NASA Artemis II 航天器风格化手绘 3D 模型制作解析
介绍
你好，我叫 Zaineb Aljumayaat，是一名 3D 艺术家，专攻手绘纹理、风格化环境和道具。我小时候喜欢制作黏土和毛毡雕塑，但我也非常喜欢电子游戏和动画，并想找到一种将这两者结合起来的方式。我决定申请我梦想中的艺术学校——罗德岛设计学院，并且被录取了！
在 RISD 期间，我有很多机会进行实验，也是在那里我发现，我可以通过创建手绘 3D 模型，将对传统艺术的热爱与数字世界融合起来。我在 RISD 就读插画专业，在插画系，非常强调在深入数字领域之前，先学习和优先掌握传统绘画、素描和色彩理论。
我非常感激我们以这种方式被教导，因为能够学习基础，让我可以把这些宝贵的技能应用到我的数字作品中。当我进入 RISD 大三时，我发现自己对创建风格化世界和环境非常着迷。绘画的色彩和美感比其他任何艺术形式都更能打动我。从那时起，我开始尝试并创作小型立体场景，灵感来自我想要创造的不同世界。
当我大三的实习季到来时，我决定申请 Riot Games 的 3D 环境艺术实习。当时我并不认为自己具备在 Riot 获得实习的技能，但我了不起的朋友们还是鼓励我申请。当我收到邮件说我在被考虑实习时，我既震惊又欣喜，经过几次面试后，我得到了这个职位！
在那里期间，我有机会与业内一些最出色的艺术家合作，也是在那里，我得以学习工作流程，并更深入地探索手绘领域。在 RISD 大四时，NASA Orion 传播团队的成员访问了 RISD，寻找插画师和 3D 艺术家。我决定与他们见面，他们表示我的作品非常适合一个项目——为 Artemis II 航天器创建风格化模型数据库。
NASA 通过逼真的动画和渲染图，对航天器有许多描绘。他们想要能够用来向年轻观众讲述 Artemis II 发射故事的模型。我很高兴有机会为 NASA 创作作品，并能够在一个不同行业中学习新技能。这是我的 ArtStation 帖子，其中更深入地拆解了 3D 模型的制作过程。
NASA Artemis II 航天器
除了使用这些模型来讲述 Artemis II 发射的故事外，团队还希望将这些模型内置到 PowerPoint 中，以便 NASA 各部门可以在内部用于演示和图形。因此，我必须优化模型，以确保 PPT 能毫无问题地显示它们。
一开始，团队向我提供了航天器及其所有部件的复杂 CAD 模型。我花了许多周时间对航天器进行重新拓扑或重新建模，因为 CAD 模型的拓扑非常混乱，而且面数极高。在下面的图片中，我有几个示例，展示了 CAD 模型在重新建模或重新拓扑前后的拓扑结构。
作为 NASA 实习生，最棒的经历之一就是参观约翰逊航天中心以及设施内的所有模型和模拟装置。凡是允许记录的，我都拍了照片，无论是面板如何拼接的特写、所使用的金属种类，甚至是金属上积起的锈迹。
观察万物的纹理，对于理解我该如何表现这艘航天器至关重要。作为纹理艺术家，很大一部分工作就是研究材质在不同角度下颜色如何变化，或者光线如何照到某些区域而照不到另一些区域。甚至当我在休斯顿散步时，我也会拍金属杆或消防栓，任何让我联想到航天器材质感的东西。
我在做项目时使用的大多数参考，都是现实世界的照片或扫描图。这是我罗德岛设计学院（RISD）的一位教授教给我的道理。从其他艺术家那里汲取灵感可以很受启发，但它不应成为你的主要参考。研究世界并记录其精妙细节，才是最好的参考。
我唯一看别人作品的时候，是想弄清楚如何实现某种色调、某人如何画出特定的笔触，或者如何画出那个小细节。以下是我从 NASA 数据库中收集的一些图片，以及我在参观期间拍摄的照片。
制作流程
制作这些模型时，我使用的主要软件是 Blender、Substance 3D Painter 和 Photoshop。我用 Blender 进行建模、重新拓扑和动画制作。我用 Substance 3D Painter 进行纹理制作，用 Photoshop 进行任何纹理清理。航天器我最喜欢的部分是乘员舱。我很享受在金属上绘制各种颜色和色调，并尝试不同的光照效果。
绘制光照效果被低估了，因为很多人依赖外部光源来提供照明，但能够直接绘制光照是如此令人满足，这也促使我加深对光线如何影响不同材质的理解。下面这张图展示了我如何逐步构建纹理以完成最终模型。
这个项目最具挑战性的方面是让模型及其动画能够在 PowerPoint 中直接使用。PowerPoint 的 3D 查看器仍有很多不足之处，因此我不得不绕过许多限制。例如，PPT 无法处理大型纹理或模型，所以我必须让所有内容都保持高度优化。另一个挑战是，我不得不修改 PPT 的代码，让模型仅使用漫反射纹理显示，而不使用内置光照，因为光照会完全改变模型的外观。
