C4D渲染學(xué)習(xí)筆記:Vray初探-9 標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)- Bump層

?凹凸層可以控制對象的凹凸。凹凸是不增加多邊形面數(shù),而添加模型表面細(xì)節(jié)的一種好方法。


然而,凹凸是一個(gè)遮光效果,即僅改變表面的外觀,而沒有真正改變物體的實(shí)際形狀(置換才能改變模型的形狀)。

一、Map type :類型 。

第一種是普通的凹凸貼圖,利用該貼圖的從白到黑的(0-255)定義物體表面不同的遮光效果,從而定義不同的“高度”。

其他三種是Normal map 法線貼圖不同類型。

法線貼圖就是在原物體的凹凸表面的每個(gè)點(diǎn)上均作法線,通過RGB顏色通道來標(biāo)記法線的方向,你可以把它理解成與原凹凸表面平行的另一個(gè)不同的表面,但實(shí)際上它又只是一個(gè)光滑的平面。對于視覺效果而言,它的效率比原有的凹凸表面更高,若在特定位置上應(yīng)用光源,可以讓細(xì)節(jié)程度較低的表面生成高細(xì)節(jié)程度的精確光照方向和反射效果。法線貼圖是可以應(yīng)用到3D表面的特殊紋理,不同于以往的紋理只可以用于2D表面。作為凹凸紋理的擴(kuò)展,它使每個(gè)平面的各像素?fù)碛辛烁叨戎担嗽S多細(xì)節(jié)的表面信息,能夠在平平無奇的物體外形上,創(chuàng)建出許多種特殊的立體視覺效果。

下圖右下角藍(lán)色為法線貼圖。

二、Texture Map:載入貼圖文件。

三、Invert :翻轉(zhuǎn)貼圖。

四、Bump amount:強(qiáng)度值。為0表示的對象將不變。更高的值將產(chǎn)生更大的凹凸效果。凹凸強(qiáng)度是基于真正世界單位,其中單位取自c4d 單位的文件,如果C4D單位大小變化,則相應(yīng)地更改。凹凸量值不能為負(fù)。

五、Bump delta scale:凹凸三角洲規(guī)模。此參數(shù)允許您控制的凹凸效果工作做一個(gè)柔軟銳度。較高的值生成更清晰的過渡凹凸效果而較低的值生成柔和看凹凸效果。

【練習(xí)】

1、建立一個(gè)下面場景:

2、這是所用的木紋貼圖。

3、建立一個(gè)VRAY標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)

在DIFFUSE LAYER 調(diào)入木紋紋理。

4、勾選SPECULAR LAYER4,(1,2,3都行)做如下設(shè)置,增加反射。

5、因?yàn)槟炯y有紋理,不可能像鏡子一樣反射相同,所以在高光和反射添加處理過的木紋貼圖,控制高光和木紋發(fā)射。

6、為木紋添加C4D的過濾器即可,調(diào)整如下轉(zhuǎn)換成為灰色。

7、勾選BUMP凹凸層。添加處理過的木紋紋理圖。

8、打上燈光和HDRI貼圖,渲染如下:

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附錄一:法線貼圖Nomal mapping 原理

法線貼圖多用在CG動(dòng)畫的渲染以及游戲畫面的制作上,將具有高細(xì)節(jié)的模型通過映射烘焙出法線貼圖,貼在低端模型的法線貼圖通道上,使之擁有法線貼圖的渲染效果,卻可以大大降低渲染時(shí)需要的面數(shù)和計(jì)算內(nèi)容,從而達(dá)到優(yōu)化動(dòng)畫渲染和游戲渲染的效果。

什么是法線貼圖技術(shù)呢?這是一種用來實(shí)現(xiàn)3D效果的一種技術(shù),要想理解這種技術(shù)還請您聽我慢慢道來。

我們知道,在游戲中經(jīng)常會(huì)有這樣的情況,就是一個(gè)平面——這個(gè)平面在現(xiàn)實(shí)中并不是一個(gè)“平”面,例如磚墻的表面帶有石質(zhì)浮雕等等。這樣的情況如果要求游戲開發(fā)人員將復(fù)雜的3D細(xì)節(jié)都做出來是不現(xiàn)實(shí)的,因?yàn)榧词共挥?jì)較在建模時(shí)候的復(fù)雜度,過多的3D細(xì)節(jié)也同樣會(huì)大量消耗顯示芯片的性能,讓游戲根本沒有可玩性。

如何利用貼圖實(shí)現(xiàn)凹凸效果呢?

可行的方法就是將這個(gè)平面用一個(gè)貼圖覆蓋,用貼圖的紋理實(shí)現(xiàn)一定的凹凸效果。但是這種方法實(shí)現(xiàn)的效果并不是很好,因?yàn)槿绻暯且蛔兓雌饋砭蜁?huì)像一張簡單的畫有圖案的平面了。

后來,聰明的游戲開發(fā)者想出了一種方法,就是在貼圖過程中對貼圖進(jìn)行一定的處理,從而保證了在視角變換以后仍然保證有較為明顯的凹凸效果。

光與影,法線貼圖技術(shù)的物理學(xué)基礎(chǔ)

我們知道,人之所以能夠?qū)拔锟闯隽Ⅲw感的主要原因是因?yàn)槿擞袃芍谎劬?。兩只眼睛看的景象是不同的,所以人們才能分辨出立體感來。但是,由于電腦的屏幕是一個(gè)平面,分辨3D效果就只能靠光影效果來實(shí)現(xiàn)了。

