哥德式教堂遺跡環境藝術解析
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17 6 月, 2020
3D場景, 3D藝術, UNREAL
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Angel Fernandes對他的UE4場景Gothic Temple進行了解析：在ZBrush和3ds Max中建模工作流程，在Substance Designer中進行紋理化的方法，著色器以及在UE4中進行渲染。
簡介與職業
我叫Angel Fernandes，來自阿根廷布宜諾斯艾利斯。我已經在該行業工作了4年，目前在Nimble Giant Entertainment擔任環境藝術家，負責開發諸如Drone Strike Force、Hellbound和Quantum League之類的遊戲。
我想你可以叫我一個沮喪的角色藝術家。我對角色很感興趣，因為人物總是引起我的注意。當我還是個男孩的時候，我甚至上過傳統雕塑課幾年。
然而向環境藝術的轉變自然而然地發生了。某一天，我正在建模一些岩石，第二天則是一個風景，然後我參加了“ Substance Designer”課程。然後我意識到我已經忘記了角色。
如今，環境藝術的發展是一個廣闊的領域，我認為您可以為之奉獻一生，並且我相信這將是一生的美好時光。我們一定要對所有事情有所了解，儘量成為“萬事通”，但我認為該行業已經在尋求擁有專家的目標，這就是我要與Substance Designer一起做的事情。我大體上愛上了環境藝術，近來的材料創造使我著迷。
許多因素啟發了我，大部分是其他3D藝術家，以及將他的一生奉獻給“七種藝術”的任何藝術家。頑皮狗遊戲，大衛·林區的電影，尼爾·蓋曼的小說，大規模的攻擊的相簿，丹尼爾·蒂格或喬什·林奇的新材料等等。
如今很難不被如此豐富的內容所啟發，但是，確實有時候在某些時候什麼也沒有什麼成品做出來。那些日子是您最需要開始工作的日子，在受到啟發的同時很容易工作。生命太短暫了，只有當“繆斯”來找你時才能工作。“生也有涯，知也無涯”，對嗎？
關於該項目
它最初是一個我用來測試Unreal中的新工作流程、著色器和一些新功能的項目。我很快意識到我已經有一些資產可以組成一個小場景，然後我想：“為什麼不呢？”。我的目標是將一些工作流程付諸實踐，創建一些動態著色器，使用修剪系統，並使用Substance Designer和ZBrush進行實踐。當您在工作室工作時，您的任務取決於當前的項目，這意味著有時您可以花數月而不雕刻或創建新材料。基於這個原因，我總是考慮有一個輔助項目，您可以在家中或“空閒時間”求進步，這樣您的技能就不會生鏽。
參考文獻
我的靈感來自蘇格蘭一個叫做Dryburgh Abbey的地方的建築。佈景、山巒的背景、樹葉、下雪的天氣，心情以及其他事物都受到了《戰神》的啟發。然後添加令人毛骨悚然的僧侶雕像、火、彎曲的墳墓等，以使其具有更黑暗、更廢棄、更神秘的調性。
我將所有參考資料都放在了PureRef板上。除了在Google上搜索圖像（嗯！）之外，我還搜索許多視頻。我從一個好人他的YouTube頻道的4K視頻中獲得了Dryburgh Abbey的最佳推薦指南。然後我打開我的PS4，再次開始玩《戰神》並做一些屏幕截圖，畢竟尋找參考資料壓力有點多。
這就是我PureRef板的樣子。
造型
我在3DS Max中為教堂建模了非常簡單的模塊。我對模塊進行了測量，以使所有模塊都匹配，我使用了盡可能少的三角形，並確保所有模塊都共享相同的texel密度，因為它們將使用相同的紋理（TexTools是一個很好的插件）。我在Substance Designer中為裝飾品創建了一個Trim Sheet，並考慮到模塊的連接以及它們看起來不錯且具有邏輯性的方式放置它們。
對於其他資產，例如祭壇、雕像、磚塊和岩石，它們都經過ZBrush處理。首先，我在3DS Max中創建了一個非常簡單的低多邊形版本，然後將其導入到Unreal中以確保比例和形狀正確，一旦讓我滿意，就將相同的幾何體應用於ZBrush然後開始雕刻。通常，我使用常規畫筆，例如“粘土堆積Clay Buildup”，“修剪動態Trim Dynamic”，“ Mallet Fast”或“ Dam Standard”。我也經常使用Dannie Carlone的筆刷套組，我愛上了它們！準備好高模後，我將使用ZRemesher或Decimation Master，取決於資產的類型。我喜歡ZRemesher的拓撲，但是有時它會使幾何結構過於平滑。在這種情況下，我想擁有非常尖銳的形狀和岩石，所以我使用了Decimation Master。但是，這迫使我回到3Ds Max來焊接頂點，移除孤立的頂點，並糾正“Decimation Master”可能引起的任何孔或異常。在這種情況下，STL Check modifier非常有用。
