原畫設(shè)計(jì)3D圖形紋理貼圖使用指南

　　紋理為您的3D藝術(shù)增加了新的維度，并且可以真正制作或破壞最終作品的外觀。但是需要大量練習(xí)才能從紋理貼圖獲得最佳結(jié)果。
 

　　但是紋理貼圖到底是什么?
 

　　將紋理貼圖應(yīng)用于3D模型的表面，以創(chuàng)建重復(fù)的紋理，圖案或特殊的視覺(jué)效果。這些可以用于定義特定的細(xì)節(jié)，例如皮膚，頭發(fā)，衣服或其他任何東西。
 

　　有很多紋理貼圖(僅在本文中我們將介紹13個(gè))，其中一些貼圖的名稱令人費(fèi)解，可能會(huì)造成真正的混亂。
 

　　關(guān)于模型，您需要了解的第一件事是將使用哪種軟件。這確定您是將紋理貼圖用于PBR還是非PBR材料。
 

　　PBR代表基于物理的渲染。自1980年代以來(lái)就一直使用它，并且它是為渲染令人難以置信的逼真的紋理而開發(fā)的。PBR使用精確的照明模型來(lái)實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，并逐漸成為所有材料的標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　當(dāng)前使用PBR紋理的軟件包括Unreal Engine 4，Unity，V-ray，Substance Painter，jMonkeyEngine，并將包含在Blender v2.8中。
 

　　其他軟件將非PBR工作流程用于紋理。您還可以從這些非PBR紋理中獲得令人難以置信的逼真的結(jié)果，但是要獲得結(jié)果，您必須使用更多的設(shè)置和貼圖。
 

　　有些人更喜歡這些紋理，因?yàn)樗鼈兙哂懈蟮撵`活性和制作更多抽象紋理的能力。
 

　　如果您不打算將模型移到用于游戲的PBR引擎中，而只是將其渲染用于促銷鏡頭，那么非PBR紋理貼圖就可以正常工作。
 

　　使用非PBR工作流程的軟件示例包括Maya和3ds Max(無(wú)V-Ray)以及Modo。
 

　　請(qǐng)注意，無(wú)論您是否正在使用PBR紋理工作流程，都仍然需要對(duì)模型UV進(jìn)行展開，以便紋理按照您希望的方式工作。
 

　　PBR紋理化
 

　　無(wú)論您使用什么軟件，PBR紋理工作流程都趨于標(biāo)準(zhǔn)化。
 

　　有十種不同的類型了在PBR使用地圖：
 

　　1、反照率

　　2、正常

　　3、粗糙度

　　4、金屬性

　　5、高光

　　6、高度

　　7、不透明度

　　8、環(huán)境光遮蔽

　　9、折射

　　10、自發(fā)光
 

　　這些貼圖加在一起以創(chuàng)建最終材質(zhì)，因?yàn)樗鼈儗⒊霈F(xiàn)在場(chǎng)景中的模型中。
 

　　重要的是要知道每個(gè)地圖分別做些什么，以便在尋找最佳結(jié)果時(shí)知道要對(duì)設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。
 

