如何零成本實(shí)現(xiàn)硬表面細(xì)節(jié)？

薛山

所謂硬表面建模，也就是機(jī)甲類、武器類、載具類的3D建模，往往既需要橫平豎直，又有大量倒角，屬于相對有一定難度的建模類型，如果你經(jīng)常玩游戲的話不難發(fā)現(xiàn)這些建模往往都會附著大量的表面細(xì)節(jié)，比如坑孔、折線、界面扭曲等等，這時候?yàn)榱斯?jié)約時間和降低頂點(diǎn)堆疊的風(fēng)險，利用凹凸來實(shí)現(xiàn)局部位置的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)就非常有必要，而凹凸的根源就是法向圖，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境光按法向圖的方向來進(jìn)行反射，從而起到“欺騙”視覺的效果（因?yàn)閷?shí)際上并沒有在該位置做任何的頂點(diǎn)操作），那么，我們要如何自己動手，做自己想要的法向圖呢？

第一步：制作法向圖需要的3D模型

雖然我們的目的是利用法向圖來“欺騙”視覺，但法向本身源自3D模型，所以我們還是得自己做一個3D模型來烘焙法向圖，這也正是DIY的意義所在。當(dāng)然，為了圖方便，我們在網(wǎng)上也能找到大量現(xiàn)成的法向圖，或透明筆刷，后者可以通過線上工具轉(zhuǎn)換成法向圖，但現(xiàn)成的圖可能并不一定適合你的模型，所以，能自己做就自己做吧。本教程就制作了如圖1的模型圖。

制作時需要注意，因?yàn)榉ㄏ驁D最終是以俯視的角度進(jìn)行烘焙，因此我們在制作朝內(nèi)朝外擠出操作時，一定要讓后邊緣有一定的傾角，如圖2所示，而不是垂直上下，不然會因?yàn)樗心芸吹降拿娑贾敝干戏?，法向圖呈現(xiàn)一片純色。

第二步：烘焙法向圖

制作完3D模型后，我們在其上方新建一個平面，并賦予一個新材質(zhì)，在著色器編輯器中新建一個圖像材質(zhì)，分辨率2K，其余默認(rèn)，將色彩空間設(shè)置為“hlon-Color”，也就是無顏色，這時候切記不要把它連接到原理化BSDF上，具體設(shè)置如圖3。

然后切換到Cycles渲染器，先選擇之前做好的3D模型，再按住Shift選擇平面，在渲染屬性一烘焙中，選擇烘焙屬性為“法向”，再點(diǎn)選“所選物體一活動物體”后，進(jìn)行烘焙。這時候新開一個圖像編輯器或uv編輯器的窗口，就能看到我們烘焙好的法向圖了，可參考圖4。這時候一定要保存法向圖，以免丟失。

第三步：使用法向圖作為硬表面細(xì)節(jié)

法向圖制作完成后，要怎樣使用它呢？我們再新建一個平面，當(dāng)然也可以是你的任何其他3D模型。這時候?yàn)樾缕矫嫣砑硬馁|(zhì)，在著色器編輯器中，為原理化BSDF的法向連接一個“法線貼圖”模塊，然后導(dǎo)入我們之前做好的法向圖，將它與“法線貼圖”的顏色連接，這時候如圖5所示，可以驚喜地看到，即便我們的平面依然只有4個頂點(diǎn)，但通過法向圖的影響，實(shí)現(xiàn)了仿佛有凹凸紋理的質(zhì)感，對性能的要求幾乎可以忽略不計(jì)，尤其是對于動輒數(shù)百上千幀的動畫渲染來說，可以大幅提升工作效率，畢竟運(yùn)動中的機(jī)甲動畫你也很難察覺到它是否真的有做基于頂點(diǎn)的建模，僅僅靠法向的反光就足以滿足視覺上的觀賞需求。

有時候你會發(fā)現(xiàn)法向圖形成的反光與其他的面并不一致，這時候就需要改變法向的方向，簡單來說就是調(diào)整圖片的RGB值，可以在法向圖和法線貼圖之間加入分離RGB、反轉(zhuǎn)、合并RGB這三個功能模塊，可以通過反轉(zhuǎn)綠色或藍(lán)色通道來實(shí)現(xiàn)法向的變化，具體設(shè)計(jì)可參考圖6。

而且這個設(shè)計(jì)有一個好處就是跟隨uv變化，我們只需要在UB編輯器中調(diào)整大小，就能實(shí)現(xiàn)如圖7的細(xì)節(jié)重復(fù)，也可以一次烘焙數(shù)個硬表面細(xì)節(jié)的法向圖，再在uv中調(diào)整選區(qū)，就能實(shí)現(xiàn)一張法向圖搞定整個模型的目的啦。

本章小結(jié)：雖是“作弊”，但效率真香

這個方法雖然不能說是“萬試萬靈”，但大多數(shù)時候都是管用的，最重要的貢獻(xiàn)就是大幅提升效率，經(jīng)常需要進(jìn)行硬表面建模的設(shè)計(jì)師還可以自己逐步打造一個法向圖庫，配合效率更高的EEVEE渲染器，可以實(shí)現(xiàn)動畫的快速預(yù)覽雖然從某種意義上來說這有點(diǎn)“作弊”的感覺，但架不住效率高，值得廣大愛好者嘗試！