武器3D美術： 在Fusion 360、Blender和ZBrush中的建模工作

介紹

您好，我叫莫里茲·梅耶（Moritz Mayer）。目前，我在柏林的FlowFire Games工作，是一名硬表面藝術家。在此之前，我曾在elite3d實習，為《決勝時刻：二戰》和《黑色行動4》製作武器和道具，這是我在密特威達研究媒體信息學的一部分。

我對3D建模的熱情始於2013年發現Blender，然後開始研究流體模擬。不久，我開始為mod創建各種模型，尤其是Fallout NV。最近，我開始更多地學習創建自己的車輛和武器設計的學習方向，因為這對我來說比重塑現有概念更有趣。車輛和武器對我來說很有趣，因為它們將我的著迷與技術和設計結合在一起。

佩劍突擊步槍：關於項目

該項目的範圍是為了更好地了解Fusion 360，嘗試重新拓撲工作流程，以從Fusion模型快速生成可用於遊戲的網格，並研究我的概念技能。

主要建模軟件是Fusion360，Blender用於較小的細節並創建低多邊形和高多邊形渲染的部分。ZBrush也用於高聚。在Substance Painter中創建了紋理。渲染和烘焙在Marmoset Toolbag中完成。

概念

首先，我從一些輪廓草圖開始，以找到一個好的輪廓，並在有了一個總體思路之後進一步指定設計。在這種情況下，應該是帶有怪異彈匣的科幻突擊步槍。

一個巨大的靈感來自高效的現代製造方法，例如金屬和塑料注射成型的CNC加工。

令人信服的功能對於設計的真實性很重要，因此我盡力使它不太現實。但是，另一方面，這種方法更加局限且耗時。我試圖在兩者之間找到一個很好的權衡。

例如，彈匣的進紙機制在現實生活中可能無法工作，因為無法將彈藥筒推出彈匣。

不過，它並不是很明顯，因此我專注於播放器始終可以看到的更明顯的部分。

最後，我使用了最後一個輪廓，但是在草稿階段更改了比例。我還添加了一個瞄準鏡和一條皮帶，以在攔截階段平衡了瞄準鏡的重量。

在繪製輪廓草圖之後，該設計將在Fusion 360中進一步開發。

建模和高多邊形

建模是在Fusion 360中完成的，隨後在ZBrush中進行了拋光處理，以向彈匣添加一些細節並獲得適當的高多邊形。傳統上，在Blender中僅建模皮帶，電線或鈕扣之類的幾件。

CAD軟件解決方案中的建模工作與多邊形建模不同。傳統的多邊形建模更為抽象，您可以直接從3D對像開始，而不是從技術性2D圖紙開始。有一些不同的工具，但是基於多邊形的軟件包也有許多工具。

像基於多邊形的建模一樣，從主要形狀開始，再到細節，都是一個好主意。

我將分解某些部分的建模。

對於握把，首先，使用素描工具繪製輪廓並進行拉伸以賦予素描厚度。之後，添加大斜角以使握把變得平滑。用圓柱體減去手指的切口。下一個用草圖工具創建用於裝配夾點的切口，並使用設置為相交的布爾型工具進行切口，並檢查“新組件”。這僅切出一部分，不會刪除該部分。作為最後一步，在邊緣周圍添加了小斜角。

我創建了主體的方法與握把相同。首先，使用草繪工具繪製粗略形狀並將其拉伸。通過從形狀中減去立方體來精煉形狀。對於戰術滑軌，我使用了已經在Blender中創建並導入的模型。但是，它是由多邊形製成的，您只能將其作為參考導入，因此我不得不對其進行建模。

此後，將主體形狀按比例縮小的副本挖空。孔的輪廓是使用素描工具繪製的，並從主要形狀中減去了輪廓。接下來，對較小的細節（如螺釘周圍的圓柱體，吊索支架等）進行建模，並與主體一起進行布爾化處理。

