Нашей студии Mach Digital посчастливилось принять участие в уникальном проекте. Сейчас мы всецело поглощены работой над компьютерными планами к готовящемуся фильму «Невозможный Исакий», который является одним из серии документальных фильмов, рассказывающих об уникальном прошлом славного города на Неве…Поэтому лично мне, основателю и руководителю нашей студии, было особенно интересно стать cg — супервайзером этого проекта. Проект интересен тем, что расскажет о вещах, которые доселе не освещались столь широко, будет подвергнута сомнениям и исследовательской критике официальная версия происхождения наиболее значимых памятников Санкт — Петербурга, как впрочем и самого города.

На раннем этапе, встречаясь с дирекцией проекта, мы пришли к общему пониманию того, что компьютерной графике должна отводится весьма значимая роль в фильме. Проводя время в многочисленных творческих дискуссиях, мы все больше утверждались в том, что работа очень ответственная и должна наполнить наш фильм неким особым стилем. Итак, обо все по порядку.

С чего же начинается производство подобных проектов. Да как обычно, с концептов, идеи. С самого начала нам была поставлена задача: «Нужна высоко детализированная модель Исаакиевского Собора, нужна анимация, т.е. 3d — презентация этого архитектурного сооружения, благодаря которой можно наглядно понимать, о чем идет речь, на что следует обратить особое внимание». Задачи, подобные этой, связанные с прототипированием известного РЕАЛЬНОГО объекта, усложняются и, одновременно с тем, упрощаются…Это как монета, имеющая как одну сторону, так и другую. С одной стороны: мы имеем «на руках» известный объект, весьма сложный по своей конфигурации, но несмотря на кажущуюся сложность и обилие трудно исполняемых элементов в своей архитектуре нам не нужно придумывать что — то с нуля, сочинять концепты, рисовать идеи на бумаге (т.е. фактически подключать весьма дорогостоящий и время затратный цикл работ художников — иллюстраторов). У нас уже все есть, взял фотоаппарат получше и пошел снимать все, что нужно (рис. 1). С другой стороны, 3d — модель должна нести высокий уровень копийности реального объекта, то есть сочинять из головы какие — то отдельные формы не следует, а если и приходится (не стану лукавить, в нашей работе присутствуют отступления от реальных форм в силу невозможности получить качественный фотореференс данной детали), то стараться соблюдать баланс и сопровождать свою работу постоянными согласованиями, опираясь на тз проекта: если в определенном месте приходится делать акцент, то это самое место следует прототипировать особенно точно; если нет и если это место не будет попадать часто в кадр, то можно сделать отступление. Вообщем, повторюсь…всегда и везде главное — баланс. Баланс и еще раз баланс!

Рис. 1 Референсы (не все…), которые мы сделали для успешного моделирования Исаакиевского Собора.

Работу начали со сложных фигурных элементов, таких как капитель колон, фигурные вставки окон и тому подобное (рис. 2):

Рис. 2 Фигурная лепнина капители колон

 Все эти фигурные лепестки делались в 3ds max. Мы отказались от использования программ цифровой лепки, подобных ZBrush или Mudbox, так как оказалось не целесообразным перегружать этим софтом и без того нагруженный (относительно данного проекта) пайплайн. А так как использовался 3ds max, то есть лепестки были выполнены по наиболее популярной технологии полигонального моделирования, то:

1. Капители оказались не целостными, а сборными, т.е. состоящими из множества повторяемых элементов — лепестков;

2. Для реализации формы лепнины, то есть придания большей фигурности и плавности, и получения плавных линий, изгибов каждый лепесток естественно должен был быть максимально сглажен (рис. 3);

Для этих целей в 3ds max предусмотрен модификатор TurboSmooth, это, пожалуй, наиболее значимый сглаживатель данного софта. Однако у TurboSmooth есть существенный недостаток — он добавляет множество мелких новых полигонов, т.е. поликаунт геометрии вырастает в разы: было у вас в лоупольном исполнении 2000 — 2500 полигонов на один лепесток, а станет десятки тысяч. Теперь представьте, на каждую капитель нужно несколько десятков таких лепестков, разных по размеру, с небольшими различиями в форме, но которые объединены одним общим свойством — колоссальным количеством полигонов…Еще один момент: одна капитель — одна колонна, но колон много, больших и маленьких. Изучите внимательней референсы, размещенные чуть выше, и вы найдет колонну с капителью во многих местах Исаакиевского Собора, то есть это повторяемый узел. Вывод напрашивается сам собой: полигонаж модели вырастет абсолютно точно до десятков, а может и сотен миллионов полигонов. Мне не хотелось вникать и подсчитывать размер исходной сцены при внедрении капителей как есть, так как изначально мы решили такие громоздкие детали передавливать в *.VRMesh — файлы, то есть использовать Функционал движка VRay и проксимизировать сцену везде, где только это возможно, искусственно снижая поликаунт сцены, по этой же причине из пайплайна исключены карты нормалей (Normal — bumps)…То есть, нет конечно, бампы будут задействованы, но те, которые генерируются из RGB — текстуры плагинами Photoshop на стадии текстурирования; я имею ввиду то, что из пайплайна были исключены такие нормал — бампы, которые получаются в результате цикла ретопологии и по факту на лоупольную болванку с размеченными UV — координатами перепекаются карты нормалей как слепок с хайрезного рефа (вообщем то, что умеет делать Topogun, к примеру). Следовательно и сам процесс ретопологии так же было решено исключить из производственного «трубопровода». Большие полигонажные массивы мы осваивали исключительно технологией VRProxy. В связи с этим, уже на начальных стадиях было ясно, какой движок будет использован для рендеринга на финальных циклах производства — это старый добрый VRay Владо Койлазова! Вариант в принципе беспроигрышный, никаких волновиков, бразила, мантры, рендермена…

