3D में कपड़े कैसे मॉडल करें: कपड़े का मॉडलिंग, सामग्री और गेम-तैयार वर्कफ़्लो

Персонаж пересекает игровую сцену. Плащ цепляется за край и застревает, свисая неправильно. Ткань платья выглядит как окрашенный пластик вместо тяжелого бархата. Что-то не так с симуляцией ткани, но вы не можете назвать это. Обычно проблема не в анимации. Проблема в самом материале ткани или в отсутствии корректной 3D-модели ткани под скелетом анимации.

Моделирование ткани для 3D подразумевает две разные задачи. Первая — создание геометрии одежды: симуляция в реальном времени, скульптинг драпировок или риггинг деталей костюма. Вторая — подбор и создание материала поверхности, чтобы под освещением она выглядела как шерсть, шёлк, кожа или хлопок. Это руководство охватывает обе задачи, предлагая рабочий процесс, который превращает концепт-эскиз в готовый для игры ассет ткани с корректным PBR-материалом.

Что такое моделирование ткани в 3D?

Моделирование ткани в 3D — это процесс создания геометрии одежды или материала ткани, который ведет себя и выглядит как настоящая ткань в 3D-сцене. Этот процесс охватывает три разные дисциплины.

Симуляция ткани

Симуляция ткани использует физические движки для реалистичного драпирования ткани и её реакции на движение. Marvelous Designer, система симуляции ткани в Blender и Maya nCloth моделируют ткань как пружинно-частицевую сетку, создавая реалистичные складки и столкновения без необходимости ручной расстановки ключевых кадров.

Создание Материала Ткани

Создание материала ткани — это работа по текстурированию и шейдинг, благодаря которой поверхность считывается как конкретная ткань при освещении. Материалы бархата и хлопка могут иметь одинаковое значение шероховатости, но выглядеть совершенно по-разному из-за направления карты нормалей, субповерхностного рассеяния и анизотропных бликов.

Поиск 3D-моделей тканей

Поиск 3D-моделей тканей — это поиск существующей геометрии ткани или наборов материалов для непосредственного использования или в качестве основы. Сюда относятся бесплатные маркетплейсы, платные наборы и ИИ-референсы.

Большинство учебных пособий охватывают только один из этих аспектов. Это руководство объединяет все три в единый процесс.

Методы моделирования ткани: сравнение подходов

Существует три основных пути получения геометрии ткани в вашу сцену. Каждый из них имеет свою цену во времени, навыках и точности.

Скульптинг ткани вручную в ZBrush

Самый медленный способ, но с максимальным контролем. Вы наносите штрихи в складки ткани, добавляете складки в местах сочленений и определяете фактуру поверхности ткани: тяжелый холст — легкий шифон — структурированная шерсть. FiberMesh в ZBrush подходит для стилизованных волокон ткани, или вы можете работать с субдивизированной геометрией для более гладкой ткани.

Это метод, используемый для большинства костюмов AAA-персонажей и тканей, которые должны выглядеть продуманно, а не симулированной. Цена — часы работы над каждым элементом и определённый уровень навыков скульптинга. Ручная лепка ткани для главного NPC всегда превзойдет симуляцию при крупных планах, но такое качество достигается за счёт скорости производства.

Симуляция ткани в Marvelous Designer

Marvelous Designer — это отраслевой стандарт для дизайна одежды. Вы создаете 2D-выкройку, задаете физические свойства ткани и запускаете симуляцию. На выходе получается геометрия ткани с точным поведением складок, готовая к экспорту в виде анимированного кэша Alembic (Alembic cache) или статичной сетки.

Рабочий процесс основан на выкройках, а не на сетке. Портной, знающий Marvelous Designer, может создать пальто в MD быстрее, чем в любом другом инструменте, потому что подход соответствует реальному процессу изготовления. Для игровых ассетов вы выполняете симуляцию, ретопологизируете полученную сетку до количества полигонов, подходящего для игр, затем создаёте UV-развёртку и текстурируете.

