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  • 如何渲染才能获得逼真金属效果(下)
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  • 发布时间:2014-07-16
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前两天刚刚为大家奉上上部,有没有等着急,下部马上精彩呈现!


照例先来看看最终效果图



要渲染出真实可信的金属可能需要大量的时间,因为光线追踪会对渲染时间造成负面影响,所以我们应该了解GP着色器的高光属性,让我们可以在保证渲染尽可能高效的同时实现想要的外观。


皮革


我们在这个部分研究的是皮革材料,以及Mudbox导出法线贴图的选项,它能够提供我们所需的皮革褶皱和缝合。


我们的视觉发展需要紧密贴合的皮革,不是那种陈旧起皱的。它还需要吸收一些光线来抚平一些皱褶。我们需要在汽车座椅上避免出现过多的沙粒和尘土,这样我们就可以做出更多的风格。你可能会注意到在绘制纹理当中有一些咖啡渍和轻微的磨损。



我们先看一下皮革材料中的一些有用的GP着色器属性。


法线贴图导入


为了可以使用Mudbox的法线贴图,我们需要理解GP Surface的位移属性。你首先会注意到的是即使我们不需要连接凹凸贴图,还是需要选择Bump,这个命名规则只是为了将位移和非位移进行简单的分组。



法线贴图中的编码(Encoding)应该总是选择"centered",所以我们也会保持这个默认值。另外RMS也可以很简单地从ZBrush或者Mudbox选择法线贴图,这些可以在"NormalMap Mode"下拉菜单中找到。需要注意的一点是,这些贴图需要连接到输入法线(Input Normal),不是单独输入到每个通道中,这样做是没用的。



温馨提示:如果想移除或者最小化材质过滤的话,最好是在文件节点中添加一个renderman的材质属性,并将过滤从1.0设成0.1或更小的数值。这样做可以提升材质的锐度,特别在位移法线和凹凸贴图当中可以看到明显的精良细节。


次表面反射(Subsurface Scattering)


实现可信皮革的另外一个重要属性是次表面反射(SSS)。大部分的皮革都会吸收部分的光线,所以GP Surface着色器拥有内置的次表面控制(Subsurface Controls)是一项优势,它能够支持基于光线追踪和点云的计算。


漫射混合(Diffuse Mix)


为了激活SSS的计算,我们需要将漫射混合设成大于0的数值。这个参数源于漫射(Diffuse),所以设成0.4的数值就意味着直接灯光中的40%会被混合到着色器中。GP Surface着色器会自动降低漫射的灯光。


我们也需要大概设置DMFP和DMFP Color的数值。这两个数值是很重要的,因为它们决定了表面上的散射光线的距离和颜色。


DMFP(Diffuse Mean Free Path)是灯光在散射到内部之前在物体表现上的传播距离。也就是说在灯光开始根据这个属性散射之前,你是看不到直接灯光穿透表面的效果,然后你可以看到DMFP Color的效果。


DMFP Color


在这个例子当中,我们对全部牛奶使用的DMFP Color数值为<10.90, 6.58, 2.51>,我们可以看到波长较短的蓝色通道开始占据表面颜色的过程,同时其他的颜色通道继续进入表面的内部。


这是属性有一点棘手,DMFP Color是对画面单元的测量,而不是颜色值的测量,所以就算你通过色卡来选择颜色值,你选择的实际上是每个通道的吸收。因此,我们经常可以看到输入有很大的浮点值。例如<5,8,4>这个数值就意味着着色器会在红色通道吸收5个单位,在绿色通道吸收8个单位,以及在蓝色通道吸收4个单位。


如果使用较大的数值的话,色卡的颜色外观总是会不准确的,因为Maya会尝试表示出一个颜色值,不是单位值,所以任何高于1的数值都会以白色色卡来表示。



现在我们已经了解RMS的属性了,接下来看看Mudbox当中的一些有用的工作流选项,我们可以用这些来跟RMS进行更好的交互。


Mudbox细分


一般来说我们会需要将模型细分,用于绘图和造型,因此我们必须选择正确的设置来避免不必要的缝合线和假象。因为RMS会遵守Maya的creasing,所以我们需要确保选择正确的Mudbox细分工具。



