Komplexe modulare Architekturumgebung in UE4

Ursprünglicher Autor: Kirill Tokarev
  • Übersetzung
Tyler Anlauf bereitete eine detaillierte Analyse der ROME-Modularumgebung vor : Die Church of Sant'Ivo, die er in UE4 und 3ds Max erstellt hatte. In dem Artikel spricht er über den Entwurf des Vorentwurfs (Blockout), die modulare Montage, Beleuchtung, Nachbearbeitung und vieles mehr.


ROM: Kirche von Sant'Ivo


In dieser Analyse möchte ich Ihnen meinen Prozess der Arbeit an ROM mitteilen: Church of Sant'Ivo , die Tricks, die ich gelernt habe, die Schwierigkeiten, auf die ich bei meiner Arbeit gestoßen bin, und die Pläne für eine weitere Verbesserung der Szene, weil sie noch nicht abgeschlossen ist.


Projektziele


Die Ziele dieses Projekts waren die Verbesserung meiner Arbeit an Grafiken, das Studium der Unreal Engine und die Verbesserung meiner Fähigkeiten im Umgang mit Licht, Farbe und Komposition. Der Sant'Ivo alla Sapienza-Tempel entspricht den Projektzielen - er zeigt deutlich die Möglichkeiten, mit einer modularen Struktur, Beleuchtung, Farbe und Komposition zu arbeiten.

Es war nützlich, einen Ort zu wählen, der bei mir mitschwingt und mich inspiriert. Dieses architektonische Meisterwerk des frühen römischen Barock hat eine reiche Geschichte, eine majestätische Architektursprache und eine Skala, die ich faszinierend finde. Diese Skala verursachte auch zeitliche Schwierigkeiten, so dass ich alles sorgfältig planen musste.

Gute Referenzen lösen Probleme visuell.


Jedes Projekt sollte mit einer guten Sammlung von Referenzen beginnen. Es ist nützlich, mehr Referenzen als erforderlich zu sammeln, da sie nützlich sein können oder Anregungen für die weitere Arbeit am Projekt liefern. Ohne Referenzen können viele Möglichkeiten ausgelassen werden. Darüber hinaus ist es nützlich, in jeder Projektphase nach Referenzen zu suchen und nicht auf die ursprüngliche Sammlung zu beschränken.

Hier einige Beispiele aus meiner Sammlung.


Um die Referenzen in jeder Produktionsphase zu koordinieren, sollten diese gestrafft werden. Zu diesem Zweck können Sie Trello, Photoshop effektiv verwenden oder einfach Referenzen in Ordnern verteilen.

Ich habe herausgefunden, dass es für mich praktisch ist, ein kostenloses Produkt namens PureRef zu verwenden, da es ein leistungsstarkes, aber leichtes Programm ist. Alle Referenzmaterialien können gleichzeitig angezeigt werden, oder Sie können schnell in den Vollbildmodus wechseln, um ein einzelnes Bild zu untersuchen. In diesem Programm können Sie Referenzen bequem in Gruppen organisieren oder sogar einzigartige Boards mit Referenzen sammeln.

Sogar alte Zeichnungen erwiesen sich für dieses Projekt als nützlich, insbesondere wenn es um die Festlegung von Ebenen und Maßstab ging. Sie haben mir auch gezeigt, wie die Kirche und der Hof während der Barockzeit gebaut wurden.


Projektplanung


Als Nächstes begann ich, Referenzen in modulare Elemente zu zerlegen und begann, Metriken für einzelne Ressourcen zu entwickeln. Zu diesem Zeitpunkt habe ich eine Liste mit der Anzahl der zu erstellenden Elemente erstellt. Ich habe auch die Anzahl der verschiedenen Materialien ermittelt und darüber nachgedacht, wie sie effektiv gestaltet werden können.


Hier fangen wir schon an zu sehen, wie groß der Raum in Wirklichkeit ist. Beachten Sie, dass sich die Frau in der rechten unteren Ecke in etwa der Höhe des unteren Fensters befindet.

