V-Ray 3 for SketchUp 官方课程(完整版)

第四课：材质

主要课程

第四课介绍了多种 V-Ray材质和纹理

  • 材质库中的材质 – 我们会看到如何调整材质库中的材质来满足我们的需要
  • 新建材质 – 我们会演示如何设置最常用的材质，比如塑料金属玻璃等等。
  • 程序纹理 – 我们会研究一些V-Ray程序纹理，看看他们怎么用。
  • 置换 – 我们会使用置换进一步加强材质的效果
  • 导出材质到材质库 – 我们会讲解如何保存并再次使用我们创建的材质

材质库材质(Library Materials)

V-Ray for Sketchup 自带种类丰富的材质库可以直接使用。因为一部分材质使用纹理贴图，所以用户有必要手动设置它们的尺寸或者修改平铺参数，这些在视频中都有所展示。所有V-Ray 材质库中的材质都可以进一步编辑，所以我们需要找到接近的材质然后进一步修改它的参数，满足我们的需求。

材质库材质(Library Materials)

在这个章节，我们会从零开始使用通用(Generic)材质布置场景。这是标准的 V-Ray 材质，可以制作，种类繁多的物理准确的材质质感。你可以使用纹理控制大部分参数，比如漫反射，反射，折射，高光等。也可以添加凹凸和置换贴图。 我们会创建油漆金属和玻璃，在这个过程中你会看到通用材质参数的使用方法。常用的参数有：

  • 漫反射(Diffuse)– 这是材质的固有颜色，用来制作没有反射的质感比如墙面和地毯。要知道现实生活中的大部分材料都会至少有一点点反射
  • 反射(Reflect)– 指定材质的反射颜色。用于制作反射材质，比如金属。
  • 使用菲涅尔(Use Fresnel)– 当勾选这个选项的时候反射程度与我们的视线与物体表面夹角有关。用来模拟表面有透明反射涂层的材质比如塑料或刷了清漆的木材。而且大部分折射材料，比如玻璃，也会有这种反射现象。这个参数产生的结果还和材质折射率 – IOR 有关系，这是一个物理参数，定义了材质对光线的弯折程度。
  • 反射光泽度(Reflection Glossiness)– 控制着反射的锐利程度。数值等于1.0意味着完美的镜面反射。较低的数值，会让反射画面变得模糊。
  • 折射(Refract)– 指定着色的颜色。注意为了制作玻璃材质，你还需要开启菲涅尔反射(Fresnel reflections)。
  • 烟雾颜色(Fog color)– 这个参数指定了物体内部的折射颜色。通过它可以模拟不同厚度的折射物体透明度不同的效果。
  • 光泽度(Glossiness)– 指定折射的清晰程度。数值等于 1.0 意味着完美清晰的玻璃折射，数值越低折射越模糊，例如磨砂玻璃。

有些参数比如漫反射(Diffuse)反射(Reflect)和折射(Refraction)是使用颜色控制的。一般不要把它们设置为全黑或者全白，因为这是物理不准确的。把漫反射和反射设置为全黑，意味着物体完全不反射光线 (只有绝对黑体是这样) 把这个参数设为全白，意味着物体会把全部的光线反弹回来，也是不可能的。另外，如果你把漫反射设置为全白，在使用灯光缓存(Light Cache)计算GI的时候有可能非常慢。你想制作完全亚光的物体的时候，可以使用全黑的反射或者折射。但这个参数永远不应该是纯白色，即使是高反射折射的物体。

自发光(Emissive) 材质被用来制作轮廓复杂的自发光物体，例如手机或电视屏幕。材质参数非常直观，但是需要知道的一点是，它们不会向场景中投射直接光线。这意味着如果我们想用这个物体照明场景，就需要很高的GI 参数

