3D-mallin teksturointi : perinteinen teksturointi vs. PBR-teksturointi

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutustuttiin 3D-mallin perinteiseen teksturointiin ja PBR-teksturointiin eli Physically Based Rendering periaatteeseen perustuvaan teksturointiin, sekä verrattiin näitä menetelmiä keskenään. Tässä opinnäytetyössä kehitettiin toimeksiantajalle eli Iceflake Studios Oy:lle PBR:n periaatteiden mukaisesti toimiva ja johdonmukainen teksturointityönkulku. Kehitystyötä kuvastaa 3D-mallin teksturointiprosessi, joka toteutettiin opinnäytetyön aikana käyttäen Blender-, Quixel Suite 2- ja Unity-sovelluksia. Tuloksena saatiin aikaiseksi hyvä pohja teksturoinnin työnkululle, jota voidaan lähteä kehittämään tarkemmin toimeksiantajan tarpeisiin sopivaksi.

Teoriaosuudessa selvitettiin teksturointiin liittyviä tärkeimpiä tekijöitä sekä perehdytään yleisimpiin tekstuurikarttoihin. Tämän jälkeen syvennytään PBR-teksturoinnin periaatteisiin, eli pääasiassa valon ja materian fyysisiin ominaisuuksiin ja vuorovaikutukseen. Lisäksi käsiteltiin PBR-teksturoinnin yleisimmät työnkulut ja tekstuurikartat. Opinnäytetyön teksturoitava 3D-malli oli kirves, jolle luotiin ruosteisen metallinen terä, puinen varsi ja nahkainen kädensija. Teksturointiprosessi käydään läpi perusteellisesti Quixel Suite 2 ohjelmassa. Teksturoinnin jälkeen valmis kirves vietiin Unity-pelimoottoriin, jossa tutustuttiin Unity Standard -shaderiin. Prosessin lopuksi kirvestä vertailtiin eri ohjelmien sisällä ja havaittiin, että ne näyttävät lähes samalta, vaikka valaistus oli toisistaan poikkeava.

Opinnäytetyön aikana todettiin, kuinka PBR on nopeuttanut 3D-mallin teksturointiprosessia, kun halutaan mahdollisimman realistinen lopputulos. Teksturoinnissa havaittiin, että PBR-teksturointiprosessi on perinteiseen teksturointiin verrattuna luotettavampi ja nopeampi. PBR-teksturointi voi olla prosessina melko yksinkertainen, mutta sisältää tiettyjä periaatteita, joita tulisi noudattaa. Nykyään artistille on tarjolla niin paljon erilaisia sovelluksia ja materiaalipankkeja teksturoinnin avuksi, että kuka vain pystyy pienen perehdytyksen jälkeen teksturoimaan oikeaoppisesti.

This thesis introduced and compared traditional texturing of a 3D model and texturing using the principles of PBR (Physically Based Rendering). The aim was to create a working consistent texturing workflow that follows these principles and produces realistic looking materials. This thesis was commissioned by Iceflake Studios Oy. The process of creating the workflow was represented by texturing a 3D model of an axe. The software used to create the axe were Blender, Quixel Suite 2 and the Unity game engine. This thesis produced a good starting base for a workflow, that can be further iterated to suite the needs of Iceflake Studios Oy.

This thesis studies some of the most important subjects related to texturing and explains the most common maps used in texturing. After the basics of texturing, this thesis takes a deeper approach with PBR. The theory behind PBR is mostly based on light and its interaction with surfaces consisting of different materials. This part also explains the most commonly used PBR workflows and texture maps. The PBR texturing process of the axe is explained step by step using Quixel Suite 2, while also comparing it with the traditional approach to texturing. The 3D model of the axe and its different texture maps were imported to Unity, where the Unity Standard shader was introduced. The appearance of the axe was compared in Quixel and Unity. There were no major differences even though the lighting in the different software were not identical.

This thesis concluded that using a PBR workflow speeds up the texturing process of a 3D model and compared to traditional texturing is more reliable in terms of realism. Texturing according to the PBR principles can be a very simple process but it contains certain rules and guidelines that should be followed.