第8章_材质与贴图_3dmax_v-ray_渲染器.doc

第8章 V-Ray材质与贴图学习指导 使用适当的材质可以使设计场景更逼真、漂亮，一个室内场景中包括许多种不同的材质，每个材质都有一个类型，不同类型的材质有不同的用途。V-Ray材质与贴图是3DS MAX中功能非常强大、结构非常复杂的编辑系统。用V-Ray材质与贴图可以模拟真实材料的质感特性，表现真实物体的外观纹理属性，使几何体模型具有真实材质纹理的视觉效果。所谓材质是指几何物体表面的质感、色彩等特性，是物体对光线的反射或折射的反映。贴图就是指定到材质的图形，赋予物体表面的纹理和图案。要创建出完美的材质是非常不容易的，必须经过大量的实践，不断的总结经验，才能逐渐达到满意的效果。因此，只有掌握了材质与贴图的运用技巧，才能够创造出真实可信的作品。 在本章节中主要讲述V-Ray标准材质的使用、V-Ray贴图的使用及V-Ray其他材质类型的介绍。本章主要内容包括：材质编辑器的使用贴图贴图坐标8.1 材质编辑器的使用材质编辑器是用于创建、编辑材质和设置贴图的对话框，并将材质和贴图赋予视图中的物体，通过渲染场景可以看到设置的材质与贴图的效果。单击主工具栏中的材质编辑器按钮，或单击渲染菜单/材质编辑器命令，屏幕上就会弹出材质编辑器对话框，如图8-1所示。材质编辑器对话框主要由菜单栏、样本窗、工具栏和卷展栏几部分组成，在该对话框中，通过对材质样本窗、工具按钮和参数卷展栏等进行操作，即可完成材质与贴图的编辑工作。 8.1.1 材质编辑器菜单栏菜单栏位于材质编辑器对话框的最上方，由材质、导航、选项和工具4个菜单项组成。1.材质菜单材质菜单主要用于进行材质的编辑，大部分命令与工具栏中的同名按钮功能相同。2.导航菜单导航菜单包含有3个命令，主要用于在材质层级之间进行切换操作。3.选项菜单选项菜单包含有8个命令，提供了一些附加工具及一些显示选项。主要用于更新材质，显示背景、背景光，切换样本窗的显示模式，设置材质编辑器的基本选项等。4.工具菜单菜单栏工具菜单主要用于渲染当前材质层级的贴图，通过材质选择视图中的物体、清除多重材质和关联复制的材质等。列工具栏样本窗行工具栏卷展栏图8-1材质编辑器对话框8.1.2 样本窗样本窗位于菜单栏的下面，在材质编辑器对话框中包含球体的部分即是样本窗，默认显示6个，通过滚动条可以显示其他的样本窗，也可以更改为显示15个或24个样本窗。用样本窗代表一种编辑的材质，这种材质既可以是标准材质，也可以是复合材质，用样本窗中的球体显示、预览材质在场景中渲染的近似效果。下面介绍有关样本窗的一些概念。激活材质：指当前正在编辑的材质。它的样本窗带有白色的边框。单击一个样本窗，即可激活这个样本框，使其成为激活材质，即当前材质，如图8-2（左上）所示。同步材质：将样本窗中所编辑的材质赋给场景中的物体时，样本窗和场景中均有这种材质，并且调整材质的参数时，样本窗和场景中的物体同时改变，这样的材质即为同步材质。同步材质样本窗的四个角上各有一个白色的小三角，如图8-2（右上）所示。 未选中材质：未将样本窗中所编辑的材质赋给场景中的物体，当调整材质的参数时，样本窗中显示的材质发生变化，而场景中的物体未改变，这样的材质即为未选中材质，如图8-2（左下）所示。 当前选定的非同步材质同步激活材质非激活同步材质未选定材质图8-2材质样本窗8.1.3 工具栏在材质编辑器的操作面板上有很多图形化按钮，下面就介绍这些按钮的功能。列工具栏中包括了用于设置样本窗口显示情况、设置材质编辑器各种选项和查看材质层级结构的工具，其中各按钮功能如下： 样品类型：按下此按钮会出现 三个按钮，可选择球体、圆柱或立方体作为样品类型。 背部光源：按下此按钮可在样品的背后设置一个光源。 背景：打开该按钮时，在样品的背后由原来的灰色阴影变成带RGB原色、黑色和白色的方格图案，常用于透明材质。 UV向平辅数量：按下此按钮就会出现四个按钮，可选择22、33、44。 