Содержание
Epic Games выпустила подробную документацию по созданию реалистичных персонажей в игровом движке Unreal Engine 4. В качестве примера приведён персонаж Дуплет (ранее Твинбласт) из игры Paragon, MOBA от Epic на PC и PS4.
Создание аутентичных, правдоподобных персонажей является фундаментальной задачей для многих современных 3D художников и разработчиков игр. В течение последних нескольких лет Epic привносит в UE4 новые функции рендеринга, которые улучшают шейдинг кожи, глаз, волос и других атрибутов персонажа.
Цель данной документации — дать возможность любому человеку научиться создавать такие же материалы и модели, как это делает команда Epic. Чтобы начать работу, откройте лаунчер и загрузите проект со вкладки Learn. Когда вы его откроете, нажмите Play в Editor и покрутите бюст героя в реалтайме.
Перевод — Photorealistic Character Unreal Engine 4
Для получения дополнительной информации о технологиях, используемых для создания персонажей, обратитесь к этому лайфстриму от Epic Games: Tech & Techniques Behind Creating the Characters for Paragon — ссылка.
Skin Shading
Кожа представленного ниже персонажа сделана благодаря UE4 Subsurface Profile.
Это специальный метод используется для рендера реалистичной кожи или воска, он аналогичен методу "Subsurface", но имеет принципиальное отличие в том, как он визуализирует: Subsurface Profile основан на пространстве экрана. Рендеринг экранного пространства более эффективен для отображения тонких эффектов слоёв кожи, где рассеивание при отражении является вторичным эффектом, которое наблюдается только в нескольких случаях, например, на ушах.
Обратите внимание на использование Material Functions для настройки основы материала кожи. Это делается как многоразовый авторский подход к созданию материалов для персонажей из Paragon. Таким образом, художники могут стандартизировать подходы к созданию определенных типов поверхностей, зная, что изменение одной функции будет обновлять все элементы, в которых она используется.
Skin Shader Textures
Текстуры, используемые на коже персонажа, имеют разрешение 4K и первоначально были получены благодаря сканированию лица актера. Текстуры были затем очищены и изменены художниками из Epic. Эта настройка кожи использует пять текстурных карт: Diffuse, Roughness, Specularity, Scatter и Normal.
| Текстуры | Название | Описание |
 |
Diffuse |
Диффузная текстура поставляет базовый цвет для материала. Если приблизить 4K, то можно заметить крошечные капилляры. Любое потемнение морщин будет подчеркивать Normal Map.
Карта Roughness сохраняется в альфа канале Diffuse карты. Это общий метод, используемый для уменьшения количества текстур. Обратите внимание, что шероховатость увеличивается в местах с порами и морщинами. Это заставляет эти области казаться менее блестящими, подчеркивая глубину Diffuse и Normal карт.
Карта отражений отвечает за то, как материал будет реагировать на свет. Текстура отображает только свет со сцены, а не объекты + свет, как это делает Reflection Map. Важно отметить, что значение по умолчанию для отражения — 0.5. Эта карта должна отражать свет в тех местах, где кожа немного растянута, а уменьшать этот параметр она должна в тех местах, где мы не хотим видеть отражение, например, в центре пор и около морщин.
Карта рассеивания отвечает за то, как много света будет рассеиваться на поверхности кожи. Темные участки, такие как щеки, практически не будут рассеивать свет, в то время как светлые зоны носа и ушей, изображенные на фото, будут рассеивать свет. Цвет рассеивания управляется в Subsurface Profile Asset.Normal Map
Карта нормалей отвечает за "объемность" модели, увеличивая визуальную детализацию объекта без использования дополнительных полигонов. В этом примере нет никаких необычных настроек.
Hair Shading
Обрабатывается в Unreal Engine 4 Hair Shader Model. Этот шейдер — модель PBS, основанная на исследованиях Steve Marschner, Eugene dEon и Hanika Johannes, и в настоящее время используется Weta Digital.
Чтобы начать работу с шейдером, установите параметр Shading Model вашего материала на Hair.
Волосы и блики
В реальном мире волосы обладают несколькими бликами: один представляет собой цвет света, а другой является смесью цвета волос и светлого цвета. Для упрощения мы будем называть эти блики первичными и вторичными. UE4 Hair Shader показывает очень реалистичный результат с теми же эффектами.
