在 Substance Designer 中创建矿石和探索颜色
介绍
我的名字是 Ishan Verma，我在 Ubisoft 担任 3D 材料艺术家。在本文中，我将解释如何创建矿物/矿石材料，并为您提供一些有关发现鲜艳色彩混合的技巧。这将是一个简短的分步演练，我将在其中介绍头脑风暴、参考研究、高度构建和材料创建等要点。
寻找想法
首先，让我们谈谈构思。这项研究背后的主要思想是探索色彩工作流程并从中创造新的东西。因此，我开始探索参考图像并遇到了一些彩色矿石。我发现这些非常有活力，并且与我计划做的事情一致。因此，它导致了矿石和矿物质的产生。
参考研究
我的工作流程包括一个称为参考研究的步骤，在那里我为我想到的想法收集参考。我在图像中寻找的是大、中、小细节、纹理、表面和鲜艳的高分辨率颜色，我以后可以使用。此外，我尝试找到一些实际使用的图像，向我展示一旦完成后如何进一步使用这种纹理或材料。
高度建筑：基面
现在我将谈论高度的创建。我开始使用带有铃铛的瓷砖采样器作为形状输入和云 2 和水晶 1 的混合来驱动形状并将其四处飞溅来创建基础表面。
对于表面扭曲，我应用了非均匀模糊并在它们上使用了定向扭曲。然后使用这个经线，我使用斜率模糊来创建形状不均匀。然后我只是反转它并使用直方图范围来创建一个轻微的高通并中和深度。
然后我们继续创建基本形状 1，这里我的主要想法是使用单元格创建轻微的抽象形状。为此，我使用了另一个具有正方形形状的瓷砖采样器作为输入，使用我们之前创建的表面法线贴图来矢量扭曲形状，以及用于自定义蒙版的 Grunge Map 13。
然后我使用距离节点并将瓷砖采样器数据驱动到最大值，这样我就可以有一个抽象的单元格排列。然后，使用距离节点，我创建了两个单元格配置。
对于第一个，我使用直方图范围来划分抽象的随机灰度值并屏蔽一些，然后对于第二个输出，我使用带有斜角的边缘检测。然后我用最小的变暗模式混合它们，并使用反转和色阶节点来收紧形状。
然后使用基础形状 1，我创建了更多称为基础形状 2 的表面变化和表面变形。为此，我使用了级别的输出并使用 Blur HQ 灰度将其模糊，然后使用直方图扫描创建了一个统一的蒙版，然后将其混合与主模糊节点使用减去混合创建边缘检测作为具有轻微渐变的输出。之后，我将它放在自定义蒙版输入上的平铺示例中。在同一个瓷砖采样器中，我在形状输入中使用了一个水平的钟形形状。然后我把它倒过来了。
然后我使用柔光混合模式将倒置的瓷砖采样器与基本形状 1 数据混合。然后我把它模糊了，把它调平了。
主要表面混合
完成基本形状后，我们将使用它来创建主曲面混合。为此，我使用叠加混合模式创建了我们之前创建的 Base Shape 2 和 Shape 1 的混合。然后我使用一个直方图范围进行自动级别以降低值并使用柔光混合模式将其与基础表面混合。
然后我使用了 Auto Level 节点，将它与 Non-Uniform Blur 节点和直方图扫描结合起来，然后使用 Overlay 模式将其与主表面混合。
二次表面混合物/孔
首先，我们跳上创建一个边缘孔，为此我取了主表面并将其与我们之前创建的瓷砖采样器混合，但这次我使用了分割混合模式来减去带有主表面轻微色调的倒置孔隙数据数据。
之后，我们将开始创建二次曲面混合。我开始使用 Crystal 1 节点并对主表面进行浮雕，然后使用 Auto Levels 和 Level 节点修复色调和值。接下来，我对边缘孔隙和我们之前创建的表面进行了高度混合，使其具有多孔边缘的感觉，并使用 Auto Level 节点固定色调范围。
最后，我添加了一个 Quantize 节点并将其混合在主形状上，以在顶部创建定向分形形状效果。
完成为矿石创建主表面后，我将重点放在创建高度的最后两个部分，一个是表面翘曲，第二个是表面噪声。
表面翘曲
对于表面扭曲，我开始创建一个自定义噪声，它是四种噪声的混合，即 Grunge Map 004、Scratch Generator、BnW Spots 1 和 Clouds 1。一些模糊和方向扭曲将在这里使用 Overlay 表面混合完成这项工作模式。
然后我使用这个自定义噪声来定向扭曲主表面，然后进行斜率模糊以添加更多表面变形。
表面噪声
对于表面噪声，我只是使用 Safe Transform 节点添加了带有轻微平铺的 Moisture Noise 节点。然后我使用两个 Directional Warp 节点扭曲主要形状，并通过基础 Moisture Noise 驱动它们。然后我使用柔光混合模式将扭曲的形状混合到主要的形状上。
潜入色彩
