Всё о ZBrush: что это за программа и для чего она нужна

Создание уникальных 3D-моделей персонажей, предметов или объектов окружения на основе концепт-арта часто требует ручной доработки, которая выходит за пределы стандартных манипуляций с вершинами, рёбрами и гранями в 3D-пространстве. Поэтому художники используют метод 3D-скульптинга, изменяя структуру полигональной сетки с помощью специальных инструментов и кистей. В результате получается проработанная модель со множеством деталей, ничем не уступающая скульптуре в реальной жизни.

И для подобных задач профессионалы чаще всего выбирают ZBrush. Редакция «Геймдев» Skillbox Media рассказывает об особенностях этой программы и её возможностях в области 3D-моделирования.

Содержание

• Что такое ZBrush и для чего она нужна
• Интерфейс программы
• Ключевые особенности
• Преимущества
• Недостатки

Что такое ZBrush и для чего она нужна

ZBrush — профильная программа в области 3D-скульптинга, которая позволяет художнику контролировать форму объекта и его детализацию путём вдавливания и вытягивания поверхности с помощью специальных инструментов. Этот процесс напоминает лепку скульптуры в реальной жизни. И хотя изначально ZBrush использовали для моделирования органических объектов, сейчас в программе есть все необходимые инструменты и для дизайна технических конструкций.

Компания Pixologic, создавшая ZBrush, впервые представила публике свой софт ещё в 1999 году на конференции SIGGRAPH, посвящённой компьютерной графике. В то время ZBrush позиционировалась как инновационная программа для рисования в 2,5D, основанная на запатентованной технологии пиксолей. Под ними подразумеваются «умные» пиксели с 2D- и 3D-характеристиками.

Суть в том, что если обычный пиксель содержит только информацию о цвете RGB и координатах X и Y, то в пиксоле есть ещё данные о глубине, ориентации и материале. Изображение из пиксолей фактически представляет собой объёмный холст, которому художник придаёт желаемый рельеф. Здесь можно провести аналогию с современными текстурами смещения (Displacement).

Примечательно, что изначально манипуляции с 3D-моделями считались второстепенным инструментом ZBrush. Основной процесс заключался именно в рисовании на виртуальном 2,5D-холсте, на который художник мог добавить примитивы и модифицировать их специальными кистями. Инструменты для редактирования 3D-форм существовали лишь в качестве дополнения в режиме Edit. Однако вскоре выяснилось, что пользователей интересует именно процесс моделирования объектов, а не рисование в 2,5D, так что в дальнейшем производители сфокусировались именно на операциях с 3D-объектами. Но сам термин ZTools, обозначающий 3D-примитивы, сохранился до сих пор.

Правда, подобная дань наследию ZBrush нередко запутывает начинающих пользователей. Учитывая, что сейчас программу используют прежде всего как инструмент для 3D-моделирования, обозначения 3D-форм в качестве инструментов (Tools) выглядят как минимум непривычно. К тому же раздел Tools и без того включает в множество функций, связанных с 3D-моделированием, так что в инструментах сложно разобраться без ознакомления с обучающими материалами.

Ещё одна сложность — в понимании форматов ZBrush. Она связана с её уникальными расширениями файлов, предназначенных для разных целей.

• .zbr — изображение из пиксолей. Не содержит данные о геометрии и полигонах. Используется в основном художниками, которые работают в формате 2,5D.
• .ztl — содержит данные о геометрии объекта, включая его отдельные меши (в рамках программы они называются SubTools), а также информацию о текстурах.
• .zpr — файл проекта. Включает в себя все подвиды Tools, созданные в рамках сессии, в том числе данные об источниках освещения, материалах, а также историю о прошлых операциях. Как правило, эти файлы очень большого размера.

Учитывая активное развитие компьютерной графики в начале нового тысячелетия, ZBrush стала очень востребованной в индустрии CG-анимации и кино. На тот момент это была единственная программа для создания реалистичных 3D-моделей органических существ, которых можно было использовать в производстве фильмов и анимаций. Не говоря уже о том, что простота и гибкость моделирования в сфере 3D-арта считалась до появления ZBrush чем-то недосягаемым.

