在 Substance Designer 和 Marmoset 中设计玻璃材料
介绍
大家好，我是 Chunck Trafagander。您可能会从我的 YouTube 频道 Get Learnt 中认出我，在那里我主要为 Substance Designer 创建教程。你可能不了解我的是，我从 2017 年起就一直在游戏行业工作，最初是在一家名为 PixelNAUTS 的加拿大小型工作室担任 3D 通才。
当时，我还在布鲁克大学和尼亚加拉学院学习游戏开发联合项目。在 PixelNAUTS 工作期间，我完成了几个项目，包括 LOST ORBIT: Terminal Velocity 和他们即将推出的游戏《Rocket Rumble》。目前，我在 AAA 工作，担任植物和材料艺术家。
除了从事游戏工作，我还有机会为希望进入该行业的人们开发课程和教育。我已经使用 FlippedNormals 创建了其中的几门课程，并在 CGCookie YouTube 频道上作为“Let’s Build It In Blender”节目的创作者和主持人兼职。我还能够为 Adobe Substance 3D 创建几个教程。
进入材料艺术
模型的材质和纹理过程实际上是我最初对游戏艺术产生兴趣时最害怕做的事情，并且会尽可能避免。不幸的是，这意味着我的许多早期模型都没有纹理。
由于我对纹理的厌恶，我最终使用 Blender 的着色器编辑器从我可以在网上找到的平铺图像按程序创建材料。这最终是我第一次体验基于程序节点的系统，我最终被它迷住了。我花费了数小时的 YouTube 教程，实际上我能接触到的任何东西都与游戏艺术相距甚远。在某个时候，我发现了一个名为stym的 YouTuber ，这让我大吃一惊，尤其是他们关于创建模块化地牢的迷你系列（遗憾的是我们还没有获得第 3 部分）。这将我的视野扩展到仅使用纹理可以完成的工作，并且我实际上可以通过烘焙 3D 模型创建自己的纹理，而不是依赖于在线的任何内容。
快进几年，我在大学时可以使用一台功能强大的计算机来运行 Substance Designer。当时，Substance Painter 只在大型工作室之外流行，所以 Substance Designer 几乎闻所未闻。事实上，我几乎可以完全跳过烘焙 3D 模型而只是按程序创建纹理，这是我用双脚跳入这个应用程序的最终动力。不幸的是，我没有在学校学习软件，所以我不得不寻找其他方式来教育自己。当时唯一可用的资源是 Substance YouTube 频道上的一些官方教程。就是没人教
由于当时资源很少，我决定开始记录自己的学习过程并将其发布在我自己的 YouTube 频道上，以便其他人可以和我一起学习，这对我来说是一个很好的练习。我没有意识到的是，我最终会从观看我视频的人那里通过他们的评论学到很多东西，这将成为我变得更好以回答他们的任何问题的主要动力。一旦你掉进了 Substance Designer 的兔子洞，你就会开始了解它实际上可以做多少事情，并且你意识到你只想越来越深入。
在 Substance Designer 工作是我现在喜欢材料艺术的最大原因之一。它处于艺术和技术流的交叉点，让我可以锻炼我大脑的两个部分。有了材料，我能够从一件可以唤起情感或完成环境的已完成作品中获得艺术上的满足，并且能够程序化工作流程或建立系统，让我在需要时进一步发展我的艺术，并简化其如果需要，开发。
创建玻璃块材质
Glass Blocks 材料是我多年来一直在思考的东西，实际上，也是我之前在另一个项目中制作的原型。我一直对光和折射很感兴趣，我记得小时候看着我父母的玻璃桌子的两侧，看看光是如何弯曲的，就好像我在凝视某种不同的维度。我认为对这些童年记忆的这种奇怪的怀旧真的是我处理这些材料的潜意识动力。在很多玻璃折射光中常见的深绿色色调也是我想要探索的另一个关键主题，它与我在网上搜索的玻璃块完美契合。
