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🌴 2022.4.25 早十
前言
🎬本文章是 【三维建模技术】 专栏的文章，主要是上课的随堂笔记与练习 🔗三维建模技术专栏 传送门 💻提示：目录顺序以当堂内容(教材)为准，所以并非“1、2、3” 📽本节主要内容：材质和贴图
7 材质和贴图
7.1 材质基础
7.1.1 材质的基本原理
材质是指物体表面的特性（如：玻璃、布料、皮革等）。材质反应的是物体表面的质感，如对象表面的反光程度、调整对象的光亮度、控制对象表面的凹凸效果等
贴图是材质的一种图像属性，贴图图像一般是标准的位图文件，如*.jpg*.tif*.tga等。贴图服务于材质，为材质提供可视化的图像信息，如右图所示，两个对象同样是大理石材质，但表面可以贴上不同的贴图，显示不同的花纹
一种物体可以赋予一种或多种贴图图像,并且这些贴图图像都通过通道来实现。3dsMax的材质编辑器中有12种贴图通道,每个贴图通道分别由颜色、亮度、贴图加载按钮3部分组成
材质与贴图的区别在于:材质是渗透到三维对象内部的一种效果;而大多数贴图是二维图像,可以包裹在物体表面。材质中可以包含贴图,也可以不包含贴图,而贴图一般可以由几种材质组成,在材质编辑器的样本槽中出现的材质和贴图被显示为二维图像。贴图是材质的一种图像属性
7.1.2 材质编辑器
在3ds Max中,材质编辑器是用户编辑修改材质的工具,场景中的所有材质和贴图都在这里编辑生成
打开材质编辑器： 1.菜单操作“渲染”→“材质编辑器” 2.工具栏上的材质编辑器按钮
3.快捷键M
3ds Max提供了两种材质编辑器，一种是精简材质编辑器,另一种是平板材质编辑器
🚀 精简材质编辑器
默认情况下只有6个示例球。要显示多个示例球,可以在示例球上右击,在弹出的快捷菜单中选择**“5×3示例窗”或者“6×4示例窗”**命令,即可调节示例窗显示的材质示例球数量
🚀 平板材质编辑器
也叫板岩材质编辑器,它使用节点、列表和关联的方法将材质显示在活动视图中,使材质的编辑变得更为简便和直观
平板材质编辑器窗口包含菜单栏、工具栏、材质/贴图浏览器、状态栏、活动视图、视图导航、参数编辑器、导航器
(1)材质/贴图浏览器。要编辑材质,可将其从材质/贴图浏览器拖到视图中。要创建新的材质或贴图,可将其从“材质”组或“贴图”组中拖出。也可以双击材质/贴图浏览器中的材质或贴图,将其添加到活动视图中
(2)活动视图。在活动视图中,可以通过将贴图或控制器与材质组件关联来构造材质树。可以为场景中的材质创建一些视图,并从中选择活动视图
(3)参数编辑器。在参数编辑器中,可以调整贴图和材质的详细设置
(4）工具栏
7.2 标准材质
7.2.1 Blinn基本参数
分为4个区域,分别是颜色控制区、高光控制区、自发光控制区、透明度控制区
颜色控制区:场景中物体的颜色不仅取决于物体本身的颜色,还有环境光颜色、漫反射光颜色、高光颜色、发光度颜色(自发治)、滤光颜色(扩展参数)等因素
- 环境光:物体受光照时,材质阴影部分的颜色
- 漫反射:材质的基调色
- 高光反射:材质高光部分的颜色
高光控制区:场景中的物体受到光的照射时,受光的一面较亮,背光的一面较暗。物体的受光区可以分为高光区、阴影区、漫反射区、环境光区
- 高光级别:调节高光反射的光亮度
- 光泽度:控制高光的范围
- 柔化:降低高光强度或增加高光区域来减弱高光
自发光控制区:有些材质会自发光,可以调整自发光颜色。例如灯,就可以设置灯能够自发光,并设置自发光的颜色
- 自发光:使材质产生一种白炽灯的发光效果
透明度控制区:不透明度是指物体阻挡光线穿透的程度,通常以百分数来衡量。若不透明度为0,则物体完全透明;若不透明度为100,则物体不允许任何光线透过。透明度与不透明度正好相反,是指物体允许光线穿透的程度。一般情况下使用不透明度来代替透明度
- 不透明度:控制物体的透明效果。
7.2.2 明暗器基本参数
Max中包含8种明暗器模式，能够设置各种复杂质感的材质
- 线框:将材质显示为线框形态
- 双面:对材质进行双面渲染，双面渲染是指当材质透明时可以显示背面
- 面贴图:材质将贴到物体的每一个面
- 面状:使面棱角化
7.2.3 各向异性明暗器
🚀 各向异性明暗器
各向异性(Anisotropic)明暗器使模型表面产生长条高光区,适合模拟高反差表面物体及流线型表面物体,如头发、玻璃、工业造型及汽车外壳等
- 高光级别：调节高光反射的光亮度
- 光泽度：控制高光的范围
- 各向异性：控制高光模式为圆形或是椭圆形
- 方向：控制高光部分的受光角度
🚀 Blinn明暗器
Blinn明暗器是系统默认的高光模式,可以使模型表面反光比较柔和,适合模拟光线柔软、质感坚硬的物体,如塑料、瓷砖、橡皮等,它的高光是圆面光滑的,当加大“柔化”参数值时,高光是尖锐的。它的反光也是圆形的。这种材质较适合表现冷色的坚硬材质
🚀 金属明暗器
