Samstag, 22. Dezember 2012

ZBrush - vom Polypaint zur Textur

Viel zu lange habe ich gebraucht, um in ZBrush das Einfärben meiner Modelle zu verstehen. Da ich sehr oft meine Modelle in Vue übertragen möchte, ist das Aufteilen der Oberfläche in unverzerrte UV-Kacheln und ihre Bemalung sehr wichtig. Gerne würde ich auch die Materialzuordnung übernehmen. Das ist aber noch ein ganz anderes Problem. Natürlich kann ich auch in ZBrush rendern, jedoch dann nur das Modell selbst und ohne Landschaft etc.

Wichtig ist es, den Unterschied zwischen Textur und Polypaint in ZBrush zu verstehen. Mit Polypaint werden den einzelnen Punkten im Oberflächengitter des Modells Farben zugeordnet. Die Einfärbung der Flächen zwischen Punkten ergibt sich aus den Farbübergängen benachbarter Gitternetzpunkte. Deshalb benötigt eine detaillierte Farbgebung eine hohe Oberflächenauflösung. Texturen werden auf Oberflächen-„Kacheln“ projiziert, auf die sogenannten UV’s. Ohne vorherige Definition der UV’s kann keine Textur aufgebracht werden.

Meine Arbeitsweise lässt sich nun folgendermassen beschreiben:

Voila Capture148
Einfaches Modell ohne UV's und Farbe
1. Erstellen oder Importieren eines Modells in ZBrush. Bemerkung: bei importierten Modellen muss oft unter Display Properties der Schalter auf Double gestellt werden; desweiteren muss die Topology oft angepasst werden (z.B. Close HolesMergeTris)

2. Unter Geometry stelle ich den SDiv-Slider (Subdivisions) auf 1 und exportiere das Modell als OBJ-Datei
Voila Capture150
SDiv=1
Voila Capture149
SDiv=5

Voila Capture152
UV's (abgewickelte Oberfläche)

3. Erstellen eines UV-Layouts in z.B. Cheetah3D oder UVLayout

4. In ZBrush gehe ich auf Morph Target und speichere das Modell ohne UVs mit StoreMT

5. Nun kann ich die OBJ-Datei mit den neuen UV’s in ZBrush reimportieren und den SDiv-Slider wieder auf ursprüngliche Auflösung setzen
Voila Capture153
Reimportiert mit Texture Map
6. Unter Texture Map erstelle ich nun die Textur mit Create New From UV Map und schalte Texture On ab

7. Unter Polypaint aktiviere ich Colorize und kann mit dem Bemalen beginnen

8. Unter Texture Map übernehme ich nun die Bemalung mit New From Polypaint

9. Im gleichen Menüpunkt kann ich mit Clone Txtr die Texture in die Pinsel-Textur übernehmen und von da aus exportieren für z.B. eine Weiterbearbeitung in einem externen Fotobearbeitungsprogramm.
Voila Capture154
Modell mit Farbe versehen

10. Unter Geometry schalte ich nun zurück auf SDiv=1 und erzeuge als nächstes eine Displacement Map, die alle Differenzinformationen zwischen SDiv1 und dem höherauflösendem Modell enthält

11. Unter Displacement Map schalte ich Adaptive ein (weil ich das so gelesen habe). Für den Export nach Vue schalte ich Flip V ein und erzeuge dann die Displacement Map mit Create And Export Map. Bemerkung: mit Clone Disp kann ich die neue Displacement Map auch an das Pinsel-Alpha übertragen, um es von dort als Graustufenkarte abzuspeichern.
Voila Capture155
... und Modell nun in Vue
(ja, ich weiss, es ist nicht hübsch
... sollte auch nur ein Beispiel sein)

12. Zum Schluss stelle ich mit Geometry und SDiv die gewünschte Exportauflösung ein und exportiere das Modell z.B. für die Verwendung in Vue.

13. Bevor ich die Textur in Vue anbringe, muss ich die Texturdatei leider vertikal spiegeln. Die Displacement Map war bereits in Schritt 11 gespiegelt.

