Топ-5 инструментов для полигонального моделирования

В одном из предыдущих материалов речь шла о разных типах 3D-моделирования. Сегодня развёрнуто поговорим о программном обеспечении для полигонального моделирования и о том, с какого софта стоит начать путь в освоении этого непростого мастерства.

Наберите в поисковике запрос «курсы по 3D-моделированию» и обратите внимание, какие программы используются в процессе обучения. Анализ 50 курсов различных школ показал, что 45 из них как раз про полигональное моделирование. Это самый востребованный метод создания 3D-объектов на сегодняшний день.

Полигональное моделирование привлекает молодых художников-визуализаторов. Причина в том, что так можно создавать объекты без точного соблюдения размеров и характеристик их реальных аналогов. Метод широко используется в разработке видеоигр, киноиндустрии, рекламе, при создании иллюстраций и в других смежных областях.

Инструменты полигонального моделирования

Существует множество инструментов для создания фасетных моделей. Если рассказывать о каждом — не хватит и 10 лонгридов. Поэтому сосредоточимся лишь на самых популярных на сегодняшний день программах. Для этого вернёмся к исследованию рынка обучающих курсов. Статистика наглядно демонстрирует лидерство нескольких 3D-инструментов. Рассмотрим 5 самых популярных программ из этого рейтинга.

Популярность инструментов 3D-моделирования в учебных курсах

Autodesk Maya

Autodesk Maya — мощное профессиональное ПО для 3D-моделирования и анимации. Программа может показаться сложной для новичков, но содержит большое количество инструментов, которые улучшают качество работы и повышают производительность.

Maya активно используют для создания анимации и визуальных эффектов. С её помощью создали множество известных фильмов и мультфильмов. Например, «Война миров», «Хроники Нарнии», «Властелин колец», «Человек-паук» и «Ледниковый период».

Танос стал одним из самых дорогих CGI-персонажей в истории кинематографа. 3D-модель Таноса создана и анимирована в Maya

Функциональность

В части полигонального моделирования Maya предлагает большой набор инструментов для создания и редактирования геометрии. От традиционных примитивов (куб, сфера, цилиндр) пользователь постепенно переходит к их тонкому трансформированию: работает с количеством граней, углов и вершин.

Основные инструменты для работы с полигонами в Maya:

• Extrude. Вытягивание поверхности для создания новых геометрических элементов на основе существующих граней.
  
• Bevel. Скругление граней и сглаживание острых углов.
  
• Bridge. Соединение полигональных граней через промежуточную геометрию.
  
• Boolean. Логическое соединение или вычитание геометрии для создания сложных форм.
  
• Insert Edge Loop. Добавление новых линий сетки для повышения детализации или изменения топологии модели.
  

Перечисленные инструменты можно считать традиционными для любого софта полигонального моделирования. Поэтому в остальных программах мы примем наличие этих функций как нечто само собой разумеющееся.

Maya поддерживает работу с поверхностями подразделения (Subdivision Surfaces), которые автоматически разделяют полигоны для сглаживания моделей без потери изначальной топологии. Так можно создавать сложные формы с плавными переходами. Тонкая настройка сетки осуществляется с помощью инструментов Merge Vertices (Слияние вершин) и Split Polygon (Разделение полигона). Также можно создавать объекты с помощью кривых Безье и NURBS-поверхностей.
В Maya есть инструменты для автоматической UV-развёртки, ручного управления UV-швами и картами. Программа предлагает функции для ретопологии: упрощения и оптимизации сложных моделей с сохранением их формы, но уменьшением количества полигонов.

Симметричное моделирование позволяет работать с одной стороной 3D-объекта, но все внесённые изменения автоматически отразятся и на его противоположной стороне. Функция активно используется при создании моделей лиц и тел персонажей. Визуальную эстетику в процессе моделирования можно настраивать при помощи инструментов Smooth и Hard Edges: Maya позволяет управлять тем, какие грани будут мягкими, а какие останутся острыми.

