材质的机密——C4D材质大师篇

介绍

一般来说，大大都艺术家对漫反射，普通和阿尔法地图都有很好的理解，但是在高光地图上，它们常常会丧失，有时以至会毁掉一个非常好的资产。

我希望你喜欢这个教学。


纹理和着色器

假如物体的外形（在3D中）是其几何外形的成果，则构造此物体的材质是其着色器和纹理的成果。着色器是指示渲染怎样显示物体的指令。纹理是为着色器提供可视信息的图像。它们能够从现实生活中的照片中提取出来，也能够是数字绘画，以至是程序生成的（图01）。




图02
通过这种方式，我们使用纹理做为着色器的输入，定义颜色，反射率，通明度，粗拙度，亮度和可能材质的其他特征等属性。在这些纹理中，最常见的是：

扩散镜面反射（和镜面反射力 - 又称光泽度）法线Α自觉光

法线贴图将更改给定曲面的法线。它们会使光从外表反射，就像它击中了除了多边形之外的东西一样。
Alpha地图定义通明度。它能够在水，玻璃，火，烟等材料上使用......或者它也能够用于在简单的外表上创建不同的轮廓，间隙和裂口（图02）。






图03
因而，在某些层面，假如我们无视真正通明或半通明的材料，如玻璃，通明度是材料的核心性质，那么可说Alpha和法线贴图会改变我们对待外形的方式。物体不只仅是材料自己。
自觉光或发光仅定义发光的物体部门; 在黑黑暗发光（图03）。因而，通明度，压花和亮度是由以下地图的相应使用所赋予的材料特性：Alpha，法线和自觉光。






图04
但是所有其他层面呢？真正定义材料素质的那些。是浅还是黑？光滑还是粗拙？干净还是脏？反光还是哑光？它由金属，粘土，木材或塑料制成？它是湿的还是干的？生锈？彩绘？划痕？老旧，还是全新的？所有这些变量以及更多变量都由两个映射控制：漫反射和高光（好吧，也许是三个映射，因为它照旧存在镜面反射功率。但是因为这个仅影响镜面反射，我会将其视为高光的一部门）插槽）。
但他们是什么？每个使用3D的人至少都有一个底子的理解，即漫反射是物体的颜色，而镜面反射则是在其外表反射的光......高光。但这个定义有点过分简单。我们必须记住，我们在世界上看到的所有东西都是可见的，因为它们反射光线。从素质上讲，我们所看到的一切，假如不发光，城市反射光线（图04）。






图05
如在这个例子中，灯泡将在所有标的目的上发光，而且这些光线中的一些将击中茶壶。茶壶将吸收部门光线，在这种条件下重要是蓝色和绿色，并从红色反弹。这些弹跳射线中的一些将穿过我们的瞳孔撞击我们的视网膜，这些信息将被发送到我们的大脑，以便我们最终“看到”茶壶。
问题是，这种反思可能有两种方式：
漫反射是一种反射，此中光以多个不同的角度从外表反射（图05）。






图05
镜面反射是光进入并以不异角度从外表反射出来的处所（图06）。




图06
实际上，两种类型的反射城市在大大都物体上共存，从一种外表到另一种外表的强度会有所不同（图07）。




图07
着色器将使用“漫反射”纹理中搜罗的信息来定义击中物体的光怎样被其外表部门吸收而且还会漫反射。镜面反射纹理将定义镜面反射的发生方式（图08）。




图08
但是，假如漫反射和镜面反射都是在任何外表上共存的反射类型，为何它们不只仅是一个，为何它们会有不同的颜色呢？正如在这种条件下，我们有一个国际象棋棋子，棕色（木头）漫反射和白色镜面反射（图09）。




图09
此时需要将重要信息添加到此等式中。材料的物理/化学特性将影响光线撞击其外表时的行为方式。根据材料的性质，镜面反射可能照旧适用于光的原始颜色，或者可能被物体的颜色着色（图10）。




