次世代全流程建模学习

引言

经过练习，次世代流程的建模路线基本走通了。整个流程浅显易懂，但因为涉及多个软件之间交换模型、贴图的行为，所以也存在着许多兼容方面的坑。这篇blog主要通过一个简单案例，来解析次世代流程的步骤和要点。

Part0. 流程回顾

次世代流程主要分为几步：1、搭建中模；2、材质拆分与uv拆分；3、雕刻高模；4、优化低模；5、烘焙法线；6、贴图制作；7、渲染出图；8、后期合成（可选）。

这里面有几个概念还是要明确的。首先如何区分高、中、低模？我们正常情况下直接做出来的硬表面模型，在完成了倒角、卡线等细化操作后，得到的就是“中模”；接下来我们对它进行多次细分，模型面数会翻上百倍，此时用雕刻软件进行细节上的刻画，得到的就是“高模”；最后我们将中模的一些不必要的布线、大部分卡线全部删除，在保证外形的情况下得到布线最精简的模型，就是“低模”。

那么高、中、低模的意义分别是什么呢？考虑到游戏的性能，我们一般只会将低模应用到游戏引擎中。由于低模的结构过于简单，外观很扁平，所以需要用法线贴图里提高它的表面质感。法线贴图从哪里来呢？自然不可能是画的，而是需要我们制作一个面数非常高的模型版本（即高模），从它的身上烘焙一份法线数据出来，再应用给低模，这就是高模的意义。然而高模无法由低模直接细分得到，需要先对模型进行卡线、倒角做成中模，才能直接细分成高模。这就是高、中、低模的概念和意义，下图是三者的布线对比：

我习惯上喜欢用blender、maya、zbrush、substance painter、Marmoset Toolbag（八猴）这几个软件来走流程，有时遇到怪奇的花纹材质时可能还需要使用substance designer来制作通用纹理，遇到缠绕的布料要用marvelous designer来模拟布料形状。不过sd和md不到万不得已时用不上，毕竟sd纹理可以在网上白嫖，md的物理功能也在blender中有下位替代。

本篇blog为了便于演示，我选择了一个难度较低、流程较明确的案例：CF中的轻型军用手斧，参考图如下：

下面演示一下各个流程。

Part1. 搭建中模

硬表面建模的基本功，所涉及的操作并不复杂，无非就是拽点、挤出线、环切面、内插面这些挤出操作，极偶尔会涉及自由切刀。不过最后会涉及卡线，这里坑比较多。

我们可以从握柄开始做，直接套长方体就可以：

接下来是拐角处，就是拉一个大的长方形，内部多次进行环切并拽点即可。在做完外层后，内插一个内层出来即可：

外面这层一身凸点的柄也是同理，只不过需要更多的环切次数，来还原底部的两个尖端：

接下来是硬表面部分的最大症结，即刀锋中间的这个迷彩层。它的右下部分有一个圆滑的角度，算得上是一个结构难点。这里简单展示一下我的分析布线，并非最优解，大家可以自行探索。

最后是刀锋，结构相对简单一些，先定外形，然后内插，最后再环切来定位关键顶点：

螺丝部分太简单，略了。接下来我们要进行卡线，我的建议是直接打开曲面细分修改器，刚打开修改器时模型会发生严重的塌陷：

我们接下来就要通过卡线来拯救这个塌陷的模型。示例如下，在中间进行一次环切，将切线向左拉，就可以将左侧的线变直：

同理，我们要从不同的位置、不同的方向重复环切，直到将模型的塌陷状态全部修复：

好了，刀锋部分的中模就完成了。同理，其他部分也要给表面细分修改器，然后挨个进行卡线修复，直到整个模型在细分的情况下完全不出现形态崩坏：

中模基本就完成了。这里可能会有人问，迷彩层上面的圆孔还没做啊？事实上这种圆孔我不推荐在中模阶段做，因为这个圆孔是典型的布尔（破坏型建模），会产生很崩坏的布线。即使通过拉顶点的方式将布线勉强修复，一旦上了细分，依然会发生严重的崩坏：

能修吗？能。要多久？至少仨小时。。。所以我很不推荐在中模玩布尔，不妨等到低模完成后再在低模上挖这些洞。

现在中模就做完了吗？并不，此时要检查三件事：

1、多次细分以后，模型是否完全不会塌陷？是否有卡线失败的位置？

2、是否存在超过四边的面？是否在关键部位存在三角面？

3、是否出现法线倒转的面？

只有将这几个坑点全部避开，中模才算正式完工。

Part2. 材质拆分与uv拆分

拆材质比较简单，将手斧的不同部分给不同的材质球即可。下面说说uv拆分。

那么为什么要做高模之前拆uv呢？假如我们先做高模再做uv，高模会提供极其恐怖的面数，此时要手动拆的uv数量就更加恐怖了。如果先在中模做好uv，再放到高模细分，zbrush是可以根据中模的uv来自动计算高模中细分出来的面的uv的，就很方便。