此外，PowerPoint 无法显示任何动画，除非动画是通过骨骼结构绑定的。我对这一流程并不熟悉，因此必须学习如何绑定骨骼、绘制权重以及为骨骼制作动画。这个过程经历了大量反复试验，因为我必须测试多种将动画导入 PowerPoint 的方法，直到找到这个解决方案。下面是我在 Blender 中使用绑定骨骼创建的动画：
这个项目比我计划的更耗时，这在做 3D 时通常是常态。这主要是因为我第一次尝试很多事情，比如处理 CAD 模型、为 PowerPoint 做优化，以及试图在手绘美学与保持 NASA 的风格和设计语言之间找到平衡。
话虽如此，我尝试节省时间的一些方法包括重新建模许多部件，因为相比重新拓扑它们，这实际上更省时。其他节省时间的方法是在 Substance 3D Painter 中使用大量生成器和遮罩，帮助我在进行手绘之前建立一个不错的基底。
重拓扑与贴图
这些模型的大部分优化要么是手动重拓扑、减少多边形数量，要么是重新建模并创建更简单的模型版本。在优化完每个道具后，我还花了一些时间来强化模型的形状语言。我在 Riot 学到的一个教训是避免 90 度角和直线，所以我会在这里那里添加一些循环切割，把边收进来或把面推出去。
这让模型更有趣，并赋予它一种手工制作的外观。在下图中，我标出了自己稍微推动拓扑以使其形状更有趣的区域。之后，我展开了所有道具的 UV，总共得到 6 张 UV 贴图，航天器的每个部分各一张。（发射中止系统、乘员舱、服务舱、临时低温推进级、太空发射系统，以及贴花/小部件）。
NASA 的设计语言非常简洁，但同时也十分精细，我的目标是保持手绘、色彩丰富的审美风格，同时确保模型忠于 NASA 的愿景。我实现这一点的一些方法是：从暗淡的底色开始，并优先考虑明暗关系。我在拳头公司（Riot）工作时学到的一课是，贴图过程中 80% 的工作是明暗关系。在我的制作过程中，我经常停下来截图，看看我的贴图在黑白下是什么样子。
我强调把侧面做得更暗、正面做得更亮，让模型看起来更有体积感。我认为我最大的贴图“秘诀”是：在任何会出现阴影的地方，把它推得比你认为的更重，并且在开始时让作品的整体明度比你认为的更暗。当你开始在一个更暗的底色上构建更亮的色调和光照时，它会更加突出。话虽如此，始终要把整体颜色和明度保持在中间范围。
过暗或过亮通常都是明度方面最大的错误之一。在下图中，我指出我的大部分重要明度都位于红色区域内。我通常会做得更不明亮、也不更暗，但由于乘员舱由非常深的反射金属制成，所以我在高光和阴影上稍微做得更暗、更亮了一些。
在确立了明暗关系之后，我绘制了许多层色相偏移，但没有把颜色夸张得太过，只在我希望观众视线停留的地方加入点缀色。这是在尽可能戏剧化地表现更多细节，与即使在较小尺度下也保持整体统一和可读性之间取得的平衡。
另一个我在 Substance 3D Painter 中工作时用来让流程更轻松的提示是：我总是在 Blender 中创建一张 ID 贴图（为道具中的所有材质分配特定颜色）。我在 Substance 3D Painter 中使用这张 ID 贴图，只把我在用的效果应用到该颜色上。这会让速度快得多，也容易得多！
光照
手绘的一大好处是，所有细节都是画出来的，包括光照、金属度、粗糙度等。我唯一添加的后期处理是一点饱和度和对比度。
结论
项目的主要部分大约花了 3 个月，包括建模、展开 UV 和基础绘制。大量细节绘制和最终渲染，是我秋季在 NASA 工作期间、同时进行其他项目时抽空完成的。在这个项目中，我经历的一些主要挑战是在没有太多指导的情况下推进整个流程。
由于没有其他人专门制作经过优化的手绘道具，我不得不独自研究许多难关。有几次我获得许可，把作品展示给以前的教授或导师，他们愿意给我批评和反馈。那些时刻至关重要，因为我相信无论艺术家处于哪个阶段，批评对于持续改进和学习都是必要的。
在这个项目中，我学到的最重要的经验是制作道具所涉及的大量准备工作、建模和优化，因为这比贴图制作耗时更长，而且当早期阶段效果不如预期时，有时会让人气馁。
然而，这些步骤是最终获得漂亮结果所必需的。对这个过程保持耐心极其重要，尤其是当它变得非常复杂时。一旦艰难的部分过去，一切都会融合在一起，你会意识到这是值得的！
Zaineb Aljumayaat，3D 环境艺术家
采访者：Amber Rutherford
相关链接
原文链接：https://80.lv/articles/creating-stylized-hand-painted-3d-models-of-the-artemis-ll-spacecraft
喜欢这篇内容吗？