　　反照率

　　反照率地圖是您整個(gè)材料的基礎(chǔ)。
 

　　它們是您要使用的圖案的單色圖像或平面光圖像(例如磚)。
 

　　重要的是，如果要處理詳細(xì)的紋理，請(qǐng)確保照明是平坦的。您不希望顯示任何陰影，因?yàn)槟恼彰骺赡芘c源照片不同。
 

　　這將導(dǎo)致紋理照明不一致，并使其看起來(lái)不真實(shí)。
 

　　反照率紋理的要點(diǎn)是定義紋理的顏色。盡管它確實(shí)還有一些輔助用途。在金屬紋理中，它定義了材料上反射的顏色。
 

　　正常

　　法線貼圖對(duì)于賦予紋理深度很重要。
 

　　這使用復(fù)雜的計(jì)算來(lái)偽造光與材料表面相互作用的方式來(lái)偽造較小的凹凸。
 

　　重要的是要注意，法線貼圖不會(huì)改變您的基本幾何形狀(請(qǐng)參閱本文后面的高度圖)。
 

　　因此，一旦超過(guò)某個(gè)視角，它可能會(huì)失去效果，尤其是在更大或更夸張的抬升或下降時(shí)。
 

　　法線貼圖的基礎(chǔ)顏色是淺紫色，這是法線貼圖的“底部”，代表多邊形網(wǎng)格的表面。
 

　　從那里開始，RGB值將用于在模型中產(chǎn)生裂縫，凸起或孔隙。R，G和B值等于基礎(chǔ)網(wǎng)格物體上的X，Y和Z坐標(biāo)。
 

　　如果您使用的是法線貼圖，則接縫是重要的考慮因素。
 

　　由于法線貼圖會(huì)影響照明與模型的交互方式，因此可以使接縫非常明顯。盡力使它們隱藏起來(lái)。
 

　　粗糙度/光澤度

　　粗糙度(也稱為光澤度或微表面散射)是一個(gè)不言自明的圖。它們定義了光如何在模型表面上散射。
 

　　這從零開始，您的模型根本不會(huì)散射光，從而使材質(zhì)上的反射和照明更加清晰和明亮。
 

　　另一方面，如果將粗糙度提高到最大，則光線將更多地散布在材料周圍。這使照明和反射在模型周圍進(jìn)一步散布，但顯得暗淡得多。
 

　　這些設(shè)置非常重要，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生活中的不同材料顯然具有不同的粗糙度。例如，木材可能具有較高的粗糙度值，因?yàn)樗皇且粋€(gè)反射性很強(qiáng)的表面，而拋光的鉻將位于該刻度的另一側(cè)。
 

　　這些貼圖是灰度的，白色是最大的粗糙度，黑色是光滑的光澤表面。
 

　　金屬性

　　金屬性是另一張相當(dāng)不言自明的地圖。它用于定義您的材料(或其一部分)是否為裸金屬。
 

　　金屬貼圖也是灰度的，但是最佳實(shí)踐是僅使用白色和黑色值，并在使用粗糙度貼圖之間進(jìn)行變化。
 

　　金屬度貼圖中的黑色表示該貼圖的一部分將使用反照率貼圖作為漫反射顏色(當(dāng)光照時(shí)紋理顯示的顏色)。
 

　　白色將改為使用反照率顏色定義反射的顏色和亮度，并將材質(zhì)的漫反射顏色設(shè)置為黑色。在這種情況下，不再需要使用漫反射顏色，因?yàn)樵摬糠植牧系乃蓄伾图?xì)節(jié)現(xiàn)在都將來(lái)自反射，從而將其變?yōu)楹谏?br />  

　　金屬貼圖的優(yōu)點(diǎn)是易于模擬真實(shí)世界的材料。
 

　　但是，在極少數(shù)情況下，它們與反照率結(jié)合的方式可能會(huì)受到限制。但是還有另一種選擇……
 

　　高光

　　在PBR紋理中，有時(shí)可以選擇使用鏡面貼圖代替金屬貼圖。
 

　　PBR中的鏡面貼圖可以使用完整的RGB顏色，并影響您設(shè)計(jì)反照率的方式(或如何從所需的紋理包中對(duì)其進(jìn)行渲染)。
 

　　如果要使用金屬貼圖制作黃銅材料，則可以在反射率上將貼圖的該部分涂成黃銅色，以便反射使該材料看起來(lái)像黃銅。
 

　　但是，如果改用鏡面貼圖，則反照率的黃銅部分將為純黑色，并且將黃銅細(xì)節(jié)繪制到鏡面貼圖上以獲得相同的結(jié)果。
 

　　這樣做的好處是，您可以使用鏡面貼圖來(lái)影響非金屬材料上處理反射的方式，從而提供更大的靈活性和控制力。
 

　　這樣做的缺點(diǎn)是靈活性增加了復(fù)雜性。精確輸入所需的結(jié)果可能會(huì)更加困難。通常，在某些情況下，金屬度貼圖看起來(lái)一樣好，甚至更好。
 

　　這基本上是個(gè)人喜好。
 

　　高度

　　高度貼圖與法線貼圖相似，它們用于將較小的細(xì)節(jié)添加到基礎(chǔ)網(wǎng)格中。
 

　　兩者之間的最大區(qū)別是，高度圖將使網(wǎng)格細(xì)分(增加多邊形數(shù))，并實(shí)際上將數(shù)據(jù)添加到3D網(wǎng)格中，而不是像法線貼圖一樣偽造凹凸。
 

　　這在球體外邊緣的上圖中特別明顯，您可以在其中看到網(wǎng)格突出在凸脊所在的位置。
 

　　如果回頭看法線貼圖，您會(huì)發(fā)現(xiàn)邊緣仍然是完美的圓形，打破了深度的幻覺(jué)。
 

　　高度圖是另一種灰度圖，黑色代表網(wǎng)格的底部，純白色是最高的峰，灰色陰影代表之間的所有內(nèi)容。
 

　　高度圖的優(yōu)點(diǎn)是它們添加了令人難以置信的細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)在所有角度和光照條件下始終看起來(lái)正確。但是由于需要細(xì)分模型，因此可能會(huì)導(dǎo)致游戲速度或渲染時(shí)間變慢。
 