  • 自发光颜色(Emissive Color)– 指定光源的颜色。也可以使用纹理图。
  • 强度(Intensity)– 控制灯光的强度。

    • 双面材质(Two Sided) 用来模拟薄的透光材质，比如纸张，布料，和树叶。材质的效果在逆光下可见，并且模型是单面的。材质参数非常直观：

  • 正面(Front)– 设置物体法线正方向的材质。
  • 背面(Back)– 设置物体法线负方向的材质。
  • 透明度(Translucency)– 控制材质的透明度。默认这个颜色是黑色(0.0)，意味着只有正面材质可见。把这个值设置接近白色，会让它更为透明 – 会看到更多的背面材质。
  • 与正面颜色相乘(Multiply By Front)– 当启用它的时候，透明度数值会与正面材质色彩相乘。

    • 程序纹理(Procedural Textures)

    这个章节介绍了使用程序纹理控制V-Ray材质的用法。程序纹理是使用数学算法生成的纹理图。
    颜色校正图(Color Correction Map) 让我们可以在 SketchUp 中给纹理调色(位图或程序纹理图均可)。这个功能非常有用，我们可以给纹理图调色，但不用在 photoshop 和 SketchUp之间反复切换。使用 V-Ray 交互式渲染和颜色校正纹理我们可以快速得到想要的结果。
    噪波(Noise)在 CG中的应用非常广泛。它让我们可以给参数增加随机性。在这个案例中，我们使用它给墙面增加随机凹凸。凹凸贴图(Bump mapping)是一个着色技巧，可以制作出物体表面微小凹凸细节的假象。

    置换(Displacement)

    在这个章节，我们用置换(Displacement)而不是凹凸(Bump)。两者的区别在于凹凸只是一个着色效果 – 它只影响着色表面的法线，使得表面看起来凹凸不平，但是原始模型面是不被改变的。当你侧着看这个平面的时候，非常明显，你会发现这个面实际上是平的。置换(Displacement)则不然，会把原始平面细分成无数细小平面，并且根据纹理图重建模型面的位置。这相当于新建了一个几何体模型。这样的效果更准确，而且视觉效果比凹凸好很多，但是他它更难计算了，因为占用内存更多 (储存临时生成的模型) 对于新增模型面的光线追踪数量也大大增加。

    导出材质到材质库(Export Materials To A Library)

    在这个章节，我们要讲解导出材质到材质库的流程。这样我们就可以保存常用材质，并与同事分享。

    附加课程

    高级材质(Advanced Materials)

    在这个模块中，我们会介绍一些不常用的材质：
    车漆材质(Car Paint Material)– 用于制作车漆，可以模拟种类丰富的涂有清漆的金属表面。它有三层 – 底漆(Base)，为材质增加固有颜色和反射，闪片(Flakes) 让我们可以在底漆上方添加微小的金属闪片， 涂层(Coat)在最上方增加清漆层。

    • 底漆颜色(Base Color)– 控制着基础层的固有色和反射。
    • 底漆反射(Base Reflection)– 控制着图层的反射强度。较低的值更哑光，较高的值反射更强
    • 底漆光泽度(Base Glossiness)– 控制着底漆反射的模糊程度。数值越高，反射越清晰锐利，数值越低，反射越模糊。
    • 闪片颜色(Flake Color)– 控制着金属片的颜色。一般这个颜色会接近底漆颜色
    • 闪片光泽度(Flake Glossiness)– 控制金属闪片的光泽度，和其他光泽度用法一样。不推荐设置大于 0.9 因为有可能产生瑕疵。
    • 闪片方向(Flake Orientation)– 控制金属片相对于表面法线的方向。设置为0.0的时候，所有的闪片，都平铺在表面。设置为 1.0的时候，闪片方向相对于法线完全随机旋转。一般这个参数不会超过 0.5
    • 闪片密度(Flake Density)– 控制单位面积内闪片的数量。较低的数值产生较少的金属片较高的数值产生较多的金属片。设置这个参数为零 0.0 就不会有金属片
    • 闪片缩放(Flake Scale)– 控制着整个闪片纹理的尺度。增加这个数值将会同时增加闪片的大小和闪片之间的距离。
    • 闪片尺寸(Flake Size)– 控制着闪片在彼此距离不变的情况下的尺寸。较高的数值，产生较大的闪片，较低的数值，产生小的闪片。
    • 闪片过滤(Flake filtering)– 控制着V-Ray 将会如何过滤这些闪片，以便在最终图中没有噪点。你可以选择简单(Simple) – 一种快速但不太准确的算法，以及方向性(Directional)– 一种更准确的算法，占用内存更多，而且慢一些。
    • 闪片贴图大小(Flake map size)– 决定着闪片纹理图的分辨率。这个值应该接近你最终图的分辨率。这张图会保存在内存中，如果你把闪片贴图大小(Flake map size) 设置的很高，它有可能非常大，特别是闪片过滤(Flake filtering) 设置为方向性的时候
    • 闪片种子(Flake seed)– 一个用来生成闪片纹理图的随机种子。
    • 映射类型(Mapping Type)– 指定映射闪片的算法。当你的模型有正确的UV坐标的时候，使用指定映射通道(Explicit Mapping Channel)。但是大部分情况下你要使用物体空间三平面投影(Triplanar Projection in Object Space)让V-Ray 自动计算贴图坐标。

