如何零成本實現硬表面細節？

薛山

所謂硬表面建模，也就是機甲類、武器類、載具類的3D建模，往往既需要橫平豎直，又有大量倒角，屬于相對有一定難度的建模類型，如果你經常玩游戲的話不難發現這些建模往往都會附著大量的表面細節，比如坑孔、折線、界面扭曲等等，這時候為了節約時間和降低頂點堆疊的風險，利用凹凸來實現局部位置的細節設計就非常有必要，而凹凸的根源就是法向圖，它最大的優點就是可以實現環境光按法向圖的方向來進行反射，從而起到“欺騙”視覺的效果（因為實際上并沒有在該位置做任何的頂點操作），那么，我們要如何自己動手，做自己想要的法向圖呢？

第一步：制作法向圖需要的3D模型

雖然我們的目的是利用法向圖來“欺騙”視覺，但法向本身源自3D模型，所以我們還是得自己做一個3D模型來烘焙法向圖，這也正是DIY的意義所在。當然，為了圖方便，我們在網上也能找到大量現成的法向圖，或透明筆刷，后者可以通過線上工具轉換成法向圖，但現成的圖可能并不一定適合你的模型，所以，能自己做就自己做吧。本教程就制作了如圖1的模型圖。

制作時需要注意，因為法向圖最終是以俯視的角度進行烘焙，因此我們在制作朝內朝外擠出操作時，一定要讓后邊緣有一定的傾角，如圖2所示，而不是垂直上下，不然會因為所有能看到的面都直指上方，法向圖呈現一片純色。

第二步：烘焙法向圖

制作完3D模型后，我們在其上方新建一個平面，并賦予一個新材質，在著色器編輯器中新建一個圖像材質，分辨率2K，其余默認，將色彩空間設置為“hlon-Color”，也就是無顏色，這時候切記不要把它連接到原理化BSDF上，具體設置如圖3。

然后切換到Cycles渲染器，先選擇之前做好的3D模型，再按住Shift選擇平面，在渲染屬性一烘焙中，選擇烘焙屬性為“法向”，再點選“所選物體一活動物體”后，進行烘焙。這時候新開一個圖像編輯器或uv編輯器的窗口，就能看到我們烘焙好的法向圖了，可參考圖4。這時候一定要保存法向圖，以免丟失。

第三步：使用法向圖作為硬表面細節

法向圖制作完成后，要怎樣使用它呢？我們再新建一個平面，當然也可以是你的任何其他3D模型。這時候為新平面添加材質，在著色器編輯器中，為原理化BSDF的法向連接一個“法線貼圖”模塊，然后導入我們之前做好的法向圖，將它與“法線貼圖”的顏色連接，這時候如圖5所示，可以驚喜地看到，即便我們的平面依然只有4個頂點，但通過法向圖的影響，實現了仿佛有凹凸紋理的質感，對性能的要求幾乎可以忽略不計，尤其是對于動輒數百上千幀的動畫渲染來說，可以大幅提升工作效率，畢竟運動中的機甲動畫你也很難察覺到它是否真的有做基于頂點的建模，僅僅靠法向的反光就足以滿足視覺上的觀賞需求。

有時候你會發現法向圖形成的反光與其他的面并不一致，這時候就需要改變法向的方向，簡單來說就是調整圖片的RGB值，可以在法向圖和法線貼圖之間加入分離RGB、反轉、合并RGB這三個功能模塊，可以通過反轉綠色或藍色通道來實現法向的變化，具體設計可參考圖6。

而且這個設計有一個好處就是跟隨uv變化，我們只需要在UB編輯器中調整大小，就能實現如圖7的細節重復，也可以一次烘焙數個硬表面細節的法向圖，再在uv中調整選區，就能實現一張法向圖搞定整個模型的目的啦。

本章小結：雖是“作弊”，但效率真香

這個方法雖然不能說是“萬試萬靈”，但大多數時候都是管用的，最重要的貢獻就是大幅提升效率，經常需要進行硬表面建模的設計師還可以自己逐步打造一個法向圖庫，配合效率更高的EEVEE渲染器，可以實現動畫的快速預覽雖然從某種意義上來說這有點“作弊”的感覺，但架不住效率高，值得廣大愛好者嘗試！