Mudbox法线贴图提取


因为我们的汽车在最终镜头中不是高细节的前景内容,所以我们只需要一个法线贴图。这样可以确保我们可以在渲染过程中得到所需的皮革皱褶,无需添加额外的几何图形。


请确保不要在导出的过程中平滑化UV,因为这样做会产生假象。Mudbox已经将UV细分,而且在细分过程中将几何图形进行了合理的分布。



我们的汽车不会出现在最终镜头的前场,所以2K的法线贴图就已经可以实现皮革的皱褶。同时请确保使用光线投射(raycasting)来保持细节。



我们也会以高色彩深度来导出,这样就可以弥补较低的分辨率。对于RenderMan的用途来说,选择高颜色深度的格式总是有好处的,因为色彩信息的保真度比渲染时间更重要。另外,EXR之类的先进格式是专门用于高颜色深度的,而且它们在硬盘空间占用方面也很有优势。



塑料


我们在这个部分将会了解汽车内部的塑料内饰,这部分的内容会简单一些。


我在制作汽车内饰时尝试过几种不同的材质,最终我决定使用玻璃纤维的样式。因为这是一辆未来的汽车,我们在艺术设计上有一定的自由度,只要做出来好看就行了。其中一样我希望保留的是磨损的效果(尽管未来所有东西都会变得更加耐用,应该是吧?),因为如果方向盘被手接触到的表面有一些岁月的痕迹,那么它看起来就不会像是一辆新车。


我之前在Mudbox画过一种残旧的塑料纹理,并把它作为2K材质贴图导入。我们会用它来向汽车内饰添加颜色和轻微的凹凸效果。我们在拖放材质到GP Surface着色器数值输入的时候,也会使用一个亮度节点来确保整个网络可以正确连接。


虽然这是一个简单的着色器,但是我们要注意的一点是使用较高的高光粗糙度来模拟出柔软弹性的塑料。高光模式也设成了"Direct",因为我们在这种漫反射着色中不需要复杂的物体间反射。跟金属不一样的是,塑料总是会反射出白色,所以我们需要将高光颜色保持在白色。




我们总是需要进行手动微调才能在着色器中得到想要的外观和突起的强度。位移大小(Displacement Scale)能够对弹性塑料所需的轻微突起进行艺术指导。使用凹凸贴图时总是需要使用位移编码(Displacement Encoding)的"Centered"选项,这就意味着贴图的范围是在0-1之间(可能是8位的)。


仪表板


未来主义的仪表板需要一些光线反射。为了实现这点,我们将会利用GP着色器中的新集合区域灯光属性。有了它之后,我们无需使用反射光源或者其他不准确的方法都可以将灯光投射到画面中。



正如我们所看到的,增加一些反射光会为汽车提升很多真实感,我们可以使用跟仪表板一样的材质来投射光线,这样可以确保准确度。为了实现这点,我们需要研究一下GP着色器当中的发光属性。


白炽光(Incandescence)


白炽光的颜色会影响到灯光的发射。虽然我们是映射仪表板的材质,但是我们不想仪表板受到我们的灯光选择所影响。为了避免产生这种联系,我们需要有两个仪表板:一个用于渲染、一个用于灯光,这样我们就可以在仪表板的灯光方面拥有完全的自由,无需担心仪表板在渲染期间会曝光过度。


被照亮的仪表板不会有阴影,因为这样可以避免损失光源的灯光采样。仪表板还是单面的,这是为了避免在两个方向发射出灯光。


发射曝光(Emission Exposure)


这个跟其他的物理Geometric Area Light相似,我们每次增加一个整数,它的强度就会增加一倍,所以数值6比数值5的强度要高一倍。默认的发射值为0,强度为1,负值不是有效的强度。


分布角度(Distribution Angle)


这个属性可以控制光线发射的宽度,我使用了默认值来模拟宽漫反射光源。




内容回顾


记得根据自己的需要使用高光(Specular)设置。使用粗糙度(Roughness)和高光增加(Specular Gain)可以为着色添加磨损效果,创造性地利用切线光源(Tangent Source)可实现独特的各向异性样式。


在生成金属喷漆时尝试使用薄片(Flakes),并根据自己的需要使用摄影机的朝向来改变着色的颜色和漫射强度。


光线追踪模式可以让你利用反射遮蔽提升准确度和效率。它可以确保你在处理光线追踪材料时可以达到最高的效率。


记住在RenderMan Studio当中总是可以选择多种方式来实现想要的效果。针对自己的项目选择正确的着色器是关键,请在GP Surface、GP Glass和GP Matte着色器之间做出明智的选择。


深入了解次表面(Subsurface)属性,尤其是DMFP和DMFP Color,因为它们是SSS着色器成败的关键。


在GP着色器上使用几何区域光(Geometric Area Light)属性来从物体发射光线,不需要其他的反射光源。


记得预先准备好制作工具,理解好Mudbox之类的软件,它与RMS之间的交互对于建立一个稳定的工作流来说是十分重要的。

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