Der Umfang des Projekts war eine der Schwierigkeiten, an denen es interessant war zu arbeiten. Alles in der Architektur wird größer und schafft ein Gefühl für die Größe des Raums. Zum Beispiel ist das Fenster hier etwa viermal so groß wie das Standard-Ausgangsfenster. Da der Maßstab und die Architektur hier so einzigartig sind, war es sinnlos, nach Dimensionen aus der realen Welt zu suchen, um darauf basierende Objekte zu erstellen.

Daher musste ich Referenzen mit Personen im Rahmen finden, um die Skala zu verstehen. Um die richtige Auswahl der Skala zu gewährleisten, mussten verschiedene Referenzbilder untersucht werden.

Entwurfsplan


Ein Blockout ist einer der wichtigsten Schritte beim Aufbau einer Umgebung, die oft übersehen oder unterschätzt wird. Ein Qualitätsentwurf kann die Grundlage für den Erfolg legen, insbesondere wenn Sie im Team und bei großen Projekten arbeiten.


Es gibt viele Möglichkeiten, Entwurfspläne zu erstellen, aber wie ich herausfand, eignen sich BSP-Pinsel von UE4 hervorragend für meinen Plan. Die BSP-Tools machten die Erstellung dieses Entwurfs zu einem sehr schnellen Prozess, da mit booleschen Operationen die einfachsten Formen der Umgebung erstellt werden können.

Dank der Verwendung von BSP wollte ich nicht so viel Details hinzufügen, bis der Entwurf fertiggestellt war. Dadurch konnte ich mich auf das Leveldesign und die Metriken für Gebäude konzentrieren.

Unten können Sie sehen, wie nahe mein Entwurfsplan an der Endphase des modularen Sets liegt.

Entwurfsplan:


Fertiges modulares Set:


Dank der Eigenschaften des BSP zu diesem Zeitpunkt können Sie wichtige Änderungen vornehmen. Nach dem Testen und Anpassen der Metriken in UE4 habe ich herausgefunden, wie das modulare Set mit der fertigen Geometrie funktioniert, noch bevor ich mit der Erstellung detaillierter Modelle in 3ds Max oder anderen Paketen begonnen habe.

Unten sehen Sie ein Bild der frühen Stadien der Definition von Projektmetriken. Er durchlief mehrere Iterationen, bevor der Level korrekt war und der Entwurf fertiggestellt war.


Zusätzlich habe ich einen vorläufigen Licht- und Kompositionsdurchgang durchgeführt, um sicherzustellen, dass die ausgewählten Formulare passen. Darüber hinaus half es mir, die Details der Ressourcen in Abhängigkeit von der Entfernung zur Kamera zu priorisieren.


Nachdem ich einige einfache Materialien auf die Bühne gekritzelt hatte, konnte ich deren Stimmung und Größe besser verstehen. Diese vorläufige Überprüfung half auch zu verstehen, wie ich das endgültige Material planen und besser verstehen werde, was ich brauche.


Modularer Aufbau


Nachdem ich kontroverse Fragen im Entwurfsplan beseitigt hatte, konnte ich ihn als Bezugspunkt für die Erstellung der endgültigen Geometrie verwenden. Da ich von Anfang an über die Metriken modularer Ressourcen nachgedacht habe, waren diese bereits an das Netz angeschlossen, wodurch die Geometrie schnell und effizient wurde.

In den meisten Fällen ist BSP in UE4 nicht so effektiv wie statische Netze. Also konvertierte ich meinen BSP-Entwurf in statische Netze und importierte sie dann in 3ds Max, um die endgültige Geometrie zu erstellen.

In UE4 ist das Konvertieren eines BSP in ein statisches Netz sehr einfach:


Der Bau des modularen Sets in 3ds Max begann mit der Definition von großen und mittleren Teilen mit der parallelen Prüfung in UE4. Es gibt nichts Schlimmeres als zu glauben, dass Sie eine Ressource beendet haben, und dann erkennen, dass Sie zu einem frühen Zeitpunkt einen Fehler gemacht haben. Nachdem ich die großen und mittleren Teile verbessert hatte, konnte ich mich auf die Feinheiten und Optimierung konzentrieren.

Nach dem Testen wurde mir klar, dass ich mehr Elemente als erwartet zum modularen Set hinzufügen musste. Als ich diesen Fehler sofort fand, konnte ich in der Zukunft Zeit sparen, da das Hinzufügen zusätzlicher Elemente geplant werden konnte.

