馬蒂亞斯·施密特（Matthias Schmidt）分享了他在Substance Designer中為科幻硬表面項目尋找完美的程序性工作流程時發現的一系列技術。
介紹
您好，讀者們！我叫馬蒂亞斯·施密特（Matthias Schmidt）。我是德國Altenburg的自由材料和3D環境藝術家。
在2000年代初，我作為一名關卡設計師首次嘗試了遊戲開發，他曾成功地為《決勝時刻》（德國戰線Mod）和《戰慄時空2》（叛亂）兩個成功的模組。我在2007年為一家名為Grin的公司找到了第一份遊戲產業工作，該公司位於瑞典斯德哥爾摩。在那兒，我從事遊樂器和PC遊戲，例如《仿生突擊隊：重製版》，《仿生突擊隊》和《終結者：救贖》。我的下一個職業是在一家名為InterWave的荷蘭公司工作的，在那裡我開發了一款名為Nuclear Dawn核子黎明的FPS / RTS混合遊戲。最終，我與Insurgency mod成員重新團結起來，他們成立了一家名為New World Interactive的新獨立公司。在將近十年的時間裡，我一直為他們從事Insurgency叛亂：現代步兵、Infamy Day恥辱之日和Insurgency：Sandstorm叛亂：沙漠風暴之類的遊戲。
隨著時間的流逝，我的角色逐漸轉變。首先，我逐漸從關卡設計轉變為3D環境美術師角色，我也做了一些武器和交通工具，近年來，我的職業越來越專注於材料創作。因此，我從不同的角度了解遊戲開發者，這有助於我對其他藝術家和設計師喜歡使用的資產有很好的了解。
除了工作之外，我從一開始就養成了從事個人項目的習慣，以拓寬視野並保持與職業的關聯性。在這個行業中，事情發展如此之快，我堅信，如果僅靜止兩年不碰，您的部分技能已經過時了，您將開始失去與該領域正在發生的事情的關聯。因此，對於個人項目，我完成了多個環境，並因模擬賽車而獲得了年度最佳Mod獎，並開發了許多自己的Substance工具和工作流程-我在本文中將重點介紹這些內容。
紋理和Substance Designer
像我們這一代的大多數藝術家一樣，我在Photoshop中學習了紋理。儘管我的作品並不糟糕，但我始終感到我的手繪材料和遮罩遭受了我在繪畫方面未受過適當教育的痛苦。
因此，幾年前，Substance Designer開始流行，這對我來說是一個啟示。突然間，我能夠通過一種技術和分析方法來創建自己想要的材料，而我的純藝術技能卻有所欠缺。我已經與World Machine和Speedtree的基於節點的編輯器有過使用的經驗，因此習慣它對我來說不是問題。雖然它可能是一個非常複雜的程序，需要一定的技術知識，但是一旦掌握了它，它就非常簡單，而且在大多數情況下，它使您可以創建自己想像的東西。最重要的是，如果您像我一樣塗鴉，您總會發現整潔的新花樣，以後可以利用它們來製作有趣或好玩的東西。
Pushing the Envelope – 挑戰極限
在日常工作中，我主要製作平凡而又逼真的材料，而這些材料並不太具有創造性。但是，在我自己的時間裡，我喜歡對Substance Designer瘋狂研究，並嘗試突破極限。我經常思考以前從未做過的事情，以及如何解決這些問題。這些練習對我很重要，因為我從中學到很多東西。不僅有新穎的技巧，還有自我的極限以及軟體的極限。
我也以此為動力。不僅要跟上我領域的最前端，而且要為此做出些微的貢獻是非常有益的，例如，當我仰慕的藝術家讚美我，甚至問如何做某些事情時。
從書本，電視，電影到遊戲，各種形式和形式的科幻小說都是我一直鍾愛的東西。很自然，它在我的個人努力中佔有重要地位。
在過去的幾年中，我開發了許多Substance工作流程和工具，這些工具可以幫助我特別創建科幻材料。我認為我的方法在某些方面非常獨特，至少我看不到其他許多以類似方式工作的Substance藝術家。因此，讓我們來談談吧！
剛開始時出現問題。我已經學會瞭如何以高度程序化的方式創建各種材料。它適用於天然和有機材料以及人造物體，例如通用表面或具有許多圖案的表面（例如磚牆）。
另一方面，對於人為外觀非常複雜的事物（例如科幻牆板），這種方法起初效果不佳。取而代之的是，我傾向於刻意和刻苦地手工構造形狀和元素。我並不孤單，時至今日，這似乎是在Substance Designer中製作此類東西的普遍技術。