1. Более светлые волосы являются первичными бликами. 2. Более яркие и рыжие волосы представляют вторичные блики.
Алгоритм аппроксимации, используемый в UE4 Hair, создаёт эти эффекты аналогично тому, как они сделаны в реальном мире. Когда свет попадает на волосяной фолликул, он не просто отталкивается от поверхности. Волосы просвечиваются, они позволяют пропускать через них некоторый свет, после чего свет отталкивается и выходит за пределы. Шейдер для волос достигает такого результата благодаря трем возможным путям движения света, как показано на анимированном GIF ниже:
Смотрите таблицу ниже, в которой описывается каждая часть процесса.
Направление роста (от корня до кончика) волосяного фолликула.
Только отражающийся луч, отталкивающийся от поверхности. Это создаёт первичный блик.
Путь, по которому свет проходит сквозь волос и выходит с другой стороны. Это то, как свет рассеивается в объеме волос.
Путь, по которому свет проникает в волосяной фолликул, отражается от внутренней границы поверхности, а затем выходит. Это создаёт вторичный блик.
Как показано на диаграмме выше, прядь волос не является идеальным цилиндром или трубой. На самом деле волосы выглядят как сложенные конусы. Это значит, что свет, отталкивающийся от поверхности волос, будет рассеиваться совсем по-другому, чем, если бы волосы были идеально гладкими. UE4 шейдер поддерживает анизотропное отражение.
Волосы и их прозрачность
Hair Shader использует Masked Blend Mode вместо прозрачности. Masked Blend Mode даёт бинарный результат — поверхности либо полностью непрозрачны, либо полностью прозрачны. Noisy Dither Pattern постоянно перемещается по поверхности, становясь непрозрачной в более плотных местах. Dither используется как способ смешивания Masked Transparency, но работает только когда TemporalAA активен.
Использование анимированного сглаживания с помощью TemporalAA требует нескольких кадров для разрешения смешивания. Это может привести к артефактам на волосах, когда они находятся в движении. Это ожидаемый побочный эффект данной техники.
Edge Masking
Хотя это и не является частью шейдера, но стоит отметить, что материал, используемый на волосах персонажа из данной статьи, а также других персонажей игры Paragon, использует так называемый "Edge Masking" для исчезновения волос, повернутых к камере. Поскольку волосы визуализируются как серия плоскостей — см. Раздел «Волосы и геометрия» ниже — вполне вероятно, что с определенных углов камеры можно было бы увидеть край каждой плоскости, нарушив эффект волос.
Чтобы решить эту проблему, материал должен вычислять вектор камеры, а также вектор плоскости таким образом, чтобы, когда плоскость поворачивалась перпендикулярно вектору камеры, она начинала исчезать. Для заполнения исчезнувшего полигона нужно сделать голову таким образом, чтобы её скальп был текстурой волос. Вот почему многие персонажи с широкими полигонами волос имеют такую текстуру на голове, как показано на изображении ниже.
Создание волос для игрового персонажа
Перед тем как создать геометрию волос, следует посмотреть, как команда Epic конструирует волосы для игровых персонажей.
Геометрия волос
Данная геометрия создана с помощью нескольких плейнов, расположенных по всей поверхности головы, что является стандартным решением во многих real-time движках.
Нет никаких жестких правил для детализации геометрии волос вашего персонажа, но следует отметить, что Дуплет использует около 800 отдельных плейнов, в общей сложности около 18000 треугольников. Также обратите внимание, что материал для волос установлен двусторонний в свойствах Material Node Properties.
Текстуры волос
При использовании UE4 Hair шейдера конечный результат достигается следующими текстурами: Diffuse, Depth, Alpha, Root и Unique ID. В Epic эти текстуры обычно генерируются с помощью системы волос 3ds Max, которая проецирует имитируемые волосы на кусок геометрии. Однако есть много других вариантов для подобных результатов.
Диффузная текстура отвечает за базовый цвет самих волос. Желательно оставлять эту текстуру неокрашенной, а цвет задавать в самом движке, особенно это полезно в тех случаях, если волосы персонажа будут иметь разные цвета.
Альфа текстура обеспечивает прозрачность тех участков, где нет текстуры волос.
Текстура Root является маской для изменения цвета волос от корня до кончика. Полезна при осветлении или затемнении волос по их длине.
Текстура глубины используется как основа для изменения цвета или значений шейдера для волос на различных глубинах.