视频颜色检查：可检查样品上材质的瘢是否超出NTSC或PAL制式的颜色范围。 创建材质预览：主要是观看材质的动画效果。 选项按钮：用来设置材质编辑器的各个选项，单击它弹出如图5-3所示的对话框。图8-3 材质编辑器选项对话框 按材质选择：单击此按钮，可以根据材质来选择物体。 材质/贴图导航器 单击此按钮，可以在材质的各层级之间来回切换。 行工具栏中包括了进行材质编辑器以及提供材质存取的常用工具，如图8-4所示。其中各按钮功能如下：图8-4 材质编辑器的行工具栏获取材质按钮：装入材质或生成新的材质，单击获取材质，会弹出材质贴图浏览器。将材质放入场景按钮：用材质编辑器中的当前材质更新场景中材质的定义。赋予场景材质按钮：将当前材质赋予场景中选择的对象。此按钮只在选定对象后才有效。恢复材质/贴图为默认设置按钮：恢复当前样本窗口为默认设置。生成材质的拷贝按钮：拷贝放在当前窗口，在不想用另外的样本窗口处理同一材质的情况下使用。 将材质编辑器中的当前材质存入材质库按钮：可以通过材质/贴图浏览器将此材质存盘。材质效果通道按钮：将材质赋予9个效果通道之一。视图中显示贴图按钮：在当前阴影视图中显示材质使用的当前位图，只能用在要显示贴图的位图参数时。显示最终结果按钮：3DS MAX 9中的很多材质是由基本材质和贴图材质组合而成，利用此按钮可以在样本窗口中显示最终合成结果。 转到上级按钮：3DS MAX 9 中的很多材质可以合并为其他材质，其中的上级材质由一个或者几个其他材质组成，利用此按钮可以在处理同级材质时进入上级材质。 转到同级按钮:在相同级别之间进行转换。其他工具主要用于拾取物体中的材质或改变材质的类型。从物体上拾取材质按钮：用于在场景视图中的物体上获取材质。下拉列表框：用于显示、编辑材质的名称。 按钮：用于改变材质的类型，选择各种材质，默认材质为标准材质。单击该按钮，屏幕上就会弹出（材质/贴图浏览器）对话框，通过该对话框可以选择需要的材质。 8.1.4 V-Ray材质参数卷展栏1.基本参数卷展栏，如图8-5所示。漫射：用来决定物体的表面颜色。单击色块旁边的按钮可以打开一个贴图。反射 通过颜色来控制反射的强度。单击色块旁边的按钮可以打开一个贴图。图8-5 V-Ray材质参数卷展栏高光光泽度：用来控制材质的高光效果。默认状态为不可用。点击旁边的L按钮，解除锁定时，可以调节高光光泽度的参数。光泽度：用来控制反射的模糊程度。默认为1时，可以得到绝对光滑的镜面。值越小模糊效果越强烈。注意:打开光泽度将增加渲染时间。细分：用来控制模糊反射的品质，较高的值可以得到较平滑的效果。菲涅尔反射：当这个选项给打开时，反射将具有真实世界的玻璃反射。这意味着当角度在光线和表面法线之间角度值接近0度时，反射将衰减(当光线几乎平行于表面时，反射可见性最大；当光线垂直于表面时，几乎没有反射发生)。最大深度：定义反射的最多次数。通常保持默认即可。折射：通过颜色来调节折射的强度。单击色块旁边的按钮可以打开一个贴图。光泽度：用来控制折射的模糊度。默认为1时，可以得到绝对透明的材质效果。数值越大模糊效果越强烈。细分：用来控制折射模糊的品质。折射率：这个值确定材质的折射率。设置适当的值能做出很好的折射效果像水、钻石、玻璃等等。烟雾颜色：V-Ray允许用雾来填充折射的物体。这是雾的颜色。 烟雾倍增器：雾的颜色倍增器。较小的值产生更透明的雾。半透明：用来设置次表面散射， V-Ray将使用雾的颜色来判定光的数量经过一个框架穿过材质下的面。厚度：这个值确定半透明层的厚度。当光线跟踪深度达到这个值时， V-Ray不会跟踪光线更下面的面。 散布系数： 这个值控制在半透明物体的表面下散射光线的方向。值为0.0时意味着在表面下的光线将向各个方向上散射；值为 1.0时，光线跟初始光线的方向一致，同向来散射穿过物体。 前/后驱系数：这个值控制在半透明物体表面下的散射光线有多少将相对于初始光线，向前或向后传播穿过这个物体。值为 1.0时意味着所有的光线将向前传播；值为 0.0时，所有的光线将向后传播；值为0.5时，光线在向前/向后方向上等向分配。