原画设计3D图形纹理贴图使用指南

　　纹理为您的3D艺术增加了新的维度，并且可以真正制作或破坏最终作品的外观。但是需要大量练习才能从纹理贴图获得最佳结果。
 

　　但是纹理贴图到底是什么?
 

　　将纹理贴图应用于3D模型的表面，以创建重复的纹理，图案或特殊的视觉效果。这些可以用于定义特定的细节，例如皮肤，头发，衣服或其他任何东西。
 

　　有很多纹理贴图(仅在本文中我们将介绍13个)，其中一些贴图的名称令人费解，可能会造成真正的混乱。
 

　　关于模型，您需要了解的第一件事是将使用哪种软件。这确定您是将纹理贴图用于PBR还是非PBR材料。
 

　　PBR代表基于物理的渲染。自1980年代以来就一直使用它，并且它是为渲染令人难以置信的逼真的纹理而开发的。PBR使用精确的照明模型来实现此目标，并逐渐成为所有材料的标准。
 

　　当前使用PBR纹理的软件包括Unreal Engine 4，Unity，V-ray，Substance Painter，jMonkeyEngine，并将包含在Blender v2.8中。
 

　　其他软件将非PBR工作流程用于纹理。您还可以从这些非PBR纹理中获得令人难以置信的逼真的结果，但是要获得结果，您必须使用更多的设置和贴图。
 

　　有些人更喜欢这些纹理，因为它们具有更大的灵活性和制作更多抽象纹理的能力。
 

　　如果您不打算将模型移到用于游戏的PBR引擎中，而只是将其渲染用于促销镜头，那么非PBR纹理贴图就可以正常工作。
 

　　使用非PBR工作流程的软件示例包括Maya和3ds Max(无V-Ray)以及Modo。
 

　　请注意，无论您是否正在使用PBR纹理工作流程，都仍然需要对模型UV进行展开，以便纹理按照您希望的方式工作。
 

　　PBR纹理化
 

　　无论您使用什么软件，PBR纹理工作流程都趋于标准化。
 

　　有十种不同的类型了在PBR使用地图：
 

　　1、反照率

　　2、正常

　　3、粗糙度

　　4、金属性

　　5、高光

　　6、高度

　　7、不透明度

　　8、环境光遮蔽

　　9、折射

　　10、自发光
 

　　这些贴图加在一起以创建最终材质，因为它们将出现在场景中的模型中。
 

　　重要的是要知道每个地图分别做些什么，以便在寻找最佳结果时知道要对设置进行调整。
 

　　反照率

　　反照率地图是您整个材料的基础。
 

　　它们是您要使用的图案的单色图像或平面光图像(例如砖)。
 

　　重要的是，如果要处理详细的纹理，请确保照明是平坦的。您不希望显示任何阴影，因为您的照明可能与源照片不同。
 

　　这将导致纹理照明不一致，并使其看起来不真实。
 

　　反照率纹理的要点是定义纹理的颜色。尽管它确实还有一些辅助用途。在金属纹理中，它定义了材料上反射的颜色。
 

　　正常

　　法线贴图对于赋予纹理深度很重要。
 

　　这使用复杂的计算来伪造光与材料表面相互作用的方式来伪造较小的凹凸。
 

　　重要的是要注意，法线贴图不会改变您的基本几何形状(请参阅本文后面的高度图)。
 

　　因此，一旦超过某个视角，它可能会失去效果，尤其是在更大或更夸张的抬升或下降时。
 

　　法线贴图的基础颜色是浅紫色，这是法线贴图的“底部”，代表多边形网格的表面。
 

　　从那里开始，RGB值将用于在模型中产生裂缝，凸起或孔隙。R，G和B值等于基础网格物体上的X，Y和Z坐标。
 

　　如果您使用的是法线贴图，则接缝是重要的考虑因素。
 

　　由于法线贴图会影响照明与模型的交互方式，因此可以使接缝非常明显。尽力使它们隐藏起来。
 

　　粗糙度/光泽度

　　粗糙度(也称为光泽度或微表面散射)是一个不言自明的图。它们定义了光如何在模型表面上散射。
 

　　这从零开始，您的模型根本不会散射光，从而使材质上的反射和照明更加清晰和明亮。
 

　　另一方面，如果将粗糙度提高到最大，则光线将更多地散布在材料周围。这使照明和反射在模型周围进一步散布，但显得暗淡得多。
 

　　这些设置非常重要，因为现实生活中的不同材料显然具有不同的粗糙度。例如，木材可能具有较高的粗糙度值，因为它不是一个反射性很强的表面，而抛光的铬将位于该刻度的另一侧。
 

　　这些贴图是灰度的，白色是最大的粗糙度，黑色是光滑的光泽表面。
 

　　金属性

　　金属性是另一张相当不言自明的地图。它用于定义您的材料(或其一部分)是否为裸金属。
 

　　金属贴图也是灰度的，但是最佳实践是仅使用白色和黑色值，并在使用粗糙度贴图之间进行变化。
 

　　金属度贴图中的黑色表示该贴图的一部分将使用反照率贴图作为漫反射颜色(当光照时纹理显示的颜色)。
 

　　白色将改为使用反照率颜色定义反射的颜色和亮度，并将材质的漫反射颜色设置为黑色。在这种情况下，不再需要使用漫反射颜色，因为该部分材料的所有颜色和细节现在都将来自反射，从而将其变为黑色。
 