Testen Sie von Anfang an und machen Sie es oft!


Da ich nahtlose, sich wiederholende Texturen aktiv verwendete, war es äußerst wichtig, für alle Ressourcen dieselbe Texeldichte zu erhalten. Ich habe dies mit Hilfe eines 3ds Max-Skripts namens TexTools erreicht, obwohl es viele andere Werkzeuge und Skripte gibt.



Baupläne für die modulare Montage


Um die Produktion effizienter zu gestalten, erstellte ich Blaupausen für sich wiederholende Teile der Szene. Für Korridore habe ich drei Optionen in der Blaupause erstellt, die im Bild unten in Rot, Grün und Blau dargestellt sind. Jedes hat seine eigene Art von Türen, Fenstern und anderen Details. Somit war es genug für mich, nicht 48, sondern nur 3 Abschnitte des Korridors zu aktualisieren.

Es hat mir viel Zeit gespart, weil für das gesamte Projekt Echtzeitänderungen angezeigt wurden. Der Eingang zur Kirche hat zwei Blaupausen, da sich der mittlere Teil von allem anderen unterscheidet, was mir mehr Variabilität gibt, dargestellt in Lila.


Materialien


Ich habe mehrere Materialien in einem Bündel von Substance Designer und Substance Painter erstellt . Aus Zeitgründen habe ich jedoch auch Substance Source und Quixel Megascans verwendet . Es hat viel Zeit gespart.

In diesem Projekt habe ich Originalmaterialien verwendet, um die Bearbeitung von Materialien zu beschleunigen und effizienter zu machen. Durch die Verwendung von Materialkopien aus dem Mastermaterial genügte es mir, die Texturen zu ersetzen und nicht einen eindeutigen Shader für jedes Material neu zu schreiben.


Die von mir im Mastermaterial vorgeschriebene Funktionalität erlaubte die Bearbeitung von Texturen wie in Photoshop, jedoch in Echtzeit und ohne UE4 zu verlassen. Außerdem könnte ich Features wie das Zeichnen von Scheitelpunkten aktivieren und ggf. Detailnormalen für eine bestimmte Instanz des Materials hinzufügen.

Zur Optimierung des Mastermaterials wurden statische Schalter verwendet, um nur die Funktionen zu kompilieren, die in jeder Instanz benötigt werden. Dies optimiert die Materialien, da nur die enthaltenen Optionen berechnet werden. Daher kann ich einfache Shader erstellen, die auf festen Werten oder vollständig verwalteten Texturen mit komplexeren Funktionen und Einstellungen basieren.

Beleuchtung


Die Beleuchtung war eine der größten Herausforderungen und gleichzeitig einer der aufregendsten Aspekte. Qualitativ hochwertige Beleuchtung kann eine gute Szene in eine fantastische verwandeln, daher müssen Sie zumindest deren Grundlagen verstehen.


Ich begann, an der Beleuchtung dieser Szene zu arbeiten, studierte Fotografien, Filme und Lichtkünstler, um zu verstehen, wie Licht zur Komposition beiträgt und Modelle und Materialien in UE4 lebendiger macht. Ich empfehle Ihnen, zuerst auf UE4 Lighting Masterclass, Lighting Academy von 51Daedalus und Die Kunst der Beleuchtung mit Boon Cotter auf YouTube zu schauen.




Materialien spielen bei der Beleuchtung eine große Rolle, da sie bestimmen, wie Lichtphotonen von Oberflächen reflektiert werden. Überprüfen Sie die Primärfarben sorgfältig, um sicherzustellen, dass sie so nahe wie möglich an den PBR-Standards kalibriert sind. Eine gute Idee wäre, Karten mit Primärfarben nicht dunkler als 0,02 im linearen Raum zu erstellen. Dunklere Farben verwandeln sich in ein „schwarzes Loch“ für Photonen, was zu merkwürdigen Ergebnissen bei der Beleuchtung führt.

Und in der Meisterklasse über Beleuchtung in UE4 und 51 in dem Video sagt Danedalus darüber.