Текстура The Unique ID просто дает уникальное значение от 0 до 1 (от черного до белого) для каждой пряди на заданной части геометрии волос. Это используется для обеспечения различной вариации волос.
Свойства Hair Shader
Когда вы будете использовать Hair Shader, то увидите новые свойства, доступные в ноде материала: Scatter, Tangent и Backlit.
Scatter
Одна из основных причин, почему мы говорим о шейдере волос как об аппроксимации, а не о симуляции, заключается в том, что он не симулирует каждую отдельную прядь волос и не имитирует совершенно точное поведения лучей света. В реальном мире, когда свет отскакивает и передается через волосяные фолликулы, он часто встречается с другими прядями волос, повторяя один и тот же процесс много раз подряд. В настоящее время нет вычислительной техники, способной точно производить такие эффекты в реальном времени.
Тем не менее, рассеивание света по-прежнему имеет решающее значение для того, насколько реалистичными окажутся волосы в игре. Чтобы контролировать это, Hair Shader имеет параметр Scatter, который заменяет Metallic основного нода шейдера и ограничивается значениями от 0.0 до 1.0. Scatter контролирует, сколько света проходит на всех волосах персонажа, как если бы это была одна поверхность.
Важно отметить, что Scatter должен быть светлее для светлых волос и темнее для более темных волос. В реальном мире более темные волосы будут поглощать больше света. С практической точки зрения, если вы пытаетесь создать светловолосого персонажа, то вы заметите, что изменение диффузной текстуры или цвета недостаточно; Вам также придется увеличить значение Scatter.
Tangent
Свойства Tangent заменяют свойства Normal на шейдере волос. Tangent вычисляется как вектор, который проходит параллельно каждой пряди волос, направленный назад к корню. Цель Tangent заключается в том, чтобы помочь настроить правильное анизотропное отражение. Если вы не знакомы с этим, то анизотропное отражение — это то, что происходит, когда свет отскакивает от поверхности с микро-порезами, например, шлифованный металл.
На этом изображении желтая линия представляет вектор вдоль пряди волос, направленный к корню.
Tangent может отображаться одним из двух способов: автоматически или с помощью карты Flow. Автоматический метод просто требует, чтобы текстуры для каждого листа волос были ориентированы таким образом, чтобы корень был направлен вверх, а кончики — вниз. Если волосы короткие, и никакие плейны не изгибаются и слишком сильно скручиваются, то этот метод является адекватным. Он используется и на персонаже, представленном в этом уроке (мужчина).
Flow Maps
Другой метод требует создания Flow карты. Это будет полезно, если волосы вашего персонажа длинные, а также они должны казаться изгибающимися и завитыми больше, чем фактическая геометрия, или если отдельные участки текстуры для волос ориентированы по-разному (не сверху вниз, как описано выше). В проекте Photoreal Character Bust вы можете найти неиспользованную Flow карту с именем T_Hair_Flow. Ниже приведено сравнение этой карты и финального результата.
Здесь вы можете увидеть, как текстурирована Flow Map на примере волос Сойки (Sparrow). Обратите внимание, что карта используется только на некоторых участках, а не на всей голове.
Использование Pixel Depth Offset и Hair Shader
Pixel Depth Offset (PDO) не является свойством, уникальным для Hair Shader. С точки зрения непрофессионала, PDO заставляет пиксели отдаляться от камеры, создавая искусственное ощущение глубины. Так как волосы состоят из простых плейнов, как описано в разделе "Волосы и геометрия", использование PDO может обеспечить ощущение глубины формы волос в целом.
Вторая часть статьи о создании реалистичного персонажа в Unreal Engine 4, в которой будет подробно описано создание глаз, можете посмотреть здесь: Devgam.com.
Редакция Devgam
Благодарим наших читателей и подписчиков за проявленный интерес. Поделитесь постом в социальных сетях.
Ассеты для Unreal Engine
Unreal Engine — это один из популярных игровых движков, на котором создается игровой контент. Этот движок схож с Unity. Но, всё же некоторые факторы его значительно выделяют на фоне своего конкурента. Так например, с движком Unreal Engine вы будете иметь гораздо большие возможности для графики вашего контента. Если мечтаете создать топовую игру с nex-gen графикой, тогда вам прямая дорога в Unreal Engine. Кроме графических преимуществ, можно также выделить и ценовую политику. Unity предоставит вам бесплатную версию программы, но в ней будут урезаны некоторые возможности. Pro версия обойдется вам в 1,500$ единоразового платежа, и ещё столько же за модули iOS и Android — итого 4,500$. Зато полная версия Unreal Engine достанется вам бесплатно, пока прибыль от вашей игры не превысит 3,000$ за квартал. После преодоления этой отметки, придётся делиться 5% дохода с компанией Unreal Engine.
