Dicas avançadas para a produção de arte de personagens em Unity

Nesta postagem de convidado, Sakura Rabbit(@Sakura_Rabbiter) compartilha como ela aborda a produção de arte e fornece dicas para criar um personagem realista no Unity.

Finalmente, tenho tido algum tempo livre ultimamente e isso me fez pensar... Que tal escrever algo sobre a criação de personagens? Acabei de criar vários personagens seguidos e estou bastante familiarizado com todo o processo de criação. Não estou me referindo a coisas como o design artístico de visões de mundo, planos de fundo de personagens ou técnicas de implementação de personagens. Já existem muitos artigos que abordam esses tópicos, portanto, não vou falar sobre eles aqui.

O que mais, então? Depois de pensar um pouco, decidi preparar um artigo sobre a produção de personagens realistas no Unity Editor.

Você pode estar pensando: "O que traz o Sakura Rabbit a este tópico?" Infelizmente, tudo isso se deve ao fato de eu ter passado por uma jornada árdua para aprender essa habilidade do zero. Estou escrevendo isso para que você possa aprender com meus erros e reduzir os erros em seu trabalho.

Agora, vamos começar!

De modo geral, o processo de implementação de um modelo de personagem envolve as seguintes etapas:

1. Desenho em três vistas →

2. Modelo de protótipo →

3. Modelo de alta precisão →

4. Topologia de baixo polígono →

5. Divisão de UV →

6. Mapa normal de cozimento →

7. Mapeamento →

8. Equipamento de pele →

9. Animação de esqueleto e vértice →

10,. Shader no mecanismo →

11. Renderização no mecanismo →

12. Física em tempo real no mecanismo →

13. Aplicativo de animação e animador →

14. Implementação do controlador de caracteres/AI →

15. Efeitos especiais, voz, efeitos sonoros, etc.

Há 15 etapas no total. O processo pode parecer complicado, mas, do ponto de vista do design do personagem, todos esses fatores e detalhes influenciarão a forma como o personagem será exibido no mecanismo de jogo. Portanto, essas várias etapas são necessárias para que o produto final atinja o efeito desejado. Todo o processo leva muito tempo, e todas as etapas devem ser realizadas em uma sequência específica - cada etapa é crucial. Se um deles não for feito corretamente ou se você tentar economizar, o produto final será diretamente afetado.

Vamos começar examinando o trabalho de preparação preliminar da produção de arte. As 15 etapas mencionadas anteriormente podem ser resumidas em quatro fases principais:

Desenho original → modelagem → animação → renderização

Isso não é muito mais simples? Agora, vamos direto ao ponto. Com minha experiência prática, aprendi algumas coisas - espero que sejam úteis em seu próprio projeto!

Em primeiro lugar, você deve definir alguns pontos de controle antes de começar. Vou pular os itens habituais, como a contagem de vértices, o tamanho do mapa, o número de ossos, etc. Em vez disso, vou me concentrar no seguinte:

• Gostaria que esse personagem tivesse um esqueleto humano, pois isso afetará a implementação subsequente da IA. O esqueleto humano é vantajoso porque permite que você use o dispositivo de captura de movimento ou a biblioteca de animação de intervalo para criar rapidamente um conjunto de animações de alta qualidade que podem ser usadas no controlador ou na IA.
• Além disso, você também precisa planejar com antecedência os efeitos materiais que deseja para o seu personagem. Para produzir os efeitos desejados, as etapas preliminares, como UV, distribuição de bordas e mapeamento, são indispensáveis. Se você só pensar nelas depois de concluir o modelo e a animação, provavelmente acabará refazendo o design. É melhor pensar nos efeitos com antecedência para evitar ter mais trabalho depois.
• Para alguns efeitos físicos do personagem, o processamento físico é necessário para determinados componentes e deve ser feito de forma independente. Esse é outro critério que você precisa considerar com antecedência.

