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PX Group © Robin Wood
PX Group © Robin Wood

探究《木造摩天大楼群》的制作秘辛


在这支为环境保护组织 – Robin Wood所拍摄的广告中,伐木产生的碎片转化成了摩天大楼。探索3D艺术家Christian Sturm如何使用V-Ray for 3ds Max来创建本场景。


 

『每天都有一片比纽约市还大的林地被砍伐』。德国环保非政府组织Robin Wood的广告生动地体现了这个可怕的事实,被劈开的树木变成了大都市里的高楼大厦。 

这则广告由PX GROUP创作,这是一家位于德国汉堡的视觉特效和后期制作工作室。在本文中,3D艺术家Christian Sturm详细介绍了这支广告创作的每个步骤,从最初的概念和规划到V-Ray for 3ds Max设置,创建复杂、逼真的碎片。

关于 Christian Sturm.

Christian是一位来自德国汉堡的3D艺术家。他从2005年开始使用3ds Max,从2010年开始使用V-Ray for 3ds Max。在PX GROUP从事广告工作之前,他曾加入团队制作游戏预告片和动态图形。目前,他专注于产品拍摄和汽车渲染。身为3D通才,工作涉及3D的所有领域,但他最爱的还是视觉叙事。

创作概念


PX Groupthjnk邀请替Robin Wood制作简短的广告,我们很乐意一起做这个案子。他们的想法是要呈现这个令人震惊的事实 – 『每天都有比纽约还大的林地被砍伐』。

广告以Robin Wood的摄影作品开始,展示了被砍伐的树木,上面有木头的裂片。『我们希望将其改造成木制摩天大楼,』他们说。『大楼的形状应该像一座白蚁山,但整体看起来像纽约市。你能渲染出来吗?』当然可以,在3D中,一切皆有可能! 但是,要怎样建构小小的木质城市,并让整座城市看起来像从树木雕刻出来的呢?


木片资产


让我们先看一下最微小的拼图:当一棵树被劈开时,新鲜的碎片显得有些发亮;像瓷器或白斩鸡那样白。仔细观察,红色的光会在碎片尖端里散布。在自然界中,这种半透明的效果非常微妙,当碎片从背面照亮时,效果最为明显。实现这种效果最适合的材质是V-Ray的Sub Surface Scattering材质 – fast SSS2。 

一组手工制作的木片模型是PX GROUP建构大城市的基础

我们到树木清理现场实拍照片,以了解木头碎片的形成过程,树干内部的木质纤维与干燥的木材看起来完全不同。 

碎片是使用ZBrush's的木材图案Surface Noise和ZBrush Fibers的技术组合创建的。由此产生的形状再进一步变形,合并成碎片柱,最终成为庞大的塔结构。将这些几何体带入3ds Max后,需要做的就是套用V-Ray Fast SSS2材质,并实验灯光和材质(颜色、散射半径、高光和光泽度),并在V-Ray's IPR中进行优化,使模型看起来像新鲜的木材。


 

木质摩天大楼


下一步是雕刻。我们有充分的自由度,在砍伐的树桩上设计出木质碎片建筑和城市的整体外观。为了避免必须将玻璃窗与钢建筑转化为木质碎片,我们主张采用建筑大师Hugh Ferris的知名著作《明日大都市》中的块状退台塔楼(blocky setback towers)风格。客户同意使用1930年代的曼哈顿作为我们的主要参考。电影摄影和剪辑也委托给我们制作,这就是《木造摩天大楼群》的源起。 

PX GROUP使用Railclone制作了30年代风格的退台塔楼。

有三座原型建筑,这些也是测试对象。模型的设计经历了逐步完善,直到我们有了可渲染的主视觉资产。

根据几何体的厚度调整V-Ray Fast SSS2的散射半径,就能直接产生我们想要的薄的、裂片外观。这个材质的缺点太过平滑,丢失了很多表面细节。使用法线或凹凸贴图并不成功,我们发现碎片上的置换提高了细节,但也造成了沿着缝隙和空洞的面翻转问题。这是个大问题,因为使用V-Ray Fast SSS2材质的物体后侧会出现黑色,所以木头中产生翻转面是绝对不可行的。 

如同翻转面一样,开孔也是有问题的,因为开口会露出背面。基于这个原因,似乎最好将建筑元素分开,让建筑由 “实心 “的薄墙组成。将这些小零件(kitbash)模型放在一起不能保证上述条件,因此我们手工制作外墙,并用iToo的 Railclone程序化地将小零件排列起来。这样就可提供多样的细致墙面,同时也让每栋建筑窗户切口雕刻得更快、更干净。 

