3D 纹理贴图基础知识

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介绍

纹理贴图是创建模型时离不开的最后一块拼图。同样，如果没有纹理贴图的多样性，任何 3D 可视化或 3D 建模服务都无法提供出色的结果。

它们用于创建特殊效果、重复纹理、图案和精细细节，如头发、皮肤等。如果您有完整的网格和 UV 贴图，则简单地对其应用纹理不会产生结果。

您需要纹理贴图来定义 3D 模型的颜色、光泽度、发光度、透明度和许多其他特征属性。 GLTF 编辑器 -NSDT 是一款在线材质纹理贴图工具，您可以借助此工具完成3D模型的纹理贴图设置工作。

但首先要做的事情，我们将先熟悉 3D 建模中最常见的纹理贴图类型及其类别。

什么是纹理贴图？

纹理贴图本质上是将 2D 图像应用到 3D 对象的表面上，称为 UV 贴图，因此计算机可以在渲染期间在对象上生成该数据。

简单地说：纹理映射就像将图像包裹在对象周围，以将纹理的像素映射到 3D 表面。它大大减少了创建复杂 3D 场景所需的多边形和闪电计算的数量。

PBR 与非 PBR 建模

你甚至在完成网格之前就开始处理纹理，因为你必须始终牢记它。您为其创建模型的软件决定了您将使用哪些纹理贴图来添加细节。

有 PBR 或非 PBR 材质的纹理贴图。两者都提供逼真的纹理，但一个非常适合游戏引擎，另一个用于营销和促销目的。

PBR 是基于物理的渲染的缩写，它使用精确的照明来实现逼真的纹理。虽然它出现在 1980 年代，但现在它已成为所有材料的标准。

使用 PBR 的最佳 3D 建模软件是 Unity、虚幻引擎 4、Painter、Substance 和即将推出的 Blender v2.8。

相反，非PBR也带来了令人惊叹的逼真效果，但价格要高得多。您需要使用更多的贴图和设置才能获得这些结果，即使纹理具有灵活性。

GLTF 编辑器 -NSDT是使用非 PBR 纹理贴图的最常见应用程序。话虽如此，如果您为游戏引擎创建 3D 模型，最好使用 PBR 纹理。不过，如果您追求促销目的，则可以使用非 PBR 纹理渲染模型。

专业提示：无论哪种方式，您都必须对模型进行UV展开，以便纹理按照您想要的方式映射到模型上，而不管使用何种纹理类型。

PBR 纹理贴图

现在，由于 PBR 变得更加标准化并提供更多种类的纹理贴图，我们将从它们开始。

如前所述，将要放置到 3D 模型上的 2D 图像不足以获得结果。您可以使用多个纹理贴图来调整不同的选项，以增加模型的丰富性和微妙性。因此，每张地图负责不同的效果。

有以下纹理贴图：

1. 反照率

反照率纹理贴图是您在模型中使用的最基本的贴图之一，因为它们定义了模型的基本颜色，没有阴影或眩光。关于这一点，它们可以是要应用于对象的图案的平面光图像，也可以是单一颜色。

注意：为避免 3D 模型不一致，请确保照明是平坦的。闪电可能与源图像不同。它只会产生不必要的阴影。

反照率贴图

此外，它们通常用于遮蔽反射光，尤其是在金属纹理中。

2. 环境光遮蔽

贴图比例尺：灰色 一 黑色表示阴影区域，白色 一 表示最亮的区域。

如果你正在寻找与反照率贴图相反的东西，但找不到它的名字，那就是环境光遮蔽贴图，通常被称为AO。AO 纹理贴图通常由 PBR 引擎与反照率相结合，以定义它对光的反应方式。

