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 -NSDTGLTF编辑器支持GLTF/GLB在线预览、材质编辑、重置原点、以及模型轻量化（将相同材质Mesh合并）。GLTF editor supports GLTF/GLB online preview, material editing, reset origin, and model lightweight (merging the same material Mesh)

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

地图比例尺：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

地图比例尺： 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

地图比例尺： 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

地图比例尺： 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

地图比例尺： 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

地图比例：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

地图比例尺： 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

地图比例：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

地图比例：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 (mvrlink.com)