PX Group © Robin Wood

因为我们的Railclone墙面是由splines控制的,所以外墙可设置成锯齿状。这有助于将外墙与我们在ZBrush中雕刻的,类似悬崖的元素混合在一起。Spline Dynamics' Plugins 可生成具有相等分段的splines,并为Railclone轻松地套用 spline IDs。splines段的ID会根据每块具体外墙的墙段类型(转角窗、建筑窗、双窗、穹顶或柱子等)进行设置。此外,细小的纤维和片状物散布到整个表面。

为了让图案更像木头,我们还仰赖后期合成。在渲染中表面显得过于平滑的区域混合了锐利的Lighting Pass或V-Ray Dirt Pass。我们还在这些区域上巧妙地添加了木头图案位图,位图是用tri-planar投影简单映射的。藉由在材质的额外纹理渲染通道中添加位图,而不是在Diffuse插槽中添加,我可在后期调节纹理强度,并选择性地应用–主要是在光滑的外墙。

我们很少在渲染相片级写实的户外环境资产使用这种方法,但以本例来说,这个方法让我们制作出想要的抽象外观。我们找到办法避开UV贴图和烘焙置换纹理,也无须担心面数上限和渲染时间。

渲染V-RayMultiSubTex是为了生成由Mat-IDs指定的RGB mattes,而不是透过Object-IDs指定。

对于每栋建筑,所有的外墙和木片块都汇出成V-Ray Proxy,因此V-Ray将每栋建筑视为单一的对象。这对于Fast SSS2材质在计算散射时确定入射面和出射面来说很重要。一堆相交的物体会导致整体出现不理想的暗边。 

Proxy的缺点是每栋建筑只能有Object ID。起初,这似乎会局限RGB-Multimattes的使用。然而,V-Ray MultiSubTex是干净的变通方法,因为V-Ray MultiSubTex是基于Mat IDs而非Object IDs。这样就可为对象内的元素或面选择产生完美干净的RGB遮罩(将MultiSubTex渲染为V-Ray ExtraTex)。在需要的地方,可对建筑物进行选择性的后期编修–以本例来说,可分别对外墙、纤维和撕裂的木片进行调整。

V-Ray引擎可处理的V-RayProxy数量几乎是无限的。

Christian Sturm, 3D Artist, PX Group

建造微缩城市


整个建筑套件最终由三十座独立的木造摩天大楼组成,每栋大楼的面数在200万到600万不等。场景中,V-Ray渲染了数百个实例物体。V-Ray渲染引擎所能处理的V-RayProxy数量几乎是无限的。为了在3ds Max视埠中设置城市格局,我依靠低分辨率预览网格。当汇出几何体到V-RayProxy时,事实证明在V-Ray mesh汇出设置中斟酌平衡 ” Max Preview Faces “是个好主意。这样可产生减面数的(但仍可辨识的)几何体作为占位符;对于流畅的视埠效能十分有用。

地面主要是在ZBrush中雕刻,以获得用电锯锯出来的木片图样。其他部分由扫描的材质结合使用iToo的Forest Pack散落木头碎片组成。

散落的木片粒子和长出的V-RayFur帮助产生地面细节。

最终场景


最后的镜头,显示的是砍剩的树桩,由多样化的Quixel木材库中的扫描资产组成。在这里,为了获得每个资产的纹理视埠占位符,我们使用了场景中每个Quixel资产的不可渲染low LOD版本。相应的high-poly 版本与之相连,本质上是可渲染的V-RayProxy,设置为 “box mode”。原因是V-Ray mesh汇出器生成的V-RayProxy预览网格目前并不支持UV,因此视端口网格预览不显示纹理。这个流程相当繁琐–但这是我能想到的最好办法,让我能轻松地组装场景。

整座城市森林是由以V-RayProxy存储的Quixel资产组成。城市的形状和所有的小木头碎片都是用Forest Pack散布出来的。

照明与合成


我们试图简化场景照明,仅使用户外HDRI或单纯的V-Ray Sun & Sky。我们发现使用V-Ray Sun and Sky对于环境雾中投射的太阳射线操控性最好,所以在镜头上,后期制作中混合了两种灯光设置。atmospheric render pass对此有所帮助。

某些零散的木片(sprites)因为闪烁问题被迫单独渲染,以后我会优先使用实例的low-poly几何体,而不使用带有纹理图集(atlas textures)的表面来避免这个问题。

我在After Effects中做了很多有趣的合成,用Trapcode Particular添加空气中飘起的木片,应用可选颜色校正和外观调整,比如Depth Blur与Macro Lens Effects。

当然,如果能有更多的时间进行修复和优化,那就更酷了。但我们已让客户对序列的外观感到满意,所以这个项目就算完成了。

非常感谢Steffen Bruenner、Oliver Kossatz、Dimitri Saenko、Marck Busch和Paul Carrera的创意投入、回馈和技术建议。我很高兴能加入PX GROUP,成为静态图和动画影像、创意修饰和印前方面的顶级CG专家团队成员。我非常感谢有机会参与这个电影项目,让我学到了很多新的技巧。

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