但是，我的最終目標是以及時且可高度調整的參數方式從少量節點中創建質量更好甚至更好的東西，理想情況下，每個隨機種子都會散發出有趣和新穎的東西。讓我們看一下我在實現這一目標的過程中使用的一些技術和自定義工具。
01自定義模板
我總是使用自己的自定義模板開始新的工作。它已經設置了我在窗口中需要導出的所有紋理貼圖。當我在左側第一個混合節點的前景中插入高度圖時，它會立即以正常，粗糙度和AO的方式創建一種簡單的材質。塗鴉時，我傾向於增加粗糙度並將金屬設置為白色。因此，只需單擊幾下，我便可以在彈出效果很好的環境中工作。與在其他軟件中使用Matcap一樣。
在我的模板中，紋理貼圖還通過“基礎材料”節點運行，然後再將其順路到輸出。這樣一來，如果我要使用“ PBR渲染節點”或“水位”，則可以輕鬆插入它們。另一個優點是，在“基礎材料”中，我可以臨時快速禁用貼圖，例如，這對於單獨檢查粗糙度貼圖的效果很有用。
02定向斜角
當我發現我可以使用Substance Share中的某些具有定向斜角濾鏡功能的自定義節點時，我在程序性科幻方法上有了第一個突破。這極大地有助於創建有趣的隨機形狀，表面漸變和圖案。80lv在2018年報告了我的發現。
這是增加看起來很機加工或人造的物質深度的非常簡單的方法。就在那，然後這也激發了我對使用簡約節點設置來做這些事情的興趣。我的想法是，如果我能在短短幾步之內完成外觀非常複雜的材料，就速度和多功能性而言，它就有可能擊敗其他工作流程。
最近，我創建了自己的定向斜角節點版本，該節點可以完全滿足我的需求，還可以用於復制粘貼和操縱重複的形狀以創建有趣的效果。例如，我可以旋轉和縮放斜角。
03對稱與鏡像
如您所見，兩年前，我已經開始製作看起來像牆壁圖案的形狀。事實證明，“鏡像”和“對稱”節點也非常有用。
一個小問題是，默認情況下，SD並不帶有灰度“ Symmetry”和“ Symmetry Slice”節點，因此我根據原色版本製作了自己的節點。這些具有一些非常強大的用於進行硬表面處理的模式。它們對於節省時間很有用，通常可以減少為了達到相同效果而必須使用的鏡像和混合節點的數量，並且它們是破壞重複圖案均勻性的快速方法。這在外觀上看起來非常吸引人，但也是從圖集和裝飾板中獲取更多里程的好方法，因為在材質上具有兩個相同的鏡面可能會浪費紋理空間。
04鏡面偏移
另一個重要技術是使“鏡像”節點的中心線偏移。這可用於創建三分之二的效果規則，或獲取有趣的片段以進行進一步的操作，鏡像操作或混合。
05布林混合
我深入研究SD中的科幻硬表面時，偶然發現了另一個問題。默認的混合模式和高度混合節點都不會產生類似於在3D建模程序中如何使用布爾形狀的混合結果。但是，這對於機加工外觀零件而言非常重要。因此，我最終通過大量實驗，逆向工程和像素處理器創建了自己的布爾添加和子混合節點。作為有用的額外功能，我添加了使兩個布林輸入之間的邊緣模糊的選項。因此，現在創建的結果非常接近於建模和細分的外觀幾何。
我還沒有發布這些節點，但是如果有人感興趣，我會在Artstation上的一篇博客文章中解釋了它們的工作原理。
06鏡面擠壓
大約一年前，我開始嘗試使用帶有遮罩的“距離”節點對形狀進行邊緣拉伸，類似於在3D程序中的形狀。最初，這僅在一個方向上起作用，有時我會手動鏡像結果。然後我注意到，圍繞中心線拉伸整個高度圖，然後進行鏡像可以產生出色的結果。這有點像為我找到一個聖杯，因為事實證明它極其靈活且有用。基於這個想法，我創建了一個新的自定義節點，該節點非常通用，並且具有許多用於偏移，偏斜，平舖等的選項。我認為該工具是我的過程科幻工作流程的真正核心。我將其用於整個面板，形狀輸入等。
07混合
要打破重複模式，真正有效的方法是在根部複製一小部分節點設置，應用一些調整或新的隨機種子，然後將結果與原始結果混合。trim sheets也具有巨大的潛力，因為您可以將不同的結果插入不同的插槽中，並且使用每個新的隨機種子，您將獲得外觀不同的新trim sheets。
08假的分形