    涂层(Coat) 类似于通用材质的反射层，但是菲涅尔反射(Fresnel Reflections)是一直开启的。通过它可以快速的给底漆和闪片增加一个清漆涂层：

    • 涂层颜色(Coat Color)– 控制清漆层的颜色。
    • 涂层强度(Coat Strength)– 控制涂层正对方向看过去的反射强度。
    • 涂层光泽度(Coat Glossiness)– 控制清漆反射的光泽度。

    混合材质(Blend material)– 一种特殊材质让我们可以使用灰度图(纯色或纹理)混合多个材质。

    • 基础材质(Base Material)– 指定作为基底的材质，其上方是涂层材质
    • 添加涂层(Add Coat)– 点击按钮，添加一个新的涂层材质
    • 涂层(Coat)– 指定一个作为涂层的材质
    • 混合 (Blend)– 控制最终结果中对应材质的贡献程度。如果混合数量(Blend amount) 是白色的，最终结果中全部都是涂层材质，其下方的材质会被挡住。如果混合(Blend) 是黑色，涂层材质会对最终结果没有影响。灰度值控制着当前涂层与下方所有材质的混合程度。这个参数还可以被纹理图控制。

    凹凸材质(Bump material)– 让我们可以给任何材质添加凹凸效果 – 有些材质是没有凹凸贴图槽的，这是唯一添加凹凸的方法。添加多层凹凸材质，可以制作更复杂的材质效果。

    • 基础材质(Base Material)– 指定了要增加凹凸效果的材质
    • 贴图(Map)– 指定了用于生成凹凸效果的纹理图
    • 凹凸倍增值(Bump Mult)– 控制凹凸效果的强度

    头发材质(Hair material)– 一个专门用来制作头发的材质。它有漫反射成分，两个不同的反射成分和一个透射成分。漫反射，首次和次级高光控制着头发正面受光照的效果。次级反射图层代表了进入头发并且在头发背面反射到摄影机中的光线的颜色，这就是为什么它受透射颜色的控制 。透射颜色(Transmission)影响着头发在逆光情况下的颜色。