Благодаря своему раннему появлению, инновационному подходу и постоянной эволюции инструментов, ZBrush по сей день остаётся доминирующим софтом в области скульптинга, несмотря на наличие альтернативных решений (Mudbox, 3DCoat и Blender). Программу активно используют не только для создания уникальных моделей для видеоигр, кино и анимации, но и в сфере дизайна и рекламы.

В начале 2022 года ZBrush стала частью экосистемы Maxon — одной из ведущих компаний по производству ПО в области компьютерной графики. В связи с этим формат лицензии изменился. Если раньше программа продавалась по фиксированной цене, то сейчас пользователь может оформить ежемесячную (43,05 евро) или годовую (392,37 евро) подписку.

Также есть возможность приобрести ZBrush в пакете с другими программами Maxon: Cinema 4D (универсальное приложение для моделирования, анимации и рендеринга), Forger (мобильное приложение для скульптинга), Red Giant (видеоредактор), Redshift (рендеринг), Universe (спецэффекты для видео и моушн-дизайна). Стоимость набора — 112,64 евро в месяц при годовой подписке или 170,97 евро, если оплачивать по месяцам. Выгодно для студий, которые, помимо ZBrush, пользуются и другими программами из линейки Maxon.

На момент написания материала актуальная версия ZBrush — ZBrush 2024.0.2.

Интерфейс ZBrush

Чтобы лучше понимать принципы работы в ZBrush, рассмотрим особенности интерфейса и навигации в программе на примере одной из последних версий (в данном случае — 2024.0.0.1).

При первом запуске по умолчанию открывается большое окно Lightbox. В нём находится весь доступный контент программы, распределённый по категориям, и в этой вкладке можно открыть свой проект или выбрать один из доступных шаблонов. Lightbox можно скрыть, нажав одноимённую кнопку в левом верхнем углу экрана.

Рассмотрим подробнее устройство редактора ZBrush.

В центре экрана (на скриншоте — №1) находится вьюпорт, который в рамках программы называется холстом (ZBrush canvas). Содержимое холста может состоять из элементов 2D, 2,5D и 3D. В отличие от других программ 3D-графики, холст в ZBrush нельзя назвать 3D-вьюпортом, так как в нём фактически отсутствует трёхмерное пространство, где можно перемещать виртуальную камеру. Производители сравнивают этот подход с окном, из которого открывается вид на трёхмерный мир — и внутри этого мира можно манипулировать объектами, а само окно остаётся неподвижным. Именно благодаря этому принципу вьюпорт ZBrush может обрабатывать миллионы полигонов в режиме реального времени.

Ниже перечислены стандартные принципы навигации в рамках холста ZBrush (работают при наведении курсора за пределами объекта):

• удержание ЛКМ — вращение;
• ALT + удержание ЛКМ — перемещение;
• ЛКМ + удержание + Shift — выравнивание перспективы на 90°;
• ALT + ЛКМ → отпустить ALT + удержание ЛКМ — масштабирование;
• Shift + ЛКМ → отпустить Shift + удержание ЛКМ — поворот вокруг оси Z.

По левую и правую стороны рабочего пространства находятся области (№2), в которые для удобства можно перетащить палитры, расположенные на панели сверху (№3). Сделать это довольно просто: достаточно выбрать необходимый параметр, потянуть за значок с кругом и стрелкой, расположенный в левом верхнем углу вкладки, и перетащить элемент в новую область. Панели можно скрыть двойным нажатием ЛКМ по слайдерам Divider (на скриншоте выделены синим цветом).

Слева от окна с холстом (№4) расположена панель с основными инструментами для скульптинга и рисования, где можно быстро подобрать кисть, материал и другие настройки.