Die Beleuchtung in dieser Szene ist recht einfach organisiert. Ich begann, das Problem der Einrichtung der Beleuchtung zu lösen, indem ich eine klare kalibrierte Beleuchtungsgrundlage erstellte, wie in der UE4 Lighting Masterclass empfohlen. Nach der Kalibrierung der Beleuchtung und einer klaren Basis könnte man auf diesen Parametern aufbauen, um etwas Grafischeres zu erreichen.

Parameter der normalisierten Beleuchtung:


Eines der wichtigsten Elemente war die Kuppel des Himmels, da sie die gesamte Szene beeinflusst, insbesondere ihre Stimmung. Ich habe ein einfaches, aber effektives Himmelsmaterial erstellt, um Rotation und Helligkeit zu verbessern. Ich stellte sicher, dass die Menge an Licht aus meiner Kuppel des Himmels kalibriert wurde und genau mit der realen Welt übereinstimmte und sich auf natürliche Weise in der Szene widerspiegelte. Die Parameter wurden auf die umgebende Ebene der umgekehrten Kugel angewendet.


Der Trick bestand darin, die Sonnenrichtung so einzustellen, als würde die Aktion mitten im Sonnenuntergang stattfinden. Dies bestimmt die Stimmung der Szene und erzeugt aus den meisten Blickwinkeln interessante Licht- und Schattenrhythmen.


Um den Eindruck durch das Hinzufügen von volumetrischen Strahlen zu verbessern, habe ich volumetrischen Nebel verwendet. Es war auch notwendig, die Farbe des Nebelvolumens anzupassen, da dies einen großen Einfluss auf die Farbpalette und die Stimmung hat. Schließlich trug die Nebeldichte dazu bei, der Szene ein Gefühl von Ausmaß, Tiefe und Atmosphäre zu vermitteln.


Nachbearbeitung


Das nächste Werkzeug zum Erstellen des Erscheinungsbilds und der Stimmung ist die Nachbearbeitung. Eines meiner Lieblingsmerkmale war die Faltungsblüte, da sie eine natürlichere und detailliertere Lichtblüte imitiert, jedoch auf Kosten einer reduzierten Leistung.

Ich hatte auch die Kontrolle über die Farben der Schatten, Mitteltöne und hellen Bereiche. Dies ist erforderlich, um die Farbpalette anzupassen und die Details in der Szene zu unterstreichen, um die Rahmen zu bereichern.


Haben Sie keine Angst, dass diese Etappe viel Zeit in Anspruch nehmen wird. Bereits wenige Änderungen können das Gefühl und die Stimmung der Szene erheblich verändern und dem fertigen Produkt den letzten Schliff verleihen.

Sie müssen auch eine Farbpalette definieren. Um die Palette zu überprüfen, habe ich einen einfachen Weg gewählt: das Bild unscharf. Ich habe gerade einen der Screenshots gemacht und in Photoshop Unschärfe angewendet. Die Farbpalette wird dadurch viel klarer, und ich kann diese Informationen verwenden, um die Farbpalette zu verbessern und eine qualitativ hochwertige Komposition zu erstellen.


Zusammensetzung


Das Erstellen einer starken Komposition ist genauso wichtig wie andere Teile des Projekts. Durch eine gute Komposition kann sich das Auge des Betrachters auf angenehme Weise durch das Bild bewegen. Um dies zu erreichen, habe ich Screenshots gemacht, die die Formen der von mir erstellten Geometrie, die Lichtrhythmen und den Schatten der Beleuchtung sowie Fragmente von warmen und kalten Farbtönen aus meiner Farbpalette nutzten, so dass sie alle mit dem ausgewählten Kamerawinkel zusammenarbeiten.


Um einen interessanten Kamerawinkel zu erzeugen, verwendete ich die Prinzipien der dritten und der goldenen Spirale.


Der hellste Bereich in der Szene, der auch der kontrastreichste ist, ist normalerweise der Fokus. Um zu überprüfen, ob der von mir gewählte Fokuspunkt funktioniert, habe ich die Pegel unterdrückt, um den hellsten Bereich mit dem größten Kontrast in der Szene zu finden. Ich habe die Beleuchtung so eingestellt, dass der Fokuspunkt deutlich sichtbar ist. Ein klarer Fokuspunkt reduzierte auch das Gefühl der natürlichen Wiederholbarkeit der Architektur, da es im Bild Bereiche gab, in denen sich das Auge entspannen kann.


