3D模型材質(zhì)編輯器

在線工具推薦：

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YOLO 虛幻合成數(shù)據(jù)生成器 ：https://tools.nsdt.cloud

三維模型預(yù)覽圖生成器：https://tools.nsdt.cloud

材質(zhì)貼圖（Texture Mapping）：是在物體著色方面最引人注目、也是最擬真的方法，同時(shí)也多為游戲軟件所采用。一張平面圖像（可以是數(shù)字化圖像、小圖標(biāo)或點(diǎn)陣位圖）會(huì)被貼到多邊形上，通常把它想象成3D物件的壁紙，亦即將一張2D圖紙"糊"到一個(gè)3D表面。如在賽車(chē)游戲的開(kāi)發(fā)上，可能也會(huì)用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)繪制輪胎胎面及車(chē)體涂裝。

1、什么是材質(zhì)紋理？材質(zhì)的真相

材質(zhì)簡(jiǎn)單的說(shuō)就是物體看起來(lái)的質(zhì)地。材質(zhì)可以看成是材料和質(zhì)感的結(jié)合。在渲染程序中，它是表面各可視屬性的結(jié)合，這些可視屬性是指表面的色彩、紋理、光滑度、透明度、反射率、折射率、發(fā)光度等。正是有了這些屬性，才能讓我們識(shí)別三維中的模型是什么做成的，也正是有了這些屬性，我們計(jì)算機(jī)三維的虛擬世界才會(huì)和真實(shí)世界一樣繽紛多彩。我們必須仔細(xì)分析產(chǎn)生不同材質(zhì)的原因，才能讓我們更好的把握質(zhì)感。材質(zhì)的真相仍然是光，離開(kāi)光材質(zhì)是無(wú)法體現(xiàn)的。舉例來(lái)說(shuō)，借助夜晚微弱的天空光，我們往往很難分辨物體的材質(zhì)，而在正常的照明條件下，則很容易分辨。另外，在彩色光源的照射下，我們也很難分辨物體表面的顏色，在白色光源的照射下則很容易。這種情況表明了物體的材質(zhì)與光的微妙關(guān)系。下面，我們將具體分析兩者間的相互作用。

色彩（包括紋理）

色彩是光的一種特性，我們通常看到的色彩是光作用于眼睛的結(jié)果。但光線照射到物體上的時(shí)候，物體會(huì)吸收一些光色，同時(shí)也會(huì)漫反射一些光色，這些漫反射出來(lái)的光色到達(dá)我們的的眼睛之后，就決定物體看起來(lái)是什么顏色，這種顏色在繪畫(huà)中稱為“固有色”。這些被漫反射出來(lái)的光色除了會(huì)影響我們的視覺(jué)之外，還會(huì)影響它周?chē)奈矬w，這就是光能傳遞。當(dāng)然，影響的范圍不會(huì)像我們的視覺(jué)范圍那么大，它要遵循光能衰減的原理。另外，有很多資料把Radiosity翻譯成“熱輻射”，其實(shí)這也蠻貼切的，因?yàn)槲矬w在反射光色的時(shí)候，光色就是以輻射的形式發(fā)散出去的，所以，它周?chē)奈矬w才會(huì)出現(xiàn)“染色”現(xiàn)象。

光滑與反射

一個(gè)物體是否有光滑的表面，往往不需要用手去觸摸，視覺(jué)就會(huì)告訴我們結(jié)果。因?yàn)楣饣奈矬w，總會(huì)出現(xiàn)明顯的高光，比如玻璃、瓷器、金屬………而沒(méi)有明顯高光的物體，通常都是比較粗糙的，比如磚頭、瓦片、泥土………這種差異在自然界無(wú)處不在，但它的產(chǎn)生依然是光線的反射作用，但和上面“固有色”的漫反射方式不同，光滑的物體有一種類(lèi)似“鏡子”的效果，在物體的表面還沒(méi)有光滑到可以鏡像反射出周?chē)奈矬w的時(shí)候，它對(duì)光源的位置和顏色是非常敏感的。所以，光滑的物體表面只“鏡射”出光源，這就是物體表面的高光區(qū)，它的顏色是由照射它的光源顏色決定的（金屬除外），隨著物體表面光滑度的提高，對(duì)光源的反射會(huì)越來(lái)越清晰，這就是在三維材質(zhì)編輯中，越是光滑的物體高光范圍越小，強(qiáng)度越高。當(dāng)高光的清晰程度已經(jīng)接近光源本身后，物體表面通常就要呈現(xiàn)出另一種面貌了，這就是Reflection材質(zhì)產(chǎn)生的原因，也是古人磨銅為鏡的原理。但必須注意的是，不是任何材質(zhì)都可以在不斷的“磨練”中提高自己的光滑程度。比如我們很清楚瓦片是不會(huì)磨成鏡的，原因是瓦片是很粗糙的，這個(gè)粗糙不單指它的外觀，也指它內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)。瓦片質(zhì)地粗糙里面充滿了氣孔，無(wú)論怎樣磨它，也只能使它的表面看起來(lái)整齊，而不能填補(bǔ)這些氣孔，所以無(wú)法成鏡。我們?cè)诰庉嫴馁|(zhì)的時(shí)候，一定不能忽視材質(zhì)光滑度的上限，有很多初學(xué)者作品中的物體看起來(lái)都像是塑料做的就是這個(gè)原因。