对于反照率贴图生成，我更深入地尝试创建一个非破坏性的颜色贴图管道，并且通常花费相当多的时间进行大量迭代来创建一个名为 ColorTools 的节点。这个节点的主要灵感来自Ben Wilson 的 Candyshop 演示和颜色数学。
先说一下这个节点，我简单介绍一下我为这个节点做的工作流。
该节点使用由色度颜色空间数学表达式驱动的 Tile Generator 节点。然后，该数学运算将原始颜色数据给出的 RGB 值转换为由梯度贴图驱动的任何类型的噪声。渐变图中的颜色值可以手动选取或绘制在任何图像上。一旦插入原始颜色数据输入，它将创建一个从渐变图中获取的特定颜色的色度值图表。
然后第二个输入用于法线贴图，节点采用该法线贴图并创建 10 个不同的蒙版导数。这些衍生物是从曲率和 RGBA 分割的变体中获取的掩码。然后这些蒙版由我们从上面的输入中获取的每个色度样本驱动，并创建一系列颜色，可以一次又一次地分层以获得非破坏性的颜色输出。
因此，在此处更改高度图中的任何内容都不会影响梯度以及最终的反照率。
我在这里使用的色度图转换的基本数学如下：
将 RGB 值转换为 0 到 1 的范围，这可以通过将值除以 255 来完成：
R = 来自节点的色度/255
G = 来自节点的色度/255
B = 来自节点的色度/255
找出 R、G 和 B 的最小值和最大值。
min=(R 值)
max=(B 值)
现在通过将最大值和最小值相加并除以 2 来计算亮度值。
(最大值 + 最小值)/2=亮度
色调公式取决于 RGB 颜色通道的最大值。这三个不同的公式是：
如果红色最大，则色相=(GB)/(max-min)
如果绿色最大，则色相=2.0+(BR)/(max-min)
如果蓝色最大，则色相=4.0+(RG)/ （最大-最小）
混合所有这些将为 HSL、HSV、sRGB 和色度提供非破坏性的工作流程。
这里的亮度是指颜色值的亮度，而色度是指颜色值本身。在节点中，主要驱动程序是 Chrominance Grid。这个网格是由我上面谈到的平铺采样器和色度数学创建的。在这里，色度和亮度的混合将最终输出作为转换后的 RGB 值。
反照率
为了创建反照率贴图，我使用 Adobe 的图像渐变工具从现实生活中的矿石图像中提取颜色值。
然后我使用了上面主题中讲到的方法，并驱动Gradient Maps 选择了所有来自Adobe 颜色工具的颜色数据。然后我创建了多组颜色驱动程序，并使用从 Curvature 平滑和 RGBA 分割中获取的蒙版，并将它们相互混合。
一旦这些被混合，我们在这里有一个非破坏性的节点贴图工作流程，对于任何颜色变化，我们只需要调整颜色驱动滑块。更改高度图中的内容不会影响颜色数据和像素位置中的任何内容，因为我们已经使用颜色空间数学设置了它们。
对于宏观粗糙度，我采用了一张 Grunge 12 贴图，并使用高度贴图作为强度对其进行了定向扭曲。然后我使用 Dust 节点创建一个散斑蒙版并将其与灰色基础混合。我使用 Max (Lighten) 混合它，然后再次使用柔光模式混合它。
然后我只是将定向扭曲的 Grunge 贴图混合到斑点贴图的顶部，并从我们之前创建的微粗糙度贴图中减去，到这里我们就完成了粗糙度贴图的创建
环境光遮蔽
对于 AO 贴图创建，我使用了一个传播为 0.15 的环境光遮挡节点并使用频率进行播放以获得稳定的深度，并从中排除所有顶面数据。
然后对于额外的表面角度和微细节遮挡数据，我使用曲率平滑的法线并使用直方图扫描为顶部耀斑表面数据和裂缝创建遮罩。然后我使用乘法模式混合它。然后为了提高频率，我使用直方图范围来提高以下混合的范围并将其插入 AO 输出。
渲染
渲染已在虚幻引擎 4 中展示。
以下是一些在 UE4 中工作的示例：
结论
最困难的部分是创建颜色工具节点，因为我对色彩空间数学和函数有点陌生，所以很多迭代和尝试都在那里进行。我面临的另一个挑战是将不同的颜色元素分层并以对比的方式获得正确的颜色值，因此改变高度不会影响颜色像素位置。我确实从这个项目中学到了很多东西，比如创建一个非破坏性的颜色映射工作流程，与此同时，它让我在 Substance Designer 中实现了我对颜色空间数学和函数的主要方法。
我的主要目标是创建一种不同的方法来获得明确的和颜色校正的反照率贴图，因此它导致创建一个新节点，该节点改变了我的材质项目的游戏规则。颜色工具仍在进行中，因为在这个项目中，我发现有更多有效的选项和功能可以添加到其中以使其更好。我可以说，一旦完成，我就可以将其投放市场。
我给读者的建议是，在 Substance Designer 中，可以创建自己的工具和节点以加快工作流程、尝试深入研究并充分利用它的优点。