Одна вещь тесно объединяет эти два игровых движка. Именно ассеты для Unity и Unreal Engine плечом к плечу находятся на торговых площадках сети. Благодаря готовым ассетам, вы можете собирать свою игру как пазл. Понять эту фразу в прямом смысле слова можно попользовавшись Blueprint. Вы можете не писать ни одной строки кода — ассет всё сделает за вас. Поэтому, если вы не сильны в С++, но во всех снах представляете создание игровых шедевров — устанавливайте ассет Blueprint и начинайте творить. https://www.unrealengine.com/blog/animation-blueprints
Раз уж речь пошла об ассетах, грех не уделить внимание официальным площадкам движков. Магазин ассетов для Unity куда богаче Unreal Engine Market’а. Но, не забывайте о графическом преимуществе. Именно благодаря этому, ассетов для Unreal Engine меньше, но они гораздо красивее прорисованы. Мы не в коем случае не ущемляем графику Unity, нет. В сети террабайты ассетов для Unity разного качества ждут своего применения. Однако, nex-gen Unreal Engine в разы превосходит своего конкурента.
Когда мы говорим об официальных маркетах, сразу становится понятно, что есть платный и бесплатный контент. Если смотреть на официальную площадку ассетов для Unreal Engine, можно сказать, что их выкладывают разные графические художники. Разные паки ассетов от одного художника имеют идентичный визуальный облик. Так например, паки иконок инвентаря и оружия продаются по отдельности, но в дизайне идентичны.
В своём каталоге Unreal Engine содержит:
· разнообразные бесплатные демо-ассеты и многое другое
Ассортимента маркета хватит, чтобы разгуляться самому привередливому разработчику. Но, если вы хотите иметь в арсенале своей игры уникальную графику, которая больше нигде не повторится — придётся рисовать вручную. К недостаткам разработки на Unreal Engine можно отнести и то, что бесплатные, но качественные ассеты найти довольно сложно. Они есть в официальном маркете, но их гораздо меньше, нежели платного контента.
Платные ассеты для Unreal Engine
Посмотрев на платные ассеты, становится понятно, за что требуют деньги. Безусловно, каждый графический элемент отработан чётко и красиво. К тому же, можно подумать, сколько времени ушло бы на создание моделей самостоятельно, и понять, что в данном случае время стоит денег. Мы выделили красивые, по нашему мнению, ассеты специально для вас.
В этом ассет-паке собрано свыше 230 моделей элементов боя. Различные прыжки, удары, хуки, нокауты, увороты, контратаки и прочие детали поведения персонажей для файтингов, которые отлично выполнены для данного движка.
Набор содержит в себе чётко прорисованную текстуру воды. Пак объединяет в себе модели реки, бассейна, океана, водопада и пиксельной воды в разных вариациях.
Здесь вы найдете для свыше 400 noise ассетов в высоком разрешении. Можно использовать для текстур, эффектов и пост эффектов, архитектурных визуализаций, графического дизайна и т.д. Модели выполнены в 2К.
Выберите тело, лицо и внешний вид вашего солдата, и смело отправляйте его на тропу войны. Чётко проработанные модели бойцов, выполненных в футуристическом дизайне не оставят равнодушным ни одного фаната эпичных вооруженных схваток.
Данный ассет имеет в себе красивый горный пейзаж. В него входят деревья, кусты, камни, река, растительность и все остальные элементы, присущие природе горных равнин. Пейзаж выполнен в высоком качестве.
Бесплатные ассеты для Unreal Engine
Кроме дорогих платных ассетов, есть также и множество бесплатных. Их вы можете найти в фан-сообществах Unreal Engine в социальных сетях или на форумах, а также на отдельных сайтах. Epic Games также предоставляет бесплатный доступ к своим ресурсам в официальном маркете. Достаточно зайти в аккаунт Epic Games, и вы увидите небольшое количество бесплатных, но достойных внимания ассетов.
