被盜的知識： 風格化環境中的紋理和VFX

介紹

你好！我叫Joey Dhindsa，我是洛杉磯的3D技術美術師。我於2015年畢業於加利福尼亞州立大學富勒頓分校，目前在Talespin工作，幫助創建虛擬現實體驗。在過去三年多的時間裡，我參與了許多關鍵項目，包括CoPilot，該項目幫助教會VR用戶在員工隊伍中建立有效的軟技能。對我來說，戴上VR頭盔並知道自己將沉浸在自己的3D環境中是最令人滿足的感覺之一。藝術家現在可以進入自己的虛擬世界，並以完全不同的方式體驗設計。我們生活的激動時刻！

我記得讀初中時曾讀過有關在Maya中創建3D資產的書的信息。在此之前的幾週，我看過迪士尼的《超人總動員》，我的想法無法擺脫想要創建自己的設計的想法。在大學裡，我開始學習諸如Unity或Unreal之類的遊戲引擎，並發現自己渴望學習有關設計和藝術性未來的一切。

我喜歡將自己視為海綿，不斷擴大我在與藝術有關的廣泛主題方面的知識，以獲取不僅啟動項目而且將其付諸實踐所需的技能。我一直在提醒自己，在開始一個項目之前，先思考一下技術挑戰，然後將我的想法從過於宏大的內容簡化為更容易控制的內容。這樣，我可以從頭到尾專注於關鍵元素，同時也激發了我對項目進行最終描繪的動力。 

被盜的知識：項目開發

在開始我的“被盜知識”項目之前，我遇到了一個藝術家的案例。我們都去過那裡！到了深夜，您可能正在手機上瀏覽ArtStation，同時看到大量視覺震撼的道具和環境2D和3D概念，同時感到敬畏。但是，如果沒有足夠的啟發，就會觸發您採取有針對性的行動，朝著自己的方向邁出自己的一步。當您決定放下電話然後上床睡覺時，周圍的事物吸引了您的想像力。突然，您曾經垂垂的眼睛現在充滿了生機，突然間湧現出許多想法。這就是我遇到一位才華橫溢的概念畫家巴爾迪·科尼寧（Baldi Konijn）的作品時發生的事情。他在《暗黑血統的創世紀》遊戲中收集了風格化的藝術，從而使我想創造自己的風格化3D環境的那一面重新煥發了活力。就像我在介紹中所討論的那樣，我立即告訴我自己認為“包含且可管理”，這可能就是為什麼該項目花了2個月而不是從不完成它的原因。

下班後的晚上，我的計劃開始付諸實施。我首先收集了我覺得有趣且有趣的道具和結構概念的拼貼畫。以下是我整理的內容：

在所有收集的藝術品中，帶有惡魔般面孔和熔岩的岩石資產立即引起了我的注意。我將這個概念固定為我的英雄資產，從某種意義上說，它應該是我的項目的重點，從而決定圍繞它的環境。我想：“如果這塊神秘的岩石包含豐富的黑暗秘密和知識，並被關押以提取其可能知道的一切，該怎麼辦？” 基於這個想法，我設想了長鏈將這塊邪惡的岩石固定在適當的位置，同時強調周圍的圓柱。在花了一些時間在Maya中屏蔽環境之後，我將自己擁有的東西導出到了虛幻引擎中，並嘗試了構圖和燈光，直到我認為自己的藝術方向正確為止。順便說說，在處理合成時，虛幻的視口網格規則是我最好的朋友。這是我的早期結果：

花時間遮擋場景確實幫助我處理了構建場景所需的所有資產。這是進一步遮擋場景的一種方法。在進入下一階段之前，這是我到達的地方：

我決定先研究英雄資產，以保持動力。多年來，我一直是Michael Vicente的忠實擁護者，他擁有一些ZBrush筆刷，可以用來簡化造型資產的雕刻過程。謝謝邁克爾！研究他的風格雕塑有助於我更好地理解使用畫筆時的比例，紋理和技術。在ZBrush中幾個小時後，它看起來是這樣的：