Noch ein paar Worte über Materialzuordnung in ZBrush.
Leider kann man das Material, mit dem das Modell „bemalt“ wurde, nicht so einfach exportieren. Texturen inkl. Materialinformationen von Modellen mit gemischten Materialien konnte ich bisher überhaupt nicht exportieren. Die SubTools müssen so gewählt sein, dass jedes ihr eigenes Material erhält. Mit dem Plug-In „MatCap Baker“, kann man für jedes Subtool Material und Textur „zusammenbacken“. Dabei werden jedoch auch die Beleuchtungsrichtung und Schatten mit übertragen. Wählt man in einem weiterverarbeitendem Programm, wie Vue, nun eine andere Lichtrichtung, passt die Textur bereits nicht mehr. Ich übertrage deshalb nur die Textur und wähle in Vue für jedes SubTool ein eigenes Material.
Wichtig ist es, die Materialzuordnung bereits bei der Modellerstellung einzuplanen, so dass keine gemischten SubTools entstehen.

Links:
ZBrush: http://www.pixologic.com
UVLayout: http://www.uvlayout.com
MatCap Baker Plug-In:
http://www.zbrushcentral.com/showthread.php?170886-MatCap-Baker!-unofficial-Information-Installation
Vue: http://www.e-onsoftware.com/products/  
... siehe auch: Baking polypainting into a texture map: http://www.pixologic.com/docs/index.php/Baking_PolyPainting_into_a_Texture_Map 

Freitag, 7. Dezember 2012

3D Modellierung mit Strata Design 3D - mein Einstieg in die künstliche 3D-Welt

Strata Design 3D CX7

Mit Strata Design 3D hat mein Hobby begonnen. Nachdem ich mit einer Probeversion erste Eindrücke sammeln konnte, habe ich mir die Vollversion zugelegt. Es gibt vergleichbare Programme, wie Cheetah3D, Silo, Blender oder Google Sketchup, in ähnlicher Preisklasse oder sogar kostenlos. Die Programme unterscheiden sich in vielen Details. Jedoch kommt mir die Bedienung von Strata Design am einfachsten vor… obwohl alle 3D-Programme wirklich lange Einarbeitungszeiten benötigen.

Strata Design 3D scheint relativ unbekannt zu sein. In den Magazinen, die ich sporadisch lese (3D World, 3D Artist oder 3D creative), taucht es praktisch nie auf. Nichtsdestotrotz kann ich mit diesem Programm bisher alle meine Ideen umsetzen… solange nichts Organisches modelliert werden muss.

Strata Design gehört zu den Modellierprogrammen, bei denen einzelne Punkte geschoben, Linien gedreht oder in der Länge verändert, und Flächen bewegt werden. Das Programm bietet ein paar Grundkörper an, mit denen die Modellierung beginnt. Ich verwende nur Würfel/Quader, Kugel und Zylinder. Hin und wieder verwende ich auch Splines. Aber im Grunde war’s das schon. Die Oberfläche dieser einfachen Geometrien unterteile ich nun in kompliziertere Gitternetze, an denen ich zupfe, ziehe, drehe, stauche, verlängere etc, bis am Ende das gewünschte Modell entsteht.

Im folgenden Beispielablauf sieht man die leere Grundfläche oben links, rechts davon den Quader, und weiter rechts die unterteilte Oberfläche. Unten links sind einzelne Flächen herausgezogen oder hineingedrückt, Linien gezogen und Kanten gebrochen. In einem Vorgang, den man Rendern nennt, berechnet das Programm ein Foto aus einem frei definierbaren Kamerawinkel. Im Bild Mitte unten sieht man das noch farblose Modell von schräg unten. Die Beleuchtung und damit der Schattenwurf und evtl. Reflexionen lassen sich ebenfalls steuern.

BeispielStrata
Vom Quader zum Modell (was auch immer das dort sein mag)

Die gitterähnliche Oberfläche des Modells lässt sich nun, wie im folgenden Bild gezeigt, abwickeln (die grüne Fläche entspricht der Haut des Würfels, ausgestreckt auf einer ebenen Fläche) und in ein Quadrat der Kantenlänge 1x1 ablegen (roter Rahmen). So ist jeder Oberflächenabschnitt durch nur noch zwei Koordinaten definiert, die sogenannten UV’s (u-Achse und v-Achse). Die einzelnen Elemente der Haut lassen sich nun bemalen oder mit Mustern oder Fotos verzieren. So ensteht dann ein fertiges Modell, wie in der obigen Bilderserie als letztes Bild rechts unten gezeigt.

Voila Capture141
UV's eines einfachen Würfels

Hört sich noch ganz einfach an, oder?