Огромный, а главное, бесплатный ассет-пак с текстурами и прорисованными элементами открытого мира. Данный ассет имеет свои минимальные системные требования — 4Гб оперативной памяти для нормальной загрузки. Что говорить, если в этом бесплатном наборе вы получите 138 текстур виртуального мира и многие другие графические элементы. Если хватает оперативки — пользуемся, друзья.
Ещё один большой и бесплатный набор, который содержит внутри себя 300 разнообразных текстур эффектов и свыше 400 материалов для них. Это далеко не весь ассортимент, который порадует вас внутри пака.
Пожалуй, лучший бесплатный ассет с огненным миром. Захватывающая локация, от взгляда на которую, становится жарко. Высокое качество, проработанная детализация — всё, как вы любите.
Зимняя локация для вашего игрового мира. Красивые здания, архитектурная визуализация, текстуры, элементы, модели и многое другое — вот он, весь ассортимент этого ассет-пака. Зима близко, друзья.
Красивый мир для игровой локации. Отлично впишется как в локацию для схваток в RPG, так и тропу, по которой заблудился странник дальних земель. Все красиво прорисовано и чётко детализировано.
Ассеты для Unreal Engine из сторонних источников
Бесплатных ассетов в официальном магазине немного. Да, они достойны внимания и действительно качественно выполнены. Но, что делать, если стоимость желаемого ассета переваливает за несколько тысяч? Ответ есть — форумы, соц. сети и сторонние сайты, на которых художники и разработчики делятся ассетами совершенно бесплатно друг с другом.
В соц.сетях, помимо платных ассетов, вы также можете общаться с другими разработчиками и узнавать для себя что-то новое. Можно и вовсе собрать свою команду и приступить к разработке игрового шедевра. Мы нашли сообщество, в котором художники, разработчики и все кому не лень, делятся друг с другом ассетами для Unreal Engine.
Здесь вы найдете для себя массу полезных графических ассетов, скриптов, звуковых эффектов и прочих полезностей для разработки на движке Unreal Engine. Лента сообщества постоянно обновляется и пополняется новыми бесплатными для скачивания файлами, которые иногда содержат в себе дорогие платные ассеты из официального магазина.
Это русскоязычный форум разработчиков контента на Unreal Engine. Все материалы сайта доступны абсолютно бесплатно. К сожалению, здесь нет столь удобного фильтра поиска, как в официальном маркете. Но, бесплатный доступ к ресурсам заставляет попросту не обращать внимания на такие мелочи.
Полистав несколько страниц форума, вы найдете различные модели, текстуры, элементы, аудио и видео эффекты, спрайты персонажей и животных, архитектурные визуализации и многие другие ассеты в высоком разрешении. Количество ресурсов для разработки постоянно пополняется за счет участников форума, которые делятся своими файлами. Однозначно полезный сайт для Unreal Engine разработчика.
Ассортимент ассетов по этой ссылке обновляться не будет. Какие-то из них, возможно, уже недоступны для скачивания. Но, некоторые всё ещё можно загрузить бесплатно и пользоваться ними по своему усмотрению. Вас ждут как бесплатные ассеты от официального маркета, так и платные ресурсы, которыми поделился неизвестный доброжелатель.
Блог одного из разработчиков Unreal Engine, который делится своими графическими творениями для данного движка. Ассортимент небольшой, но возможно, что-то вам приглянется по душе и отлично впишется в ваш игровой замысел. В наличии имеются ассеты разного качества и области применения.
Напоследок хотелось бы оптимизировать вас на разработку лучшего контента. Движок Unreal Engine даёт нам невероятные графические возможности. Вспомнить лишь безумную детализацию и анимацию лиц в Mass Effect 2 или космические пируэты главного героя Batman: Arkham Asylum. И даже это далеко не все возможности движка Unreal Engine. Экспериментируйте, пробуйте, рискуете и творите лучший игровой контент, друзья!
С UE не работал (Unity наше всё), но варианта вижу два:
1. либо настроить вес вершин для каждой кости так, чтобы не было деформаций, и чтобы к выбранной кости были привязаны только нужные вершины (что будет довольно сложно реализовать);
2. либо не использовать Skin, и присоединить с помощь Link отдельные элементы к костям скелета, и тогда они будут повторять движения костей являясь дочерними объектами (в Unity такое работает без проблем, должно и в UE работать).