ZBrush 3: Perusteet
Tämä on ZBrush-artikkeli, jossa käydään läpi ZBrushin historia, tulevaisuus ja ominaisuudet.
22.12.2006 julkaistun artikkelin on kirjoittanut Queq.
Mikä on ZBrush? #
Lyhyesti sanottuna ZBrush on 2D-piirto- ja 3D-mallinnusohjelma (D=dimension, ulottuvuus). Siis mitä? Kyllä! ZBrush on ohjelma, jonka avulla voit 3D-mallintaa - aivan kuten vaikkapa 3ds Maxilla, Blenderillä tai Mayalla - ja piirtää vähän samaan tapaan kuin GIMP:llä, Photoshopilla tai Paint Shop Prolla. Yleisesti tälläisistä monikäyttöisistä ohjelmista, joihin on saatu sekä 2D- että 3D-ohjelmien ominaisuuksia, käytetään nimitystä hybridi- tai 2.5D-ohjelma; raapusta tämä termi muistivihkoosi ylös.
ZBrush-ohjelman historia ulottuu vuoteen 1997, jolloin Kaliforniassa sijaitseva Pixologic-niminen yksityinen yritys alkoi suunnitella ohjelmaa, jolla olisi mahdollista mallintaa, teksturoida ja piirtää - kaikki yhteen ohjelmaan pakattuna. Syntyi ZBrush. Kuulostaako kiehtovalta? Vaikka ei kuulostaisikaan, sitä se kuitenkin on! Käytännössä ZBrush on nimittäin markkinoiden ainoa aito ja oikeasti toimiva 2.5D-ohjelma. Ohjelma on varsin ainutlaatuinen pakkaus verrattuna muihin ohjelmiin, niin hyvässä kuin pahassakin. ZBrushin mukana tulee valtava määrä tehokkaita työkaluja, joiden avulla voit nopeuttaa ja helpottaa työurakkaasi valtavasti, mutta toisaalta yhteen ohjelmaan ei ole saatu kuitenkaan mahdutettua kaikkia ominaisuuksia mitä esimerkiksi Photoshopista löytyy. Käytännössä Pixologicin unelma yhdestä kuningasohjelmasta ei ole vielä toteutunut, mutta tavoite ei ole kuitenkaan kaukana.
Itse 2D-piirto-ominaisuudet ovat ZBrushissa ehkä hieman köykäiset verrattuna muihin vain piirtämiseen erikoistuneisiin tovereihinsa. Tärkeimmät perustyökalut toki löytyvät layereistä erilaisiin siveltimiin, mutta aivan kaikkea tarvittavaa ei löydy. Yksi jännättävä ominaisuus, mitä ei muista kuvankäsittelyohjelmista löydy on se, että ZBrushilla voit halutessasi piirtää erilaisilla siveltimillä myös syvyyssuunnassa. Periaatteessa tämä ei enää mitään 2D-taidetta ole, mutta käytännössä kylläkin on. Siveltimille voi myös sen koon, syvyyden ja värin lisäksi määrittää myös teksturin ja materiaalin. Näistä ominaisuuksista voit lukea lisää hieman tuonnempana ominaisuudet-osiossa. Tulikohan asia nyt varmasti tarpeeksi epäselvästi? Mikäli et ole aivan nyt kärryillä, ei se mitään, en minäkään kaikkea ymmärrä. Kannattaa kokeilla ohjelmaa itse, se selventää asioita ja ymmärtämistä kummasti.
Käytännössä ZBrush ei ole tehty 2D-kuvankäsittelyyn: mikäli haluat manipuloida kuvia tai vaikka värittää mustavalkokuvia - vaikka se onnistuu ZBrushillakin - normaalilla kuvankäsittelyohjelmalla se on helpompaa ja vaivattomampaa. Mutta, ZBrush 3D-mallinnuksen saralla muita lajitovereitaan vyön alle ja kunnolla. Ainakin, mikäli puhutaan ihmisten, eläimien tai muiden eloperäisten olioiden (ns. orgaanista mallintamista) mallintamisesta, ei ZBrushia voita mikään. Autojen, koneiden ja muiden koneolioiden tekemisessä, joissa on tärkeää pystyä tekemään millimetrin tarkkaa työtä, ovat muut mallinnusohjelmat selvästi tällä hetkellä parempia.