В Blender есть встроенный симулятор ткани, который покрывает те же функции бесплатно. Он менее совершенен, чем Marvelous Designer, но подходит для простых предметов и второстепенных элементов одежды. Для полного сравнения см. наше руководство по работе с тканевыми ассетами при моделировании игровых сред в сценах открытого мира. В официальных руководствах Marvelous Designer рассматривается симуляция ткани от первого паттерна до финального экспорта.

Создание геометрии ткани с помощью ИИ

Инструменты преобразования изображений в 3D на основе ИИ могут генерировать объекты, покрытые тканью, драпированный реквизит и поверхности со складками на основе исходного изображения. Полученная геометрия не пригодна для прямой симуляции ткани, но её можно использовать как high-poly референс для запекания или как базовую сетку для ретопологии.

Например, вы загружаете фотографию персонажа в кожаной куртке, и ИИ генерирует 3D-модель поверхности с текстурой ткани. Вы проводите ретопологию результата до игрового качества сетки, а затем запекаете сгенерированные ИИ детали поверхности в карту нормалей (normal map). Инструмент Triverse AI для работы с изображениями и 3D автоматизирует этот процесс, создавая геометрию, имитирующую ткань, в качестве отправной точки, что сокращает время на скульптинг.

Это не замена Marvelous Designer или симуляции ткани. Это быстрый способ получить геометрию ткани, когда в команде нет скульптора, создающего референсы, или дизайнера по одежде. Туториал на ArtStation по проработке ткани в ZBrush охватывает аспект ручной лепки ткани в качестве ориентира.

Где найти тканевые материалы для 3D-моделей

Прежде чем создавать текстильный материал с самого начала, проверьте, какие материалы уже существуют на требуемом уровне качества.

Бесплатные текстуры ткани для скачивания

Бесплатные текстуры тканей сильно различаются по качеству. Некоторые бесплатные наборы пригодны для использования в продакшене. Другие имеют дефекты стыковки, некорректные нормал-мапы или слишком низкое разрешение для рендеринга крупных планов.

Рекомендуемые бесплатные источники тканей

• AmbientCG предлагает текстуры тканей с полными PBR-картами, включая нормальные карты ткани с направлением переплетения. Категория тканей охватывает лён, хлопок, шёлк и шерсть в различных цветах и степенях шероховатости. Коллекция текстур AmbientCG Данный материал охватывает наиболее распространенные типы материалов для разработки игр.
• Текстуры Poly Haven включают раздел тканей и текстиля с картами нормалей, шероховатости и смещения тканей. Все материалы бесплатны для коммерческого использования. Их библиотека тканей и текстилярегулярно обновляется.
• На ShareTextures представлена большая коллекция материалов тканей, хотя их качество варьируется. Перед скачиванием проверяйте разрешение карты нормалей ткани.
• 3dtextures.me тегирует тканевые материалы с полными наборами PBR для велюра, джинсовой ткани и шерсти.

Предупреждающие признаки при работе с бесплатными тканевыми материалами

• Одна диффузная карта без карты шероховатости и нормальной карты. Это сплошной цвет, а не текстура ткани.
• Карты нормалей, которые не образуют бесшовную текстуру и видимы на UV-швах.
• Карты нормалей ткани, которые выглядят как шум, а не как чёткий направленный паттерн.
• Разрешение ниже 1K — для пропсов, ниже 2K — для героев.

Платные наборы тканевых материалов

Платные наборы оправдывают свою стоимость благодаря стабильному разрешению, бесшовной стыковке и затенению, специфичному для тканей. При разработке игр время, сэкономленное на поиске и проверке бесплатных текстур тканей, обычно окупает стоимость лицензии.