带有更简单玻璃块原型的旧餐厅项目：
作为我的参考，我只使用了少数图像，因为我喜欢保持我的参考板简洁。我对这个项目的一个真正目标是更好地理解如何为玻璃制作纹理，因为它不像为大多数其他表面创建材料那么简单。后来我发现，由于这些玻璃块介于透明和半透明之间，因此大部分工作最终都会落在 Marmoset Toolbag 中的着色器上。所以它并不像我想象的那么多关于纹理，但仍然是一个很好的学习体验。
生产过程
在我看来，材料创作的最大优势是能够识别形状和图案。它将为您节省大量时间尝试重新创建您可能已经拥有的信息。从根本上说，所有这些形状都具有完全相同的基础。只看块本身而不是其表面的图案，每个块的尺寸完全相同，块之间的灌浆间距相同。有了这个，我能够创建一个玻璃块模板形状，从字面上驱动整个材料。
块模板形状重复：
在创建这个模板形状时，我特别注意的是在 Curve 节点内为块的外表面提供其自己的灰度值范围。使用直方图选择节点，我可以轻松地抓取该值的任何像素，而不会意外选择不同的区域，这让我可以创建一个蒙版来混合这些独特的图案。定义遮罩后，您可以使用块面图案获得超级创意，并且它们应该能够与您的形状很好地融合。这些设计中的大多数都是我平铺的非常简单的渐变节点。
一旦我有了几个独特的块模式，我就使用了一个 Tile Generator 节点来随机标记所有的模式。为了进一步增加变化，我使用了图案标题下的随机旋转滑块让瓷砖以 90 度的间隔随机旋转，因此每个图案的方向不同。这对于波浪图案特别有用。
粗糙度和不透明度
确定从哪里开始使用粗糙度图总是很困难的。我通常倾向于首先定义有光泽/有光泽的区域，首先放置纯深灰色，然后慢慢开始仅在其上添加粗糙度。我发现尝试在一次通过时将粗糙度和光泽度添加在一起会变得非常混乱，并使方向更难导航。我认为它首先处理有光泽的区域，然后在越来越粗糙的细节中慢慢分层。我知道我只需要关注我与节点结构一起放置的更亮的垃圾和噪音值。对于玻璃块，我从污垢蒙版生成器开始。这会为污垢开始堆积的区域创建更粗糙的值，但是，它也会同时为玻璃创建光泽值。
以此为起点，我将简单地添加随机滑动垃圾、一点灰尘、在混合物中添加任何裂缝，然后使用另一个专门针对灌浆部分的污垢蒙版生成器，使该区域比玻璃更粗糙。
不透明贴图的开发要容易得多。将所有块平铺在一起后，我使用直方图选择节点仅抓取块以创建二进制掩码。这是另一个领域，早期为模板形状定义那些不同的灰度区域非常重要。然后，我可以在两个 Uniform Color 节点之间的混合中使用此蒙版，以便稍后通过使块的颜色变暗来非常轻松地测试不透明度量。我只使用纯色来确定不透明度，但是，如果我想让它成为更脏的材料，我会考虑将一些垃圾引入不透明度，以便一些污垢不透明。对于我想要的外观，这并不重要。我还直接导出了块蒙版，以便在 Marmoset 中用于我的传输。
挑战
我发现与玻璃有关的一项挑战是处理颜色。在我使用这种材料的过程中，我发现我们能够看到的颜色与漫反射或镜面表面颜色无关，而是在玻璃本身表面以下折射的光，与外部环境光混合。这使得很难确定玻璃的实际颜色。对于基色，这最终意味着我们不应该试图为它提供饱和的颜色，相反，我们需要通过微妙的色调轻轻地“引导”那些折射的颜色，我们将能够在渲染时将其可视化. 我最初为玻璃提供了较深的蓝色/绿色，但在我到达 Marmoset 后，它看起来很糟糕。
我使用了一些粗糙、污垢和其他裂缝中的垃圾蒙版，我开发了一些额外的表面颜色。我最终保留了我最初使用的相同的遮蔽颜色，但是后来在我的网络中添加了一个 HSL 节点来降低和提亮最终的基色输出。我总是确保使用锐化节点来巧妙地增强基色的较小细节。
渲染