灯光倍增：灯光分摊用的倍增器。用它来描述穿过材质下的面被反射、折射的光的数量。 2. BRDF双向反射分布卷展栏，如图8-6所示。用来控制物体表面的反射特性。图8-6 BRDF卷展栏3. 选项卷展栏，用来控制材质的一般属性，如是否产生反射/折射效果等，如图8-7所示，通常不必调节这个卷展栏的参数。图8-7选项卷展栏跟踪反射：反射开关。跟踪折射：折射开关。双面：这个选项 V-Ray是否假定所有的几何体的表面作为双面。背面反射：这个选项强制 V-Ray 总是跟踪反射 (甚至表面的背面)。 4. 贴图卷展栏，如图8-8所示图8-8贴图卷展栏在这部分里你能够设置不同的纹理贴图。 可用的纹理贴图通道有漫射、反射、高光光泽、反射光泽、折射、凹凸等。在每个纹理贴图通道都有一个倍增器,状态勾选框和一个长按钮。这个倍增器控制纹理贴图的强度，状态勾选框是贴图开关，长按钮可以选择自己想要的贴图或是选择当前贴图。5.反射插值在V-Ray材质的反射选项组中启用使用插值，相应的反射插值卷展栏才可用，如图8-9所示。可通过最小比率、最大比率、颜色阈值等参数来控制反射的效果。反射插值主要是优化计算反射的效果。图8-9反射插值卷展栏6.折射插值在V-Ray材质的折射选项组中启用使用插值，相应的折射插值卷展栏参数才可用，如图 8-10所示。可通过最小比率、最大比率、颜色阈值等参数来控制反射的效果。折射插值主要是优化计算折射的效果。图8-10反射插值卷展栏8.2 贴图 贴图是物体材质表面的纹理，利用贴图可以不用增加模型的复杂程度就能突出表现对象细节，并且可以创建反射、折射、凹凸、镂空等多种效果。贴图比基本材质更精细更真实。通过贴图可以增中模型的质感，完善模型的造型，使创建的三维场景更接近现实。 3DS MAX9中最简单的是位图贴图，除此之外还有多种贴图形式，并且可在材质的同一层级赋予多个贴图，还可以通过层级的方式使用复合贴图来混合材质。8.2.1 贴图材质的类型 3DS MAX 9的所有贴图都可以在材质/贴图浏览器中找到。不同的贴图组成在不同的目录下，如图8-11所示。图8-11贴图材质的类型2D贴图：二维平面图像。用于环境贴图创建场景背景或映射在几何体表面。最常用也是最简单的二维贴图是位图，其他二维贴图都是由程序生成的。3D贴图：是程序生成的三维模板，如木头，在赋予对象的内部同样有纹理。被赋予这种材质的物体切面纹理与外部纹理是相匹配的，它们都由同一程序生成。三维贴图不需要贴图坐标。合成器：以一定的方式混合其他颜色和贴图。颜色修改器：改变材质像素的颜色。其他：是用于特殊效果的贴图，如反射、折射。不同的贴图材质有不同的参数设置和使用方法，下面就一些比较常用的贴图类型进行说明。1.V-RayHDRI提供了支持hdr格式的文件，并可以对该文件进行简单的设置，如贴图的亮度、类型等，其对应于材质编辑器中的参数卷展栏，如图8-12所示图8-12 V-RayHDRI参数卷展栏2.V-Ray边纹理这种贴图可以渲染对象的线框，类似于3DS MAX 9的线框模式，其对应于材质编辑器中的参数卷展栏如图8-13所示图8-13 V-Ray边纹理参数卷展栏颜色：定义线框的颜色隐藏边：隐藏非可视边界。厚度选项组：定义线的厚度，它可以用世界单位或像素单位来定义。3.V-Ray合成纹理 将两个贴图或位图进行混合计算，达到一种特殊的效果。其对应于材质编辑器中的参数卷展栏如图8-14所示图8-14 V-Ray合成纹理参数卷展栏源：指定贴图的来源。运算符：提供了7种混合模式。4.VR灰尘 主要用于制作灰旧的材质效果，如泥土、旧金属等。其对应于材质编辑器中的参数卷展栏如图8-15所示图8-15 VR灰尘参数卷展栏5.VR天光将模拟真实世界的天空效果，可以通过提供的参数设置阳光等大气环境，其对应于材质编辑器中的参数卷展栏如图8-16所示图8-16 VR天光参数卷展栏6.VR贴图主要是在3DS MAX9标准材质中或非V-Ray的材质中使用V-Ray的反射和折射，因为在V-Ray中不支持光线跟踪材质，如图8-17所示。