Die erste Hürde beim Erlernen der Programmbedienung ist die Bewegung im Raum. Strata verendet exotische Tastenkombinationen, die jedoch irgendwann automatisch ablaufen. Zum Drehen des Objektes muss man Shift und Leertaste drücken und bei gedrückter linker Maustaste die Maus in die gewünschte Drehrichtung schieben. Zum Schieben des Modells drückt man nur die Leertaste, linke Maustaste und schiebt die Maus…. hä, bitte? Durch drücken von Shift–3 und dabei mit der Maus linksklickend kann man an das Modell heranzoomen…. bzw. durch Drücken von Shift-alt–3 und linksklickend herauszoomen. Fingerakrobatik! Man kann natürlich auch die Menüleistenfunktionen verwenden oder sich die Hotkeys umdefinieren… ts, ts, ts.. da hat Strata aber noch Verbesserungspotential. Wir werden aber später noch sehen (in irgendeinem zukünftigem Post), dass eigentlich alle 3D-Programme mit solchen Hotkey-Problemen zu kämpfen haben.
Welche Tipps kann ich einem Einsteiger geben (wo ich doch selbst noch Novize bin)?
BeispielZbrush
Strata an ZBrush
  • Beim Modellieren ist es sehr wichtig exakt zu arbeiten. So korrigiere ich regelmässig die Abmessungen einzelner Elemente, meist auf ganze Zahlen oder auf 0.5, 0.05, 0.005 gerundet.
  • Proportionen! Oh Mann, die machen mich krank. Da ich alles frei Hand modelliere, ohne Zeichnungen oder Massangaben, oft aus Fotos, manchmal aus der Erinnerung oder Phantasie, habe ich mir angewöhnt ein grobes Modell erst einmal in die richtigen Proportionen  zu bringen, bevor ich die Details einpflege.
  • Oft verwende ich Führungslinien (guides) als Bewegungsbegrenzungen. Wenn z.B. die x-Achse aktiviert ist, kann ich Punkte, Linien, Flächen oder Körper nur in diese Richtung bewegen oder sie um diese Achse drehen
  • Bei der Arbeit mit Splines verwende ich nur orthogonale Ansichten und aktiviere Gitternetze (grids) plus Führungslinien (guides), um die Bewegungsrichtung der Punkte einzuschränken. Ohne diese Einschränkungen ist das Arbeiten mit Splines im Raum hoffnungslos.
  • Mittlerweile bereinige ich das Modell regelmässig und entferne unnötige Punkte und Linien, da diese meistens beim Brechen von Kanten unschöne Effekte geben können. So spare ich mir das Kantenbrechen auch bis zum Schluss auf.
  • Exportiert man ein subdivide Objekt (z.B. für Vue, ZBrush o.ä.) muss man es vorher in ein Polygonmesh umwandeln, sonst gehen die schönen Radien wieder verloren und das Modell ist eckig.
  • Exportiert man Modelle mit kreis- oder elipsenförmigen Flächen nach ZBrush, muss man vorher in jedem Kreis einen Mittelpunkt setzen, da Zbrush sonst wilde, offene Flächen generiert (siehe Bild rechts).
Zum Abschluss sind hier noch ein paar gerenderte Bilder von einigen Modellen.

Eine Insel
Eine Insel (Leuchtturm, Steg, Ruderboot mit Strata; Rest mit Vue)

Unterwegs mit der Bathyscaphe
Unterwegs mit der Bathyscaphe (Schiff, U-Boot mit Straka, sonst Vue)
Fokker D.VII Jagdflugzeuge 1918
Fokker D.VII Jagdflugzeuge 1918 (Doppeldecker mit Strata, Pilot mit Poser,
Bekleidung mit ZBrush, Rest mit Vue)
Komatsu WA250PZ
Komatsu WA250PZ (pur Strata)
Kirche in Wangen SZ
Kirche in Wangen SZ (pur Strata)
Aargauischer Hof
Aargauischer Hof (Gebäude mit Strata, Hühner in ZBrush, Rest in Vue)
Das alte Musikzimmer
Das alte Musikzimmer (pur Strata)
Volleytisch
Volleytisch (pur Strata)
Die Kogge
Die Kogge (pur Strata... da hatte ich noch kein Vue)

Sonntag, 2. Dezember 2012

Pasteurisiert macht weiter!