ZBrushin avulla on mahdollista luoda hämmästyttävän korkearesoluutioisia 3D-malleja. 3D-malleissa voi parhaimmillaan olla jopa yli kymmenen miljoonaa polygonia reaaliaikaisesti normaalilla uuhdehkolla tietokoneella; polygonirajoitukset ovat kiinni lähinnä prosessorista, muistista ja näytönohjaimen tehoista. Toistan! Ohjelman avulla on mahdollista tehdä 3D-malleja, joissa on yli 10 miljoonaa polygonia reaaliaikaisesti. Yli 10 000 000 polygonia! Repikää siitä ja ihmetelkää. Minä en tiedä miten se on mahdollista, mutta se on. Blenderillä pääsee ehkä hyvällä tuurilla ja hyvällä koneella noin 0,5 miljoonaan. 3ds Max kyntää myös suunnilleen samoissa lukemissa. Tehoa ja suorituskykyä on siis vaikka muille jakaa, nyt ei ole mikään pihtari kyseessä! Valmiin 3D-mallin voi myös tallentaa halutessaan .obj muodossa displacement- tai normal-mapilla varustettuna ja vaikka renderöidä (ex-)suosikkiohjelmassaan. Lienee vielä tähän väliin syytä mainita, että mm. Doom 3:n 3D-hahmomallit on tehty ZBrushilla.
Kaiken kaikkiaan ZBrush on valtava loikka eteenpäin työnopeudessa, tehokkuudessa ja tietokoneteknologiassa. Vielä ennen seuraavaan asiaan siirtymistä: pistä muistiisi, että käytännössä lähes aina ZBrushista puhuttaessa viitataan ZBrushin versioon 2.
Mikä on ZBrush? #
ZBrush on sekä 2D-piirto että 3D-mallinnusohjelma. Siis mitä? Kyllä! ZBrush on ohjelma, jonka avulla voit 3D-mallintaa aivan kuten markkinoiden muillakin 3D-mallinnukseen suunnatuilla ohjelmilla (vrt. Blender, Lightwave, 3ds Max) ja piirtää kuten kuvankäsittelyohjelmilla (vrt. Paint Shop Pro, Photoshop). Yleisesti tälläisistä monikäyttöisistä ohjelmista, joihin on saatu sekä 2D- että 3D-ohjelmien ominaisuuksia, käytetään nimitystä hybridi- tai 2.5D-ohjelma; raapusta tämä termi muistivihkoosi ylös, sillä tulet varmasti törmäämään tähän termiin myös tulevaisuudessa.
ZBrush 2ZBrush-ohjelman historia ulottuu aina vuoteen 1997 asti, jolloin Kaliforniassa sijaitseva Pixologic-niminen yksityinen yritys alkoi suunnitella ohjelmaa, jolla olisi mahdollista mallintaa, tekstuuroida ja piirtää. Kaikki tämä yhteen ohjelmaan pakattuna. Syntyi ZBrush. Käytännössä ZBrush on tällä hetkellä markkinoiden ainoa aito ja oikeasti toimiva 2.5D-ohjelma. Ohjelma on varsin ainutlaatuinen pakkaus verrattuna muihin ohjelmiin, niin hyvässä kuin pahassakin. ZBrushin mukana tulee suunnaton määrä tehokkaita työkaluja, joiden avulla voit nopeuttaa ja helpottaa työurakkaasi valtavasti, mutta toisaalta yhteen ohjelmaan ei ole saatu kuitenkaan mahdutettua kaikkia ominaisuuksia mitä esimerkiksi Photoshopista löytyy. Käytännössä Pixologicin unelma yhdestä kuningasohjelmasta ei ole vielä toteutunut, mutta tavoite ei ole kuitenkaan kovin kaukana.
2D-piirtoon käytettävät työkalut ovat ZBrushissa vastaavat muihin vain piirtämiseen erikoistuneisiin tovereihinsa. Tärkeimmät perustyökalut löytyvät layereistä erilaisiin siveltimiin, mutta aivan kaikkea tarvittavaa ei kuitenkaan löydy (mm. erilaiset filter-efektit, color levelit, layerin asetukset). Yksi jännättävä ominaisuus, jota ei kuitenkaan muista kuvankäsittelyohjelmista löydy on se, että ZBrushilla voit halutessasi piirtää erilaisilla siveltimillä myös syvyyssuunnassa (z-akselin suuntaisesti). Siveltimille voi myös sen koon, syvyyden ja värin lisäksi määrittää myös tekstuurin ja materiaalin. Näistä ominaisuuksista voit lukea lisää hieman tuonnempana ominaisuudet-osiossa.