Poliigon предлагает тканевые материалы с картами нормалей с настраиваемым направлением волокон, корректной анизотропией для шелка и атласа, а также параметрами шероховатости, специфичными для тканей. Их коллекция тканей включает кожу, шерсть, хлопок, шелк и джинсовую ткань со стабильно высоким качеством PBR-наборов. На странице тканевых материалов Poliigon перечислены все доступные типы тканей с вариантами разрешения.

Коллекция тканевых материалов Greyscale Gorilla предназначена для пользователей Cinema 4D и Blender, с детализацией переплетения ткани и правильно настроенными картами шероховатости для мягких и плотных типов тканей.

CGTrader и TurboSquid продают отдельные пакеты материалов с текстурами тканей и полные пакеты текстур. Цены варьируются от нескольких долларов за отдельные материалы с текстурами тканей до сотен за профессиональные наборы. Страница тканевых текстур CGTrader позволяет фильтровать по разрешению и виду ткани. Для более общей стратегии подбора PBR-материалов, включая ткани и не только, ознакомьтесь с нашим руководством по ИИ-генератору текстур.

Как создать ткань с нуля

Когда ни один существующий тканевый материал не подходит, вы создаёте его. Процесс состоит из четырёх этапов, и каждый из них определяет, воспринимается ли ткань как настоящая при освещении.

Выбор подходящей ткани для вашего изделия

Начните с определения того, что ткань должна передавать в вашей сцене. Основное различие — это вес ткани. Тяжелые ткани, такие как шерсть, деним и парусина, имеют грубую поверхность, высокую шероховатость и матовую реакцию на свет. Они широко рассеивают свет и не имеют зеркальных отражений. Легкие ткани, такие как шелк, атлас и шифон, обладают анизотропной шероховатостью и сильным зеркальным отражением под скользящими углами обзора. Хлопок и лен находятся посередине: умеренно шероховатые, с легким блеском, с видимым переплетением нитей вблизи.

Неправильный выбор типа ткани — самая частая причина того, что материал ткани выглядит искусственным. Для бархата требуется высокая шероховатость и направленная карта нормалей, которая воспроизводит структуру раздавленного ворса. Для кожи нужна умеренная шероховатость и поверхность, которая читается как кожа/шкура, а не ткань. Перед началом текстурирования обращайтесь к реальным образцам тканей.

Создание карт нормалей для ткани

Карта нормалей ткани — это ключевой элемент для большинства материалов ткани. Карта нормалей кодирует направление переплетения, текстуру поверхности и микрорельеф ткани. Без направленной карты нормалей даже правильное значение шероховатости воспринимается как плоская поверхность.

Для тканых тканей карта нормалей требует единообразного перекрёстного узора, соответствующего типу ткани. Карта нормалей для шерсти должна иметь детализацию волокон, а не геометрический узор плетения. Карта нормалей для хлопка требует гладкого перекрёстного узора, который выглядит мягким, а не грубым.

Для игровых ассетов стандартным разрешением для материалов тканей главных персонажей является 2K. Для фоновых тканевых пропов можно использовать разрешение 1K. Карта нормалей должна быть бесшовной, без видимых стыков на границах UV-развёртки. Большинство карт нормалей ткани с артефактами тайлинга имеют проблемы именно на границах UV, где направление плетения меняется на противоположное, образуя заметную линию. Выравнивайте UV-шеллы так, чтобы направление плетения было согласованным вдоль шва, либо допускайте наличие шва в естественно скрытой области, например, во внутреннем шве.

Для игровых ассетов разрешение 2K является стандартным для материалов ткани героев. Фоновые тканевые объекты могут использовать 1K. Карта нормалей должна бесшовно повторяться без видимых швов на границах UV. Большинство карт нормалей ткани с артефактами повторения дают сбой на границах UV, где направление переплетения меняется, создавая видимую линию. Выравнивайте UV-развертки так, чтобы направление переплетения ткани было единым по обе стороны шва, либо миритесь со швом в естественно незаметном месте, например, на скрытом стыке.