　　因此，通常首選法線貼圖。
 

　　不透明度

　　不透明度是一種重要的貼圖類型，因?yàn)樗梢允共馁|(zhì)的某些部分變得透明。
 

　　如果要制作玻璃樹枝或低聚樹枝，這很重要。
 

　　上圖顯示了如何在樹中使用它。
 

　　您可以在單個(gè)多邊形平面上制作一整堆葉子，并使用不透明度貼圖使多余的多邊形消失。然后，您可以對(duì)這些多邊形進(jìn)行分層以制作幾乎不需要計(jì)算性能的逼真的樹。
 

　　不透明度圖是灰度的。白色是完全不透明的，而黑色是透明的?；疑幱笆撬鼈冎g的各種透明度。
 

　　如果您的材質(zhì)只是實(shí)心玻璃或其他完全半透明的材質(zhì)，那么您可能會(huì)使用恒定值代替此處的貼圖。0.0是不透明的，而1.0是透明的(您的絕對(duì)值可能與此示例不同)。
 

　　環(huán)境光遮蔽
 

　　環(huán)境光遮擋是一個(gè)地圖，PBR引擎在渲染時(shí)將其與反照率結(jié)合以定義其對(duì)光的反應(yīng)方式。
 

　　這是一張灰度地圖，其中白色是一個(gè)區(qū)域，它將吸收最多的光線，而較暗的區(qū)域則陰影較多，對(duì)光的反應(yīng)較少。
 

　　折射
 

　　折射是光線通過(guò)固體，液體或氣體時(shí)發(fā)生彎曲的過(guò)程，當(dāng)您通過(guò)透明物體查看物體時(shí)，物體的外觀會(huì)發(fā)生扭曲。
 

　　這種現(xiàn)象使放大鏡可以工作，并且在水下觀看時(shí)看起來(lái)會(huì)有所不同。
 

　　這是材料工作流程的重要組成部分，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生活中所有透明材料都會(huì)引起折射，因此需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)制以使CG盡可能真實(shí)地工作。
 

　　折射圖通常只是恒定值。你做你的模型的部分不希望折射將可能是不透明的，無(wú)論如何，所以無(wú)論是否你的模型折射光的部分是無(wú)關(guān)緊要的。
 

　　自發(fā)光

　　自發(fā)光貼圖(有時(shí)稱為發(fā)光色)是在名稱中說(shuō)明自己的另一種類型。
 

　　這些用于使材料的某些部分看起來(lái)像發(fā)出自己的光，因此在黑暗區(qū)域中仍然可見。
 

　　自發(fā)光對(duì)于使小型LED點(diǎn)亮或某些有趣的條形照明效果很有用。
 

　　但是，如果使用過(guò)多，則會(huì)導(dǎo)致細(xì)節(jié)完全被洗掉，從而使場(chǎng)景失去生命。
 

　　這些貼圖是全RGB。它們基本上是反照率圖，只是為了照明。
 

　　雖然可以使用自發(fā)光圖來(lái)照亮整個(gè)場(chǎng)景，但這是不明智的做法，比添加常規(guī)照明要困難得多。

　　非PBR紋理化
 

　　非PBR紋理工作流程很難編寫。
 

　　與PBR工作流程不同，這些非PBR工作流程并未跨3D程序標(biāo)準(zhǔn)化。
 

　　但是，我將談?wù)撘恍┙?jīng)常出現(xiàn)的常見問(wèn)題。這些示例從Autodesk 3ds Max中出現(xiàn)，但也適用于其他3D軟件。
 

　　擴(kuò)散
 

　　漫射圖與反照率圖的非PBR等效。
 

　　它們定義了光線照射時(shí)材料的顏色。主要區(qū)別在于，漫反射貼圖通常不具有平坦的光照輪廓。
 

　　由于陰影信息通常是漫反射圖的一部分，因此可以更好地解釋為反照率圖和烘焙到一張圖像中的環(huán)境光遮擋圖。
 

　　磕碰

　　凹凸貼圖是法線貼圖的更基本形式。
 

　　雖然法線貼圖使用全RGB來(lái)近似所有3維空間，但凹凸貼圖是僅在向上或向下方向上起作用的灰度貼圖。
 

　　當(dāng)?shù)貓D環(huán)繞基本網(wǎng)格時(shí)，它仍然可以使凹凸在網(wǎng)格的每個(gè)方向上出現(xiàn)。
 

　　結(jié)果不如現(xiàn)代法線貼圖準(zhǔn)確，因此凹凸貼圖在業(yè)界已不再使用。
 

　　反射
 

　　由于缺乏金屬性設(shè)置，因此非PBR工作流程使用反射貼圖。
 

　　這些通常是類似于PBR中折射的常數(shù)，其顏色和強(qiáng)度由鏡面貼圖控制。
 

　　因此，在所有這些示例之后，希望您已經(jīng)學(xué)到了很多東西!您幾乎需要了解所有有關(guān)紋理貼圖的知識(shí)，才能開始在工作中使用它們。