Приятный бонус — среда визуального программирования Bifrost. С её помощью можно создавать процедурные эффекты для фильмов, телевидения и видеоигр. Например, реалистичную одежду, снег или зрелищные взрывы. С помощью Bifrost также можно процедурно распределять объекты по всей сцене. Это полезно, если вам нужно расставить множество деревьев в 3D-лесу.

Maya поддерживает работу с физическими симуляциями для мягких тел, твердых тел и жидкостей. В программу встроены два модуля для рендеринга Maya software renderer и Arnold renderer. Рендер Arnold — популярный инструмент для создания трёхмерных анимированных персонажей и сцен благодаря высокому качеству обработки и быстрому выводу изображений.

Также можно подключать внешние движки: Redshift, Octane, V-Ray, RenderMan, Iray, Maxwell Render и другие. Каждый обладает плюсами и минусами. Но это тема для отдельного обстоятельного материала.

Преимущества

• Широкий набор инструментов для полигонального моделирования, скульптинга, анимации и рендеринга.
  
• Расширение возможностей с помощью модулей, плагинов, скриптов и визуального программирования.
  
• Инструменты для работы с симуляциями.
  
• Гибкость и настраиваемость интерфейса.
  
• Совместимость с другими программами.
  

Недостатки

• Сложность в освоении и высокий порог входа.
  
• Maya не всегда удобна для выполнения простых задач.
  
• Высокая цена: 1875 долларов в год.
  
• Официально ПО недоступно в России.
  

Минимальные системные требования

• Процессор: 64-битный Intel или AMD с поддержкой инструкций SSE4.2
  
• Оперативная память: >8 ГБ
  
• Место на жестком диске: >7 ГБ
  
• ОС: Windows 10 version 1809, Apple macOS 11.x, Linux Red Hat 8.7 WS
  

Выводы

Maya непроста в изучении. У неё не самый доступный, хоть и настраиваемый интерфейс. Зато инструмент предлагает мощную функциональность, особенно для анимации. Статистика говорит, что Maya скорее подходит средним и крупным киностудиям и разработчикам серьёзных видеоигр, чем фрилансерам и энтузиастам-одиночкам.

Распределение Autodesk Maya между компаниями разных размеров

Blender

Поговорим о программе, которая лидирует по популярности на курсах полигонального моделирования. Blender — универсальный и бесплатный инструмент для 3D-моделирования и анимации. Он подходит как новичкам, так и профессионалам.

Ранее Blender считали «слабым», но сегодня его активно используют крупные студии, включая Marvel и Epic Games. Даже NASA использует его для демонстрации своих космических проектов. Китайский мультфильм «Друзья нового поколения» был полностью создан в Blender. На официальном сайте программы можно найти многочисленные примеры анимационных роликов. Постоянное развитие Blender влечёт за собой рост его популярности в 3D-сообществе.

Функциональность

Стандартный набор инструментов Blender похож на то, что предлагает Maya. Классические экструдирование для создания новых полигонов, разрез по петле для добавления детализации и деление полигонов на мелкие части.

В Blender удобно создавать органические объекты с плавными линиями. Кривые Безье используются для точного моделирования сложных форм, а NURBS помогают создать гладкие поверхности, которые легко адаптировать. Инструмент «Путь» предназначен для создания траекторий движения объектов. Также есть возможность создавать и накладывать на модели UV-развёртку.

Для скульптинга в Blender наиболее полезны следующие инструменты:

• Draw Brush (Кисть рисования). Добавляет или удаляет материал с поверхности объекта. Служит основным инструментом для создания базовых форм и добавления деталей.
  
• Smooth Brush (Кисть сглаживания). Сглаживает неровности на поверхности модели. Полезна для создания плавных переходов и устранения артефактов.
  
• Grab Brush (Кисть захвата): Перемещает части модели. Помогает изменять форму и позиционировать детали.
  
• Dynamic Topology (Dyntopo): Автоматически добавляет новые полигоны. Облегчает создание мелких деталей.
  

У Blender открытый исходный код. Любой пользователь при наличии у него навыков программирования может дополнить программу собственными инструментами. Также Blender предлагает несколько движков для рендеринга. Например, Cycles и Eevee.

Преимущества

• Программа бесплатна и доступна в России.
  