金属(Metal)明暗器使模型表面的高光更加尖锐,适合模拟金属材质。它提供了金属所具有的强烈反光
🚀 多层明暗器
多层(multi-layer)明暗器组合了两层 Anisotropic(非圆形高光),每一层都可以拥有不同的颜色和角度,适用于表现明亮的表面特殊效果,例如丝绸和油漆等。其中粗糙度值为0时,与使用Blinn明暗器效果一样,不同的是多层明暗器有两层高光,有不同的参数控制区,可模拟不同方向的反射
🚀 Oren-Nayar-Blinn明暗器
Oren-Nayar-Blinn明暗器是基于Blinn明暗器的更高级的明暗器,是Blinn明暗器的变种,看起来更柔和,更适合产生较为粗糙的效果。它多用于表现纺织品的质感,通常也可以用于模拟陶器、土坯和人的皮肤等的效果
🚀 Phong明暗器
Phong材质常用于表现玻璃制品、塑料等非常光滑的表面,它所呈现的反光是柔和的,这一点与Blinn的圆形高光不同。Blinn明暗器是比Phong明暗器更高级的明暗器。Phong材质的高光是发散的,反光呈梭形,且影响范围大,更适合表现暖色,柔和的材质
🚀 Strauss明暗器
Strauss明暗器也用于金属材质,它是金属明暗器的简化版,参数较少。但它比金属明暗器产生的金属质感要好,制作的材质比较逼真。它不能调整自发光。Strauss明暗器同金属明暗器一样用于表现金属质感,但更适合表现暗金属效果
🚀 半透明明暗器
半透明明暗器专用于表现半透明的物体表面,例如蜡烛、玉饰品、彩绘玻璃等。其参数如图所示
7.3 贴图及贴图坐标
贴图原理：在材质表面包裹一层真实的纹理。将材质指定给对象后，对象表面将显示纹理并且被渲染。还可以通过贴图的明度变化模拟出对象的凹凸效果、反射效果、折射效果
贴图的作用：用于模拟对象表面的真实纹理效果。贴图可以在合理的材质物理属性上增加外观的真实感，还可以使用贴图创建环境或者创建灯光投射
在设置材质时，只有与材质相符合的表面纹理，才能得到更加逼真的材质效果。表面纹理贴图是使用最多的一种贴图类型，代表物体表面的颜色和纹理，例如布料的纹理、大理石的纹理是不一样的，就需要使用不同的贴图来表现
7.3.1 贴图类型
🚀 位图贴图
在标准材质中，一些参数的后面都有一个按钮，是对应参数的贴图通道
🚀 2D贴图
2D贴图：没有深度的二维图像，可以包裹在物体表面上，也可以作为场景背景的环境贴图，2D贴图包括平铺贴图、棋盘格贴图、旋涡贴图、渐变贴图、渐变坡度贴图
注意：为材质添加2D贴图时,默认的贴图设置往往不能达到纹理要求的效果,通常要通过调整贴图坐标来修改纹理的分布
🚀 3D贴图
3D贴图：3D贴图是通过数学算法在三维定义上创建的贴图。与2D贴图一样，3D贴图也提供了用于修改贴图位置、大小和角度的“坐标”卷展栏。与2D贴图不一样的是,3D贴图是在三维空间上调整位图。包括棋盘格、凹痕、衰减、大理石、噪波、粒子寿命、粒子运动模糊、随机大理石、行星、烟雾、斑点、木材等
🚀 复合贴图
复合贴图：由几个贴图混合而成
🚀 颜色修改器贴图
修改颜色
🚀 反射与折射贴图
反射与折射贴图：包括平面镜像、光线跟踪、反射/折射、薄壁折射等
7.3.2 贴图坐标
3ds Max中有两种用于贴图投影方式的修改器:UVW贴图和UVW展开
在3ds Max中,世界坐标系和其中的对象都采用XYZ坐标表述,而贴图坐标采用UVW坐标表述,其目的是把贴图和几何空间分开。几何对象上的XYZ坐标指的是世界坐标或者对象自身空间的准确位置,贴图的UVW坐标表示贴图的比例,计算的是贴图的增量,不是外在的尺寸
在贴图坐标中,U、V、W分别与X、Y、Z平行。U相当于X;V相当于Y;W相当于Z,代表着与贴图的UV平面垂直的方向
对于一个新添加或导入的对象,如果没有建立自己的贴图坐标,则创建贴图时可能会发生贴图错误或在渲染视图中不能显示的情况(渲染时显示“缺少UVW贴图”)。这时必须向对象指定“UVW贴图”修改器来解决问题
🚀 “UVW贴图”修改器
“UVW贴图”修改器可以在模型的表面指定贴图坐标,以确定如何使材质投射在对象表面
🚀 UVW贴图Gizmo
“UVW贴图”Gizmo将贴图坐标投影到对象上 可定位、旋转或缩放Gizmo以调整对象上的贴图坐标，还可以设置Gizmo的动画 对于平面、长方体、圆柱体和收缩包裹贴图,一条黄色短线指示贴图顶部。Gizmo的绿色边指示贴图右侧 在球形或圆柱形贴图上，绿色边是左右边的结合处。必须在修改器显示层次中选择Gizmo，才能显示Gizmo
🚀 贴图通道
通过将显示贴图通道指定给位图,可为使用多个位图的材质中的每个位图控制贴图坐标的类型和贴图Gizmo的置换。在“材质编辑器”中,为每个贴图指定不同的通道编号，然后将多个“UVW贴图”修改器添加到对象的修改器堆栈，每个“UVW贴图”修改器设置为不同贴图通道
7.4 实例
书的材质和贴图
UVW贴图Gizmo，有时候贴图效果可能不是我们想要的，比如下面这个屋顶，侧面贴图方向不对。利用修改器编辑多边形选中这个面，打开UVW贴图选中Gizmo，之后利用旋转，把贴图旋转到合适的位置就可以了
