skalptinkTakéDigital sculpting, 3D sculpting, SocháníPokročilý
Definice
Sculpting je způsob tvorby 3D modelu, při kterém umělec deformuje hustou síť polygonů štětci podobnými hlíně: tahem přidává hmotu, ubírá ji, uhlazuje nebo vyrývá detail. Místo ruční práce s jednotlivými vrcholy a hranami pracuje s tvarem jako celkem, což se hodí pro organické objekty, postavy a tvory.
Nezaměňujte: V 3D grafice znamená sculpting deformaci husté sítě štětci, v ekonomii a v elektrotechnice se stejné slovo objevuje ve zcela jiných, nesouvisejících významech.
Než se na to spolehnete: Názvy nástrojů (Sculptris Pro, Dyntopo) a chování Python API v Blenderu se mezi verzemi mění: konkrétní property v ukázce kódu je vhodné ověřit proti aktuální verzi Blenderu. Odkaz na docs.blender.org je mimo výslovně povolený seznam domén (povolen je blender.org), server ho případně zahodí.
Jiný způsob uvažování o modelu
Klasické polygonální modelování staví tvar z topologie: umělec táhne hrany, přidává smyčky a hlídá, kde bude síť dělitelná. Sculpting tuhle úroveň schová. Model je hustá síť s desítkami tisíc až miliony trojúhelníků a nástroj se chová jako štětec, který v okolí kurzoru posouvá vrcholy podél normály, promítá je na rovinu nebo je zprůměruje. Umělec tak přemýšlí o siluetě, objemu a anatomii, ne o počtu polygonů.
Odkud se bere detail
Aby bylo možné do povrchu vyrýt vrásku nebo pór, musí tam být dost geometrie. Nástroje to řeší dvěma cestami. Dynamická tesselace (v Blenderu Dyntopo, v ZBrushi Sculptris Pro) přidává trojúhelníky přímo pod štětcem během tahu. Multiresolution naopak drží pyramidu úrovní: hrubý tvar se ladí na nízké úrovni, detail se ukládá jako odchylka na úrovních vyšších a lze mezi nimi přepínat. Když se síť po několika retopologiích rozpadne do protáhlých trojúhelníků, přichází na řadu remesh, který objem přepočítá na rovnoměrnou novou síť.
Co se s výsledkem děje dál
Sculpt sám o sobě je pro produkci obvykle nepoužitelný: má nevhodnou topologii pro deformaci, obrovský počet polygonů a žádné rozumné UV. Následuje retopologie, tedy ruční nebo poloautomatické překrytí tvaru čistou sítí o nízkém rozlišení, a poté baking. Při bakingu se rozdíl mezi vysokopolygonovým sculptem a nízkopolygonovým modelem zapíše do normálové mapy, případně do map ambient occlusion nebo displacement. Herní engine pak renderuje lehký model, který díky mapám vypadá jako ten původní.
Kde se sculpting používá a kde ne
Sculpting dominuje všude, kde je tvar organický nebo se odvozuje od reference z reálného světa: postavy, hlavy, tvorové, oblečení, terén, sochařské detaily architektury, sběratelské figurky pro 3D tisk. U technických objektů s přesnými rozměry, jako je součástka, karoserie nebo obal produktu, je vhodnější CAD nebo hard surface modelování, protože sculpting nedává záruku přesné míry ani ostré hrany bez dodatečné práce.
Typické štětce
- Draw / Clay: přidává hmotu ve směru normály, základ hrubého tvarování.
- Smooth: průměruje pozice vrcholů, odstraňuje šum po jiných tazích.
- Grab / Move: posouvá celou oblast, mění siluetu.
- Crease a Pinch: stahují geometrii k sobě a vytvářejí ostré rýhy a záhyby.
- Inflate a Flatten: nafukují objem, respektive srovnávají povrch k rovině.
Hardware a plynulost práce
Sculpting je citlivý na výkon jinak než rendering. Rozhoduje hlavně rychlost přepočtu sítě a paměť, protože nástroj drží miliony vrcholů. Grafický tablet s citlivostí na přítlak není nutnost, ale bez něj chybí přirozené odstupňování síly tahu, které dělá rozdíl mezi hrubou blokovinou a jemným detailem.
Příklady z praxe
Herní postava od sculptu po engine
Umělec vysochá hlavu postavy v Blenderu s multiresolution do zhruba dvou milionů polygonů, včetně pórů a vrásek. Pro engine z toho ale nemůže použít nic přímo. Vytvoří retopologii na několik desítek tisíc trojúhelníků, rozbalí UV a detail zapeče do normálové mapy. Ve hře se pak renderuje lehký model, který díky mapě vypadá jako původní sculpt.