Für eine gute Komposition war es hilfreich, den UC4 anstelle des Standardkameraaktors Cine Camera Actor zu verwenden, da Sie hier zusätzliche Kameraeinstellungen ändern können, um ein Bild mit hoher Qualität zu erstellen. In diesem Fall habe ich die 16: 9 DSLR-Filmback-Einstellung verwendet, da dies gute Ergebnisse in meinen Umgebungsaufnahmen lieferte. Experimente mit den Filmback-Parametern können zu verschiedenen interessanten Ergebnissen führen, daher rate ich Ihnen, mit ihnen zu spielen. Durch das Ändern der Brennweite können Sie ein filmischeres Gefühl erzielen. Normalerweise verwende ich in meinen Umgebungsaufnahmen ein Weitwinkelobjektiv. Für Charaktere oder Nahaufnahmen von kleinen Objekten kann jedoch eine Hochformatlinse oder ein Telefoto geeignet sein.


Nächste Schritte


Da die Arbeit an dieser Szene noch nicht abgeschlossen ist, kann ich sie in vielerlei Hinsicht verbessern. Ich habe mich bereits für die Grundlagen entschieden und möchte nun Details und Elemente der Plotübertragung durch die Umgebung hinzufügen. Dazu möchte ich „erzählen“, wie die Umwelt der Natur ausgesetzt war und welche möglichen Konflikte hier auftreten könnten. Dies kann mir die Möglichkeit geben, neue Eigenschaften, Detailmodelle und reichhaltigere Materialien hinzuzufügen.

Fertige Bilder:







Fazit


Abschließend möchte ich sagen, dass es mir momentan sehr viel Spaß macht, an diesem Projekt zu arbeiten. Außerhalb meiner beruflichen Tätigkeit war und ist er eine exzellente Quelle für Experimente, Forschung und Selbstverbesserung. Es gibt noch viel zu tun, und wenn ich zurückschaue, was ich angefangen habe, habe ich verstanden, dass ich viel gelernt habe.

Die wichtigste Schlussfolgerung aus diesem Projekt ist, dass das Wichtigste nicht die Komplexität der Szene selbst ist, sondern die anfängliche Schaffung einer soliden Grundlage, auf der Komplexität in Schichten aufgebaut werden kann.

Meine anderen Werke sind in meinem Portfolio zu sehen .

Über den Autor


Ich heiße Tyler Anlauf und arbeite als Umweltkünstler in den Human Head Studios in Madison (Wisconsin). Wir haben ein sehr talentiertes Team, das viele Spiele entwickelt hat. Ich hatte das Vergnügen, an Call of Duty: Online, Rune, The Quiet Man und an einem Spiel zu arbeiten, das noch nicht angekündigt wurde.

Bevor ich zu den Human Head Studios kam, lernte ich digitale Kunst in der High School kennen, wo ich in Photoshop Fotobearbeitung studierte . Bald danach lernte ich selbständig 3ds Max, CryEngine, Unity, Videoprogrammierung und Compositing. Ich beschloss, eine Karriere in 3D zu beginnen, und begann am Madison College , wo ich von Industrie-Veteranen wie Ed Binkley trainiert wurde, die Entwicklung von Animationen und Konzepten (Animation und Konzeptentwicklung) zu studieren, Jeff Dewitt und Nathaniel Albright. Ich bekam auch einen Job und ein Praktikum bei Gear Learning , Field Day Lab und Scooter Software , wo ich mobile Spiele, PC-Spiele und UI-Software entwickelte.

Während des Colleges waren meine Mentoren Chris Hartmann und Ethan Heili von Raven Software . Sie halfen, meine Fähigkeiten zu verbessern, kritisierten meine Arbeit und erweiterten mein Wissen über AAA-Spielegrafiken. Am Ende hatte ich das Glück, direkt nach dem Abschluss einen Job bei Human Head Studios zu bekommen.

Nachfolgend finden Sie einige Beispiele meiner Arbeit, deren Erstellung ich von Chris und Ethan gelernt habe.



Interview geführt von Cyril Tokarev .

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