Чуть выше вьюпорта (№5) находятся ключевые ярлыки для работы: доступ к упомянутой ранее вкладке Lightbox, кнопки для манипуляций с объектом (перемещение, вращение, масштабирование), режим Sculptris Pro (о нём чуть ниже), размер и жёсткость кисти и другие функции, которые художник часто использует во время рабочего процесса.

Вертикальная панель справа от вьюпорта (№6) содержит кнопки для манипуляций с холстом и 3D-моделью. Верхними ярлыками можно регулировать отображение холста в целом, а нижними — настраивать перспективу модели, с которой вы в данный момент работаете.

В правой верхнем углу окна (область отмечена красной линией) находится несколько функций, в основном отвечающих за внешний вид программы. Например, можно настроить тему оформления или прозрачность окна. Здесь же находится функция быстрого сохранения проекта.

В левом верхнем углу окна ZBrush (область выделена жёлтой линией) можно ознакомиться с технической информацией — например, версией программы, названием проекта, объёмом задействованной памяти, количеством полигонов модели.

Сам по себе интерфейс ZBrush достаточно гибкий, и пользователь может настроить отображение всех элементов для каждого проекта отдельно. Более подробно об этом можно узнать из одноимённого раздела официальной документации.

Ключевые особенности ZBrush

Система кистей для скульптинга в реальном времени. Каждая кисть в ZBrush наделена уникальными свойствами, и некоторым образцам можно добавить дополнительные свойства физики, например гравитацию, обтягивание или плотность. В наборах есть не только множество вариантов для придания выпуклых и вогнутых форм, но и другие полезные инструменты, в частности:

• симуляции тканевой поверхности (кисти линейки Cloth);
• точное размещение и дублирование одинаковых элементов, что удобно для hard-surface-моделирования (кисти Insert Mesh);
• восстановление ранее созданной формы на определённых участках (History Brush);
• деление меша на отдельные сегменты (функция Split to Parts);
• Vector Displacement Meshes (VDM) — специальная линейка трёхмерных альфа-кистей с определёнными формами, которые можно разместить на поверхности меша и методом вытягивания получить желаемый результат. Например, с ними можно быстро сформировать рога, чешую или отдельные части лица вроде носа, глаз или ушей.

• Anchor Brushes — набор кистей для манипуляций с отдельными частями меша. С ними можно быстро изменить пропорции модели, сохранив общую структуру сетки.

Для более точного контроля над кистью и её интенсивностью рекомендуется использовать графический планшет.

Dynamesh — алгоритм, при котором полигональная сетка полностью перестраивается под новую форму, в том числе при использовании булевых операций.

ZSpheres — инструмент для создания своеобразного каркаса, на основе которого будет сформирована будущая полигональная сетка. Этот процесс напоминает создание проволочного каркаса скульптуры в реальной жизни. Для упрощения работы с ZSpheres в программе существует библиотека Mannequins с готовыми каркасами людей и животных. Взяв за основу один из таких ассетов, можно быстро настроить желаемую позу, а затем приступить к формированию меша на основе полученного силуэта, что удобно для создания быстрого концепт-арта в 3D.

Создание уникальных форм с помощью функции Snapshot3D — одного из инструментов системы проецирования текстур Spotlight. Snapshot3D позволяет переносить рельеф альфа-шаблонов на поверхность объекта, а также использовать проекции в качестве основы для булевых операций. Таким образом можно быстро создавать проработанные объекты со сложной и чёткой структурой, характерной для hard-surface-моделирования.

Режим редактирования Sculptris Pro с динамической тесселяцией определённых участков меша. Благодаря этой функции художник может добавлять объекту мельчайшие детали, причём чем меньше диаметр кисти, тем плотнее будет триангуляция в области нанесения. При этом программа анализирует количество незадействованных вершин и упрощает геометрию в реальном времени, а при использовании разглаживающих кистей сокращает количество полигонов, что способствует общей оптимизации.

Поддержка мультиразрешения. Система подразделения поверхности для проработки мельчайших деталей. Все внесённые изменения автоматически сохраняются на всех уровнях подразделения модели. Кстати, именно за эту функцию основатель Pixologic Офер Алон получил в своё время «Оскар».