Com esses pontos de controle estabelecidos, a próxima etapa é a implementação. Veja como começar.

Para garantir que o processo de criação do personagem ocorra sem problemas, é importante que a primeira etapa, ou seja, o desenho original, seja feita com cuidado. Se isso não for feito adequadamente antes, poderá afetar a estrutura ou os efeitos nas etapas subsequentes. Tenha em mente o seguinte ao desenhar para facilitar o que você precisa fazer em seguida.

• Modelo: Você precisa tornar o desenho adequado para modelagem. Por exemplo, a estrutura do que você desenhou será difícil de implementar durante a modelagem? Será um desafio distribuir as bordas de determinadas estruturas ao criar uma topologia de baixo polígono?
• Animação: Da mesma forma, você precisa tornar o desenho adequado para a animação. Por exemplo, o rigging será difícil para certas partes da animação? Qual estrutura não está de acordo com o esqueleto humano?
• Shader: Em seguida, você precisa levar em conta a implementação do shader. Pergunte a si mesmo: O sombreador do efeito de material que eu desenhar será difícil de implementar? E quanto ao desempenho? E quanto à classificação dos materiais? Ele vem com efeitos especiais? Ele pode ser implementado usando uma ou várias passagens?
• Física: Qual estrutura requer computação simulada? Como a moção é executada?

Ao ter tudo isso em mente ao desenhar, você pode agilizar seu trabalho nas etapas subsequentes.

Dica: Ao desenhar um corpo humano, você pode usar um software de modelagem 3D para ajudá-lo no processo. Isso não apenas aumentará sua eficiência, mas também garantirá que as relações estruturais e de perspectiva estejam corretas.

Para modelagem, as mesmas regras se aplicam, ou seja, leve em consideração as etapas a seguir. A modelagem deve ser feita corretamente, e fatores como mapeamento de UV, distribuição de bordas e classificações de materiais também devem ser planejados com antecedência. A modelagem é a parte mais crítica do processo, pois precisa passar pelo processo de animação antes de chegar à renderização. Se houver um problema na renderização, os processos de modelagem e animação deverão ser retrabalhados.

• Mapeamento: Você também precisa tornar o modelo adequado para o mapeamento. Quais estruturas podem compartilhar o UV? Você pode maximizar o uso dos pixels do mapa? Quais componentes exigem o Alpha?
• Animação: Você precisa considerar como as expressões faciais são criadas na forma de mistura e como o modelo deve ser dividido para UV. Além disso, é necessário identificar as estruturas corporais que exigem animação e determinar como as bordas devem ser distribuídas para tornar o rigging do modelo mais natural.
• Shader: Agora é hora de pensar em como o UV deve ser organizado para que possa oferecer efeitos especiais para a implementação de shaders, bem como identificar quais materiais precisam ser separados ao classificar os materiais de modelagem.
• Física: Da mesma forma, é necessário distribuir as bordas adequadamente para que os efeitos simulados pareçam mais naturais.

Ao criar um modelo, a melhor maneira de evitar retrabalho é levar em conta as etapas subsequentes e fazer planos com antecedência.

Dica: Ao desenhar modelos de polígonos altos no ZBrush ou em outro software, não é necessário incluir texturas com detalhes menores. Devido ao limite de resolução, o efeito dos detalhes será muito ruim depois de ser transformado em um mapa por meio de baking direto. Esses detalhes devem ser separados usando a ID da máscara no shader e adicionados por meio do mapa de detalhes. Lembre-se de não incluí-los no mapa principal!

Adicionar detalhes diretamente no shader é o caminho a seguir.

Durante o rigging do modelo, é uma boa prática exportar os arquivos um a um no formato .obj e depois importá-los para o software de animação para preservar a autenticidade do modelo. Em seguida, verifique as orientações normais do modelo, as camadas do arquivo e a alocação do shader para ver se há algum problema. Se tudo estiver correto, você poderá prosseguir com a montagem do modelo.