• Можно самому создавать новые инструменты
  
• Большое сообщество, много обучающих курсов.
  
• Универсальность в 3D-визуализации: скульптинг персонажей, рендернинг, анимация.
  
• Простой интерфейс, подходящий для новичков.
  
• Регулярные обновления.
  

Недостатки

• Не самый богатый инструментарий.
  
• Профессионалам может не хватить некоторых инструментов.
  

Минимальные системные требования

• Процессор: двухъядерный процессор Intel или AMD.
  
• Оперативная память: >4 ГБ.
  
• Место на жестком диске: >500 МБ.
  
• ОС: Windows 7, macOS 10.12, Linux.
  
• Видеокарта: GeForce GTX 680 и выше.
  

Выводы

Самая простая программа в плане обучения. Удобный и понятный интерфейс, обилие видеуроков и большое профессиональное сообщество. Программа бесплатна и доступна в России. Отличная отправная точка, чтобы начать знакомство с полигональным моделированием. На официальном форуме можно ознакомиться с примерами работ разных авторов. Удивительно, но ранее считалось, что эта программа больше пригодна для работы на фрилансе. Но если верить статистике, 67,7% пользователей Blender — сотрудники средних и крупных компаний.

Распределение Blender между компаниями разных размеров

Cinema 4D

Cinema 4D — профессиональная программа для 3D-моделирования, анимации и рендеринга, разработанная компанией MAXON. Занимает одну из лидирующих позиций в индустрии 3D-графики. Cinema 4D используют компании Sony, Blizzard, BMW, FOX, CNN, NBC, Disney и многие другие.

Функциональность

Интерфейс Cinema 4D проще, чем у 3ds Max и Maya. Однако возможностей в приложении гораздо больше, чем у Blender. Разница особенно заметна в настройке анимации, но сегодня речь идёт о полигональном моделировании. Ознакомиться с работой в Cinema 4D можно здесь.

Программа предлагает всё тот же набор классических инструментов: экструдирование для создания новых полигонов, разрез по петле, резка отдельных многоугольников и так далее.

Скульптинг похож на аналогичный в Blender:

• Pull Brush. Инструмент поднимает или опускает точки вершин в среднем направлении нормалей. Эта кисть хорошо подходит для использования с функциями штампа и трафарета.
  
• Grab brush. Захватывает часть сетки и вытягивает её в нужное положение. Так можно, например, придать форму подбородку персонажа или создать заострённые части объекта.
  
• Smooth Brush. Ослабляет сетку и удаляет артефакты.
  
• Erase brush. Удаляет скульптурные области активного слоя, возвращает их в нейтральное состояние.
  

Функция Polygon Reduction процедурно уменьшает количество полигонов. При этом сохраняются карты вершин, теги выделения и UV-координаты. Это гарантирует, что текстуры и данные на уровне точек будут отображаться должным образом.

Стоит отметить совместимость с другими программами от MAXON. Например, с BodyPaint 3D — инструментом для создания высококачественных текстур и уникальных скульптур. Можно легко переносить проекты между Cinema 4D и ZBrush.

Преимущества

• У программы широкая сфера применения и множество плагинов.
  
• Есть библиотека шаблонных объектов и материалов.
  
• Легко интегрируется с Adobe Illustrator и Photoshop.
  

Недостатки

• Большие проекты требуют мощного компьютера.
  
• С выходом 12-й версии исчезла возможность устанавливать дополнительные модули.
  
• Cinema 4D недоступна в России.
  
• Лицензия стоит 70 долларов в месяц.
  

Минимальные системные требования

• Процессор: Intel 64-bit CPU или AMD 64-bit CPU
  
• Оперативная память: >16ГБ
  
• ОС: Windows 10, macOS 10.16, Linux
  
• Видеокарта: NVIDIA Maxwell, AMD Polaris (AMD GCN 4), Intel Kaby Lake
  

Выводы

В плане моделирования Cinema 4D очень похожа на Blender. Достаточно удобный интерфейс, в котором приятно работать. Мощный рендер и отличные инструменты анимации. Программа очень популярна среди художников. По статистике, она занимает примерно 30% рынка приложений для 3D-графики. Навык работы в этой программе будет серьёзным плюсом в резюме.