手斧的uv其实拆起来相当简单，因为它很薄，所以我们有很多种拆分方式，在blender中我总结了3种：

1、标记缝合边式拆分：

我们选中最外层的一圈环线，将它作为展开的剪切缝合线。

为什么选择了最外层的环线呢？因为我们知道，剪切线上一般会发生纹理的突变（因为uv被拆开了会离得很远），而边缘部分是即使发生突变也不容易被察觉的地方，因此我们可以选择从这里展开：

这是最朴实的做法，当然，很多人为了偷懒，连缝合边都懒得拆，所以接下来的两种方法都特别简单，基本上是一键式的：

2、blender的智能uv拆分

blender的智能uv尚且功力不足，但是处理这种超薄模型还是给力的，设置如下：

然后我们就可以看到 blender通过自动计算折角，来自动选择缝合边并撕开：

整体没有问题，但是个别面的面积太小了，需要手动拉一拉。

3、视角投影式拆分

最暴力的做法，没有之一！这种做法只对超薄的扁平模型有效：

讲究的就是个所见即所得！拆出来的uv很平展，没有断裂，但有一个缺点就是正面和背面的uv会重叠，解决办法是对正面和背面分别做一次视角投影拆分，然后将两部分从uv图上分离开。

4、Maya的智能uv拆分

Maya至今仍是最强的拆uv的dcc工具，尤其是拆一体式模型十分智能，这点确实比blender要强一个档，大家自行感受：

不得不说，maya的uv拆分真的可以用“美学”一词来概括了orz

不过对于简单的模型，我还是倾向于直接在blender里做，毕竟不涉及模型的导入导出，可以规避很多兼容性的问题。

Part3.雕刻高模

zbrush，启动！先将我们的中模导入，生成多边形网格数据。如果此时提示：你的网格并非都是四边形，那说明你的中模做的还不到位，回去检查是否存在五边面、六边面甚至32边面（也就是圆），将他们手动剖分成四边面或三角面。

第一步我们直接在“几何体编辑”中对它进行细分，最好细分4-5次，此时用笔刷雕刻能够有精细的感觉。如下图所示，细分不够的话会像左图，没法雕出很精细的刻痕，而细分到位了就可以雕出右图的感觉：

接下来简单说几个常用的笔刷。

standard笔刷适合用来做小的凸点和凹点：

move笔刷适合用来做边缘部分的推拉：

clay笔刷时候用来给表面黏着一层平整的雕塑：

damStandard笔刷适合做划痕：

blob笔刷适合做一些大面积的轻微扰动：

认识了这些笔刷后，可以对斧头做一些简单的雕刻了。我的经验一般是：边缘处可以酌情使用move改变走势，金属表面可以做一些damStandard的划痕，非金属物件可以用blob或者standard做一些小的凸点和凹点，对于特别脏的、年久失修的器物可以用clay雕一层土、锈之类的痕迹。感受一下雕刻后和雕刻前的差异：

雕刻过程中可以动态调整细分级数，不要低到雕刻痕迹太粗糙，也不要高到电脑开始卡，一般保持4-5级细分就好了。过程中切忌大改外形、移动旋转模型，会导致后续烘焙法线失败！

4、优化低模

首先我们把中模上的表面细分修改器删除，然后适当将卡好的线融并掉。适当留少量的卡线可以体现出倒角的效果，不会让低模看起来太诡异。之后的低、中、高模布线大概是这个样子：

低模其实可以进一步优化，将不影响外形的布线全部融并，具体优化到什么程度需要看游戏是什么体量的，如果游戏的优化太差了那还是能少点面就少点面吧。。。

5、烘焙法线

这一步主要是使用sp来烘焙法线等信息。我们需要先导入高模，然后在左侧勾选需要烘焙的贴图类型。一般来说，Normal、ID、AO都是必需烘焙的，对之后的材质结果有非常大的影响。至于World space normal几乎没用，剩下的Curvature、Position、厚度其实是推荐烘焙的，因为sp有一些智能材质和智能遮罩，它们会根据模型的厚度信息、位置信息、曲率信息来自动规划各个材质层的分布，提前烘焙好这些信息可以让智能材质物尽其用。