Käytännössä ZBrush on kuitenkin luotu 3D-mallinnuksen. Eläimien tai muiden eloperäisten olioiden eli orgaanisen objektien mallintamisessa ei ZBrushia voita tällä hetkellä mikään. Muita ZBrushin kanssa 3D-mallinnuksesta kilpailevia ohjelmia on tosin lähivuosina putkahtanut maailmaan, kuten MudBox ja Blenderiin omat sculpting-laajennukset, mutta ne eivät pääse ZBrushin tasolle. Autojen, koneiden ja muiden konemaisten tekeleiden tekemisessä, joissa on tärkeää tehdä millimetrin tarkkaa työtä, lienevät muut mallinnusohjelmat kuitenkin parempia. ZBrushin ideologia verrattuna muihin mallinnusohjelmiin on kuitenkin huomattava. Perusideana on se, että itse ohjelman käyttö on helppoa ja yksinkertaisesti tehokasta, jolloin mallintaja voi keskittyä siihen itseensä, eli työn tekemiseen ja itsensä toteuttamiseen.
ZBrushin avulla on mahdollista luoda hämmästyttävän korkearesoluutioisia 3D-malleja. 3D-malleissa voi parhaimmillaan olla jopa yli kymmenen miljoonaa polygonia reaaliaikaisesti normaalilla uuhdehkolla tietokoneella; polygonirajoitukset ovat kiinni lähinnä prosessorista ja muistista. Uskomatonta, yli 10 000 000 polygonia! ZBrushin kolmosversion mukana tulleen HD-geometrian avulla voi 3D-mallin polygonien lukumäärän kasvattaa aidosti jopa 1 000 miljoonaan. Huomaa, että Blenderillä pääsee ehkä hyvällä onnella ja koneella noin 0,5 miljoonaan. 3ds Max kyntää myös suunnilleen samoissa lukemissa. Tehoa ja suorituskykyä on siis vaikka muille jakaa! Valmiin 3D-mallin voi myös tallentaa halutessaan Wavefrontin .obj-formaatissa displacement- tai normal-mapilla varustettuna ja vaikka renderöidä ex-suosikkiohjelmassaan; ZBrushin oma renderöinti-moottori ei ole suunniteltu renderöintiin samassa merkityksessä kuin muissa mallinnusohjelmissa.
Kaiken kaikkiaan ZBrush on valtava loikka eteenpäin työnopeudessa, tehokkuudessa ja tietokoneteknologiassa. ZBrushia käytetään laajasti kaikessa, joka on vähänkin yhteydessä korkearesoluutioiseen 3D-mallinnukseen. Muun muassa seuraavat mestariteokset ovat käyttäneet ZBrushia apuna mallinnukseen:
Doom 3
Pirates of the Caribbean - Kuolleen miehen kirstu
Assassin's Creed
Kauan odotettu ZBrushin kolmosversio julkaistiin 15.5.2007. Mukana tuli valtavasti uusia ominaisuuksia ja korjauksia, muun muassa nopeutta - 20 miljoonaa polygonia reaaliaikaisesti, 1000 miljoonaa HD-geometrian avulla - uudistuneet Sub-työkalut (Sub Tools), uudistuneet 3D työstötyökalut, mesh extraction, 3D-layerit, projektiot (mesh projection), teksturointi reaaliaikaisesti 3-ulotteisesti, malli- ja pintariggaus (model and surface riggs), reaaliaikaiset varjot, perspektiivinen kamera, tuki 32- ja 64-bittisille koneille, multithreading tuki yli 256 prosessorille ja paljon muuta! Tällä hetkellä uusin on versio 3.1. Uudistuksina tuli muun muassa uusia työkaluja.
Ominaisuudet #
Käyttöliittymä
ZBrushin käyttöliittymä on suunniteltu uudestaan ja siksi se onkin nopeammin ja helpommin omaksuttava kuin koskaan aikaisemmin. Kaikki työkalut ja valikot, joita tarvitset, ovat nopeasti käden ulottuvilla. Vaikka ohjelmaan onkin saatu sisälletettyä uskomattoman paljon tavaraa, se ei ole kuitenkaan mitenkään huonontanut ohjelmaa ja sen käyttöä. Päinvastoin, ZBrush vaikuttaa aluksi suorastaan kummallisen yksinkertaiselta ja pelkistetyltä. Ei enää käyttöliittymäviidakoissa samoilua tuntikaupalla, ei enää tuntikaupalla manuaalin lukemista!