Доля Maxon Cinema 4D на рынке программ 3D-графики в компаниях

ZBrush

ZBrush — инструмент от авторов Cinema 4D. Отлично подходит профессионалам в области 3D-моделирования. Особенно для создания сложных форм и высокой детализации. Несмотря на сложность в обучении, он предлагает широкие возможности и инструменты для художников, которые хотят создавать качественные модели персонажей с огромным количеством мелких деталей.

Функциональность

Для полигонального моделирования здесь представлены те же инструменты, что и в Cinema 4D. Но самое интересное в ZBrush — скульптинг. Основной рабочий процесс основан на системе кистей, управляемых с помощью пера на графическом планшете. Давление на кончик пера преобразует цифровой штрих разными способами. В ZBrush есть кисти для защипывания, перемещения, наращивания и разрезания модели. Можно даже использовать другие 3D-модели в качестве кистей, добавляя их геометрию к вашей поверхности. При желании можно дополнить и без того большую библиотеку кистей авторскими наборами.
Функция Alphas позволяет пользователям формировать необходимые рельефы, имитируя разные текстуры. Такие, например, как кожа, чешуя, камень и ткань. В то время как Morph UV преобразует 3D-сетку в двухмерную UV-оболочку. Преобразование в 2D-объект даёт преимущество в ситуациях, которые невозможны в 3D-режиме. Например, вы можете наносить более длинные мазки кистью по узким углам или перекрывающейся геометрии. После завершения работы отключение Morph UV вернет модель в 3D-состояние с нанесёнными деталями.

С помощью Fibermesh можно быстро выращивать волоски, волокна или траву на моделях. Вам достаточно просто создать маску на объекте и выбрать необходимые параметры волокон.

ZBrush сочетает принципы 2D и 3D, что упрощает использование ресурсов компьютера. Это достигается за счёт работы с так называемыми «пиксолями» — пикселями, которые имеют параметры глубины, ориентации и материала. В этом процессе в основном задействована оперативную память.

С полной функциональностью можно ознакомиться на официальном сайте.

Преимущества

• Экономия ресурсов системы за счёт использования пиксолей.
  
• Широкий спектр возможностей.
  
• Множество автоматизированных функций.
  
• Интуитивный интерфейс.
  
• Большое количество кистей и плагинов.
  

Недостатки

• Лицензия стоит 33 доллара в месяц.
  
• Сложность работы с «цифровой глиной» для новичков.
  
• Приложение недоступно в России.
  

Минимальные системные требования

• Процессор: Intel 64-bit CPU или AMD 64-bit CPU.
  
• Оперативная память: >4 ГБ
  
• Место на жестком диске: >20 ГБ
  
• ОС: Windows 10, macOS 12.6
  
• Видеокарта: должна поддерживать OpenGL 3.3 или выше и Vulkan 1.1 или выше.
  

Выводы

Если видите себя в качестве 3D-скульптора и хотите создавать сложные формы — эта программа для вас. Интерфейс сначала кажется немного сложным, но большинство инструментов работают интуитивно понятно. На рынке ZBrush чаще всего используют для созданий персонажей. Можно ознакомиться с некоторыми работами на официальном форуме. Как правило, ZBrush используют небольшие компании, которые создают модели персонажей на заказ. Однако, работают в этой программе и крупные студии. Например, большая часть 3D-моделей во «Властелине колец» и «Пиратах Карибского моря» созданы именно в ZBrush.

Распределение ZBrush между компаниями разных размеров

Autodesk 3ds Max

Autodesk 3ds Max — одна из ведущих программ для 3D-моделирования и анимации. Широко используется в архитектурной визуализации и разработке видеоигр. Предлагает мощные инструменты и функции для работы в сфере 3D-дизайна. Доступность и гибкость расширений позволяет пользователям настроить рабочий процесс под свои требования. Однако, сложный интерфейс и дорогая лицензия могут многих отпугнуть.

