Peliobjektin teksturointi PBR-materiaaleilla käyttäen Substance Designer -ohjelmaa

Abstract

Tämä opinnäytetyö käsittelee peliympäristöön soveltuvan 3D-mallin teksturointia PBR- eli Physically Based Rendering -materiaaleilla käyttäen Substance Designer -nimistä ohjelmaa. PBR:n käyttö on muodostunut standardiksi monella 3D-grafiikkaa hyödyntävällä alalla, ja varsinkin pelinkehityksessä se on otettu monessa yrityksessä osaksi tuotantoa. Työn tavoitteena oli tutkia PBR-materiaalien keskeisiä piirteitä ja soveltaa opittua henkilökohtaisessa projektissa. Tarkoituksena oli avata aihetta 3D:stä perusteet osaaville henkilöille, jotka ovat kiinnostuneet teksturoinnista, sekä havainnollistaa itse teksturointiprosessia.

Opinnäytetyön teoriaosuudessa käydään läpi perinteisen ja PBR-teksturoinnin eroja, tutkitaan PBR:n taustalla toimivaa valon fysiikkaa sekä verrataan kahta yleisintä PBR-menetelmää. Lisäksi esitellään toiminnallisessa osuudessa käytettyä Substance Designeria ja sen ominaisuuksia. Työn toiminnallisessa osuudessa teksturoitiin projektia varten mallinnettu 3D kilpi. Kilpeä varten tehtiin kolme erilaista materiaalia: puu, metalli ja kristalli. Osuudessa käydään läpi koko teksturointiprosessi referenssien hakemisesta materiaalien yhdistämiseen. Tämän jälkeen tuotosta testattiin Unity-pelimoottorissa, jonka myötä havaittiin, että materiaalit eivät näytä samoilta Unityssa ja Substance Designerissa.

Pohdintaluvussa todettiin, että PBR:n ymmärtäminen ja sen mukaan työskentely on monimutkaista, muttei kuitenkaan vaikeaa. Tekstuuriartisteilta on jo ennen PBR:n yleistymistä vaadittu materiaalien ymmärtämistä, joten PBR vaatii käytännössä vain toimintatapojen päivittämistä ja mahdollisesti uusien ohjelmien opiskelua. Lisäksi toiminnallisen osuuden pohjalta todettiin Substance Designerin olevan varteenotettava työkalu pelien parissa työskenteleville tekstuuriartisteille sen proseduraalisuuden ja tekstuurien muokattavuuden ansiosta. Lopuksi mietittiin mahdollisia muita käyttötarkoituksia PBR:lle, joihin lukeutuu käytännössä kaikki 3D-grafiikkaa hyödyntävät alat ja tuotteet.

This thesis studies the texturing of game 3D models using PBR or Physically Based Rendering materials, using a software called Substance Designer. Using PBR has become a standard in many fields utilizing 3d graphics, and especially in the game industry it has been incorporated in many companies as a part of the production pipeline. The objective of this thesis was to research the core features of PBR materials and apply the knowledge gained in a personal project. The aim of the thesis was to shed light on the subject for those who are interested in texturing and who possess a basic understanding of 3D graphics. Also another goal is to demonstrate the texturing process itself.

The theory of the thesis goes through the differences in traditional and PBR texturing, the physical phenomena underlying PBR and the two most common PBR methods and their differences. Also the thesis describes the features and the functionality of Substance Designer, which is used in the practical part. During the practical part of the thesis, a 3D shield made for this project was textured. Three different materials were done for the shield: wood, metal and crystal. The thesis covers the process from finding references to combining the created materials. Afterwards, the result was tested in Unity, which revealed that the materials looked vastly different between Unity and Substance Designer.

One of the conclusions made from the study is that, despite understanding PBR and working with it is complicated, it isn't difficult. Texture artists have needed to understand materials even before PBR became commonly used, which means the artists only need to update their workflows and potentially adapt new tools. From the practical part it was learned that Substance Designer suits well texture artists working in the game industry due to the procedural workflow and easily modified textures. Lastly it is concluded that PBR can be used in many other fields, as every field using 3D graphics can benefit from it.