紋理化

將ZBrush中的岩石抽取為較低的多邊形模型後，我將其放入Maya中並對其進行UV處理。接下來是物質畫家。基本分類如下： 

在SP中烘焙所有紋理之後，我首先創建一個新的填充層並應用基色，然後通過生成器應用另一個帶有一些污垢的填充層。接下來是邊緣暗度和邊緣高光。對於這種風格化的紋理，我給自己提供了一些規則，以確保一致性：

1. 整體顏色應距表單邊緣最遠。 
2. 當靠近表格邊緣時，顏色應變深。 
3. 顏色應該在表單邊緣的最淺處以突出顯示。

為此，我將較早烘焙的曲率貼圖添加到填充層，並進行了色階調整，以獲得如下效果：

接下來，我添加了一些總體白噪聲，同時遮蓋了部分白噪聲以改變效果。顏色變化和發射也被添加。每次將另一個填充層添加到項目時，我都希望分配其自己的粗糙度值。最後但並非最不重要的一點是，我喜歡在Unreal中設置材質時將AO直接添加到我的顏色中，以進行優化。這些原則是我用來幫助構造大多數自定義雕刻資產的方式，而這正是虛幻中Albedo，Metalness和Roughness的分解外觀：

Substance Designer用於創建4種自定義材料。借助Unreal的頂點繪製，使用了其中兩種材料來形成牆-Bricks和Stucco。

對於Bricks，我從一個簡單的正方形開始，然後在混合節點時使用漸變減去了部分。使用扭曲節點，在將Alpha輸入到圖塊生成器之前，我能夠使磚塊看起來不均勻。在調整了發生器設置之後，我利用了其他節點來幫助輸出反照率，粗糙度和法線貼圖。

對於Stucco，我創建了兩個不同大小的拋物面，並用一個混合節點覆蓋它們，以幫助模擬一個風格化的孔。我通過瓷磚生成器運行此Alpha，該瓷磚生成器改變了位置，旋轉，大小，比例和孔的數量。設置完這兩種材料後，我去了Maya並為牆模型添加了邊線段。 

較密或彼此接近的線段將被塗漆以露出磚牆。以下是僅具有反照率的頂點著色器的概述：

我通常將金屬性，粗糙度和高度或雜項貼圖添加到單個紋理文件的R，G和B通道中。在這種情況下，我將磚塊高度圖乘以頂點R顏色，並添加了一個參數來控制高度強度。這樣，當在灰泥下面露出磚塊時，它會感覺更加自然和明顯。以下是具有頂點反射率，粗糙度和法線的頂點著色器的概述：

我使用Substance Designer製作的另一種材料是Dirt。

對於“污垢”，我使用了與前面討論的方法相同的方法，並在將其輸入到圖塊生成器中之前從拋物面中減去了一些部分。這是使用虛幻引擎中的頂點繪製器在地磚頂部顯示污垢的一個例子：

我使用Substance Designer製作的最後一個材料是Lava。

視覺特效

在Substance Designer中創建熔岩材料後，我對3D熔岩瀑布進行建模，該熔岩瀑布從Maya的Hero資產傾瀉而下。下一步涉及對其進行UV繪製，以便UV從熔岩墜落模型的最高點開始，並在模型的最低點結束。這樣，當我在Unreal中設置材質時，沿-y方向平移時，熔岩紋理將完全平鋪。還在瑪雅人時，我趁機在熔岩瀑布模型上繪製了頂點顏色。我想創造一種效果，使熔岩在熔岩墜落的最高點清晰可見，並在其最低部分稍微消散。紅色在最高點繪製，綠色在最低點繪製。在下面的參考圖中，綠色顯示為黃色，因為我已在最低點對紅色和綠色之間的顏色進行了平滑處理。這將減少虛幻中耗散效果的苛刻程度。 

我創建了一個參數來發揮不透明度強度，這有助於我實時控制耗散水平。

我的下一個目標是在蠟燭上添加火焰，我希望火焰具有可信度。想法是模擬火焰，使每個火焰的動畫方式不同：

為了獲得這種效果，我搜索了互聯網，直到在Quixel 上的YouTube上找到了一個很好的教程，該教程涵蓋了對植物進行動畫處理的整個過程。我使用了該視頻中講授的相同原理，但在創建火焰著色器時將其乘以R頂點顏色通道。