AO贴图

它用于通过模拟环境产生的阴影来提高对象的真实感。因此，阴影不是纯黑色，而是更逼真、更柔和，尤其是在光线较少的地方。

环境光遮蔽贴图

3. 正常贴图

贴图比例尺： RGB 值 一 绿色、红色和蓝色，对应于 X、Y 和 Z 轴。

在法线贴图中，RGB 值（绿色、红色和蓝色）用于在模型中创建凹凸和裂缝，以增加多边形网格的深度。R、G 和 B 指示基础网格在三个方向上的 X、Y 和 Z 轴，以确保更高的精度。

法线贴图

此外，需要注意的是，法线贴图不会改变对象的基本几何体。他们只是使用复杂的计算来伪造带有灯光效果的凹痕或凸起。

注意：由于法线贴图中使用了大量光线，因此您应该更好地隐藏对象的接缝，除非您希望清楚地看到它们。

通过这种方法，这些凸起在某个观察点之后是不可见的，特别是如果它们被夸大了。但是，它允许在获取真实对象时保持较低的多边形计数。所以，这是双赢的。

4.粗糙度

贴图比例尺： 灰色一黑色代表最大粗糙度，白色一代表表面光滑。

粗糙度或光泽度纹理贴图是不言自明的贴图。因此，它定义了模型的平滑程度，具体取决于光线的反射方式。这张地图至关重要，因为不同的物体具有不同程度的粗糙度。就像，光线不会以同样的方式散射在镜子和橡胶上。

粗糙度贴图

因此，要以最佳方式将其反映在模型中，您必须调整粗糙度值。如果为零，则模型根本不会散射光。在这种情况下，闪电和反射会更亮。

另一方面，如果它已满，您的材料将获得更多的散射光。但是，照明和反射会显得更暗。

5. 金属性

贴图比例尺： 灰色一黑色表示非金属色，白色一表示全金属色。

这个很容易猜到。此纹理贴图定义对象是否由金属制成。金属反射光线的方式与其他材料不同，因此它可以对物体的最终外观产生影响。它可以轻松模拟真实材料，并与反照率图紧密相连。