图8-17 V-Ray贴图参数卷展栏反射、折射参数选项组：主要调节过滤色、光泽度等。7.VR位图过滤器 该贴图可以对使用的贴图文件的UV贴图进行简单编辑。其对应于材质编辑器中的参数卷展栏如图8-18所示图8-18 VR位图过滤器参数卷展栏8.VR颜色 VR颜色贴图主要用于制作一些色块，它提供以红、绿、蓝为主的参数来控制效果，并可设置颜色的倍增器和Alpha的值。其对应于材质编辑器中的参数卷展栏如图8-19所示图8-19 VR颜色参数卷展栏9.位图贴图位图贴图是3DS MAX9最常用也是最简单的二维贴图。选择位图后，在材质编辑器的下方就会出现如图8-20所示的参数卷展栏。图8-20位图参数卷展栏位图后面的按钮是所选位图的位置。要想重新选择位图，可点击下面的重新加载，选择你所需要的位图。10.棋盘格 棋盘格贴图材质对应于它的材质编辑器中的参数卷展栏，如图8-21所示。图8-21棋盘格参数卷展栏 棋盘格贴图材质可选择两种不同的材质生成棋盘,可通过点击None按钮来为它指定材质，None前面的颜色框可选择各种颜色。柔化是用来对不同的棋盘格之间的边缘进行模糊处理，默认为0。交换按钮是将这两种棋盘格进行交换。11.合成合成贴图材质对应于它的材质编辑器中的参数卷展栏如图8-22所示。图8-22合成参数卷展栏合成贴图材质是指将两种或两种以上的的材质类型进行合并而成的一种贴图材质。用户可以根据需要将不同的材质类型组合成新的材质。点击设置数量按钮，在出现的设置贴图数量对话框中设置复合贴图材质所需要复合的材质的数目。用户可以通过下方的空白按钮为材质贴图指定贴图类型或直接指定位图文件。12.渐变贴图用三种颜色或贴图以渐变过渡的方式构成的贴图。系统默认的是黑、灰、白三色渐变的图案效果。选择渐变贴图后，就会显示出渐变贴图的渐变参数卷展栏，如图8-30所示。图8-23渐变参数卷展栏颜色#1：用于设置贴图的第1种颜色。颜色#2：用于设置贴图的第2种颜色。颜色#3：用于设置贴图的第3种颜色。 贴图：用于设置构成渐变贴图的3种贴图。分别单击其下面的3个None（空白）按钮，即可选择三种贴图。后面的复选框，用于确定是否使用所选择的贴图。颜色2位置数值框：用于设置第2种颜色的渐变位置。渐变类型：用于设置渐变的类型。单击线性单选钮，可设置渐变类型为线性渐变；单击径向单选钮，可设置渐变类型为放射性渐变。噪波：用于设置渐变颜色或贴图进行随机混合的数量和方式。数量数值框用于设置产生随机混合噪波的数量，规则、分形和湍流单选钮用于设置渐变混合的方式分别为规则渐变、碎片渐变和紊乱渐变，大小、相位和级别数值框分别用于设置渐变随机噪波的大小、相位和级别。13.大理石大理石贴图材质是用来生成过程性材质。它对应的材质编辑器中的参数卷展栏如图8-24所示。图8-24大理石参数卷展栏大小 设置大理石材质的总体尺寸的大小。纹理宽度 设置大理石材质的纹理大小。颜色#1、颜色#2 颜色框是用来指定构成大理石材质的两种基本颜色。14.遮罩贴图 遮罩贴图是用一种材质挡住另一种材质的一部分，它对应的材质编辑器中的参数卷展栏如图8-25所示。图8-25遮罩参数卷展栏反转遮罩 用来对当前选定的遮罩进行转化。 None后面的复选框是用来确定是否打开此项设置的开关，通过这个复选框，用户可以单独打开贴图或遮罩，查看不同情况下的材质情况。15.混合贴图 混合贴图材质可以将两种不同的材质混合成第三种材质。它对应的材质编辑器中的参数卷展栏如图8-26所示。混合量：用来设置两种颜色的混合度。当混合度为0 时，混合后的颜色为第1种颜色；当混合度为1时，混合后的颜色则为第2种颜色。混合曲线：混合曲线可以通过右侧的上部和下部值控制材质混合的比例。图8-26混合参数卷展栏16.噪波 噪波贴图是将不同的颜色和贴图类型进行随机的组合，从而生成一种相对无序的贴图材质类型，它可以使对象变得更加真实。