製作寫實的科幻無縫材質教程

今天的教程選自雜誌3DAtist Issue116，由大神Chris Hodgson（A站：artstation.com/christopherhodgson）編寫，他是來自Starbreeze 工作室的高級材質師，有超過10年的遊戲從業經驗，參與過包括看門狗，全境封鎖和收獲日2等項目。接下來就一起看下這篇製作寫實的科幻無縫材質教程。

本工作流程包含的軟件主要有Fusion360、Maya、Substance Designer（以下簡稱SD）、Affinity Designer（AD）&八猴3。

讓我們開始學習吧。

SD已經成為遊戲產業製作材質的一個新的標準軟件了，這也是因為她強大的工具以及能夠與其他軟件以及工作流程無縫融合。雖然你可以在SD中製作全部的材質，但是結合高度貼圖和導入從其他軟件製成的特殊材質細節會讓她變得更加強大。

在這篇教程中我會給你展示我製作寫實的科幻無縫材質的工作流程，（這個材質）將會很有個性，有時間的痕跡並且有著豐富的視覺效果。我將會展示如何用Fusion360建立模型窗體，這是一個能讓你在一個幾乎完全無損的條件下進行創作的程序，完全不用擔心模型拓撲的問題。然後我們會導出我們的科幻嵌板模型然後用在Maya中用一些比較傳統的建模技巧來對它們進行細節豐富，然後導出用於SD的模型。當進入SD後，我們會把這些模型烘焙成紋理貼圖，添加一個合適的配色，材質區分，磨損和裂縫還需要添加一些用Affinity Designer製作的圖標和文字貼花。最後我會向你展示如何用八猴3完成渲染。

1. 製作一個最初的草圖

開始的時候，勾勒出最大的外部形狀和一些嵌板樣可以在Fusion Designer中確定整個材質的大形，直接用Fusion360中的草圖工具在2D草圖中擺放好那些嵌板，可以參閱一些之前收集的速寫和參考圖。保證你創建的草圖跟你想要的貼圖大小是保持正確的比例的。我用了一個2:1的比例這樣我的最終的紋理貼圖在SD中可以順利轉成4096*2048像素的分辨率。

2. 製作窗體

一旦你的初始2D草圖完成，使用Extrude（擠出）工具吧2D的形狀拉成3D的部件。把所有嵌板都擠出來之後，你可以開始進行迭代然後完善一下那些嵌板，用在3D表麵創建的附加的2D草圖讓它們變成更有趣的形狀。使用Extrude（擠出）、push/pull（推、拉）工具和Boolean（布爾）工具來添加和刪減簡單的3D形狀。啟用你你項目中的design history（設計曆史）意味著你可以不用管時間線然後無損地修改你創建的功能。

3. 添加細節

材質設計靈感來自一個複古的80年代的科幻風格，其特點是以複雜著稱。大量的細節以成圓角和倒角的嵌板的形式大量存在還有分布廣泛的表層變化、交叉的組件，螺栓孔還有其他小細節。小的螺栓孔還有切口可以先用Slot（槽）工具和圓繪製工具勾勒出來然後用Push/Pull（推、拉）工具從表麵切開。切割後使用Fillet（圓角）和Chamfer（倒角）工具來軟化銳利的嵌板邊緣。

4. 導出模型到Maya

從Fusion360中導出幾何體並不像大多數3D軟件那麼簡單，因為你的3D物體必須先轉化成真正的四邊形化的模型。BRep to Mesh功能可以讓你將你分開的組件和主體轉化成真正的幾何體。確保你將Refinement Option調節到了High（高）來得到一個可以接受的光滑的輸出模型。減小Normal Deviation（發線偏離）和Maximum Edge Length（最大邊緣長度）滑塊可以幫你進一步提高光滑度和曲麵細分。一旦轉化完成，合並這些模型然後導出一個OBJ，準備導入Maya啦。

5.再次增加細節

當導進了Maya，繼續用標準的細分模型的技巧來增加細節。現在不要擔心幾何體麵數爆炸或者是完美拓撲這些東西，這些以後都會被烘成貼圖的！管道和電纜可以用Maya Bonus Tools菜單裏的Curve to Tube Mesh腳本來製作。這個腳本超級好用還可以讓你的電纜保持可編輯然後你可以重複擰巴他們，擰個痛快。選中你的模型按“3”可以預覽平滑後的模型。

