Video在线视频

大家好

在这一讲中

我们将学习

什么是三维实时渲染

那么三维实时渲染

是现在渲染技术里面

比较新的

也是比较常见的

一种渲染模式

那么他的统称

叫做PBR渲染技术

那么在这一讲中呢

我们将针对PBR的概念

包括如何得到

PBR的材质渲染效果

那么做一个概念性的介绍

好

在课程开始之前呢

我们先简单地了解一下

什么叫做PBR

PBR的全称呢是

Physical Based Rendering

那么它的意思是

基于物理的这个参数下

的渲染

那么这种渲染模式的

是现在非常主流一个方向

就是渲染技术的一种

发展方向

那么就是

把传统的3D MAXS软件

渲染方式

用硬件的方式进行替代

从而呢得到比较高效的

快速的这种渲染的结果

在我们玩的游戏的过程中

实际上大家看到的游戏画面

就是一种PBR渲染的结果

就是一种PBR渲染的结果

那么接下来

我们先简单的

看一些案例

那么来了解一下

什么叫做PBR

在下面这张图里面

我们可以看到

有一个逼真的岩石

还有一些水面

那么整个

三维的结构呢

是在3D MAXS

这个软件里面完成的

那么它表面的这些纹理

这些质感

包括水面

那么它的生成过程

都是通过实景照片的拍摄

然后呢

我们给它转换出

PBR的各种通道

通过这些通道呢

来塑造出这样的

逼真的物理细节

那么在经过PBR的

实时渲染引擎

那么来完成整幅画面的

从镜头到色彩到灯光的

各种布局

最终呈现出这样一个画面

那么接下来的材质效果

也是一样的

那么它是通过

手机拍摄照片以后

通过BTOMG类的

PBR转化软件

把单张片上的纹理

直接转化成的

复合型的材质效果

非常的高效

而且呢像这样的图像呢

是不需要经过渲染的

基本你转换完以后的效果

就是最终效果了

那么

接下来的这些案例呢

是不同的PBR的

这个贴图

混合以后产生的

混合效果

那么可以在不同地方

拍摄不同素材

到最后呢进行混和处理

好那么

PBR和模型之间的关系呢

一般我们会采用

色彩通道结合置换贴图的

这种方式来进行处理

大家现在看到的这些图像

可以发现

这个照片的石头区域呢

其实它是凸起的

那么它这个结构呢实际上

是一个非常简单的一个平面

只不过在石头部分

通过置换效应让它

产生凸起的变化

从模型上来讲

建模是非常简单的

好

这些都是

各种不同的PBR

转化的一些案例

现在大家

看到这些画面

实际上都是通过

电脑GPU硬件加速

那么实时渲染出来的

画面结果

我们和传统的Vray

或是阿诺德这类渲染器

渲出来的结果虽然是一样的

但是它们所经历的过程

却是有天壤之别的

那么像现在看到的

这幅画面

传统渲染器呢

它需要通过CPU计算

这些复杂的色彩信息

物理反射信息

包括它的置换信息等等

那么需要大量的时间

来进行计算

但是在

PBR的实时渲染过程中

这个过程变成了一个

并不需要计算

也不需要等待的

这么一个过程

在右上方可以看到

这个参数调整过程中

它的整个结果也在实时的

进行更新

好那么这些

都是PBR渲染的

不同的案例

大家可以看到

这些案例中的

这些不同的渲染结果

其实都非常接近

高品质的游戏或者

电影的画面效果

而且渲的时间都非常的快

好接下来

给大家演示一下

PBR渲染的一个基本过程

在这里我们可以看到

这样一个实例

那么这是一个游戏的角色

在传统软件里面

比如3D MAXS

如果我们要用阿诺德渲染器

渲这样一个角色

可能需要耗费

很多CPU的资源

而且呢

你的电脑配置

也必须配的还不错

相对较高一些

比如四核或者八核的电脑

才能快速的完成整个渲染工作

而在现在这个

Marmoset Toolbag的

引擎里面

我们可以看到这样一个画面

我们是可以实时产生变化的

它的整个过程

是可以由人随意进行

交互性的调节和转化的

包括这里面的灯光

我们可以看到光照信息

它也是实时的

还有材质上所产生

的这些半透明的特效

全部都是实时的

这样呢就

省去了很多计算的时间

基本上你在的工作的过程中

就可以看到最终的结果

什么地方不对的话

调整起来也特别的快速

这就是PBR的一个优势