Итак, пайплайн цикла рендеринга закручивается вокруг VRay, но об этом позже…

Рис. 3 Капитель колонны *, **

* Кстати говоря, и Diffuse, и Ambient Occlusion выполнены как раз шейдерами Vray. И хотя шейдеры очень простенькие, без особых наворотов (как это обычно бывает на финалах визуализации), тем не менее…они прекрасно работают для промежуточных портфолио. Это достойные технический рендер для демонстрации заказчику и согласования дальнейшего процесса;

** Можно наблюдать, что лепестки не сглажены, много угловатости… все верно, я специально отключал сглаживание, чтобы побыстрее отрендерить эти пасы и выслать коллегам на согласование (Хочу отметить дополнительно, что именно пасы Ambient Occlusion моментально выдают с головой степень сглаженности объекта, объемные микротени работаю отличным образом);

По подобному алгоритму, прежде чем переходить к основной работе, мы создали ряд повторяемых деталей (assets, далее ассетов), которые уже в работе над основной частью используются многократно (рис. 4, 5, 6):

Рис. 4 Карниз фронтального окна и его фигурные элементы

Рис. 5 Непосредственно фронтальное окно

Рис. 6 Карнизы, фигурные элементы и купол колоннады

Все эти ассеты после UV — мапинга, который решено было провести сразу же по факту, текстурирования, финализации сглаживания и назначения соответствующих ID для комфортной работы с Multi — Sub Objects Material будут сжаты в прокси для импорта в ассемблинг — сцену (то есть когда будет полностью собираться вся модель, а возможно и сцена в единое целое).

Теперь я хочу осветить основной процесс моделирования Исаакиевского Собора:

Работу начали с создание карнизов по всему периметру Собора (рис. 7):

 Рис. 7 Начальная стадия детализации Собора

1. В принципе это и можно окрестить начальной стадией детализации модели. Создаются дополнительные вытянутые фигурные элементы (карнизы), добавляются ассеты (рис. 8)

2. Внедрено фронтальное окно, которое полностью представляет из себя прокси — объект (VRProxy)

Рис. 8 Простая и фигурная деталь орнамента. Их можно наблюдать по всему периметру Исаакиевского Собора

Далее перешли к проработке южного портика Собора «Храм Мой Храм Молитвы Наречется» (рис. 9 а, б):

Рис. 9 а - фото южного портика, б — рендер южного портика

Кстати надпись на фасаде «Храм Мой Храм Молитвы Наречется» также является прокси — объектом. Выполнена элементарно: построена плоскость, на нее нанесено фотоизображение надписи в хорошем качестве, крупным планом, а затем просто обведен контур сплайнами, добавлены точки Безье, где надо, и создана толщина модификатором Shell…

Идем дальше:

Рис 10 Интеграция колон с VRProxy — капителью

После интеграции колон был детализирован порог (рис. 11) (обратите внимание на то, что у колон удалены вкладыши, т.к. они содержат много полигонов, а на этапе детализации модели не следует перегружать сцену повторяющимися элементами):

Рис. 11 Детализация порога южного портика

После порога был проработан потолок, вернее его внутреннее пространство, созданные элементы (указаны белым цветом) так же будут детализированы дополнительно, но уже за счет нормал — бампов на стадии текстурирования (рис. 12):

Рис. 12 Детализация внутренней стороны потолка южного портика

Финал детализации южного портика на данном этапе заключался в создании фигурной двери и околодверного окружения (рис. 13):

Рис.13 Дверь является сборным элементом, в ней очень много прокси — элементов (все тех же ассетов. созданных единожды и многократно применяемых на всех последующих этапах детализации и ассемблинга)

Следует также сказать пару слов о западном портике (и восточном) (рис. 14 а, б):

Рис. 14 Детализация западного портика. а — проработка внутренней стороны потолка западного портика, б — общий план западного портика с внедренной дверью и карнизами

Следует отметить, что в отличие от пары «южный — северный портик,» пара «западный — восточный» не является одинаковой, западный портик, как это видно из рис. 14, имеет два фигурных окна по бокам и дверь по центру, однако восточный портик не имеет двери по центру. Вместо этого там расположено еще одно фигурное окно.