Полное руководство по запеканию нормалей и созданию материалов ткани см. в нашем руководстве по запеканию нормалей. Для тканей со сложными складками запекание нормальной карты с высокополигональной скульптуры позволяет добавить детали, которые не может захватить карта нормалей самой ткани. В документации по симуляции ткани в Blender подробно описаны все параметры физики: от массы и жёсткости до настроек столкновений.

Шероховатость определяет, насколько матовой или глянцевой выглядит ткань. Большинство натуральных тканей имеют высокую шероховатость — от 0,6 до 0,9. Исключением является шёлк: он обладает умеренной шероховатостью, около 0,3-0,5, с сильной анизотропией.

Анизотропия (anisotropy) — это направленный блеск на таких материалах, как шёлк, атлас и металл с направленной шлифовкой. Свет отражается по-разному вдоль направления волокон и поперёк него. Substance Painter и Marmoset Toolbag поддерживают анизотропные материалы тканей. В Blender анизотропия включается через специальную схему узлов шейдера.

Шероховатость кожи ниже, примерно от 0,4 до 0,6, поскольку натуральная кожа более гладкая, чем тканые материалы. По шероховатости джинсовая ткань занимает промежуточное положение между хлопком и кожей. Шерсть — самый шероховатый тип ткани, в диапазоне от 0,8 до 0,95.

Тонкие, полупрозрачные ткани, такие как шелк, шифон и хлопок, пропускают свет и рассеивают его внутри материала. Это подповерхностное рассеяние. Без подповерхностного рассеяния тонкая ткань выглядит как непрозрачная пластмасса при задней подсветке.

В Substance Painter включите субповерхностное рассеяние и установите цвет трансмиссии в цвет ткани с пониженной интенсивностью. В Blender Cycles используйте транслюцентный шейдер, смешанный с диффузным шейдером ткани. Unreal Engine и Unity поддерживают модели шейдеров для ткани с субповерхностным рассеянием для тонких тканей.

SSS необходим для детальной проработки ткани на персонажах вблизи. Для ткани, видимой издалека, SSS добавляет еле уловимый эффект реализма, но он не всегда заметен. Распределяйте бюджет набора текстур с учётом этого.

Настройки материалов Fabric в Unity и Unreal

Идеальная текстура ткани всё равно будет выглядеть неестественно, если настройки графического движка некорректны. Именно эти настройки заставляют ткань восприниматься тканью, а не как однородный цвет.

Настройка Unity Fabric

В Unity импортируйте набор текстур ткани. Выберите шейдер URP/HDRP Lit или стандартный шейдер Built-in. Карту нормалей ткани укажите в поле Normal Map. Установите значение гладкости в соответствии с типом ткани: низкое для хлопка и шерсти, среднее для шелка и кожи.

Для тканей с малой толщиной, таких как шарф или флаг, включите параметр «двусторонняя отрисовка» в настройках материала, чтобы ткань корректно отображалась с обеих сторон.

Если ваша ткань обладает анизотропным блеском, активируйте свойство Анизотропии в шейдере Lit и подключите карту направления шероховатости. Для SSS на тонкой ткани включите пропускание и установите расстояние пропускания и цвет.

Полный чек-лист игровых ассетов, включая тканевые материалы, смотрите в нашем руководстве по 3D-моделям, готовым к игре.

Настройка тканевого материала в Unreal Engine

В Unreal Engine 5 в редакторе материалов есть специализированная модель затенения Fabric. Установите значение «Shading Model» (Модель затенения) в режим Fabric. Это активирует рассеянный зеркальный блик, который рассеивает свет по поверхности ткани вместо создания резкого зеркального блика. Именно благодаря этому ткань в Unreal Engine выглядит более убедительно по сравнению с обычной Lit-моделью.

Подключите карту roughness как обычно ко входу Fuzzy Shade. Используйте более низкое значение roughness, чем в Substance Painter: компонент нечеткого блика Unreal выглядит ярче стандартного, поэтому для компенсации нужно понизить roughness.

