大家好!

在本教程中,我将向你介绍基于物理,在Substance Painter中呈现的方法(或“范例”)。

Substance Painter允许我们定义与基于物理的渲染模型(或PBR;有时你也会发现它叫PBS,它代表基于物理的阴影,这当然是基于物体的表面)。

一个PBR材料是由一些纹理 (图像映射到三维对象) 组成的。在这里,我们将只看到它们是什么,最重要的是,它们如何结合在一起来定义PBR物质。我们需要理解这些东西,以便能够自信地创建和定制我们的材料,而不是猜测。

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为了避免本教程过于理论化,我将讨论PBR的基本元素,以及如何使用本程序中已经提供的材料和纹理的3D模型将它们转换为实体。但是,你不需要使用这个模型来学习本教程。

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顾名思义,基于物理的呈现范式是基于物理方法的意思:即现实世界中发生的事情。

你可以指定的材料与两种工作方法包括金属和镜面。

在第一种情况 (金属) 中,我们必须区分金属和非金属的表面,从这个区别开始,所有其他通道的行为都不同。

在反射的情况下,相反地,我们回定义高光反射的强度和颜色,以确定与物体表面相互作用的光将如何表现。

特别是在PBR金属工作流 (本例中使用的工作流)中,表面的外观由一些特征给出,其中最重要的是:

  • •其性质:金属或非金属(或“电介质”);

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  • •它的“底色”,在金属物体中表示光的反射强度,而在非金属物体中,它实际上表示一个表面的底色,并没有灯光效果;

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  • •光泽/平滑程度(“光泽度”;与“粗糙度”是相对的) 表面的各个点。

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除了在现实世界中观察到的这些特征外,还增加了一些在虚拟世界中很方便的特征;例如,通过特殊的纹理图像,如“正常地图”或“高度地图”可以模拟的细节没有建模的几何图形 (为了保持低数量的顶点,边缘和面孔,因此,我们讲减少在呈现阶段使用计算资源,特别是在视频游戏和其他实时应用程序中)。

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我在这个视频中使用的木桶可以让我们在一个物体中检验,这些基本信息是如何转化为纹理并将它们组合成物质材料的。

如要查看3D窗口中应用于对象的完整材质的预览,可以按下M键(实际上是Material,物料),或者从3D窗口右上角的下拉菜单中选择Material。

如你所见,我们有金属 (铁) 和非金属 (木) 元素,这将使我们能够欣赏这两种类型的材料处理的差异,在PBR范例中看到它们的基色的定义和反射的颜色。

如要查看各个信息通道 (它们被转换成应用于对象表面的许多纹理图像),我们可以按几次C键,或者在3D视图右上角的下拉菜单中选择我们感兴趣的通道。

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那么就让我们从金属通道开始,它定义了材料的哪些部分是金属的,哪些不是,特别是通过使用灰度图像,其中白色是纯金属,黑色是纯非金属;在用到桶的情况下,我们也有灰色,因为用于金属部件的材料,“铁旧”必须代表(正如名字所暗示的)旧的东西,磨损的铁,可能是灰尘或铁锈,降低表面的“金属度”。

另一方面,木制的部分看起来绝对是黑色的,或者说不像它应该的那样是金属的。

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让我们转移到PBR的第二个基本通道:底色。

如你所见,这个信息通道通过一个颜色纹理呈现对象的基本颜色,没有灯光或阴影效果,这些都是“平面”的纹理。

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金属部分和木制部分的颜色有相似的强度:颜色是不同的,这是真的,但是它们看起来并没有根本的不同,即使它们属于完全不同的物质……

原因就是,这个区别在材质和渲染过程中是由 Substance 使用金属通道 (及其结构) 制造的,它告诉 Substance 对光反射必须有不同的处理手法,这取决于它们是属于金属或非金属表面:灰色底色的金属部分实际上给这些反射决定了光反射的强度和颜色色调。

老铁材料是一种“脏”的材料,所以人们大多不太欣赏它的效果。但是,你可以看看事情如何变化。在各种渠道和最终结果,如果我在木材和金属材料之间插入一个“纯铝”材料,和如果我禁用下面的铁旧材料的话,会出现以下情况:

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  • •最终的结果是,金属部分的反光性比以前强多了;

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  • •在金属通道中,金属部分是纯白色的:它是一种非常纯的金属;

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  • •在基本颜色通道中,金属部分几乎是白色的:这表明在这些点上,镜面反射的强度将是最大的,不会有颜色色调。

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现在看看纯铝的金属价值为零会发生什么:“条纹”变成了白色,它们不再像以前那样反射,它们看起来像白色的塑料物体。

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我们现在将金属价值设置为1,但是我们降低了基本颜色的值:这些带保持了金属的典型“反射率”,但是它们变得越来越暗。

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重点是:在像这样的金属工作流程中,物体的基本颜色本身不足以定义表面的反射方式和反射程度,因为它必须指定它是否是金属;在金属表面上,底色的强度也是镜面光反射的强度,而在非金属表面上,底色只定义了表面的适当颜色,就像在木桶上发生的那样。

我保持铝的纯材料的激活和铁的旧失活,以向你展示一种材料的第三个基本通道的影响:粗糙度。

粗糙度(与光泽度相反),与金属贴图一样,是用灰度图像表示,其中白色是最大的粗糙度,而黑色表示完全光滑、完全反射的表面;事实上,一个完美的镜子是实现在PBR与纯白色和粗糙度为0的金属材料,正如视频中看到的。

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通过增加粗糙度值,我们将使表面不那么光滑,因此,这将使它的反射更“漫反射”(模糊)。这适用于金属和非金属。

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现在我正在移除纯铝材料,并激活旧铁,以回到项目的原始配置,并查看一些“额外”信息,在计算机图形学中,这些信息允许你在渲染过程中向表面添加细节;也就是说,我们不需要在几何图形上建立物理模型。

我从3D窗口右上角的选择器中选择“Normal + Height + Mesh”(正常+高度+网格)。该视图显示了多个信息通道的组合,这些信息通道修改了对象表面上的模拟细节。没有这些细节的话,物体的表面就会显得很平,不太可信,尤其是在木制部分。

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特别是,在我在屏幕上展示的例子中,表面的细节主要是由“纤维”层在木制部件中实现的;要观察有和没有这些信息的表面外观的差异,在Layers(层次)选项卡中禁用这些效果就足够了,在3D视图中观察“正常+高度+网格”模式和“材质”模式下的差异。

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如果物体被“斜”光照射,而不是被正面照射,这种差异会变得更加明显。

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这种影响也存在于金属零件中,在“铁”和“边”层的“铁旧”材料中。

好吧,在这篇介绍在Substance Painter中PBR的基础知识的入门教程中,我们到此为止。我希望你觉得它有趣和有用。

下次见!