好

除此之外呢

PBR呢

我们还可以怎么去运用它呢

打开它的一个实例

我们来看

它的整个在的

动画方面的应用

实时渲染呢

除了可以完成

静态物体的渲染

我们还可以进行

动态物体的渲染

那么也就是进行动画的输出

像现在看到的

这只飞行的小狐狸

它的整个

效果也是实时的

那么上面的

所有光影结构等等

凹凸变化

都是实时反馈出来的

那么在某种程度上来说

如果你需要的渲染的

最终品质

不是绝对的影视级的

这样的要求

一般常规性的渲染输出

我们可以选择

不在MAX里面进行输出

我们可以直接使用

这种实时引擎

来进行PBR的输出

其实已经足够了

好

接下来

我们就来学习下

什么是PBR

在这里呢

我需要打开一些

PBR的素材

大家可以

看到在这儿呢有

在室外拍摄的一些

普通的照片

拍摄这些照片呢

有这样几个前提条件

第一个呢

你要使用什么样的纹理

就针对这个纹理

进行拍摄

就针对这个纹理

进行垂直的拍摄

但是要注意拍摄的过程中

纹理就是表面上呢

不要出现任何阳光的直射

也不要出现阴影的遮挡

尽量在一个

像阴天这样一个环境下

就是全漫反射的环境下

进行拍摄

比如说现在看到的这幅图

他就有非常强烈的阳光

照在上面的

这个阴影结构变化

像这个图转化出来的

PBR效果就会比较差

而在纯阴影环境下

比如说像这样在一个影子

里面所拍摄的全是

漫反射效应的图

它的最终转出来的结果

就会比较理想

所以就是在前期拍摄的时候

要注意的一点

拍摄设备可以是手机

也可以是单反相机

如果需要获得高品质的图像

效果尽量使用

单反相机来进行拍摄

但是一般性的制作

也只是输出一些

分辨率不是太高的作品

采用手机拍摄

像iPhone一类的相机

也足够了

好那么

我们来看这些图像

该怎么使用呢

这里要给大家介绍一种

PBR转化的工具

叫做

Bitmap2Material

看一下左上角这个名称

这个软件呢简称B2M

它的意思呢就是

图片转化成材质

就是这么个意思

那么这个软件的

也是非常简单的一个软件

我们如果是初次使用的话

也不要有任何压力

基本上整个它的操作流程

都非常的快速

需要把相应的资源导入

立马就能够得到它的结果

那么在导入图像信息之前呢

我们先来

查看一下它的整个

软件的一些基本设置

我们首先先看这里

叫做 Drop a bitmap here

那么这个的意思是

丢一张图片

到这个区域来进行转化

转化出的通道在上排

会有名称的显示

稍后呢

再介绍这些通道的含义

下边这个区域

鼠标左键可以旋转它的视点

鼠标中键呢可以放大缩小

鼠标右键也是放大缩小

好那么我们

按住中键

可以上下左右平移

在你转化一个材质之前

首先我们要确定的是

这种材质的属性

到底是怎么样的

按照不常规的一般性流程

我们会在这选择

Materials里面的

Default

然后定义一种材质

那么刚才我们讲过了PBR是

基于物理的模式

所以这里要找到的是

Physically

Physically就是物理性的

metallic是金属性的意思

Roughness

就是粗糙度的意思

就是以物理化的金属表面

和粗糙度的方式来计算的

最终结果这种

材质模式

好

那么它有两种

一种呢是

平行的Occlusion

Parallax

这种呢是像素化的置换

属于视觉上看上去假的

第二种是

Tesselation是真的

其实就是把下方的这个结构

以模型的方式来进行输出。

那么一般我们会设置成

这样一个经典的流程

好那么第二

几何体

你要用什么样预览模型

来预览你生成的材质贴图效果

这里呢可以选择

有正方体

有空心盒子

有内部同心盒子

还有正方形是个平面

但是注意这个正方形

它没有太多的网格

所以在这看到的是

比较粗糙的一个图形结构

还有需要特别注意一点的

一般在做材质贴图

转化的时候

都会使用正方形的hires

它的意思就是用

高密度网格的的正方形

好

这样可以看到白色的文字

就凸起了

这个字呢就是上方的这个字

那么这个文字其实

就是它的置换效应白色产生

凸起效果

黑色下降灰色处于中间

在这再次选择

