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1、什么是材质纹理
材质的真相
材质简单的说就是物体看起来的质地。材质可以看成是材料和质感的结合。在渲染程序中它是表面各可视属性的结合这些可视属性是指表面的色彩、纹理、光滑度、透明度、反射率、折射率、发光度等。正是有了这些属性才能让我们识别三维中的模型是什么做成的也正是有了这些属性我们计算机三维的虚拟世界才会和真实世界一样缤纷多彩。我们必须仔细分析产生不同材质的原因才能让我们更好的把握质感。材质的真相仍然是光离开光材质是无法体现的。举例来说借助夜晚微弱的天空光我们往往很难分辨物体的材质而在正常的照明条件下则很容易分辨。另外在彩色光源的照射下我们也很难分辨物体表面的颜色在白色光源的照射下则很容易。这种情况表明了物体的材质与光的微妙关系。下面我们将具体分析两者间的相互作用。
色彩包括纹理
色彩是光的一种特性我们通常看到的色彩是光作用于眼睛的结果。但光线照射到物体上的时候物体会吸收一些光色同时也会漫反射一些光色这些漫反射出来的光色到达我们的的眼睛之后就决定物体看起来是什么颜色这种颜色在绘画中称为“固有色”。这些被漫反射出来的光色除了会影响我们的视觉之外还会影响它周围的物体这就是光能传递。当然影响的范围不会像我们的视觉范围那么大它要遵循光能衰减的原理。另外有很多资料把Radiosity翻译成“热辐射”其实这也蛮贴切的因为物体在反射光色的时候光色就是以辐射的形式发散出去的所以它周围的物体才会出现“染色”现象。
光滑与反射
一个物体是否有光滑的表面往往不需要用手去触摸视觉就会告诉我们结果。因为光滑的物体总会出现明显的高光比如玻璃、瓷器、金属………而没有明显高光的物体通常都是比较粗糙的比如砖头、瓦片、泥土………这种差异在自然界无处不在但它的产生依然是光线的反射作用但和上面“固有色”的漫反射方式不同光滑的物体有一种类似“镜子”的效果在物体的表面还没有光滑到可以镜像反射出周围的物体的时候它对光源的位置和颜色是非常敏感的。所以光滑的物体表面只“镜射”出光源这就是物体表面的高光区它的颜色是由照射它的光源颜色决定的金属除外随着物体表面光滑度的提高对光源的反射会越来越清晰这就是在三维材质编辑中越是光滑的物体高光范围越小强度越高。当高光的清晰程度已经接近光源本身后物体表面通常就要呈现出另一种面貌了这就是Reflection材质产生的原因也是古人磨铜为镜的原理。但必须注意的是不是任何材质都可以在不断的“磨练”中提高自己的光滑程度。比如我们很清楚瓦片是不会磨成镜的原因是瓦片是很粗糙的这个粗糙不单指它的外观也指它内部的微观结构。瓦片质地粗糙里面充满了气孔无论怎样磨它也只能使它的表面看起来整齐而不能填补这些气孔所以无法成镜。我们在编辑材质的时候一定不能忽视材质光滑度的上限有很多初学者作品中的物体看起来都像是塑料做的就是这个原因。
透明与折射
自然界的大多数物体通常会遮挡光线当光线可以自由的穿过物体时这个物体肯定就是透明的。这里所指的“穿过”不单指光源的光线穿过透明物体还指透明物体背后的物体反射出来的光线也要再次穿过透明物体这样使我们可以看见透明物体背后的东西。由于透明物体的密度不同光线射入后会发生偏转现象这就是折射。比如插进水里的筷子看起来就是弯的。不同的透明物质其折射率也不一样即使同一种透明的物质温度的不同也会影响其折射率比如当我们穿过火焰上方的热空气观察对面的景象会发现有明显的扭曲现象。这就是因为温度改变了空气的密度不同的密度产生了不同的折射率。正确的使用折射率是真实再现透明物体的重要手段。
2、材质贴图的作用