舉個(gè)簡單的例子,這就像我們畫素描的時(shí)候,為了不讓一個(gè)球體看起來像是一個(gè)圓圈,必須讓球體的一些區(qū)域是亮的,一些區(qū)域是暗的。而且從亮部轉(zhuǎn)向暗部的時(shí)候是一個(gè)均勻的按照物理模型特點(diǎn)的過渡,這樣畫出來的球體才像個(gè)球體,電腦為我們繪制的過程也是一樣。

因?yàn)橛忻靼?,我們才能將平面理解成立體

基于這個(gè)道理,我們就不難理解可以通過貼圖局部的亮暗變化來實(shí)現(xiàn)假的3D效果。換一種說法就是說我們可以通過在貼圖上的局部做一些亮暗的變化來做到一種假的3D效果。

光照因角度不同而呈現(xiàn)不同的明暗

那么如何實(shí)時(shí)的對貼圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換呢?如果要實(shí)現(xiàn)虛擬的光影變換,我們最起碼需要知道在一個(gè)平面上真正的凹凸的情況,這樣才能讓顯示芯片進(jìn)行運(yùn)算,生成一種假的凹凸的效果。

顯然,記錄真實(shí)的凹凸模型是得不償失的——如果那樣的話就沒有任何意義了,我們需要用一種非常簡單的方法來記錄一個(gè)貼圖的凹凸情況,于是就誕生了一種全新的方法,法線貼圖技術(shù)。

接下來,我們再回到我們剛才談到的法線貼圖的話題上。

法線貼圖就是記錄了一個(gè)需要進(jìn)行光影變換的貼圖上的各個(gè)點(diǎn)的凹凸情況的貼圖,顯示芯片根據(jù)這個(gè)貼圖的內(nèi)容,來實(shí)時(shí)的生成新的有過光影變化的貼圖,從而實(shí)現(xiàn)立體效果。

那么,究竟是怎樣利用法線貼圖記錄一個(gè)平面或者說是一個(gè)貼圖的凹凸情況呢?我們知道,物體表面產(chǎn)生明暗變化的直接原因,就是光線照射角度的不同,光線垂直于平面的地方就亮,光線斜射到平面的地方就暗,光線照不到的地方就更暗(應(yīng)該是黑色,但是由于環(huán)境光照所以不會(huì)有陰影是真正的黑色)。

借色彩之值存法線之向,巧妙的存儲

學(xué)過初中物理的朋友一定還都記得,表示光線射向平面的角度時(shí)通常使用光線和該點(diǎn)法線角度來表示。這也就意味著,如果我們將一個(gè)貼圖上所有點(diǎn)的法線記錄起來的話,就不難再利用這些信息實(shí)現(xiàn)后期的假的凹凸效果了。

記錄這些法線的載體就被我們稱為法線貼圖。為什么稱之為貼圖呢?我們知道,一條法線是一個(gè)三維向量,一個(gè)三維向量由X、Y、Z等3個(gè)分量組成,于是人們想出了一個(gè)聰明的方法,就是以這3個(gè)分量當(dāng)作紅綠藍(lán)3個(gè)顏色的值存儲,這樣的話就生成一張新的貼圖了,這就是法線貼圖的來歷。

總之:紅色通道控制左右方向的凹凸,綠色通道控制上下凹凸,藍(lán)色通道控制的是整個(gè)模型的凹凸,所以一般法線貼圖呈現(xiàn)藍(lán)色為主。白色為模型原位置,灰色則是凹下去。

采用色彩通道存儲法線向量

法線貼圖其實(shí)并不是真正的貼圖,所以也不會(huì)直接貼到物體的表面,它所起的作用就是記錄每個(gè)點(diǎn)上的法線的方向。所以這個(gè)貼圖如果看起來也會(huì)比較詭異,經(jīng)常呈現(xiàn)一種偏藍(lán)紫色的樣子。

法線貼圖的生成過程

Doom3中的一張紋理貼圖和這張貼圖對應(yīng)的法線貼圖

事實(shí)上,真正的法線貼圖并不是記錄貼圖上每個(gè)點(diǎn)的法線的絕對角度,而是記錄的是相對于平面的一個(gè)差值。這樣的話,隨著平面的3D變換都能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)的法線運(yùn)算了。

傳統(tǒng)紋理壓縮,法線貼圖不再適用

采用法線貼圖技術(shù)的優(yōu)勢就是利用很少的資源實(shí)現(xiàn)了效果非常好的凹凸效果,而且可以利用我們在開篇的時(shí)候提到的紋理壓縮技術(shù)對法線貼圖進(jìn)行壓縮,進(jìn)一步節(jié)省資源。

前面的那張圓球圖案的法線貼圖

附錄二:網(wǎng)游和次時(shí)代游戲的模型區(qū)別:

1、網(wǎng)游的大致步驟:模型+UV+貼圖,現(xiàn)在主流的面數(shù)為1500+3000三角面,網(wǎng)游的貼圖只有一張TGA的色彩貼圖,有些帶有透明的部分,在這張TGA上做出阿爾法通道,具體有公司而定。

2、次時(shí)代游戲模型大致步驟:高模+拓?fù)涞湍?UV+烘培法線貼圖+AO貼圖+紋理貼圖 ,面數(shù)為1萬左右。貼圖有色彩貼圖、高光貼圖、自發(fā)光貼圖、法線貼圖、AO貼圖等等。所以通過游戲引擎會(huì)更精細(xì)。

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