风格化3D环境: 植被、动画、着色器

风格化3D环境: 植被、动画、着色器

插图自然
The Illustrated Nature是一个 3D 环境，专为那些想要在色彩缤纷的绘画世界中讲述故事，但又没有办法自己构建的人而创建。它为我提供了一个尝试新工作流程的机会，并为其他人在他们的项目中使用提供了一个独特的艺术包。
该软件包由一系列风格化的植被模型、着色器、图像效果和脚本组成，这些脚本放在一个带有声音和音乐的场景中，目的是使其有用和鼓舞人心。

每一帧一幅画
这一切都始于一个实验，我将数字绘制的笔触与 3D 几何图形相结合，创建了一个看起来非常像数字绘画的场景。不是试图实现现实主义，而是在 3D 中寻找绘画风格。
正如本节的标题所说（参考同名的YouTube 频道），该项目的更大目标是实现每一帧的绘画。
学习绘画让我能够更好地理解形状、颜色、光线和构图是如何协同工作以创造出美丽的图像的。
这个方向在后来的《自然插图》中慢慢实现，这是一个贴近我内心的项目，我可以专注于将我最喜欢的两个世界，数字绘画和 3D 图形结合在一起。
我的名字是Dragos Matkovski ，我将尝试分享我在制作这个项目时使用的工作流程和思维过程。

资产
我从一开始就试图解决的一件事是找到一种方法让植被模型变得茂盛而生动。我希望树木和草地茂密而高效，并以可信的方式在风中移动。

造型
对于叶子，我模拟了一个简单的由 3 个四边形组成的交叉网格，这些网格包含叶子纹理，并将其散布在一个更大的表面上，类似于树枝上的大量叶子。由此产生的一组叶子的法线指向所有方向，所以我编辑法线指向外面以创建平滑的外观。
然后我把叶子组放在树干周围，专注于树冠的轮廓。因为法线是按每组叶子而不是整棵树进行平滑处理的，所以光和阴影部分为树添加了更多的定义。
树干和树枝使用样条线建模。

我为顶点动画准备模型的方法是用从上到下的渐变绘制顶点颜色的 alpha 通道，并使用它来控制资产在其 y 轴上的弯曲强度。然后我使用绿色通道来绘制树枝和树叶，并给它们一个具有更多噪音的辅助运动。

纹理
我特意让所有的纹理抽象。一个叶子纹理是散了几下的刷痕，另一个纹理是散落的正方形，松针是蹩脚的线条。
我使用带有 alpha 的白色纹理作为植被，以 256×256 的尺寸压缩。场景中的所有颜色都通过材质的颜色属性进行控制。这允许对资产进行简单和即时的颜色更改，并使场景着色的过程更像是在应用程序中绘画。

动画
植被在两种动画类型的帮助下进行动画处理 – 顶点和 UV，两者都发生在着色器级别。
顶点动画用于创建更大的摇摆和树枝运动，而 UV 动画则充当树叶的次要、微妙的摆动。它们可以单独打开和关闭以更好地控制性能。
在着色器中，一切都由全局噪声纹理运行，该纹理在世界范围内平移并控制几何体的顶点偏移和纹理的 UV 动画。
真正卖掉效果并使其可信的是在叶子上添加了 UV 动画。我只是简单地摆动与顶点偏移同步的纹理。因为效果发生在世界空间中，所以每棵树和每片叶子都有自己的运动。
我使用相同类型的 UV 动画在风中弯曲草叶，而不是仅使用顶点偏移来倾斜它们。

环境
我将尝试触及一些我在填充环境时通常会意识到的事情。
我将模型组合在一起——几乎从不均匀地分散它们。一个角落里有相同类型的花，另一个角落里有相同类型的树。我把灌木和高草放在水边和森林外面。老树边缘的幼树。
在我知道玩家会花更多时间（在路径和兴趣点周围）的地方，我会放置更多细节，并尝试用资产创建一个强大的构图，以引导玩家围绕环境。

环境中的几乎所有东西都是使用预制散射工具放置的。我使用了 Prefab Painter 2。所有植被模型都有 LOD，所以我有信心将它们散布在周围。
总的来说，我的目标是在地图的每个部分都存在大、中和小资产的平衡细节水平。
我寻找参考资料，并尝试模仿自然的运作方式。虽然图形是程式化的，但我觉得我们仍然对现实生活中的事物运作方式很敏感。
当我外出享受大自然时，我会尝试观察并捕捉可能在我的项目中启发和告知我的事物，例如下面的水的短视频。

没有音频的环境是不完整的，所以我自己添加了它。
令我惊讶的是，仅凭我的手机和一些最低限度的音频编辑知识，我就能够记录和清理足够多的文件，使它们在项目中有用。我发现您可以通过隔离您需要的频率轻松清理外部录音。
我记录了不同表面上的鸟鸣、水花飞溅、风和脚步声，并使用Adobe Audition进行清理。
特别感谢soundcloud.com/moonfinger提供音乐。

着色器
从一开始，我就希望能够将场景中的颜色风格化并使其超越现实主义。我已使用Amplify Shader Editor创建所有着色器并根据我的需要对其进行自定义。除了动画植被之外，其他突出的着色器是彩色雾图像效果和彩色水。

有色水
Colored Water 是一个简单且易于自定义的着色器，具有更改水的深、浅和边缘颜色的选项。靠近其他表面的泡沫效果与柏林噪声相结合，赋予水恰到好处的细节，使其与其余图形在视觉上融为一体。

彩雾
彩色雾是我创建的图像效果着色器，用于替换默认雾。它带有 3 种颜色属性，可用于控制靠近和远离相机的雾颜色和密度。

工具
该环境包含一些可改善整体体验的较小脚本（您将能够在下载后获得它们）。
有些人可能会发现它们很有用，例如播放来自周围环境的随机声音或根据触发器改变脚步声。
除此之外，我还添加了两个编辑器脚本，一个用于控制风设置，另一个用于从一个位置管理场景中的颜色。
特别感谢Ovidiu Arion帮助我编写了这个项目的脚本。

风管家
Wind脚本用于全局控制场景中的风动画。

色彩管理器
颜色管理器是一个编辑器工具，用于轻松更改场景中的颜色。它允许在调色板之间切换，而无需复制材料并将它们重新分配给模型。
它可以将多种材质加载到其中，并且对于每种材质，它可以包含多个属性集，其中包含该材质的颜色和纹理。通过调整属性集中的颜色，材质会实时更新。
它使探索新的调色板和样式变得简单而直观。