Käyttöliittymä on myös helposti muokattavissa, jos ei ole oletusasetteluun tyytyväinen. Voit itse halutessasi määrittää käytännössä lähes kaiken ikkunoiden läpinäkyvyysarvoista (opacity) painikkeiden sijaintiin. Lisäksi voit myös ladata muiden tekemiä käyttöliittymäasetuksia ja asentaa ne muutamassa sekunnissa omaan ohjelmaasi.
Piksoli (Pixol)
Piksolin sanotaan olevan ZBrushin sydän, kaiken sen uskomattoman voiman alkulähde. Huomaa ero pikselin ja piksolin välillä. Muissa peruskuvankäsittelyohjelmissa kuvat muodustuvat pikseleistä, joilla on tietty väri (RGB) ja paikka (x,y). ZBrushissa pikselin idea on viety vielä rutkasti eteenpäin, ja näin on syntynyt piksoli. Piksoleilla on väri, paikka (x,y,z), materiaali ja orientaatio (ns. kallistuskulma; pixolin pinnan ja pinnan normaalin kulma verrattuna katsojaan). ZBrushin oma renderöintimoottori renderöi vielä jokaisen piksolin. Kuvaan voidaan lisätä myös valaistus, joka vaikuttaa millä tavalla piksolit sävyttyvät. 3D-malli voidaan muuttaa haluttaessa piksoleiksi, mutta piksoleita ei kuitenkaan enää voi suoraan muuttaa takaisin 3D-malleiksi. ZBrush pystyy käsittelemään noin 30 miljoonaa piksolia reaaliaikaisesti.
Pikseli
- Väri (RGB)
- Paikka (x,y)
- Materiaali-informaatio
- Orientaatio
Materiaalit
Materiaalit vaikuttavat suoraan kuinka valo käyttäytyy osuessaan kappaleen pintaan. Tämän takia materiaalit ovat suorastaan kriittisen tärkeitä laadukkaaseen ja onnistuneeseen lopputulokseen. ZBrushissa on hyvin pitkälle kehittynyt materiaalisysteemi, jossa on monia hyödyllisiä ominaisuuksia: mm. varjostimia ja paljon materiaalien ominaisuuksien säätömahdollisuuksia. Materiaaleja on myös saatavilla internetistä.
Z-pallot (Z-Spheres)
ZBrushin Z-pallot ovat uskomaton kätevä tapa luoda 3D-perusmalli. Z-palloilla mallintaminen tapahtuu lisäämällä olemassa olevaan Z-palloon lapsi-Z-pallo, ikään kuin luurangossa liittäisi uuden luun kiinni luurankoon. Z-palloista tehdyille malleille ei animointi ole vielä mahdollinen, mutta tulevaisuudessa tähänkin epäkohtaan on tulossa muutos. Kun yksinkertainen Z-palloista tehty 3D-malli on tehty, voit lisätä divide-rutiinilla lisää polygoneja ja siirtyä käyttämään erilaisia 3D-työkaluja 3D-mallin muokkaamiseen.
Displacement- ja normaali-mappaus
Vaikka ZBrush pystyykin käsittelemään suunnattomia määriä polygoneja reaaliaikaisesti, muut 3D-mallinnusohjelmat eivät tähän pysty. ZBrushin omat renderöinti ja animointimahdollisuudet ovat kuitenkin varsin rajoittuneet, minkä takia on mahdollista, että haluat saada ZBrushilla tehdyn 3D-mallin siirrettyä sellaisenaan riggausta tai renderöintiä (V-Ray, RenderMan) varten toiseen ohjelmaan.
Yksi mahdollisuus on luoda miljoonia polygoneja sisältävästä 3D-mallistasi displacement- tai normal-mapping -tekniikalla eräänlaisen kuvakartan ja niin sanotun typistetyn 3D-mallin, jossa on vain muutamia tuhansia polygoneja. Typistetyn 3D-mallin ja displacement- tai normal-mapin yhdistelmällä voit renderöidä lähes alkuperäisen 3D-mallin mukaisen mallin. Tällöin renderöinti onnistuu kaikissa ohjelmissa, joissa vain on tuki käytetylle mappaukselle. Mutta mikä parasta, ZBrush 2:n avulla voit halutessasi luoda helposti, muutamalla napinpainalluksella, sekä displacement- että normaali-mappauksen.