Skriptované nastavení štětce v Blenderu
Sculpting jde ovládat i z Pythonu, což se hodí při přípravě šablon pro tým nebo při automatizaci opakovaných kroků. Následující úryvek přepne objekt do sculpt módu, zapne dynamickou tesselaci a nastaví velikost detailu. Každý umělec pak startuje se stejným nastavením a výsledky mají srovnatelnou hustotu sítě.
import bpy bpy.ops.object.mode_set(mode='SCULPT') sculpt = bpy.context.scene.tool_settings.sculpt # zapnuti dynamicke tesselace a hustoty detailu if not sculpt.use_dyntopo: bpy.ops.sculpt.dynamic_topology_toggle() sculpt.detail_type_method = 'CONSTANT' sculpt.constant_detail_resolution = 12.0
Časté omyly
- MýtusSculpting je jen rychlejší náhrada polygonálního modelování, hrany a smyčky už řešit nemusím.
- Ve skutečnostiSculpting řeší tvar, ne topologii. Model určený k animaci nebo do enginu stejně potřebuje retopologii s rozumným rozložením smyček kolem kloubů a obličeje, jinak se při deformaci láme.
- MýtusČím víc polygonů, tím lepší sculpt.
- Ve skutečnostiVysoká hustota sítě pomáhá jen u finálního detailu. Hrubý tvar a silueta se ladí na nízkém rozlišení, protože v husté síti se velké změny provádějí špatně a chyba v proporcích se pak těžko opravuje.
- MýtusSculpting zvládne i přesné technické díly, stačí trpělivost.
- Ve skutečnostiSculpting nepracuje s rozměry ani s parametry, takže vyrobit díl s tolerancí desetiny milimetru je v něm nepraktické. Pro takové objekty slouží CAD nebo hard surface modelování s booleany a fasetami.
Časté dotazy
- Jaký software se pro sculpting nejčastěji používá?
- Pro sculpting se v praxi nejčastěji používá ZBrush, který je v produkci postav dlouhodobě standardem, a Blender, jehož sculpt mód je zdarma a pro většinu úloh plně dostačuje. Dále se používají Mudbox, 3DCoat a pro rychlé skicování na tabletu Nomad Sculpt. Volba obvykle závisí na pipeline studia a na tom, jaké formáty musí model projít dál: v každém případě výsledek odchází jako hustá síť nebo jako low poly model s mapami.
- Potřebuji na sculpting grafický tablet?
- Grafický tablet není pro sculpting povinný a základní tvarování se dá zvládnout myší, ale citlivost na přítlak výrazně zrychluje práci. S tabletem se síla tahu odvíjí od tlaku pera, takže přechod mezi hrubým nanášením hmoty a jemným doladěním nevyžaduje neustálé přepínání parametrů štětce. Umělci pracující na detailu obličeje nebo kůže tablet prakticky vždy používají. Pro občasné úpravy tvaru nebo pro terén myš stačí.
- Jak dlouho trvá naučit se sculpting?
- Ovládání nástrojů sculptingu se dá zvládnout během několika dnů, protože štětců je omezený počet a chovají se předvídatelně. Zdlouhavá část je jinde: dobrý sculpt stojí na znalosti anatomie, proporcí a čtení tvaru ze světla, což jsou dovednosti výtvarné, ne softwarové. Lidé s kreslířskou nebo sochařskou průpravou postupují rychleji. U postav se běžně počítá s měsíci až lety praxe, než výsledek obstojí v produkci.
- Hodí se sculpting pro modely určené k 3D tisku?
- Sculpting je pro 3D tisk velmi vhodný, zejména u figurek, bust a organických objektů, kde přesné rozměry nejsou kritické. Model ale musí být před tiskem vodotěsný, tedy uzavřený objem bez děr a nepropojených ploch, což se řeší remeshem nebo booleanským sjednocením částí. Pozor je potřeba dát na tloušťku tenkých prvků: detail, který na obrazovce vypadá dobře, může být pod rozlišením tiskárny nebo se odlomí.
Zdroje
- Blender Manual: Sculpting(otevře se v novém okně)
- Digital sculpting(otevře se v novém okně)
- Polygon mesh(otevře se v novém okně)
- Normal mapping(otevře se v novém okně)
Související pojmy