作為最後一步，再次在邊緣處添加了小斜角，但是這次的半徑小於橡膠手柄處的半徑，從而在材料之間產生更大的差異。

範圍的建模遵循相同的原則，但是這次我沒有輪廓草圖，因此直接在Fusion 360中進行了設計。到目前為止，我喜歡在Fusion中進行設計，而不是在基於多邊形的軟件中進行設計，因為工作流CAD軟件解決方案提供了易於實現的功能。以新的有用方式調整模型。 

草稿完成後，該模型從Fusion 360以.stl格式導出，並通過Blender導入到ZBrush中。該模型分為多個子工具。子工具用dynamesh修補，並拋光以使模型平滑。ZBrush中增加了彈夾圍的線條，該線條模擬了通過注塑成型創建彈夾的過程。彈夾的較小細節（例如模具中的拔模針標記和日期標記）在Photoshop中作為高度圖創建，並在ZBrush中應用。

經過另一次較弱的拋光遍歷並抽取了網格之後，將它們重新輸入到Blender中。

在下圖中，可以看到ZBrush通過之前和之後的遮擋網格之間的差異。平滑效果是微妙的，但可以增加逼真度，並且也可以消除遮擋中的陰影誤差。

在過程的最後，我對材料進行了第一次粗加工，這些材料僅由具有適當粗糙度和金屬值的純色組成。此外，下一步將使用這些材料創建ID紋理烘焙。

建模階段最具挑戰性的部分是適應Fusion 360工作流程，因為它不同於傳統的多邊形工作流程。另一個挑戰是創建一個平衡且實用的設計。

重新拓撲和UV

我計劃使用MoI3d重新拓撲來自Fusion 360的封鎖，以創建低多邊形。但是，我犯了一個錯誤，並在許多邊緣上添加了小斜角，這使得軟件很難創建乾淨的優化網格。

我想嘗試的另一種可能性是使用ZRemesher在ZBrush中重新構建模型。但是，要在硬表面網格上獲得良好的結果，則需要定義硬邊之間的曲面的多組。由於斜切的邊緣，因此自動進行設置是不可能的。

最後，我傳統上在Blender中為低多邊形的許多部分建模，因為它更快。下次調整工作流程，以在小邊緣斜角之前保存完成的模型。沒有這些，從MoI3d或ZBrush的草稿中獲得一個好的低多邊形應該是非常簡單的。

由於該模型僅用作作品集的一部分，並且我不想在低聚階段浪費太多時間，因此，polycount高於FPS武器模型所需的數目。大約有8萬次Tris。

創建低多邊形後，標記銳利邊緣以獲得正確的陰影。將它們放置在難以看見的地方，可以最大程度地減少可見的接縫。在所有鋒利的邊緣和其他邊緣處，標記接縫以創建UV貼圖。Blender的“區域拉伸”顏色疊加有助於檢測UV貼圖中的拉伸過度以及不正確的未包裹碎片。

將模型分成多個部分，並註意相似的紋理像素密度。

將在模型上顯示UV檢查器圖，以在所有零件上以相同的密度觀察眼球。

由於該模型僅在產品組合上使用，因此紋理像素密度均勻分佈。對於FPS遊戲，靠近相機的部分通常具有比模型其餘部分更高的分辨率。

在Blender的“ UVPackmaster”插件的幫助下打包UV。它能夠自動打包UV，效果非常好。這節省了很多玩俄羅斯方塊的時間。

紋理化

開始時，從高多邊形到低多邊形烘焙了幾張地圖。通常，我烘焙對象和切線空間法線貼圖，AO，腔，位置和ID貼圖。我使用Marmoset Toolbag是因為它允許我設置烘焙組並繪製傾斜的細節。第一個用於清潔烘烤幾乎彼此相交的零件（例如抑制器和框架），這非常有用。

第一步，我收集了更多有關不同材料的參考圖片，以幫助進行紋理化處理。PureRef是創建圖像拼貼畫的一種好方法，可以使總覽更加輕鬆。

紋理化通常從設置基礎材料開始。在這種情況下，我繼續調整和細化在高多邊形階段已經設置的顏色和粗糙度值。

然後，我在材料中添加更多細節。這包括宏觀和微觀材料的顆粒和污跡，指紋，小划痕，漸變。在這裡學習紋理參考確實很有幫助。

設置頂層基礎材料後，可能會增加損壞。這要求首先設置一個下層，該層在發生損壞的地方可見。在主體的情況下，頂層是陽極氧化處理。第二層是模擬較舊損壞的氧化物塗層，第三層是裸露的鋁金屬。

