo dla tej warstwy podbijałem krzywą fresnela. Siłę reflection ustalałem przez odpowiednie ustawienie parametru roughness. Starałem się różnicować ten efekt ponieważ obiekty mają różny połysk i również po zamoczeniu nie są tym samym jednakowo połyskliwe. Poniżej przedstawiam przykład ustawień materiału suchych i mokrych liści drzewa.

Innym przykładem uzyskanie mokrej nawierzchnii może być betonowy podjazd przed budynkiem. W wersji deszczowej tego materiału zastosowałem dodatkową bitmapę dla kanału roughness ponieważ strefa mokra nie występuje we wnęce wejściowej budynku. Cześć podjazdu, osłania przed deszczem bryła budynku.

The Poles
Od dawna planowałem zrobienie słupów elektrycznych które zwłaszcza w wydaniu japońskich miast bardzo mnie fascynują. Konkurs Evermotion dał okażję do realizacji tego zamierzenienia. Zgodnie z zasadami, zebrałem przed przystąpieniem do modelowania zdjęcia referencyjne. Na podstawie zdjęć stworzyłem model słupa elektrycznego w modo z detalami. Linie elektryczne i okablowanie dodałem już w Cinemie, która uważam ma perfekcyje narzędzia edycji krzywych i wykonywania modeli na ich podstawie. W tym momencie miałem już ustalony kadr i edytowałem kształt linii elektrycznych tak żeby dobrze komponowały wię w widoku.

Modele „elektryki” zajęły mi najwięcej czasu ze wszystkich modeli ale prawdziwe kłopoty zaczęły się gdy wpadłem na pomysł zeby w wersji deszczowej wykonać efekt skroplonej wody na liniach elektrycznych w 3D. Dłuższy czas szukałem metody dla tego efekty, a momentem przełomowym był pomysł na zaangażowanie w tą sprawę funkcji metaballs. Najpierw korzystając z plugina Paint On Surface, zmalowałem obiektowo kulkami ( balls ) partie przewodów.

Stworzyłem w ten sposób około pięciu długich ciągów kropel wody, które później skolonowałem na wszystkie przewody na całej ich długości z wyjątkiem stref pod większym kątem. Na tak rozłożone obiekty włączyłem modyfikator mateballs, modyfikując wszystkie obiekty w bardziej realistyczne i płynne kształty skroplonej wody. Kroplom nadałem finalnie materiał wody. Wszystkie modele elektryki otrzymały odpowiednie materiały od metalu, bardziej lub mniej połyskliwych czarnych przewodów, beton pod drewno głównego słupa.

Detale

Duży wpływ na realizm finalnego renderingu mają małe elementy, które być może nie są od razu dobrze widoczne ale bez nich scena wygląda sztucznie. Są to kamienie leżące na ziemi, bardzo mała roślinność, detale elewacji. Warto poświęcić odpowiednią ilosć czasu tym właśnie detalom, ponieważ to one powodują, że chcemy dłużej oglądać render. Dodatkowo za pomocą tychże elementów można zintegrować pomiędzy sobą modele 3D oraz wtopić je w scenę. Dobrym tego przykładem są białe kamienie, które zrobiłem za pomocą displacement oraz za pomocą małych modeli 3D. Wymagało to zgrania skali obu technik. Szeroką opaskę z białych kamieni wykonałem teksturą displacement. W strefach przy krawężniku i ulicy oraz w okolicach krawędzi podjazdu przy domu rozrzuciłem już małe modele 3D białych kamieni. Rozrzuciłem również kilka typów drobnych kamieni na drodze. Sztywne granice mapy displacement, zostały w ten sposób zintegrowane z sąsiednimi modelami i powierzchnimami.

Podobnie zadziałały małe obiekty trawy pomiędzy płytami drogi przy krawężniku i samymi elementami krawęznika.