透明與折射

自然界的大多數(shù)物體通常會(huì)遮擋光線，當(dāng)光線可以自由的穿過(guò)物體時(shí)，這個(gè)物體肯定就是透明的。這里所指的“穿過(guò)”，不單指光源的光線穿過(guò)透明物體，還指透明物體背后的物體反射出來(lái)的光線也要再次穿過(guò)透明物體，這樣使我們可以看見(jiàn)透明物體背后的東西。由于透明物體的密度不同，光線射入后會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這就是折射。比如插進(jìn)水里的筷子，看起來(lái)就是彎的。不同的透明物質(zhì)其折射率也不一樣，即使同一種透明的物質(zhì)，溫度的不同也會(huì)影響其折射率，比如當(dāng)我們穿過(guò)火焰上方的熱空氣觀察對(duì)面的景象，會(huì)發(fā)現(xiàn)有明顯的扭曲現(xiàn)象。這就是因?yàn)闇囟雀淖兞丝諝獾拿芏?，不同的密度產(chǎn)生了不同的折射率。正確的使用折射率是真實(shí)再現(xiàn)透明物體的重要手段。

2、材質(zhì)貼圖的作用？

材質(zhì)貼圖在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中是把存儲(chǔ)在內(nèi)存里的位圖包裹到3D渲染物體的表面。紋理給物體提供了豐富的細(xì)節(jié)，用簡(jiǎn)單的方式模擬出了復(fù)雜的外觀。一個(gè)圖像（紋理）被貼(映射)到場(chǎng)景中的一個(gè)簡(jiǎn)單形體上，就像印花貼到一個(gè)平面上一樣。這大大減少了在場(chǎng)景中制作形體和紋理的計(jì)算量。例如，可以創(chuàng)建一個(gè)球并把臉的紋理貼上去，這樣就不用處理鼻子和眼睛的形狀了。

隨著圖形卡功能越來(lái)越強(qiáng)，理論上材質(zhì)貼圖變得越來(lái)越不必要，而三維繪制(渲染)成了常用的工具。但事實(shí)上，最近的趨勢(shì)是使用更大和更多的紋理圖像，再加上把多幅紋理組合到同個(gè)物體的不同角度的復(fù)雜技術(shù)。(這在實(shí)時(shí)圖形學(xué)中更為重要，因?yàn)橥瑫r(shí)顯示的紋理個(gè)數(shù)是可用圖形內(nèi)存容量的函數(shù)。)

最后顯示在屏幕上的像素是從紋理的texel中計(jì)算的，這由紋理濾波決定。最快的方法是每個(gè)像素使用一個(gè)texel，線性插值也很常用，還有更復(fù)雜的辦法，參看MIPMAP。另外，紋理也可用來(lái)決定模型表面的顏色，甚至雙向反射分布函數(shù)(BRDF)，從而和光照模型等方法結(jié)合起來(lái)。

3、有哪些材質(zhì)貼圖？

1. 貼圖（Texture）：貼圖是指將圖像映射到模型表面以實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和紋理效果的技術(shù)。常見(jiàn)的貼圖類(lèi)型包括顏色貼圖、法線貼圖、高光貼圖、環(huán)境貼圖等。顏色貼圖用于定義模型表面的基本顏色。法線貼圖用于模擬表面的細(xì)節(jié)和凹凸感。高光貼圖用于定義模型表面的鏡面高光反射部分，增強(qiáng)光照效果。環(huán)境貼圖用于模擬環(huán)境光照和反射。