我一直开玩笑说这是我将创造的第一个也是最后一个玻璃材料。说它提供了足够的挑战是善意的。它向我提出了一些问题，例如“透明度有多透明？我应该使用什么类型的传输模型？什么是模糊地图（我仍然不知道）？” 我像使用其他材料一样开始制作材料，测试了 Marmoset 附带的一些环境灯。我会快速添加一些灯光并移动它们以查看颜色是否好看，以及我是否可以捕捉到玻璃中的一些反射。无论如何，一切看起来仍然很平坦，当然不像玻璃一样。
我开始意识到我不知道如何渲染玻璃。在网上查看后，我看到一些人说要使用折射传输模型。经过一些反复试验，我决定它不会削减我想要的外观，因为它仍然感觉有点太平了。在对其他模型进行了一些探索之后，我最终使用了体积散射。使用这个模型，我能够解决我之前遇到的颜色问题，因为它能够在光散射进入材料时对其进行着色。
在这里，我还了解了 Fuzz Map 的想法。虽然描述中提到了“近似细毛的外观”，但我发现它也适用于玻璃块！效果非常微妙，但我发现它增强了块边缘周围的光线，使其看起来好像光线在各个角度都被折射，使每个玻璃块具有更大的深度感。我不确定这种效果在物理上的正确性，但是，我的艺术眼光告诉我去使用它。
后来我在网上找到了一张水焦散图像，用作我场景中一个定向光的凝胶贴图。我们通常不会在材质渲染中考虑它，但灯光和阴影在如何感知表面方面起着很大的作用。Gel Maps 可以让您使用黑白图像来磨练光线照射的位置，让您在光线照射到您的材料时获得一些非常酷的效果。我强烈建议将凝胶贴图用于某些灯光，因为它们会为您的渲染添加一个全新的维度。
最后，我将我的不透明贴图添加到我的透明插槽中，透明区域的值仅下降到 153 sRGB（0.6 线性值）。我发现透明度应该比我最初想象的要微妙得多，因为如果透明度值下降太多，材料可能会出现“鬼影”。
我没有为相机和后期效果做任何特别的事情，因为大部分工作都是通过散射和透明度处理的。对于这种材质，我发现 55 度的视野对于相机来说效果很好，可以保持对球体中心的立体观察，同时在它环绕时仍能获得良好的侧角。我对色调映射使用了标准的柔和 S 曲线，对锐化和泛光使用了一点强度，这就是后期效果。
结论
我希望我早点知道所有混合模式的作用，至少从轶事的角度来看。混合模式是材料艺术的无名英雄，因为它们允许您将材料的所有不同组件粘合在一起。刚开始时，我更多地依赖于制作这些复杂、精心制作的蒙版，以制作出比我仅使用“复制”以外的混合模式所能得到的效果较差的版本。花时间阅读官方文档并观看有关这些各种混合模式提供的内容的官方教程，因为它将为您提供如何开始构建材料的宝贵见解。
现在，无论您是选择使用 Substance Designer 之类的软件程序化地创建材料，还是想在 ZBrush 中手工雕刻并烘烤，您都必须磨练识别图案和形状的能力。这听起来比实际容易得多，因为我无法告诉你我有多少次试图一次解决太多问题，不得不进一步将材料分解成其核心构建块。
随着我对材料艺术的深入了解，我发现自己在参考阶段的时间越来越长，因为我试图真正了解如何在现实生活中构建材料。
这种对材料在现实世界中如何构建的理解有助于我确定哪些形状或图案是必不可少的，这些较小的部分是如何构建的，以及如何在以后使用它们来创建更复杂的形状。对于玻璃块，与其先铺设五乘五块的网格，然后再尝试给每个块一个不同的设计，我们可以意识到每个块基本相同，只是面漆略有不同。这种材料的核心，实际上只是一种重复平铺的形状。一旦我们创建了一个块模板，我们几乎可以从中导出任何类型的变化，我们希望提供比实际更复杂的外观。
感谢您查看这篇文章，并有机会分享我通过这些材料工作的经验！如果有任何问题或者您只想谈论材料/游戏艺术，我随时可以在我的ArtStation和Twitter 上找到。此外，请务必查看我的YouTube 频道，以了解有关 Substance Designer 和整个材料艺术的更多信息。