Materials点一下编辑

我们可以看到

它这有一个选项

都弹出来了

这里边呢有这么几个设置

第一个呢是

Height这项

高度

那么有

Tessellation Factor

Tessellation Factor

这个的意思

是细分多少网格

一般不需要设置

只需要看这个Scale就行了

这个 Scale是控制的

它白色区域凸起的强度

是多少

好

暂时我们给它改成1

好了

经过这个设置以后呢

我们可以尝试

打开一些素材来使用

比如我们点击

这张素材

它刚好是一些叶子和树枝的

这样一个结构

把这张图片

直接拖拽丢到

这个区域

然后选择载入Main input

Main input的意思是

载入主输入区

就是把这张贴图

输入到它的主通道

好这里呢会

弹出一个图像序列选择

因为这些图片的名称呢

它是序列号

如果你只想读入单张的话

那么这里要选择

cancel 取消

不读取这个图片序列

好了

可以看到

这个图片呢

瞬间就被转化成了

一个带立体感的纹理

我们倾斜着一点看会发现

阳光呢对其表面产生了影响

好了

上方呢

我们可以看到这张图片

自动已经被转化成PBR的

不同通道了

我们来看一下

PBR到底有些什么通道

第一个通道呢

我们称为Base color

那么就是基础色

就是它的颜色

它是通道一

第二个通道叫做Roughness

这张图片

被转化成一个黑白的图片

我们称为粗糙度

黑色部位呢是代表的光滑

越黑越光滑

白色部位呢代表不光滑

就是比较粗糙

越白越粗糙

metallic这是黑色的

这是金属通道

那么这个东西不是个金属的

所以这里不需要

金属这个输出

Normal

我们称为法线通道

法线的意思呢

实际上从这可以看到有

一个非常特殊的现象

就是这个图片被转化成了

四色图

仔细观察一下

你会发现朝上是绿色

朝下就是蓝色紫色

是吧

这里边还有黄色

特别这个圆圈这儿

可以看得得出来

这个色彩代表的是不同方向

都有色彩做一个蒙版

在进行遮蔽

那么也就说现在所看到的

这些地面上的物体

其实有凸起的效应

这个凸起效应

是灯光在这个法线贴图上

产生的虚拟效应

不是真实的改变了

模型的高低结构

它是个假的

所以法线贴图

这个通道在PBR里面

它的作用

在于塑造细节的凹凸起伏

注意是细节而不是结构

可以让这个东西看上去

有非常逼真的浮雕效应

产生上凸和下陷的

这么一个效果

所以法线贴图

是整个PBR制作里面

非常关键的一个环节

好

还有height

height这个通道呢

我们称为高度

高度通道是什么作用呢

我们可以看到

这图片比如叶子部分

被自动转化成了白色

而其他区域呢

被转化成了深灰色

这个通道的意思是

专门用于进行置换

那么也就说白色会把模型呢

进行凸起处理

黑色呢会把模型进行

下降处理

就是凸起下降这么一个变化

那么在这儿可以通过滑动

刚才我们

开启Materials的编辑

在这可以

把它的height的值增加

这样我们发现

凡是叶子部位在模型上

就产生了凸起

现在可以看到整个模型

是真的凸起了

并不是刚才法线贴图

那个假的结构

现在是真的

有了凸起的变化

好

适当的设置这个值

在这儿进行观察

你可以看到整个地面

就越来越真实了

这就是height

这个通道的作用

还有Ambient Occlusion

这个通道呢我们称为 AO

那么它的中文名呢

是阴影阻挡通道

在这些物体和物体相互

交接的部位

可以看到产生的黑色的投影

这通道一般情况下没有用

当然你要做一些

特殊合成的过程中

它会使用得到

一般对于

初学PBR渲染的人

来说可以不用这个通道

好

接下来

我们看右方的参数

在这呢

我们需要设置这样几个参数

首先第一个

我们先观察一下

这张素材的大小

看一下属性

它有5.24MB

它的尺寸是2048*2048

也就是说它是2K的

2000像素的图片

而在B2 M里面

自动把它降低为512*512

这是为了

快速地计算出它的效果

如果图片太大

它的整个过程会比较慢

那么我们

先不管它的输出尺寸

我们先来看一下下方

有一个叫做

Make It Tile.