图10
因而，在这个例子中，玩具和棋子上的镜面反射连结了光的原始颜色（白色），而门把手或圣诞树球上的镜面反射则被物体的颜色着色。
怎样会这样？出于我们的需要，我们能够将材料减少到两种底子的不同类型：电介质和导体。介电材料不导电。指挥呢。因而，以一种非科学的方式，只应由艺术家而不是某人撰写科学论文使用，我们可说导体是所有金属或金属外不雅观的外表，而电介质是所有的非金属外表，例如木材，塑料，橡胶，粘土，织物等（图11）。






图11
我们有趣的是，导领会改变镜面反射的颜色，对它们停止着色。虽然介电材料对光线是中性的，而不会影响镜面反射的颜色。
在圣诞树球的条件下，虽然它是由塑料制成，但照旧具有金属外不雅观，这是因为它涂有金属饰面。所以它看起来像金属。同样地，假如由金属制成的东西涂上真正不通明的涂料，它们将反射为电介质而不是导体，因为反射光的外层不具有导电性（图12）。






图12
请注意：网上有一些非常有趣的信息，显示导体或电介质外表的电子怎样以特定方式布列，以及它怎样影响反弹的光线。但是，对于这项研究的独一艺术目的，知道它发生了，而不是它发生的所有细节，就足够了。
因而，假如您想要在3D中创建真正重现现有材质的物理层面的材质，您必须理解其性质以及它怎样影响光线。
好的，我们理解现实世界的材料是怎样暗示的，但是你怎样在3D中复制它？
为此，我们必须获得一些技术信息。对我们来说非常重要的是要知道，在渲染过程中，漫反射和镜面反射将在两个不同的时刻停止计算。首先计算漫反射，然后计算镜面反射。然后，在此之后，将一个添加到另一个中以获得最终成果，最后在屏幕上绘制物体（图13）。






图13
假如你记住所有镜面反射都只是添加到漫反射中（做为一个简单的数学加法），我们初步理解渲染的这一部门是怎样工做的，我们对它有更多的控制。
将着色器中的颜色想象为RGB刻度中从0到1的数字（是的，不是0到255）。所以0-0-0将是黑色，1-1-1将是白色，0.5-0.5-0.5中灰色，1-0-0红色，0-1-0绿色，0-0-1蓝色，以及等等。假如您知道漫反射颜色的值，而且知道镜面反射颜色的值，则只需要分别添加这三个数字，即可在漫反射颜色顶部查看镜面反射的成果。通过对其工做原理的充实理解，您将能够代表材料（电介质或导体）的传神性质。
假如您需要创建导体材料，这很简单。您只需使用不异颜色的漫反射做为高光贴图的起点。因而，假如你正在制做由金制成的东西，你的漫反射和镜面会有一些黄色，假如它是铜，某种棕色/橙色等。这样就是物体的基色（漫反射）和高光（镜面反射将具有类似的色彩。当然，您能够改变强度，以至能够改变色彩，以到达您想要获得的特定外不雅观。但您可能希望连结接近原始的漫反射色彩范畴（图14）。






图14
但是在介电材料的条件下，做为镜面反射的光不受材料的漫射颜色的影响。它连结中立。假如光是白色，反射将是白色，假如光是蓝色，反射将是蓝色等。因而，在这种条件下，假设电介质材料的镜面图应该底子没有颜色是合理的。 ， 对？它应该是灰度......正确吗？
嗯，不是真的。为了获得优良的非金属效果（中性镜面反射颜色），我们需要使用漫反射的反色中和镜面反射（图15）。






图15
为何？因为在RGB中，白色和灰色搜罗所有颜色。由于它们具有所有颜色，因而它们也将搜罗漫反射颜色，而且一旦添加了漫反射颜色的这一部门（搜罗在镜面的灰色中），在原始漫反射的顶部，成果将为材质提供金属外不雅观。正如你在这里看到的（图16）。




图16
假如在绿色漫反射的顶部添加绿色镜面，则镜面反射将是亮堂的饱和绿色，这是一种非常金属的特征。假如在绿色漫反射的顶部添加灰色镜面反射，镜面反射高光将照旧是绿色，不像以前那么多，但照旧是金属，导体，层面。但是，假如添加中和漫反射颜色的镜面反射颜色（例如此洋红色），则最终成果为中性，在本例中为白色。这意味着当反射为镜面反射高光时，光的颜色不会遭到影响，从而给人以电介质材料的印象。比较图17。看看它怎样彻底改变材料的性质？