Также следует отметить весьма примечательный момент, связанный с проработкой карнизов в местах размещения наличников (рис. 15):

Рис. 15 Проработка угла — оформление карнизов

Основная работа по корпусу Собора закончена, следует уделить внимание колокольням. которые располагаются по углам, всего их 4. Естественно, колокольня была выполнена в отдельном файле как самостоятельный объект (рис. 16 и 17):

Рис. 16 Детализированная модель колокольни без колокола (сетка)

Рис. 17 Детализированная модель колокольни без колокола (рендер)

После промежуточного совещания с коллегами работа над колокольней была закончена, а именно добавлен непосредственно колокол, оградки, лестница, удерживающие силовые элементы (швеллеры) (рис. 18):

Рис. 18 Рендеры детализированной модели колокольни с колоколом и прочей детализацией

Думалось, когда создавали внутреннее оформление в виде поддерживающих конструкций, оградок, лестниц (все это указано голубоватым цветом) еще добавить заклепок и всяческих болтов, но чуть позже было решено остальную мелочь добавлять на стадии текстурирования (текстуры скорее всего будем готовить в высоком разрешении с высокой детализацией) в том числе и за счет нормал — бампов…

После того, как колокольни были закончены, они были пережаты в VRProxy и интегрированы для визуальной оценки в общую сцену (рис. 19):

Рис. 19 Пробное размещение VRProxy — колоколен

Здесь представлен промежуточный тест освещения, которые я лично рекомендую делать вам в процессе работы (рис. 20). Это помогает:

1. Определить на начальном этапе модель освещения, т.е. подобрать наиболее оптимальные критерии:

• визуальную эстетичность;
• технические аспекты — время рендеринга, приходящееся на один кадр, нагрузку на железо машины, тот ли движок для визуализации выбран, корректность настроек движка визуализации, сколько и какие пасы подобрать, корректность размещения виртуальных источников света и т.п.

2. Оценить общую ЦЕЛОСТНУЮ картину, т.е. визуально представить образ будущего кадра в фильме, как же все это будет смотреться в общих чертах

3. Быть может, оценить уровень погрешности в построении форм и при необходимости (и также при согласовании с коллегами по цеху) внести исправления

Рис. 20 Небольшой предварительный тест освещения

Я выложил еще несколько тестов (без обработки):

Рис 21 Дополнительные тесты освещения (без постобработки)

Дело к завершению, практически закончена основная детализация колоннады Исаакиевского Собора. Остается верхушка и баллюстрада для расположения будущих скульптурных композиций (рис. 22):

Рис. 22 Практически завершенная колоннада Собора

Остается доделать кольцевую балюстраду с основаниями под статуи на колоннаде и продеталить крышу (рис. 23):

Рис. 23 Внедренная колоннада и колокольня

На рис. 23 видно, что на самой модели размещена лишь одна колокольня из четырех — это как раз и объясняется тем, что подобные модели как колокольня и ряд других более мелких являются повторяющимися, то есть копиями или клонами, поэтому размещать их на модели — исходнике бессмысленно, т.к. сначала будет проведено текстурирование всех элементов, опять — таки что — то пережато в VRProxy с целью понижения общего поликаунта и только после этого размещены все повторяющиеся элементы.

Ну что ж, и на последок привожу рендеры с законченной крышей. Этим мы закончили детализацию модели Исаакиевского Собора. Время, затраченное на этот этап равно примерно 2 месяцам. За это время мы не только создали хайрезную модель, но и провели uv — мапинг многих ассетов, но об этом во второй части, в которой речь пойдет и о uv — мапинге, и о текстурировании, и частично о шейдинге:

Рис. 24 Финализирована крыша — финализирована модель

Небольшое напутствие (хотите пользуйтесь, хотите — нет):

В процессе работы не стесняйтесь обращаться к коллегам или заказчику, от которых исходит задание, согласовывать с ними много раз отдельные моменты в работе, делиться идеями и т.п. Лучше вы сейчас в процессе разработки достанете его, чем потом он будет доставать вас, придираясь к качеству или неточности исполнения, расхождениям с тз. Даже если есть малое сомнение — спрашивайте, не занимайтесь самодеятельностью, это всегда чревато негативными последствиями, так как при таком раскладе придирчивый заказчик — будет прав.

Время же вам не вернет никто…

Продолжение следует…

Тимур Магомедов, основатель Mach Digital