材质贴图在计算机图形学中是把存储在内存里的位图包裹到3D渲染物体的表面。纹理给物体提供了丰富的细节用简单的方式模拟出了复杂的外观。一个图像纹理被贴(映射)到场景中的一个简单形体上就像印花贴到一个平面上一样。这大大减少了在场景中制作形体和纹理的计算量。例如可以创建一个球并把脸的纹理贴上去这样就不用处理鼻子和眼睛的形状了。
随着图形卡功能越来越强理论上材质贴图变得越来越不必要而三维绘制(渲染)成了常用的工具。但事实上最近的趋势是使用更大和更多的纹理图像再加上把多幅纹理组合到同个物体的不同角度的复杂技术。(这在实时图形学中更为重要因为同时显示的纹理个数是可用图形内存容量的函数。)
最后显示在屏幕上的像素是从纹理的texel中计算的这由纹理滤波决定。最快的方法是每个像素使用一个texel线性插值也很常用还有更复杂的办法参看MIPMAP。另外纹理也可用来决定模型表面的颜色甚至双向反射分布函数(BRDF)从而和光照模型等方法结合起来。
3、有哪些材质贴图
贴图Texture贴图是指将图像映射到模型表面以实现细节和纹理效果的技术。常见的贴图类型包括颜色贴图、法线贴图、高光贴图、环境贴图等。颜色贴图用于定义模型表面的基本颜色。法线贴图用于模拟表面的细节和凹凸感。高光贴图用于定义模型表面的镜面高光反射部分增强光照效果。环境贴图用于模拟环境光照和反射。自发光贴图Emissive Texture自发光贴图定义了模型表面自身发光的部分。通过给模型的某些区域赋予自发光贴图可以使其在渲染时呈现出发光的效果例如荧光材质或发光纹理效果。透明贴图Opacity Texture透明贴图用于控制模型表面的透明度。通过透明贴图可以实现模型局部透明或半透明的效果如玻璃、水面或植物的叶子等。凹凸贴图Bump/Normal Texture凹凸贴图通过改变模型表面正常的法线方向来模拟凹凸细节。该贴图可以赋予表面更多的细节和深度感但不会改变模型的几何形状。环境光遮挡贴图Ambient Occlusion Texture环境光遮挡贴图用于模拟环境中光线受阻遮挡的效果。它可以增强模型的凹凸感和阴影效果使其看起来更真实。位移贴图Displacement Map位移贴图通过改变模型顶点的位置来模拟细节和几何形状的改变。与凹凸贴图不同位移贴图可以真实地改变模型的几何形状。粗糙贴图Roughness Texture粗糙贴图用于控制模型表面的光滑度。通过调整粗糙贴图的值可以实现模型表面的光滑或粗糙的外观。金属贴图Metallic Texture金属贴图用于定义模型表面的金属属性。通过调整金属贴图的值可以指定哪些部分是金属的哪些是非金属的。光照贴图Lighting Texture光照贴图用于预定义模型的光照效果。通过给模型应用光照贴图可以在渲染时模拟出各种光照条件下的外观效果。其他。
4、如何设置3D模型材质贴图
很多时候创建好模型之后我们都希望给模型应用一些纹理从而提高模型的真实效果这些在GLTF在线纹理贴图工具中可轻松实现。但要注意GLTF在线纹理贴图工具会导入所有的模型装配和组件保留模型结构如果你想面向相同的部件实现不同的纹理/外观只需在3D建模软件中给那些面雕刻不同的颜色。 左侧是模型的mesh网格
GLTF在线纹理贴图工具 是一款基于web的在线纹理贴图工具使用者根据模型的mesh添加对应的纹理贴图就可以很轻松的完成模型的纹理编辑。
如何设置Mesh纹理
使用者先选择左侧面板的mesh网格右侧就会展示对应的纹理属性如图 然后根据需设置点击【纹理】属性后面的白色按钮弹出本地文件选择框选择本地纹理贴图文件点击确定就可以将纹理贴图添加到对应的Mesh上。
以下是使用GLTF在线纹理贴图工具 设置纹理贴图的三个实例 地形纹理 交通信号灯 雪糕筒
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模型数据。 转载3D模型材质编辑器 (mvrlink.com)