我樂意從事的另一個視覺特效是龍捲風。

為了獲得這種效果，我建立了一個圓形模型，形成了龍捲風狀的結構。在對該模型進行UV映射後，我將其複制了3次並分別旋轉了90、180和270度。UV貼圖設置為允許紋理從左到右（x-到x +）平移。紋理本身在Targa文件的RGBA中包含不同的元素。R通道用於將充滿活力的頭骨滾動通過UV的一部分，G通道滾動通過另一部分。B通道和A通道是一個額外的獎勵，可幫助您添加淡淡的霧氣。設置如下所示： 

人們只能想像改變RGBA通道以產生各種不同效果的所有可能性。

燈光

嘗試增強場景中的整體光照時，將實時光與烘焙光結合使用可能會很有效。這是遮擋燈光的早期示例：

總體而言，我希望照明比周圍的環境更能突出英雄資產。如上圖所示，可以看到體積照明從英雄資產上方的聚光燈下射出。這有助於強調對合成物這一區域的關注。

照明此場景的挑戰之一是某些資產開始在英雄資產周圍的黑暗中感到迷失。如果我調高整體的全球視野，英雄資產就會越來越不像主要景點。在不犧牲周圍資產可見度的情況下，在整個場景中找到良好的照明平衡是關鍵。

我認為照明是整個項目的一個持續過程，在此過程中您會不斷進行關鍵調整。特別對我有幫助的是，從項目開始就首先遮擋燈光，以找到藝術指導。在那之後，我會在填充場景時每隔一段時間定期調整燈光。最後，一旦環境完全填充，就可以進行一些最終調整。還值得注意的是，在對資產進行紋理化時，顏色一致性很重要。在下圖中，吸引觀眾注意力的主要是粉紅色熔岩和水晶，以及有助於打破單調的藍色火焰。但是場景的其餘部分是相當一致的，並且由於全面的色調和價值，顏色之間的搭配也很好。

在使用實時照明時，我想抓住機會，為照明增添生命，並為柱子增添火焰效果。為此，我在虛幻引擎中創建了一個燈光函數來模擬閃爍效果：

效果微妙，也許不需要，但我覺得它增加了一定的氛圍。將此照明功能添加到點光源的結果變化如下所示：

照明的整體顏色選擇提供了一種黑暗而險惡的氣氛，但是，關鍵資產上發出發光的暗示成為出售幻想世界的想法的一種獎勵。添加發光是一回事，但是可以通過在發光alpha上平移雲紋理以改變強度來進一步增強發光。

最後的想法

儘管我遇到了許多技術挑戰，但是在這個環境中工作還是很有趣的。這個過程不僅從頭到尾都很有趣，而且我也感到自己的藝術水平更加成熟。雕刻和紋理化該項目的所有資產非常令人興奮！我在虛幻引擎中面臨的挑戰之一是解決輕度烘焙錯誤。烘烤燈時有很多問題，即由於錯誤而導致我的光照貼圖上有重疊的UV。在將資源導出到Unreal之前，我必須對Maya中的UV進行三重檢查，並確保它們是完美的。另一個挑戰是在資產構造過程中找到良好的色調和價值平衡。最初，所有石材的色彩飽和度都過高，當在外牆，圓柱，和地磚。降低飽和度水平可以減輕綠色效應，並使石材的外觀和感覺更加自然。

這種環境絕不是完美的，如果您有任何建議或想分享一些技巧，請隨時通過ArtStation個人資料與我聯繫。我希望收到您的來信。

對於閱讀本文的藝術家，如果我能提供一條建議，那就是照顧您的健康。投資站立式辦公桌可能是個好主意，因此您不必整天坐著。並且請抽出時間鍛煉身體並做出更健康的食物選擇，以便您有足夠的精力去追求建造下一個傑出的藝術品。

乾杯!

3D通才Joey Dhindsa

Arti Sergeev進行的採訪

https://80.lv/articles/stolen-knowledge-texturing-and-vfx-in-a-stylized-environment/