在混亂中創造秩序的一種方法是在不同的尺寸和方向上將形狀與自身混合和混合，這與分形或構成山峰的岩石在本質上如何看起來像所述山峰的較小版本相似。我經常將其與布林混合節點一起使用。如果進一步推動這項技術，它甚至可以產生一些HR Giger風格的效果。
09旋渦
在科幻形狀和面板上產生變化和視覺興趣的一種好方法是以低強度使用SD的“漩渦”節點。特別是如果您的面板或形狀由於過度使用45、90或35度的“未來角度”而看起來像科幻小說般的旋渦時，旋渦有助於進行一些更優雅，細膩和柔和的方向更改。對我來說，使用“漩渦”的第二個優點是，它會創建不同的角度，使我的鏡像拉伸節點可以“咬入”。它也可以很好地與對稱和反射鏡配合使用，以創建類似通風孔的物體或暗示涉及移動機器狀零件的物體。
10第三方內容
儘管我喜歡程序性地做事，但並非所有事情都一定要做！特別是在生產時，可能會浪費大量時間。無需重新發明輪子。預製的alpha可以很好地添加常見的細節（例如螺母和螺栓）和跨不同物質的形狀語言。您可以自己製造，也可以購買市場上眾多的好資源包之一。
儘管這些可能缺乏自己的風格，但仍有一些方法可以個性化並從中獲得很多額外的收益。同樣，我的鏡像拉伸節點非常方便。左上角是原始輸入的結果（來自JRO-pack的alpha ），所有其他都是通過鏡面拉伸創建的變體：
11動態邊緣配置文件
另一個資源或策略是一個節點，用於將不同的輪廓應用於形狀的邊緣。該節點以兩種模式工作。首先，它具有一組預定義的曲線，我認為它們通常是有用的，並且具有較大的重用價值，例如雙邊，簡單的修邊等。在第二種模式下，它使用完全動態的漸變輸入，可以創建虛擬的隨機的“瓷磚採樣器”提供的配置文件無限制的新變化。
12我的著色方法
對於著色，我使用的節點與動態邊緣節點的工作原理非常相似。在使用SD的最初幾年中，我傾向於從Megascans等掃描材料中導入反照率紋理，並從那裡獲取漸變。這對我來說效果非常好，因為漸變始終在PBR範圍內，並且在大多數情況下都可以使用。
相反，我現在要做的是創建了一個自定義節點，其中包含從掃描資產中挑選的許多漸變的集合。將漸變應用於噪聲模式，這樣我可以得到與位圖源一樣多的變化。要使用此節點，我通常將其插入“ Transform 2D”，選擇具有良好漸變（從亮到暗或有點混亂）的代碼段，然後將其插入“ Gradient Dynamic”。通過將其中幾個與蒙版結合起來，我可以相對輕鬆地構建一些漂亮的反照率圖。
13反轉，旋轉
另一種非常簡單的混合方法是反轉或旋轉高度圖。那裡隱藏著許多“快樂的小事故”。最初看起來並不那麼有趣的東西可能突然變成非常有趣的形狀。凹處突然變成膨脹的機器蓋等。
14非均勻模糊
具有各向異性和不對稱設置的非均勻模糊是硬表面物質的強大節點。您可以使用它從隨機的“平鋪取樣器”形狀等中創建看起來很機加工或像沖壓金屬的零件。在某種程度上，我已經將此用於本文中的幾乎所有示例。下面的示例很好地說明了這一點。如您所見，水平和垂直邊緣並沒有統一模糊：
15用斜坡模糊或馬賽克捏 (Pinching with Slope Blur or Mosaic)
任何使用過雕刻程序的人都知道Pinch筆刷。在Substance Designer中，可以通過在“ Slope Blur”或“ Mosaic”節點上使用微小的負強度值來創建類似的效果。如果您以程序方式生成的高度圖或形狀有些過於鬆散，並且會因過於緊縮而受益，或者由於某種原因而不得不過多地模糊以隱藏鋸齒或偽影，則它對於SD中的硬表面很有用。
最後的話
儘管本文絕不是教程，但我希望它包含一些有用的信息，並且可以作為靈感的來源。Substance Designer已經存在了一段時間，但它仍然提供了許多新事物，可以通過人跡罕至的實驗和創新來發現。在本文中，我只能從頭開始了解所做的工作。如果您有興趣閱讀有關我的作品的更多信息，請隨時查看我在Artstation和Twitter上的博客。
Matthias Schmidt，3D材質和環境藝術家
https://80.lv/articles/sci-fi-hard-surface-workflow-and-custom-tools-for-substance-designer