图17
好的，如今我们知道不同类型的材料怎样以特定的方式影响光。而且我们也知道，在3D中，镜面反射高光是镜面颜色被添加到漫反射颜色的成果......但是怎样从中受益呢？
关于它的好处是，一旦你理解了这一点，你就有一个坚实的起点，而不只仅是猜测你应该使用什么颜色。这节省了很多时间！
因而，做为创建高光贴图的一般规则，第一步是使用漫反射贴图做为指导，并将应该是金属外不雅观的区域和应该是电介质的区域分别。
通过电介质选择，创建色相和饱和度调整图层，只需将色彩滑块一直滑动到最后。这会将色彩转换为反色彩值，即在镜面反射下中和漫反射颜色的值（图18）。






图18
您照旧需要调整所有其他值，例如亮度，对照度，级别，您可能需要的任何特定细节。当然，您可能希望更改色彩以实现您正在寻找的特定层面，但就色彩的第一步而言，这是一个非常好的初步。
但是，假如除了这一切之外，您还能够预览镜面反射在渲染时的样子，间接在Photoshop中，或任何其他具有图层和混合形式的软件？这也能够节省一些时间。
很酷的是，你能够！
如前所述，为了在漫反射顶部看到镜面反射的成果，您只需要添加它们的值。您能够使用“线性减淡”混合形式在Photoshop中执行此操做。此形式只是添加当前图层的值以及其下面的内容。因而，假如将漫反射贴图粘贴到镜面纹理的所有图层上，并将其设置为“线性减淡”，您将在白光下看到最终镜面反射渲染的颜色。


请看下面的例子（图19）。这是漫反射纹理。




图19
这是镜面反射贴图（图20）。




图20
请注意，右边的那些是尊重材料的传神性质，木材（电介质）使用漫反射的反色，金属（导体）使用不异颜色的漫反射。它有一些划痕和更多的对照度，但它照旧非常类似于色彩层面的漫反射。
右边的那些不好，他们错了。木材镜面婚配木材漫反射，金属镜面反色。
如今，假如你将它们放在如图21所示的层上，将漫反射放在镜面文件的所有层之上，并设置为线性道奇，那么你得到的成果就是这个（图22）。






图21
[IMGM：22]
这个成果看起来永久不会很好，因为它就像在所有物体顶部都有镜面反射一样，仿佛有几个不同的光源从所有可能的角度照射外表。但你已经能够感觉到右边的反射看起来比右边的反射更天然。
如今，让我们更有趣一点。在Photoshop中怎样在这里预览这样的预览（图23）？






图23
要做到这一点实际上非常简单。在漫反射层下方，在Photoshop中，创建一个组并使其成倍增。在此组中添加两个新图层。底部你将填充黑色。在顶部，您将创建一些白点，伪造您希望在外表上看到的镜面反射的外形（图24）。
如今，你只需要拖动光点来不雅察看镜面反射怎样对这种材料起做用（见图23）。
很酷，对吗？当然，在处置镜面纹理时，我不会始终连结这些图层的可见性。有时我底子就不使用它们。但是每次我想确定我正朝着正确的标的目的前进时，我会打开和关闭它们，然后挪动小白点，看看我能否还在轨道上。
您可能对皮肤反射感到好奇。究竟?结果，优良的皮肤反射将做为介电材料（与漫反射颜色相反），但我们的皮肤确实导电。是的，这是事实。但是我们的皮肤是一种复杂得多的材料，有几种不同的层和元素 - 表皮，脂肪，油脂，肌肉，细小的毛发，汗水，盐等。也许这些不同元素的混合会产生介电外不雅观，或者可能是因为油不导电，它们位于皮肤的所有层之上，最后的外不雅观是电介质......我真的不知道（嘿，我说这不是科学研究！）但是这是真的，假如你想为皮肤制做一个镜面反射贴图，你应该从漫反射的反色彩初步。
就是这样 - 我希望你发现这个教学很有用！为了使镜面反射的预览更有趣，你还能够做一些其他的事情，但我会把它留给下一个教学。