6.準備烘焙

想要把幾何體烘成問題貼圖，我們需要創建一個plane（片）來進行烘焙，UV需要跨越0-1這個範圍。這樣紋理才能正確地平鋪，複製幾何體的實例然後擺放到這個片的邊緣以及相反邊緣，按照U和V的方向。將不同材質的模型給予不同顏色的材質球（用於製作ID圖），這樣你可以用遮罩來區分不同的材質，更易於上材質。最後，在輸出FBX之前，保證你選中了所有的幾何體然後點擊Modify下拉菜單中的Convert Smooth Mesh Preview to Polygons按鈕。

高度圖質量最大化

當你為你的材質製作窗體還有別的小模塊模型時，一定要記住這個模型最終會被烘在一個平麵上。不要浪費時間在那些在烘焙過程中會因為幾何體重疊而會被覆蓋掉的細節上。保持高度轉變比較小來得到在從一個片上進行置換時不會因為銳角而拉伸的高度圖，這樣可以最大化你最終材質的質量。在從SD導出之前你可以輕微地模糊一下你的高度圖，這樣可以有助於解決置換貼圖的拉伸問題。

7. 初始設置

導入幾何體和用於烘焙的片到SD中，然後烘焙一張height map（高度圖）和colour map（顏色貼圖）。為了獲得法線和AO貼圖，我們用Height to Normal和Ambient Occlusion(HBAO)節點來生成它們，把height map設置為輸入端。確保給這些節點設置real-world scale（真實世界大小）這樣你的數值才能保持正確。顏色貼圖可以拖到途中然後連到 後麵的Colour to Mask節點來區分不同的材質。

8. 添加表麵磨損

我們大部分的材質的高度信息來自於導入的高度貼圖，但是現在我們可以添加一些細小的表麵磨損來賦予我們的材質“生命”。得到一個寫實破損效果的非常好的方法是用一個Non Uniform Blur節點來模糊你的高度圖，使用noise（噪波）、grunge（髒舊）或者spot（斑點）生成器當做遮罩輸入。得到的結果會比使用普通的混合簡單地減去相同的遮罩更加真實。使用弱一點的模糊數值重複這個過程可以得到一個非常自然的，看上去經過歲月洗禮的材質。

9.風化材質

我們可以讓科幻嵌板看起來像是它們在一個有煙霧汙染的城市戶的外的環境中呆過的樣子，將grunge層混合到base colour（基本顏色）中就能實現。使用不同的grunge遮罩輸入到每個層中可以改變grunge的不透明度水平。這樣可以在材質紋理上產生更多更複雜而且更加自然的髒舊，尤其當你混合入更多層時。確保在你的混合器中使用light（淺）和dark（深）色來模擬煙霧、粉塵和積灰的顏色區別。

10.畫上圖案

為了真正提高材質的質量，我們把基礎顏色貼圖導出到AD作為背景圖層。使用pen（鋼筆）、Shape（形狀）和Text（文字）工具然後開啟Grid Snapping（格點捕捉）在表麵繪製各式各樣的圖標。警告標誌、符號、序列號和標誌，為材質添加人類元素，讓它更能使人信服。圖標圖層可以之後帶著透明背景輸出然後混合回SD放在原始貼圖圖層的上麵。

11. 製作粗糙度貼圖

貼圖製作的最後一步就是製作粗糙度貼圖啦。之前在基礎顏色貼圖和高度貼圖步驟中用於確定細節的遮罩可以通過使用solid greyscale values作為混合節點輸入來被重複利用以生成一個有趣的帶有細節的粗糙度貼圖。貼圖中被灰塵覆蓋的範圍通常會比有漆覆蓋的科幻嵌板表麵更粗糙。圖標的數值比較暗所以它們像一個有光澤的貼紙一樣鋪在材質的表麵。

12.展現你的材質

終於到了給材質進行渲染的時候了。當做這一步的時候，有一點非常重要，就是不要心浮氣躁！因為展示圖的質量會影響到別人對你的材質的感觀（辣雞渲染毀材質啊！）。在八猴裏，將材質賦予到片上並且開啟置換貼圖然後在一個有趣的角度創建一個攝像機，秀出你材質最迷人的那些地方。為了清晰地體現材質還有粗糙度，添加燈光來讓材質表麵有高光。霧、鏡頭虛化和一點點銳化和顏色校正可以讓渲染結果對比更強烈、更有電影的感覺，這些都會讓你的材質更為出眾。

來源：Thepoly