150 polygon
150 polygon (3 iterations) + Displacement3D-mallintamistyökalut
ZBrushissa on 3D-mallintamistyökaluja ja ominaisuuksia, joita et takuulla löydä mistään mistään muualta. Ohjelmassa on tällä hetkellä yhteensä yhdeksän perustyöstötyökalua (Standard Edit, StandardDot Edit, Inflat Edit, InflatDot Edit, Morp Edit, MorpDot, Layer Edit, Pich, Nudge Edit, Smooth Edit).
Muissa mallinnusohjelmissa olet todennäköisesti tottunut työstämään mallia verteksi verteksiltä. ZBrushissa kaikki on toisin. Mallia muokataan kuin savea monipuolisilla työstötyökaluilla. Lisäksi voit valita, millä resoluutiotasolla haluat mallia työstää. Alimmalla resoluutiotasolla muokkaaminen vaikuttaa myös suoraan korkeimpaan tasoon, ja korkeimman resoluutiotason muokkaaminen myös vaikuttaa suoraan alimpaan tasoon. Mikäli perustyöstökalut eivät ole tarpeeksi, voit aina muokata mallia myös stencilin, maskin tai Projection Masterin (alpha-kontrollit) avulla.
Edistykselliset geometriatyökalut helpottavat suuresti 3D-mallin muokkaamista ja hallintaa. Uudet divide-rutiinit, creaset, edge loopit, mesh-grouppaus nopeuttavat korkealaatuisen animoitavan 3D-mallin luomista. ZBrushissa on myös tehokkaat symmetriaominaisuudet, joiden avulla voit muokata 3D-mallia täysin symmetrisesti, tai voit jopa rakentaa symmetrisen mallin sellaisesta mallista, joka on epäsymmetrisesti tehty. Nämä ominaisuudet tekevät mahdolliseksi virheiden nopean korjaamisen ja myös mahdollistavat vain toisen puolen mallintamisen ja mallin valmistuttua peilaamisen (mirroring).
Siveltimet
ZBrushissa on tehokkaita piirtosiveltimiä (Dots, Drag Regtancle, Freehand, Colorized Spray, Spray, Drag Dot, Line, Line II, Conic, Planar Dots, Line 90, Ray 90, Radial ja Grid). Nämä piirtosiveltimet mahdollistavat sen, mikä oli ennen vaikeaa tai mahdotonta toteuttaa. Siveltimen kärkeä voi vaihtaa alpha-kuvalla. Siveltimeen voi myös liittää tekstuurin, materiaalin, värin ja syvyysarvon.
Alphakontrollit
Alphakuvilla tarkoitetaan yleisesti kuvia, joissa on pikseleiden väriarvojen lisäksi varastoitu myös alpha-arvo, läpinäkyvyysarvo. ZBrush käyttää harmaataso (grayscalekuvia) kuvia, joista ohjelma laskee alpha-arvon. Alphakuvia voidaan käyttää moniin eri tarkoituksiin; mm. ohjelman siveltimiin, maskiin ja stencileiksi.
Tekstuurointi
Tekstuurointi ei ole koskaan aikaisemmin ollut näin helppoa! ZBrush tarjoaa edistyksellistä UV-mappausta ja projektiomaalausta. Luo yhdellä napin painalluksella UV-mappaus, joka toimii varmastin aivan kaikenlaisilla 3D-malleilla, riippumatta siitä koostuuko malli kolmi- vai nelikulmioista! ZBrushin omalla Projection Masterilla on mahdollista kaivertaa 3D-mallia ja maalata ja piirtää suoraan sen teksturiin. ZBrushin ZAppLinkin avulla voit myös siirtää teksturit kätevästi käsiteltäväksi kuvankäsittelyohjelmaan näin halutessasi.
Z-skriptit
ZBrushin tekstipohjainen skriptikieli on uudistunut. Uudet komennot tarjoavat entistä suuremman mahdin skriptien tekijöille. ZBrushin skriptikielellä voi valmistaa aivan uusia ominaisuuksia, plugineja, kuten esimerkiksi divider-brushin. Z-skripteillä on myös mahdollista nauhoittaa kuin videota kaiken mitä teet ZBrushilla. ZBrushCentralista on saatavilla tuhansia tälläisiä nauhotteita (.zsc, .txt), joissa ammattilaiset paljastavat käyttämiään menetelmiään. Z-skriptiteknologian ansiosta yksi nauhoite vie tilaa 50Kt - 1Mt! Kokeile ja ihmettele!
Muuta #
Pixologic Home
http://pixologic.com/
ZBrushWiki
http://www.zbrush.info
ZBrushCentral
http://www.zbrushcentral.com/