W tym miejscu chciałbym zaznaczyć ważną rzecz. Robiąc takie detale nie tnijcie ustawień renderingu. Aby wydobyć potencjał tego typu detali, finany rendering powinien być ustawiony w wysokiej jakości, kluczowe są ustawienia antyaliasingu. W scenie cały czas szukałem miejsc gdzie mógłbym wpasować jakiś detal. Zrobiłem więć np. przewody z uchwytami na dachu drewnianego domu, uchwyty dla rynny białego sąsiedniego domu, antenę satelitarną i okablowanie oraz modele elementów wnętrza domu, które widoczne są przez okna. Poniżej przykłady detali mojej sceny.

IES, tilt

W scenie nocnej zdecydowałem się na pokazanie światła IES przy wejściu do budynku. W Fryrenderze wykonanie tego typu oświetlenia polega po prostu na wymodelowaniu oprawy takiego światła, jak w rzeczywistości a Fryrender resztę zrobi już sam. Kluczowym elementem jest kształt zwierciadła.

W wersji deszczowej wykonałem plandekę chroniącą skuter przed deszczem. Model plandeki wykonałem w modo, za pomocą narzędzi do sculptingu.

W scenie wykorzystałem dodatkowo modele zieleni z bibliotek Evemotion, model skutera oraz ostatniego domu z prawej strony zakupiłem w serwisie TurboSquid.

Postprodukcja

Finalne rendery wstępnie wyedytowałem we Fryrender za pomocą opcji tonemappingu. Najczęściej renderuję oprócz finalnego widoku kanał alpha, material ID, depth channel, AO channel. Zapisuję dwie wersje renderingu. Jeden nominalny, czysty, bez efektu lub z małym efektem bloom oraz drugi z dosyć dużym efektem bloom. Te dwa rendery łączę później odpowienio z photoshopie używając kanału Z jako kanału Alpha, wykluczając render z mocnym efektem bloom w pierwszym planie i pozostawiając go w dalszych planach. Tworzę w ten sposób efektownie wyglądającą perspektywę powietrzną. Wszystkie rendery zapisuję w 16 bitach i w takiej przestrzeni tonalnej edytuję je w photoshopie. Rendering wykonany i poddany tonemappingowi we fryrender jest na tyle dokładny, że finalna postprodukcja w photoshopie sprowadza się do małych korekt jasności, kolory i kontrastu. Działam w ten sposób często na wybranej partii obrazu, edytując strefy cienia lub światła w wybranym miejscu. W renderach podmieniłem w tle bitmapę nieba, dobierając ją odpowiednio.

Wszystkie rendery po obróbce, zapisuję w formacie tiff 16 bitów i edytuję finalnie w dodatku do photoshopa CameraRAW. Camera RAW ma świetne narzędzia subtelnej edycji kolorów, jasności i kontrastu oraz znakomite opcje dodawania aberracji oraz winiety.
Dla wersji deszczowej potrzebowałem dobrej matrycy strug deszczu do nałożenia tego efektu w postprodukcji. Używana wersja fryrender nie ma jeszcze opcji rozmycia obiektów w ruchu. Postanowiłem ten efekt wykonać w programie Vray dla Cinema 4D. Stowrzyłem obiekt wydłużonej strugi deszczu.

Powieliłem go z różną skalą w ogromny kształt prostopadłościanu.

Tak stworzony z kropel deszczu prostopadłościan powieliłem 4 razy i zanimowałem odpowiednio ruch każdego z nich przed kamerą. Ustawiłem różną prędkość spadania dla każdego obiektu i ruch pod lekkim skosem.

Ustawiłem w opcjach kamery odpowiednią szybkość migawki, włączyłem motion blur oraz ustawiłem wysokie parametry próbkowania renderingu i otrzymałem matrycę rozmytych strug deszczu.

Po kilku próbach bitmapę nałożyłem w photoshopie na render w trybie mieszania Exclusion, na kilku warstwach z różnym przenikiem. W miejscach gdzie strugi deszczu wyglądały zbyt mocno wymaskowałem je. Na niektóre warstwy nałożyłem lekki blur. To wszystko.

Dziękuję wszystkim którzy przeczytali ten making off, oraz jeszcze raz dziękuję Evermotion Team za nagrodę w konkursie oraz
wsparcie.