As posições dos ossos desempenham um papel fundamental no rigging do modelo, pois decidem se o movimento nas articulações é natural. Vou repetir isso: é extremamente importante! Você terá problemas se o peso da pele estiver bom, mas as posições dos ossos estiverem erradas.

Dica: Vamos usar o osso do quadril, que está localizado no meio da parte traseira, como exemplo. Se você quiser que o movimento pareça natural, o posicionamento do osso deve ser preciso. Caso contrário, a animação será deformada ao usar o dispositivo de captura de movimento ou ao aplicá-la a outras animações.

Nesse estágio, você está muito próximo da etapa final do seu trabalho. Ainda assim, você não pode se dar ao luxo de tomar as coisas levianamente. Há várias questões que você deve considerar durante o processo de criação:

• Modelo: Verifique o modelo novamente para garantir que a orientação das normais esteja alinhada corretamente, que as bordas suaves e duras estejam bem, que a classificação dos componentes e materiais do modelo tenha sido feita corretamente, que os componentes que exigem forma de mesclagem estejam combinados e que os materiais e a nomenclatura estejam tratados.
• Animação: Determinar se a estrutura óssea atual atende ao requisito humanoide no mecanismo.
• Shader: Verifique novamente se as estruturas que exigem o efeito estão divididas.
• Física: Identifique as partes da simulação que usam ossos e as que usam vértices.

Agora, você concluiu todo o trabalho preliminar antes de usar o motor. Em seguida, precisamos importar o conjunto completo do mapa do modelo para a Unity e mesclar todo o nosso trabalho preliminar.

Dica: Ao trabalhar no peso do skin, você pode alternar entre o software de skinning e o mecanismo para testar o efeito. Quando o personagem é animado, é mais fácil identificar os problemas. Veja a imagem abaixo como um exemplo. Quando o personagem está em movimento, é possível ver que há uma falha quando a escápula atinge um determinado ângulo. Isso se deve ao fato de o peso do vértice não ser suficientemente suave.

Graças aos pontos de controle que você definiu anteriormente, o processo de implementação deve ser um passeio no parque.

Para o sombreador, tudo o que você precisa fazer é definir ou criar o material para os componentes separados de forma independente, pois você já terá classificado os materiais durante o processo de criação do modelo. Para a adaptação da animação, você pode usar o humanoide do Unity diretamente, pois terá definido o padrão do esqueleto humano com antecedência. Dessa forma, você pode economizar muito tempo no trabalho de animação.

Além disso, você também pode aplicar a captura de movimento para reduzir ainda mais nossa carga de trabalho. Se a forma de mistura que você criou atender às convenções de nomenclatura do ARKit, você poderá executar diretamente uma captura de movimento facial para produzir a animação da forma de mistura facial.

Dica: Se você usar o Advanced Skeleton para fazer o rigging, o alinhamento dos nós da escápula e do ombro do personagem provavelmente estará incorreto quando for importado para o Unity. Para resolver isso, ajuste-o manualmente na interface humanoide.

Bem, é isso! Em resumo, durante todo o processo de criação do personagem, do desenho original à modelagem, da animação à renderização, recomendo uma abordagem orientada para os resultados e a determinação das etapas que você deve seguir para alcançar o resultado desejado. Além disso, você também deve ter uma compreensão completa de todo o processo de produção para que sempre saiba o que fazer em seguida e o que observar na etapa atual.

Por favor, compartilhe minha postagem se ela lhe for útil!

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(^_^) Sakura Rabbit 樱花兔

A arte da personagem Sakura Rabbit foi apresentada na capa do nosso e-book, The definitive guide to creating advanced visual effects in Unity, que pode ser acessado gratuitamente aqui. Veja mais sobre Sakura Rabbit no Twitter, Instagram, YouTube e em sua página na FanBox, onde este artigo foi publicado originalmente. Confira mais blogs de desenvolvedores do Made with Unity aqui.