2. 自發(fā)光貼圖（Emissive Texture）：自發(fā)光貼圖定義了模型表面自身發(fā)光的部分。通過(guò)給模型的某些區(qū)域賦予自發(fā)光貼圖，可以使其在渲染時(shí)呈現(xiàn)出發(fā)光的效果，例如熒光材質(zhì)或發(fā)光紋理效果。

3. 透明貼圖（Opacity Texture）：透明貼圖用于控制模型表面的透明度。通過(guò)透明貼圖，可以實(shí)現(xiàn)模型局部透明或半透明的效果，如玻璃、水面或植物的葉子等。

4. 凹凸貼圖（Bump/Normal Texture）：凹凸貼圖通過(guò)改變模型表面正常的法線方向來(lái)模擬凹凸細(xì)節(jié)。該貼圖可以賦予表面更多的細(xì)節(jié)和深度感，但不會(huì)改變模型的幾何形狀。

5. 環(huán)境光遮擋貼圖（Ambient Occlusion Texture）：環(huán)境光遮擋貼圖用于模擬環(huán)境中光線受阻遮擋的效果。它可以增強(qiáng)模型的凹凸感和陰影效果，使其看起來(lái)更真實(shí)。

6. 位移貼圖（Displacement Map）：位移貼圖通過(guò)改變模型頂點(diǎn)的位置來(lái)模擬細(xì)節(jié)和幾何形狀的改變。與凹凸貼圖不同，位移貼圖可以真實(shí)地改變模型的幾何形狀。

7. 粗糙貼圖（Roughness Texture）：粗糙貼圖用于控制模型表面的光滑度。通過(guò)調(diào)整粗糙貼圖的值，可以實(shí)現(xiàn)模型表面的光滑或粗糙的外觀。

8. 金屬貼圖（Metallic Texture）：金屬貼圖用于定義模型表面的金屬屬性。通過(guò)調(diào)整金屬貼圖的值，可以指定哪些部分是金屬的，哪些是非金屬的。

9. 光照貼圖（Lighting Texture）：光照貼圖用于預(yù)定義模型的光照效果。通過(guò)給模型應(yīng)用光照貼圖，可以在渲染時(shí)模擬出各種光照條件下的外觀效果。

10. 其他。

4、如何設(shè)置3D模型材質(zhì)貼圖？

很多時(shí)候，創(chuàng)建好模型之后，我們都希望給模型應(yīng)用一些紋理，從而提高模型的真實(shí)效果，這些在GLTF在線紋理貼圖工具 (https://gltf.nsdt.cloud) 中可輕松實(shí)現(xiàn)。但要注意，GLTF在線紋理貼圖工具會(huì)導(dǎo)入所有的模型裝配和組件，保留模型結(jié)構(gòu)，如果你想面向相同的部件，實(shí)現(xiàn)不同的紋理/外觀，只需在3D建模軟件中給那些面雕刻不同的顏色。

左側(cè)是模型的mesh網(wǎng)格

GLTF在線紋理貼圖工具  (https://gltf.nsdt.cloud) 是一款基于web的在線紋理貼圖工具，使用者根據(jù)模型的mesh添加對(duì)應(yīng)的紋理貼圖就可以很輕松的完成模型的紋理編輯。

如何設(shè)置Mesh紋理？

使用者先選擇左側(cè)面板的mesh網(wǎng)格，右側(cè)就會(huì)展示對(duì)應(yīng)的紋理屬性，如圖：

然后根據(jù)需設(shè)置點(diǎn)擊【紋理】屬性后面的白色按鈕，彈出本地文件選擇框，選擇本地紋理貼圖文件，點(diǎn)擊確定就可以將紋理貼圖添加到對(duì)應(yīng)的Mesh上。

以下是使用GLTF在線紋理貼圖工具  (https://gltf.nsdt.cloud) 設(shè)置紋理貼圖的三個(gè)實(shí)例：

地形紋理交通信號(hào)燈雪糕筒

GLTF 編輯器 (https://gltf.nsdt.cloud) 是一個(gè)功能強(qiáng)大、易于使用的在線3D模型編輯和查看工具，它支持多種格式的3D模型導(dǎo)入并將模型導(dǎo)出為GLB格式，除了可以對(duì)3D模型進(jìn)行基本屬性的修改之外，還支持對(duì)模型原點(diǎn)重置以及模型材質(zhì)紋理修改。對(duì)于3D開(kāi)發(fā)者和設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，GLTF 編輯器 是一個(gè)非常有用的工具，可以幫助他們更方便地處理3D模型數(shù)據(jù)。

轉(zhuǎn)載：3D模型材質(zhì)編輯器（http://www.mvrlink.com）