虽然金属贴图是灰度的，但建议仅使用黑白值。

金属贴图

在这种情况下，黑色表示贴图的该部分，使用反照率贴图作为漫反射颜色，使用白色 I 来定义反射的亮度和颜色，并将黑色设置为材质的漫反射颜色。

反射为材质提供了细节和颜色，因此在这种情况下，漫反射颜色无关紧要。

金属度贴图

总的来说，金属地图提供了巨大的价值，但与反照率地图捆绑在一起会给使用它们带来一些限制。

6. 高度

贴图比例尺： 灰色一黑色代表网格的底部，白色一代表峰顶。

要从普通纹理贴图更进一步，您必须使用高度贴图。它们为您提供最佳细节，在所有角度和不同的照明下看起来都同样出色。

高度贴图

高度图被认为是资源密集型的。它们不是伪造凹痕和凸起，而是实际修改模型的几何形状。在网格中添加小细节似乎没什么大不了的，直到您意识到更精细的细节是有代价的。

专业提示：如果您想在 Web 上使用高度纹理贴图，最好在导出 3D 模型时对其进行烘焙。

高度贴图会增加对象的多边形数量。对于高多边形建模来说可能没问题，但这些贴图仍然会减慢渲染时间。这就是为什么它只被高端游戏引擎使用，而其他人则更喜欢普通地图。

7. 镜面反射

贴图比例：全RGB一绿、红、蓝（金属色不带反照率）。

金属度贴图的替代方案是镜面贴图，它提供了相同的效果，甚至更好。此纹理贴图负责对象反射的颜色和光量。如果要在非金属材料上创建阴影和反射，这一点很重要。

在 PBR 纹理中，镜面反射会影响反照率从所需纹理中渲染的方式，并且可以为此使用全 RGB 颜色。

假设您想使用金属贴图创建黄铜材质。在这种情况下，您只需在反照率中将地图的该部分涂成黄铜色即可。材料会出现黄铜。

镜面贴图和金属度贴图比较

相反，如果您使用镜面反射贴图，反照率的黄铜部分将是黑色的。在这里，您需要将黄铜细节绘制到镜面贴图上。结果会是一样的，一材质会出现黄铜。

虽然使用镜面贴图可以获得更大的灵活性，但该过程会增加此方法的复杂性。

所以，这取决于你使用哪一个 金属性或镜面反射。

8. 不透明度

贴图比例尺： 灰色一黑色定义透明，白色一不透明。

由于金属、木材和塑料不是模型中使用的唯一材质，因此了解不透明度纹理贴图非常重要。它允许您使模型的某些部分透明，尤其是在创建玻璃元素或树枝时。

使用不透明度贴图创建立方体

但是，如果您的物体是实心玻璃或由其他半透明材料制成，则最好使用不透明的常量值 0.0 和 1.0。一、透明。

9. 折射

贴图比例：常量值。

应用于对象的折射贴图和反射贴图物体的材料定义了光线如何从它身上反射。光线会相应地影响物体看起来是否足够真实。这对于某些表面（如玻璃和水）尤为重要，因为它们会影响穿过它们的光的速度。

因此，光在通过气体或液体时会弯曲，这称为折射。这就是为什么某些东西在通过透明物体观察时看起来会失真的原因。折射在现实生活中对此做出了贡献，折射纹理贴图有助于在 3D 空间中复制它。

10. 自发光

贴图比例：全RGB。

3d Max 自发光

与物体可以反射“外部”光一样，它也可以发出一些光，在黑暗区域也可以看到。这就是最后一个完整的 PBR 纹理贴图 1 自发光或自发光颜色贴图 1 发挥作用的地方。

它用于创建一些 LED 按钮或模拟建筑物发出的光。基本上，它就像一张反照率图，但是为了光。

专业提示：虽然您可以使用自发光贴图照亮整个场景，但它可以消除 3D 模型的真实感。在这种情况下，最好使用传统照明。

非 PBR 纹理贴图

由于非 PBR 纹理贴图没有标准化或通过各种 3D 建模软件使用，因此有相当多的纹理贴图需要涵盖。

扩散性

漫反射贴图等同于反照率贴图。它们不仅定义了物体的基本颜色，而且被软件用来对反射光进行着色。这实际上就是漫反射贴图与反照率的区别。

漫反射贴图不是使用平面光制作的，而是使用阴影信息为周围的对象着色。你几乎不会注意到它，但它会让你的 3D 对象更加逼真。

碰撞

地图比例尺： 灰色 a 黑色表示几何形状的最低点，白色 a 表示最高点。

凹凸贴图类似于普通的 PBR 贴图，但在这种情况下更基本。它们是资源密集度最低的，并使用简单的算法来改变 3D 模型的外观。

与法线贴图不同，它们不使用 RGB 来指示空间的三维空间。相反，它们利用向上或向下方向工作的灰度贴图，其中黑色是几何图形的最低点，白色是最高点。

但是，有一个缺点。凹凸纹理贴图最适合平面，因为在圆形物体及其边缘上伪造几何图形是摇摇欲坠的。

这种不准确性是比例尺偏向法线贴图的原因。

反射

最后，反射贴图等同于 PBR 工作流程中的光泽度/粗糙度贴图。它们通常是一个常量值，用于定义对象应投射反射的位置。

注意：除非使用不同的材质，否则整个对象上都可以看到反射。

总结

GLTF 编辑器 是一个功能强大、易于使用的在线3D模型编辑和查看工具，它支持多种格式的3D模型导入并将模型导出为GLB格式，除了可以对3D模型进行基本属性的修改之外，还支持对模型原点重置以及模型材质纹理修改。对于3D开发者和设计师来说，GLTF 编辑器 是一个非常有用的工具，可以帮助他们更方便地处理3D模型。

转载：3D 纹理贴图基础知识