　　金属贴图的优点是易于模拟真实世界的材料。
 

　　但是，在极少数情况下，它们与反照率结合的方式可能会受到限制。但是还有另一种选择……
 

　　高光

　　在PBR纹理中，有时可以选择使用镜面贴图代替金属贴图。
 

　　PBR中的镜面贴图可以使用完整的RGB颜色，并影响您设计反照率的方式(或如何从所需的纹理包中对其进行渲染)。
 

　　如果要使用金属贴图制作黄铜材料，则可以在反射率上将贴图的该部分涂成黄铜色，以便反射使该材料看起来像黄铜。
 

　　但是，如果改用镜面贴图，则反照率的黄铜部分将为纯黑色，并且将黄铜细节绘制到镜面贴图上以获得相同的结果。
 

　　这样做的好处是，您可以使用镜面贴图来影响非金属材料上处理反射的方式，从而提供更大的灵活性和控制力。
 

　　这样做的缺点是灵活性增加了复杂性。精确输入所需的结果可能会更加困难。通常，在某些情况下，金属度贴图看起来一样好，甚至更好。
 

　　这基本上是个人喜好。
 

　　高度

　　高度贴图与法线贴图相似，它们用于将较小的细节添加到基础网格中。
 

　　两者之间的最大区别是，高度图将使网格细分(增加多边形数)，并实际上将数据添加到3D网格中，而不是像法线贴图一样伪造凹凸。
 

　　这在球体外边缘的上图中特别明显，您可以在其中看到网格突出在凸脊所在的位置。
 

　　如果回头看法线贴图，您会发现边缘仍然是完美的圆形，打破了深度的幻觉。
 

　　高度图是另一种灰度图，黑色代表网格的底部，纯白色是最高的峰，灰色阴影代表之间的所有内容。
 

　　高度图的优点是它们添加了令人难以置信的细节，这些细节在所有角度和光照条件下始终看起来正确。但是由于需要细分模型，因此可能会导致游戏速度或渲染时间变慢。
 

　　因此，通常首选法线贴图。
 

　　不透明度

　　不透明度是一种重要的贴图类型，因为它可以使材质的某些部分变得透明。
 

　　如果要制作玻璃树枝或低聚树枝，这很重要。
 

　　上图显示了如何在树中使用它。
 

　　您可以在单个多边形平面上制作一整堆叶子，并使用不透明度贴图使多余的多边形消失。然后，您可以对这些多边形进行分层以制作几乎不需要计算性能的逼真的树。
 

　　不透明度图是灰度的。白色是完全不透明的，而黑色是透明的。灰色阴影是它们之间的各种透明度。
 

　　如果您的材质只是实心玻璃或其他完全半透明的材质，那么您可能会使用恒定值代替此处的贴图。0.0是不透明的，而1.0是透明的(您的绝对值可能与此示例不同)。
 

　　环境光遮蔽
 

　　环境光遮挡是一个地图，PBR引擎在渲染时将其与反照率结合以定义其对光的反应方式。
 

　　这是一张灰度地图，其中白色是一个区域，它将吸收最多的光线，而较暗的区域则阴影较多，对光的反应较少。
 

　　折射
 

　　折射是光线通过固体，液体或气体时发生弯曲的过程，当您通过透明物体查看物体时，物体的外观会发生扭曲。
 

　　这种现象使放大镜可以工作，并且在水下观看时看起来会有所不同。
 

　　这是材料工作流程的重要组成部分，因为现实生活中所有透明材料都会引起折射，因此需要对其进行复制以使CG尽可能真实地工作。
 

　　折射图通常只是恒定值。你做你的模型的部分不希望折射将可能是不透明的，无论如何，所以无论是否你的模型折射光的部分是无关紧要的。
 

　　自发光

　　自发光贴图(有时称为发光色)是在名称中说明自己的另一种类型。
 

　　这些用于使材料的某些部分看起来像发出自己的光，因此在黑暗区域中仍然可见。
 

　　自发光对于使小型LED点亮或某些有趣的条形照明效果很有用。
 

　　但是，如果使用过多，则会导致细节完全被洗掉，从而使场景失去生命。
 

　　这些贴图是全RGB。它们基本上是反照率图，只是为了照明。
 

　　虽然可以使用自发光图来照亮整个场景，但这是不明智的做法，比添加常规照明要困难得多。

　　非PBR纹理化
 

　　非PBR纹理工作流程很难编写。
 

　　与PBR工作流程不同，这些非PBR工作流程并未跨3D程序标准化。
 

　　但是，我将谈论一些经常出现的常见问题。这些示例从Autodesk 3ds Max中出现，但也适用于其他3D软件。
 

　　扩散
 

　　漫射图与反照率图的非PBR等效。
 

　　它们定义了光线照射时材料的颜色。主要区别在于，漫反射贴图通常不具有平坦的光照轮廓。
 

　　由于阴影信息通常是漫反射图的一部分，因此可以更好地解释为反照率图和烘焙到一张图像中的环境光遮挡图。
 

　　磕碰

　　凹凸贴图是法线贴图的更基本形式。
 

　　虽然法线贴图使用全RGB来近似所有3维空间，但凹凸贴图是仅在向上或向下方向上起作用的灰度贴图。
 

　　当地图环绕基本网格时，它仍然可以使凹凸在网格的每个方向上出现。
 

　　结果不如现代法线贴图准确，因此凹凸贴图在业界已不再使用。
 

　　反射
 

　　由于缺乏金属性设置，因此非PBR工作流程使用反射贴图。
 

　　这些通常是类似于PBR中折射的常数，其颜色和强度由镜面贴图控制。
 

　　因此，在所有这些示例之后，希望您已经学到了很多东西!您几乎需要了解所有有关纹理贴图的知识，才能开始在工作中使用它们。