  • 总体颜色(Overall Color)– 一个和所有颜色成分相乘的参数，用于方便的修改整体颜色。它不影响透明度(Transparency)颜色。
  • 漫反射颜色(Diffuse Color)– 指定材质中漫反射成分的颜色。这个用于不透光的纤维以及脏头发。要注意干净的头发或毛发一般都不会有漫反射成分。我们可以把漫反射数量值设为0.0 ，消除这个颜色的影响。
  • 漫反射数量(Diffuse Amount)– 控制漫反射成分对最终材质影响的倍增值。
  • 首次高光(Primary Specular) – 指定首次高光的颜色，对应着光线在头发外表面反射的颜色（见上图）。
  • 首次数量(Primary Amount) – 控制首次高光对最终材质影响的倍增值。
  • 首次光泽度(Primary Glossiness) – 控制首次高光成分的光泽度。接近1.0的数值会让头发看起来光滑和闪亮。较低的数值会让头发看起来哑光。
  • 锁定为透射颜色(Lock to Transmission)– 当开启这个参数的时候(默认开启)，次级高光(Secondary Specular) 会和透射(Transmission)颜色一致。启用这个参数是物理准确的，头发的颜色主要由透射颜色(Transmission Color)决定。你可以禁用它，手动设置次级高光(Secondary Specular) 颜色，来获得艺术性的控制。
  • 次级高光(Secondary Specular)– 指定次级高光成分的颜色，对应光线在头发背面反射的颜色（见上图）。如果锁定为透射颜色(Lock to Transmission) 是开启的，这个数值就会被忽略，次级高光(Secondary Specular) 会和透射(Transmission)颜色一致。
  • 次级数量(Secondary Amount)– 控制次级高光成分对最终材质影响的倍增值。如果锁定为透射颜色(Lock to Transmission) 是开启的，这个数值就会被忽略，次级数量(Secondary Amount) 会和透射数量(Transmission Amount)一致。
  • 次级光泽度(Secondary Glossiness)– 控制次级高光的光泽度。接近 1.0 的数值让头发看起来光滑闪亮。较低的数值，会让头发看起来哑光。
  • 透射(Transmission)– 指定透射成分的颜色，对应着光线穿过头发的颜色。这个值极大的影响着头发在逆光情况下的颜色。
  • 透射数量(Transmission Amount)– 控制透射成分对最终材质影响的倍增值。
  • 透射光泽长度(Transmission Glossiness Length)– 控制着透射光泽沿着头发长度方向的分布
  • 透射光泽宽度(Transmission Glossiness Width)– 控制着透射光泽沿着头发宽度方向的分布

    • 高级纹理(Advanced Textures)

    污垢贴图(Dirt Map)– 一个特殊的 V-Ray 贴图，在渲染过程中由程序生成。它返回两个颜色值 (遮蔽和未遮蔽) 或者两个色值的混合色，根据的是模型与着色点的距离。它可以模拟灰尘堆积在缝隙的效果或者边缘磨损的效果。然而这个纹理一般用来制作环境光遮蔽通道。AO 通道加深物体靠近的部分，通过这个方式可以作假接触阴影。

    • 未遮蔽(Unoccluded)– 指定未被遮蔽区域返回的纹理色彩。可以使用纹理图控制这个参数。
    • 遮蔽(Occluded)– 指定被遮蔽区域返回的纹理色彩。可以使用纹理图控制这个参数。
    • 半径(Radius)– 设置产生污垢效果的范围 (以场景单位为单位)。可以用纹理控制半径。纹理强度会和半径值相乘得到最终半径。如果某一点纹理是白色的，就会使用完整的半径值。如果纹理是黑色的半径值就是0.0。
    • 分布(Distribution)– 控制着污垢效果在接触边缘的分布。较大的数值，会让污垢集中在角落。要生成正确的环境光遮蔽图，这个数值应该维持在 1.0
    • 衰减(Falloff)– 控制着遮蔽颜色和未遮蔽颜色之间的过渡速度。数值越大遮蔽颜色褪得越快。
    • X/Y/Z 偏移 – 这个参数会让污垢效果偏向这些方向。负值可以用来偏向反方向

    曲率(Curvature)– 曲率纹理有点类似污垢贴图(Dirt Map)。它让我们可以采样一个模型，得到它的曲率。纹理会在凹痕孔洞中返回较暗的色值 ，在突出的地方返回较亮的色值。我们可以使用这个纹理控制混合材质(Blend Material) 把不同的材质混合在一起。设置这个纹理需要一些试验因为它受场景尺度影响比较大。
    边缘纹理(Edges texture)– 这个纹理包含两个颜色值，一个是模型面的颜色 – 被称作背景颜色(Background Color)另一个是边缘的颜色– 定义为边缘颜色(Edges Color)。这个纹理可以用在凹凸贴图(Bump map)栏，可以让模型的边缘变圆滑。很重要的一点是，要知道这仅仅是个着色效果，原始模型没有变平滑。
    三平面投影(TriPlanar)– 这个纹理让我们可以把位图或其他2d纹理投影给没有正确UV坐标的模型。一张或以上的纹理图会根据物体自身的xyz坐标进行投影。