Pipeline (пайплайн) — это процесс разработки, подготовки продукта или его производства. Термин чаще всего применяется к программированию или созданию проектов в других цифровых сферах, но постепенно перекочевывает и в другие направления.
Что такое пайплайн в разработке 3D графики
Если говорить обобщенно, пайплайн представляет собой процесс создания компьютерной графики. Сюда входит работа и с программами, и с визуальными редакторами, и с приложениями для текстурирования (наложения на модели изображений). Пайплайн включает также перенос данных из одного ПО в другое, получение исходных материалов, подготовку проекта перед финальным запуском.
По отношению к 3D графике и созданию 3D или 2D моделей этот термин описывает набор процессов преобразования исходных ресурсов (сценария разработки) в двухмерный или 3D объект, отрендеренную картинку (визуализированную сцену), полноценную игру.
Базовый пайплайн создания 3D модели выглядит следующим образом:
- Определение задачи. Студия или коллектив обсуждает задачу по 3D моделированию, выделяют цели, для которых подходит конкретная модель. Затем процесс разбивается на этапы и распределяется между участниками команды.
- Создание базовой геометрии. Существуют различные способы создания 3D моделей. Классический вариант — преобразование основных геометрических форм (кубов, шаров, цилиндров). Метод сплайнов (трехмерных кривых) основан на рисовании направляющих линий, которые задают поверхность.
- Настройка полигонов и топологии. Это процесс оптимизации полигональной сетки (каркаса, из которого состоят модели), который улучшает производительность обработки объекта и корректировки его формы, если планируется анимация (программируемое движение).
- Выбор материалов и текстур. Для программного обеспечения существует множество различных библиотек материалов. В них дизайнер найдет любые изображения, включая камень, дерево, металл, ткань. Материалы же определяют такие характеристики объекта, как прозрачность, твердость, отражения.
- Наложение и применение текстур. Создание карты текстуры и оборачивания ее вокруг 3D модели.
Первый этап пайплайна 3D модели — драфт
На основании драфта создают высокополигональную модель — high poly
High poly модели снижают производительность компьютера, поэтому создают низкополигональную модель — low poly
Чтобы 3D редактор понимал, как применять текстуру к модели, необходимо создать UV развертку
Все помятости, округлые фаски, швы и мелкие детали, которые есть на high poly, можно запечь на low poly. Сделать это можно с помощью запечки — bake
Чтобы 3D модель выглядела красочной и реалистичной, на нее накладывают текстуры — 2D изображения потертостей, шероховатостей и фактур
Последний этап пайплайна 3D модели — рендер
На первый взгляд, создание 3D модели — простая последовательность шагов, которой легко следовать. Но из-за ошибки проект может застрять на одном из этапов или даже вернуться к предыдущим.
Пример пайплайна мультфильма для анимационной студии
После написания и согласования сценария мультфильма его отдают раскадровщику. Профессионал рисует основные кадры. Одновременно с этим работают художники, разрабатывающие прототипы (тестовые версии) персонажей.
Если руководство одобряет, эскизы передают моделлерам, которые создают макеты персонажей. После этого создаются низкополигональные (с небольшим количеством многоугольников — простой сеткой) low poly варианты с правильным каркасом, пригодным для анимации. Затем на их основе делают высокополигональные high poly модели.
Персонажей и элементы окружения передают текстурщикам, применяющих к моделям изображения для повышения реалистичности. После этого начинается добавление ригов (точек или суставов, в которых происходит деформация персонажа). Аниматоры начинают следующий этап и прорабатывают качественные движения моделей. Остается только передать материал в отдел рендеринга, где все сцены визуализируют и смонтируют в единый мультфильм. Далее происходит озвучивание, монетизация и ряд других процессов, не относящихся к разработке.