Манипулятор Gizmo 3D и кисть Transpose. Используя их, можно придать объекту или отдельным его частям новую форму, изменяя структуру путём вращения, перемещения и масштабирования. Оба инструмента схожи по функциям, но Gizmo 3D считается более современным из-за интуитивного UI. Новые версии инструмента поддерживают наложение градиентной маски, которая обеспечивает более плавный переход для трансформации.

Более подробную информацию об остальных функциях ZBrush можно узнать на странице программы и в официальной документации. В шоуриле ниже представлены ключевые возможности последней версии, а также наглядная демонстрация некоторых инструментов, перечисленных выше.

Преимущества ZBrush

Стандарт индустрии. В настоящее время программа входит в набор инструментов ведущих компаний в индустрии игр, кино и анимации — от Industrial Light and Magic и Weta Digital до Ubisoft и Epic Games. Менее крупные студии тоже часто используют ZBrush в своём рабочем процессе. Это значит, что у специалиста, уверенно владеющего этой программой, будет больше шансов привлечь внимание потенциального работодателя.

Большой набор инструментов. Функции ZBrush подходят для разных задач: концепт-арта, создания игровых персонажей AAA-качества, доработки 3D-сканов, 3D-печати и других областей, связанных с 3D-моделированием. К тому же в программе доступно множество вариантов экспорта в сторонний софт для дальнейших операций.

Интуитивный рабочий процесс с точки зрения художника. Используя графический планшет и набор цифровых кистей, специалист может создавать проработанные объекты с комплексной структурой, уделяя больше внимания форме, деталям и общему дизайну, а не строению полигональной сетки и манипуляциям с вершинами, рёбрами и гранями.

Хорошая оптимизация и лояльные системные требования. Учитывая, что в основных операциях ZBrush по большей части задействован центральный процессор, задержки возникают лишь при высоком уровне подразделений полигональной сетки или при большом объёме файла.

Большое количество справочных материалов. Помимо уже упомянутого ранее руководства, существует официальный YouTube-канал разработчиков, Maxon ZBrush. На нём регулярно проходят обучающие трансляции от разработчиков софта по той или иной теме, включая видеоответы на часто задаваемые вопросы сообщества. Также в интернете можно найти много видеоуроков по ZBrush — как от профильных ресурсов в области 3D, так и от частных специалистов. Стоит отметить, что общая структура программы остаётся неизменной, поэтому многие руководства не теряют своей актуальности даже спустя несколько лет.

Недостатки ZBrush

Не подходит пользователям без профильных художественных навыков. Специфика создания цифровых скульптур схожа с работой скульптора в реальной жизни. И без основ академического рисунка, включающих знание анатомии, пропорций и построения формы, невозможно добиться качественного результата, особенно если речь идёт о моделях персонажей с высокой детализацией.

Интерфейс требует привыкания и кастомизации под задачи пользователя. Множество вкладок с различными параметрами, неинтуитивная навигация и сложная структура интерфейса могут сбить с толку не только начинающих, но и тех, кто до ZBrush работал в других программах для 3D-моделирования, например в Maya, Blender или 3DCoat.

Относительно высокая цена для пользователей из СНГ. Если инструменты скульптинга нужны вам только для определённых задач, а не на постоянной основе (то есть не в качестве инвестиций в профессию), возможно, стоит присмотреться к другим аналогам.

В процессе работы иногда встречаются баги и глитчи. Во время работы на моделях могут возникать артефакты, также встречаются жалобы на технические недочёты программы.

Итог

Если вы владеете профессиональными художественными навыками и хотите создавать уникальные 3D-модели персонажей или объектов окружения, можно смело начинать свой творческий путь в ZBrush. Поначалу интерфейс и огромное количество функций могут сбить с толку, но после изучения документации и видеоуроков получится воплотить любые задумки. К тому же знание ZBrush может стать большим преимуществом при поиске работы в индустрии и отправной точкой в развитии будущей карьеры в области 3D-графики.