接下來是展開、設置紋理像素密度，然後直接轉到Marmoset Toolbag進行烘焙。
佈景時，我總是會記住大、中、小形狀。例如，對於岩石，我首先使用了懸崖，這是我擁有的最大的岩石結構，我將其旋轉了90度並將其放置在地面上。那將是我的大形。然後是中等形狀例如中等岩石，然後是較小形狀例如最小的岩石，它們通常更多，並且通常更分散。我在場景的所有部分都執行這樣的操作，而不必對資產類型嚴格要求。例如，相對於較大的岩石，灌木或草也可以算作較小的形狀。這樣做的目的是為眼睛創造平滑柔和的視覺過渡。在我看來，我將所有內容簡化為簡單的形狀，無論是岩石、樹木還是其他東西都沒關係。重要的是，主要形狀由次要和第三種形狀支撐。這在自然界中也是可見的，通常傾向於以相同的方式進行排序，當然在視頻遊戲中也是如此。
葉子（草，灌木，樹葉和樹枝）在ZBrush中建模。我將“法線”，“曲率”，“ AO”和“ ID遮罩”烘焙到一個平面中，並在Substance Designer中對其進行紋理化。
我製作了兩個圖集，一個用於草地和樹葉，另一個用於灌木叢。然後在3Ds Max中創建了平面。我編輯了幾何圖形，使其盡可能適合葉子形狀，這減少了Alpha生成的透支。我調整了頂點法線，以使光線在Unreal中更好地分佈在幾何體上，如果不這樣做，並且曲面指向下方，則草將具有額外的暗影。
我還在幾何圖形的頂點顏色上創建了一個黑色和白色漸變，以指示樹葉的哪些部分將受到風的影響，哪些部分不受風的影響。
紋理打包：我正在嘗試以其他方式打包我的紋理的樹葉和其他資產。只有2個紋理。“ BCH”包含RGB通道上的基色和Alpha通道上的高度（在這種情況下為遮罩）。“ NRAO”包含法線，粗糙度和環境光遮擋。有了這個圖像，將會更好地理解：
在虛幻引擎中，我創建了此材質函數，以便能夠使用NRAO貼圖。這就是Grass著色器的外觀。我嘗試使其保持簡單。在下面，您可以了解如何為NRAO設置材料功能。
產生山脈
我造了3座不同的山脈，它們的形狀，物質和天氣狀況各不相同。其中一個完全被雪覆蓋，而其他則處於晚期，其中一些雪已經融化，您可以看到岩石表面和草叢。
我最常用的過濾器是“深層侵蝕Deep Erosion”、“山脊Ridged”和“泥沙Sediment”。山脈在地平線上，沒有一點聚焦，並且有一些霧層，所以我決定導出幾何圖形，法線貼圖和Splat貼圖。然後，將幾何導入到3Ds Max中並使用MultiRes修改器減少三角形的數量並保留UV。山區大約有30,000-70,000個三角形。我在虛幻引擎中生成LOD，因為對於諸如景觀，岩石或地形等“有機”事物，虛幻引擎的Auto LOD效果很好。
著色器非常簡單，可以加載從World Creator導出的法線貼圖和Splat貼圖。我認為這3座山將能夠在草、岩石和雪之間變化，因此每座山的Splat地圖都將岩石分配為紅色通道，將雪分配為綠色通道，將草地分配為藍色渠道。我僅使用了紋理的粗糙度和反照率（這在Substance Designer中進行了），因為距離太長了，法線貼圖並沒有改變。我使用反照率紅色通道中的資訊將某些注入到“高光”中，而不將其保留為默認的固定值（0.5）。乘冪節點power node和Multiply node乘法節點非常適合控制遮罩的對比度和強度，請記住使用“箝位”節點Clamp node或“飽和”節點Saturate node對其進行箝位。
紋理化
我在Substance Designer中創建的紋理在虛幻引擎中為每個資產都添加了陰影。只有墳墓是透過了Substance Designer。我為樹木製作了3種樹皮材料，為樹木的裸露部分製作了剝皮樹皮材料，對於最後一個，我使用ZBrush生成了高度圖。
我的目標並不是樹木的真實感，而是使用丹·麥金（Dan McKin）為《戰神》所做的紋理作為參考。他製作的材料令人讚嘆，遊玩時我無法停止觀看。
主要景觀地形由2種雪地材料，1個泥土和1個水坑組成，並且所有物體都通過“高度”圖進行了混合。雪和泥漿（及其變體）是在Substance Designer中創建的。