Функциональность

Базовые функции: Cut для разделения полигонов, Extrude для наращивания, Bridge для создания полигональных мостов, соединяющих соседние полигоны, и так далее. 3ds Max работает с NURBS-кривыми и поверхностями Безье для создания плавных объектов.
Как и в ранее рассмотренных программах можно создавать модели с помощью примитивов. Но библиотека 3ds Max ощутимо больше, чем у конкурентов. Подобно кистям в ZBrush, здесь есть примитивы почти на любой случай жизни. Это может быть куб, сфера, окно, дверь, дерево и так далее. Если вдруг не хватило стандартных объектов, можно дополнить библиотеку собственными. Благодаря этому приложение отлично подходит для создания сложных архитектурных объектов.

Для работы с текстурами есть инструмент Material Editor. В нём можно придать моделям естественную поверхность различных материалов: керамики, металла, дерева и других. В 3ds Max включены рендер-движки Mental Ray, Arnold, V-Ray, RenderMan и FinalRender.

Преимущества

• Создание сложных объектов с множеством деталей.
  
• Удобная работа с архитектурными проектами.
  
• Лёгкое управление текстурами и частицами.
  
• Множество бесплатных уроков и дополнительных ресурсов.
  

Недостатки

• Совместимость только с Microsoft Windows.
  
• Лицензия стоит 1875 долларов в год.
  
• Недоступна в России.
  

Минимальные системные требования

• Процессор: 64-разрядный многоядерный процессор Intel или AMD с SSE4.2 или выше
  
• Оперативная память: >4 ГБ
  
• Место на жестком диске: >9 ГБ
  
• ОС: Windows 10
  

Выводы

Программа сложная в изучении из-за не самого приветливого интерфейса. Широкая библиотека примитивов и точность задания размеров объектов очень помогает в архитектуре. Большая часть работ, связанных с дизайном, сделаны либо в 3ds Max, либо в AutoCAD. Это подтверждает статистика. Инструмент чаще всего используют в архитектуре и образовании.

Сферы деятельности компаний, использующих Autodesk 3ds Max

Заключение

Подведём финальные итоги. Есть 5 популярных программ. Для каждой есть множество курсов. Что выбрать? На самом деле, все инструменты плюс-минус схожи в функциональности. Если есть специфическая потребность, её практически всегда можно закрыть с помощью плагинов. Получается, что нет никакой разницы? Нет. Разница, конечно, есть. Просто она не всегда очевидна. Взглянем на каждый инструмент ещё раз.

• Autodesk Maya. Для тех, кто хочет работать с качественным инструментом, который используют профессионалы из известных студий. Отличная универсальная программа, сложная в обучении и с дорогой лицензией.
  
• Blender. Не такая популярная, как Maya, но не менее профессиональная программа. Бесплатная, универсальная, с большим количеством бесплатных видеоуроков. Отлично подойдёт для новичков.
  
• Cinema 4D. Дорогой, но удобный софт. Инструменты слабее, чем в Maya. Но разницу вы заметите разве что на очень сложных моделях и анимациях. Популярный инструмент на рынке. Если освоить его, можно быстро найти работу.
  
• ZBrush. Идеальный вариант для тех, кто хочет погрузиться в скульптинг. Для полной отдачи нужен графический планшет. Удовольствие не бесплатное. Перед началом работы посмотрите видео, чтобы понять: ваше это или стоит выбрать другой инструмент.
  
• Autodesk 3ds Max. Дорогая программа со сложным интерфейсом. Но многие в ней успешно работают. Отлично подходит для фриланса, геймдева и работы с архитектурой.
  

С чего начать свой путь в полигональном моделировании — решать только вам. В материале приведены поверхностные описания инструментов и их особенностей. Помните, что работать и достигать отличных результатов можно с помощью любого софта. Было бы желание и целеустремлённость.

Единственное, что не зависит от навыков — мощность рабочей системы. В статье указаны минимальные требования, но практические задачи требуют гораздо больше ресурсов. Проконсультируйтесь у специалистов DigitalRazor: они помогут выбрать правильное железо под любой инструмент для 3D-моделирования. А ещё можно использовать этот конфигуратор.