它的意思

就是把它做成无缝图片

这点非常重要

因为我们拍摄的照片

它并不是

四方连续的它也不是无缝的

所以这个图片

你如果需要

让它连续工作

平铺成更大的纹理

贴到更大的表面上

那么这个

值就必须

从OFF设置为比如第一种

四方自动连续

那么可以看到这个图片

就自动变成了

无缝的状态

可以自动平铺

那么再看一眼

比如OFF关闭

这样

开启是这个样子

自动产生了

四条边的渐变化处理

好了，完了以后呢

我们再把输出的尺寸

改到2048

和原始图片一致

这样呢

这边的影像

马上就变得非常细腻了

好

这样就得到了

非常逼真的PBR的结果

接下来

还有哪可以调整一下呢

如果你需要调节任何参数

最好把尺寸都先降到512

保证电脑的速度

能够运行的比较快

一般B2M的这些数值

都不需要去设置

非常简单

直接转化用了就行了

但是

只有两个地方要动

一个呢

是刚才说的无缝化处理

第二个

就是Roughness

Roughness的意思呢

就是粗糙度

现在这个地面

到底是干燥的还是湿润的

是要有反光的还是哑光的

决定这个效果图片通道

就是这个Roughness

比如我拍的这个照片

虽然没有在下过雨的

前提下拍

但是如果我想在后期

让这个地面

变得是非常湿漉漉的

这么一个效果

那么就可以在这把它的

Roughness Value

这个滑块进行调整

如果把黑色增多

我们会发现

整个地面呢产生了

强烈的高光

这个路面就变湿了

因为黑色

刚才说过黑色代表是光滑

白色代表不光滑

如果把这个值

滑动到右边整张图片

变得越来越偏白色

所有反光就消失了

这个东西就没有反光了

就像我们拍的照片素材一样

它就是一个哑光的

好

那么这个

确定它表面光泽的一种方法

好

那么我们来这

把它的输出尺寸改成2048

好了

那么它就变得非常细腻了

我们来进行导出

选择导出成位图文件

那么就可以把这些

通道呢一并进行输出

输出的方式呢

是首先选择文件夹

它输出的是一堆文件

所以我们需要

先把它放置在桌面

新建一个文件夹

选择这个文件夹

第二呢输出的格式

一般我们习惯使用

PNG的格式

然后到底要输出哪些通道呢

这里不用全部勾选

我们只需要选择

我们要要的就行了

所以常规的PBR渲染的输出

我们需要的是第一个

叫做Base color

就是基础色

第二个Roughness

粗糙度

第三个Normal

就是法线

还有第四个height

就是高度

也就是我们的置换

那么再来解释一遍

Base color

就是它的颜色

Roughness

是它的粗糙度

Normal

是它表面凹凸的细节

height

是它让整个模型

产生置换的那张高度图

完了以后呢

点一下导出

好

那么整个图像

就自动就输出了

我们可以在

我们导出的文件夹中

找到这些图片

可以看到这个

叶子就被转化成了

这是高度

这是法线

这是粗糙度

这样四张图片

那么运用这四张图片

我们就可以进行PBR的

输出了

那么我们

可以再尝试多做一点

PBR的材质

比如说我们打开PBR的素材

我们来转化一张石头纹理

比如选择这个

这个石头纹理

拖拽载入主通道

取消序列

可以看到这边

就转化出了

非常逼真的岩石结构

可以把它Scale

增大一点可以看到

山崖结构的出现

把它Roughness

我们可以适当的

设回来一点点

还是让它有那么一点点光泽

稍微表面有一点光滑

我们这个石头

可以拿来做一些悬崖呀

地面呀这一类的效果

非常的简单

整个PBR的过程实际上

非常简单高效的

你只需要

输入相应的纹理就行了

立马就可以在

结果中转化出来

非常漂亮的这个效果

这个石头要更好看一点

那么输出尺寸仍然是2048

我们把这个石头呢

也进行一个输出

还是选择它

那么注意

如果你选择的贴图

是另外一个名称的

好我们看一下刚才输出的

它的名称叫做

B2M什么什么

如果你想自己定义一个名字

可以在这把这个百分之G

这个参数换一下名称

叫做rock

重新给一个名字再进行输出

就不会把刚才的抵消掉了

好

稍作等待我们关闭

就可以看到

这四张呢

就是刚才的叶子

落叶地面

然后这四张呢就是整个石头

那么PBR材质转换

就是这么简单

大家只需要拿上自己的相机

到户外去采集

自己需要的照片

通过B2M进行转化

就可以快速得到

这样的效果

好

谢谢大家

这一讲呢我们就到这里

那么在下一讲中

我们将对PBR材质的

创建方法

做一个详细的介绍

好谢谢