Для симуляции ткани из Marvelous Designer импортируйте кэш Alembic и примените материал ткани с моделью затенения Fuzzy (пушистая). Интеграция nCloth в Unreal Engine обеспечивает нативную поддержку физики ткани, если вам нужна симуляция внутри движка, а не предварительно рассчитанная анимация. Документация по симуляции ткани в Unreal Engine охватывает настройки как nCloth, так и Chaos Cloth.

Генерация пользовательских текстильных материалов с помощью Triverse AI

Тканевые материалы — это лишь половина проблемы. В некоторых проектах требуются конкретные объекты с тканевой текстурой: кожаное кресло, бархатная штора или персонаж в меховой шубе. Создание таких объектов с нуля означает либо долгий скульптинг, либо утомительный поиск подходящего набора материалов.

Triverse AI генерирует 3D-объекты, покрытые тканью, на основе текстовых запросов или референсных изображений. Вы описываете поверхность ткани и объект обычным языком, а ИИ создаёт текстурированную сетку.

Шаг 1: Сгенерируйте объект с текстурой материала. Откройте Triverse AI Studio и загрузите референсное изображение или введите промпт с описанием материала, например: «кожаное кресло с потертой обивкой, темно-коричневое, студийное освещение». Triverse выдаст текстурированную 3D-модель.

Шаг 2: Используйте результат в качестве источника текстуры или базовой сетки.Сгенерированная модель не является готовой для симуляции тканью, но текстура поверхности ткани, которую она создаёт, может использоваться в качестве образца для создания материалов. Экспортируйте модель в формате OBJ или FBX и перенесите её в ваш процесс создания материалов.

Шаг 3: Ретопологизируйте и примените тканевый материал, готовый для игры. Выходные данные Triverse служат отправной точкой. Выполните ретопологию до целевого количества полигонов, примените созданный вручную или подобранный PBR-материал ткани и импортируйте его в Unity или Unreal Engine с настройками шейдера ткани, описанными выше.

Triverse AI не заменяет художника по тканевым материалам. Он сокращает время, затрачиваемое на поиск референсов или построение базовой геометрии для объектов, покрытых тканью, чтобы ваш художник по материалам мог сосредоточиться на работе с текстурой и шейдингом ткани, которые войдут в финальную версию игры. Полный чеклист игровых ассетов, включая материалы для тканей, смотрите в нашем руководстве по игровым 3D-моделям. Полное описание workflow текстурирования, включающего настройку PBR тканей наряду с другими типами материалов, смотрите в нашем руководстве по PNG-текстурам для игр.

Основной вывод

Моделирование ткани для 3D-геометрии тканевых поверхностей (спанов), создания материалов ткани и подбора ассетов ткани. Для геометрии ткани используйте Marvelous Designer для одежды для продакшена, симуляцию ткани в Blender для простых реквизитов и ручную лепку для крупных планов hero-объектов. Для материалов ткани создавайте карту нормалей с учетом направления переплетения, задавайте шероховатость в зависимости от плотности ткани и включайте подповерхностное рассеивание (SSS) для тонких тканей. Для поиска ресурсов начните с AmbientCG и Poly Haven для бесплатных материалов ткани, затем перейдите к Poliigon для платных наборов производственного качества. В движке используйте модель затенения ткани в Unreal и включите двусторонний рендеринг в Unity. Когда вам нужно быстро создать конкретный объект, покрытый тканью, Triverse AI генерирует базовую геометрию и текстуры для использования в качестве референса, чтобы быстро запустить пайплайн.

Часто задаваемые вопросы: как моделировать ткань для 3D

Что такое моделирование ткани в 3D?

Как создать материал ткани для 3D-моделей?

Какой лучший бесплатный источник материалов ткани для 3D-моделей?

Как настроить материал ткани в Unity?

Как настроить материал ткани в Unreal Engine?

Как моделировать симуляцию ткани в Blender?

Может ли ИИ генерировать 3D-модели, покрытые тканью?