對於岩石表面，我創建了2個不同的版本（“基礎顏色”貼圖和“法線貼圖”），一個版本更複雜且噪點更大，另一個版本則具有更大的形狀，更多視覺舒適和少許方向性。第一個我完全在Substance Designer中創建，而第二個我在ZBrush中雕刻了高度。著色器將岩石的烘焙法線貼圖與其他2個法線貼圖一起使用，它將實現“法線細節”的功能。我還使用模糊著色材質功能為岩石部分提供更多的光澤和體積。通過WorldAlignedBlend材質函數應用雪，該函數使用法線貼圖，還可以使用“頂點顏色”繪製雪。Snow使用SSS，我在粗糙度上添加了Sparkles遮罩，以從雪中生成那些小的鏡面閃光。這裡，我還使用反照率儀的紅色通道將信息注入高光鏡。我使用“世界位置偏移”使雪“膨脹”了一點。
在Substance Designer中創建新材質時，我嘗試先完成Heightmap。如果我對高度圖不滿意，以後很有可能會在反照率或法線圖中給我帶來問題。然後，我通常會繼續進行反照率測試，最後再進行粗糙處理。當我處理粗糙度時，我在反射率中放入了淺黑色，這有助於我聚焦。（感謝Josh Lynch所做的以及更多）
在進行過程中控制高度圖的範圍非常有用，因為以後我們很有可能會在引擎中使用該高度圖來混合材質。法線貼圖的強度和粗糙度會使您對紋理的顏色的感覺與您認為的有所不同，因此請當心。然後，有一些一般性提示，例如保持視覺舒適、不產生非常嘈雜的紋理、不誇大法線貼圖的強度、檢查反照率和金屬性的PBR值等…
使用著色器
牆壁著色器允許您繪畫/分配3種不同的材料：乾淨的磚塊、帶雪的磚塊和帶有灰泥的磚塊。它具有由TriPlanar（WorldAlignedTexture節點）調整的污垢。然後，它允許您添加一層損壞，也可以通過TriPlanar進行調整，並可以通過“頂點顏色”進行繪製。然後是降雪層，可以幫助我在圓柱和地面積雪之間創建更平滑的過渡。它通過絕對世界位置在Z軸上生成了一個漸變，我減去了grunge以生成變化，而不僅僅是一個剛性漸變。最後，考慮到磚的法線貼圖，通過WorldAlignedBlend，以與處理岩石相同的方式添加了另一層雪。
樹著色器使我可以在頂部繪製有規則或剝落的樹紋理和雪。對於健康樹木的部分，我為變種製作了3種不同的紋理集，為去皮部分製作了3種不同的紋理集。“剝皮遮罩”部分將WorldAlignTexture用作牆著色器，但在這種情況下，我僅使用X和Y映射，也可以通過“頂點顏色”對其進行繪製。
以相同的方式應用在雪，但是它還會添加另一個遮罩（潮濕雜訊），並考慮到樹紋理的法線貼圖中的信息。
在著色器的末尾，我製作了一個非常簡單的調試系統，因為在使用純色的情況下，更容易看到它們是如何混合的。
樹枝和樹葉使用與其餘樹葉相同的著色器。
渲染和照明
構圖、鏡頭和燈光在設置場景的過程中發生了很多變化，因為我不太喜歡它，我要求一些朋友提供反饋，擁有一雙新鮮的眼睛總是很好，如果他們是比您更有經驗的人，那就更好了。當您每天在同一場景，相同的構圖和相同的照明下長時間工作時，您會冒著“習慣”或陷入一種想法的風險，這種想法也許行不通或不是最好的。因此，不要害怕尋求幫助。
構成非常簡單。我試圖將背景（山脈），中間地面（教堂）和前景（樹木，墳墓和地面）分開。我嘗試一個眼球運動，該運動從左邊的第一個墳墓開始，一直到樓梯的路徑，再到那裡穿過十字架的祭壇。道路或小徑始終是很好的引導線。我將樹木作為整個場景的框架，將雕像作為聖殿的框架。
至於顏色，天空的藍色陰影和教堂的橙色效果很好。我一直將重點放在那些互補的顏色上，其餘的我試圖將其變為不那麼飽和的顏色或灰色。山脈指向教堂，中心朝對角線傾斜。
我喜歡使用三分法則，也要注意在相同的三分之內發生的情況，因此我在相同的三分之內再次標記了三分法則以查看發生了什麼。
我喜歡分析埃德加·佩恩（Edgar Payne）或羅伯特·沃茨（Robert Watts）等傳統藝術家的畫作，並嘗試了解他們為什麼這樣做。
照明是動態的，並使用傳統的工作流程：定向光和天光。在某些我想強調的部分以及需要反射的地方（例如水坑）中，我使用了聚光燈和點光源。
寒冷的氣氛是諸如指數高度霧的冷色調、霧層、降雪和定向光的光色之類的總和的結果。當然，還有後期處理量的顏色分級。在後者中，我還修改了“電影”（坡度、腳趾和肩膀）和“渲染特徵”（AO，立方體貼圖，光線追踪反射和其他）部分。最後，我添加了一個我以前在Photoshop中製作的帶有最終色彩版本的查找表。
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