要創建更逼真的多層（金屬）損壞，錨點是一個巨大的幫手。使用一個遮罩，可以同時遮罩不同的材料。因為可以更改每個子遮罩的對比度，所以遮罩以不同的亮度值開始。在這種情況下，它是頂部陽極氧化層，氧化物層和賤金屬層。這模擬了損壞的不同年齡。新近剝落的陽極氧化工藝可以使裸金屬筆直，而老化的磨損層已經被氧化層覆蓋。效果非常微妙，但使材料更加有趣。

損壞遮罩既可以由智能罩既創建，也可以手動繪製額外的損壞。為了快速入門，我為適當的材料類型使用了一個智能遮罩預設。我對其進行了調整，以使其更接近參考。

對於超出接縫邊緣的損壞，將“智能材質”內部紋理下拉菜單中的損壞貼圖的映射設置為三邊形將很有幫助。這有助於最小化接縫處看起來怪異的損傷臨界值。需要使用位置圖才能使用該功能。對於更自然的損壞，最好堆疊兩個遮罩編輯器，頂部的遮罩編輯器要減去下一個遮罩。此後，將手動塗上多餘的划痕，並藉助發電機上的油漆層將多餘的划痕塗上。繪畫時，我使用了黑白划痕紋理作為模板遮罩。

我喜歡給金屬做些微的顏色變化，以手工方式塗上或作為平舖的紋理。這可以模擬油膜並有助於稍微破壞紋理並使其更有趣。同樣，在模型上手繪粗糙/光澤變化，以分解由紋理和智能罩既紋理生成的光澤變化。這些額外的光澤細節（例如指紋和污漬）會添加到被觸摸的表面上。在智能遮罩的幫助下，還增加了縫隙中積聚的細微灰塵。

該彈匣的紋理與接收器相同，它由一個粒狀的上層和一個較亮的無粒狀的下層組成。再次，確定了材料參考照片的不同宏觀和微觀結構，並嘗試在物質中復制。使用了合適的預製智能遮罩，並進行了進一步調整。目的是創建具有較軟邊緣且沒有金屬屑的掩模。模糊濾鏡在這裡確實很有幫助。最後，我在邊緣添加了更深的損傷，以強調與金屬的區別。

我通常會嘗試盡可能多地在高多邊形中建模高度細節，以使它也被烘焙到型腔和AO貼圖中。在Substance Painter中，僅將很小的細節（例如塑料顆粒，手柄的三角形圖案和標籤）添加到了高度圖中。

介紹

低多邊形的渲染是在Marmoset中完成的，高多邊形渲染使用Blender Cycles。場景的組成安排在Blender中，導入到Marmoset中。

對於主要渲染，使用了Quixel Megascans掃描的混凝土地面紋理。但是，下一次我會選擇較少干擾的背景，以便將視點更多地集中在武器本身上，而不是在混凝土磚上的孔上。

對於彈夾，Marmoset Toolbag的地下散射功能用於使較薄的部件半透明。GI和局部反射功能為歸檔更逼真的金屬渲染以及光與地面的交互提供了很大的幫助。

對於照明，我將室外圖像用作天窗，並設置了其他定向光以突出顯示模型的有趣部分。在細節拍攝中，附加的高亮度定向光從後面照亮了模型，因此可以更好地看到彈匣上的次表面散射效果。對於色調映射，使用了Hejl模型。Marmoset中還添加了圖像銳化和微弱的光暈。

最後，在Photoshop中對亮度，飽和度和對比度進行了最終調整。對於細節渲染，在Photoshop中還添加了一個低對比度的背景，不會干擾槍支。

硬表面藝術家Moritz Mayer

Arti Sergeev進行的採訪

https://80.lv/articles/weapon-art-modeling-workflow-in-fusion-360-blender-and-zbrush