Nach einer langen Pause habe ich mich entschlossen den Blog wieder zu aktivieren. Meine Leseaktivitäten sind im letzten Jahr deutlich geringer ausgefallen, da ich ein neues Hobby begonnen habe. Seit letztem Jahr habe ich nicht nur das Fotografieren wiederentdeckt, sondern dazu auch die digitale Bildbearbeitung. Da mir die Fotomotive langsam ausgingen, hatte ich begonnen mir eine eigene Welt zu kreieren. Den Schlüssel dazu lieferte mir die 3D-Modellierung. Nun kann ich im laienhaften Rahmen Gegenstände, Menschen, Tiere, Landschaften und ganze Szenen, sowie Trickfilme erstellen. Jeden Tag gibt es Neues zu entdecken und erlernen.

Nach und nach habe ich mir einen ganzen Softwarepark eingerichtet. Heute stehen damit alle Wege offen und es gibt keine Idee, die ich nicht mit der vorhandenen Software umsetzen könnte.

Insbesondere sind das die folgenden Programme für die Erstellung von Modellen:
  • Strata Design 3D für eher technische Modelle
  • Zbrush für eher organische Modelle
  • Poser für die Erstellung einer Pose von vorhandenen Modellfiguren
  • Vue für die Erstellung von vollständigen Landschaften inkl. Himmel, Meer und Vegetation
Wenn man nun schon mal dabei ist, sind hilfreiche Werkzeuge für eine effizientere Bearbeitung und dadurch die Konzentration auf das Wesentliche sehr praktisch.
Diese Hilfstools sind in meinem Programmzoo folgende:
  • Marvelous Designer für die Erstellung von Kleidung (inkl. Faltenwurf) für die Poser-Modelle und Weiterverarbeitung in ZBrush
  • GeoControl für die naturgetreue Landschaftsgestaltung inkl. Ausgabe von Verteilungskarten für Gestein, Bewuchs, Schnee und Wasser zur Weiterbarbeitung in Vue
  • UVlayout für die Überarbeitung von vorhandenen UV’s (Oberflächenkoordinatensystem mit u- und v-Achse; sozusagen die Fliesen, die bemalt oder mit Texturen versehen werden) oder deren Erstellung, zur Texturierung der Modelle
  • FilterForge für die Erzeugung von Texturen und Bildnachbearbeitung mit Filtern
  • PhotoScan für die Erzeugung von 3D-Elementen aus Fotos
Soweit so gut. Mit den vorhandenen Modellen konnten nun Szenen zusammengestellt werden, die ich hauptsächlich mit Bildbearbeitungsprogrammen weiterverarbeitet habe. Dazu gehören folgende Anwendungen:
  • Pixelmator mit Möglichkeiten ähnlich derer Photoshops
  • Snapseed, meine Superwaffe für Bildkorrekturen
  • PostWorkshop für die automatisierte Umwandlung von Fotos in gemäldeähnliche Bilder mit der Möglichkeit manuell nachzubessern
  • Corel Painter für das manuelle oder halbautomatische Malen
Meine nächsten Schritte gehen in Richtung Animation. Das ist prinzipiell mit den vier zuerst genannten Anwendungen möglich. Zusätzlich verwende ich jedoch noch folgende Programme:
  • Anime Studio für Trickfilme
  • iStopMotion für das Zusammenstellen von Vue-Bildern in Filmsequenzen, da Vue’s Filmexport bei mir nicht funktioniert (der Himmel bleibt schwarz)
  • Final Cut für den Videoschnitt und die Nachvertonung
  • Motion für ein paar Videotricks, wie den Einbau von 3D-Modellen in selbstgefilmte Sequenzen
Ach ja, bevor ich’s vergesse: YouTube schmiss meine Filmchen laufend raus, da ich ab und zu mal Ausschnitte von kommerzieller Musik mit 10 oder 15 Sekunden Länge verwendet habe. Also mache ich meine Musik nun selber. Hierbei helfen mir folgende Programme:
  • Alchemy für synthetische Klänge, die überzeugen
  • Garageband für das Zusammenlegen von synthetischen Tracks mit selbstgespielten Sequenzen
Ich finde, dass damit mein Werkzeugkasten gut gefüllt ist und ich nach einem Jahr “3D-Lehre” doch einiges zu erzählen habe. In der Hoffnung manchem Anfänger mit Tipps und Tricks helfen zu können oder Unschlüssige zu motivieren dieses spannenden Hobby ebenfalls zu beginnen.
So plane ich nun, nach und nach, den schwierigen Pfad der 3D-Lehre zu dokumentieren. Dabei erhebe ich nicht den Anspruch auch nur annähernd mit talentierten Künstlern konkurrieren zu können. Glücklicherweise muss ich damit ja auch nicht mein Geld verdienen.