它对应的材质编辑器中的参数卷展栏如图8-27所示。噪波类型：指定噪波的类型。噪波阈值：设置噪波的参数，包括强度、波形、大小和相位等。图8-27噪波参数卷展栏17.木材 木材贴图材质主要是用来设置一些类似于木材的材质，其对应的参数卷展栏如图8-28所示。图8-28木材参数卷展栏颗粒密度：设置材质颗粒的厚度。径向噪波：设置材质的径向噪波。轴向噪波：设置材质的轴向噪波。18.反射/折射 反射/折射贴图材质是使材质产生反射或折射的贴图材质效果，它对应的参数卷展栏如图8-29所示。图8-29反射/折射参数卷展栏来源：要反射和折射的材质来源，包括自动和从文件两种。模糊：设置材质的模糊参数，可通过应用复选框决定是否使用模糊设置。大气范围：设置大气影响的范围。当选择从文件时，下方激活的卷展栏中就会指定被反射的各个面的文件来源，以及渲染的立方体贴图文件的输出等。8.2.2 贴图通道在3DS MAX 9中，系统为我们提供的V-Ray材质卷展栏中有一个贴图卷展栏， 贴图卷展栏中有13个贴图通道，用户可以用不同的方法来进行组合、管理贴图，使简单的表面呈现不同的色彩、不同的形状等，通过贴图通道可以使对象更加真实。 贴图通道可以进行多次分支，不同的贴图通道，其结果也就不同，用户可选择贴图类型进入贴图通道。图8-30为贴图卷展栏。图8-30贴图卷展栏在该卷展栏的左侧是各个贴图通道的名称，数量的值是用来决定贴图对当前材质的影响程度，其后的复选框是用来决定是否启用该贴图通道。漫射：设置物体表面的颜色。“none”的按钮可以控制是否使用纹理贴图。 反射：这是一种非常重要的材质，用来模拟对象对周围环境的反射效果，如镜子等。它可以直接用贴图作为反射的对象，也可以为它指定贴图反射，可以模拟出较真实的反射效果。反射后的材质会较亮，可以选用较深颜色作为材质的颜色。高光光泽：决定物体表面高光的颜色。可以使用纹理贴图来决定材质表面的高光效果。反射光泽：可以使用纹理贴图来决定反射材质表面的模糊效果。菲涅耳折射：主要是对反射的另外一种计算方式，计算真实的衰减效果的贴图方式。折射：用来模拟物体透过透明材质时产生的折射。只有通过折射贴图才能模拟折射效果。 折射率：指定材质的折射率。当IOR值为1时，没有折射现象。默认情况下，IOR的值为1.5。透明：这是用来定义材质的透明度。不透明度：这是用来定义材质的不透明度。通常用于模拟一些透明物体如水、玻璃杯等。位图上纯白色的位置表示完全不透明，而纯黑色则是完全透明。凹凸：贴图的每个像素以类似方格的格式向前伸出，不同深度的像素像台阶一样从相邻的地方凸起，而且不向任何方向倾斜。它与不透明贴图一样，利用贴图的明亮程度来影响物体的表面。凹凸贴图的明亮程度会影响光滑度，白色的部分会凸出，而黑色的部分会凹下。置换：与凹凸类似，利用贴图的明亮程度来影响物体的表面，白色的部分会凸出，而黑色的部分会凹下。它可以改变物体的形状，但只能渲染后看到效果。环境：用来决定环境对物体表面的影响，可以为不同的材质指定不同的环境。8.3 贴图坐标 如果赋予物体的材质中包含任何一种二维贴图时，物体就必须具有贴图坐标。这个坐标就是确定二维的贴图以何种方式映射在物体上。它不同于场景中的XYZ坐标系，而使用的是UV或UVW坐标系。 创建标准几何体时，每个物体自身属性中都有生成贴图坐标。此选项可使物体在渲染效果中看到贴图。当创建特殊几何体，如当用户使用放样所生成的场景对象时，系统也会为用户提供默认的贴图坐标选项。 要想精确地调整二维图形坐标，则需要用到UVW Map修改器为物体调整二维贴图坐标。不同的对象要选择不同的贴图投影方式。UVW Map修改器的参数卷展栏中的贴图坐标类型如图8-31所示。可以在其中选择所需的坐标类型。图8-31 贴图坐标类型8.3.1平面贴图坐标 平面投影方式是最常用也是较易理解的投影方式，其效果如图8-32所示。在对对象使用了UVW Map修改器后，打开它前面的“”号，就会出现Gizmo次对象。对于长方体来说，它的Gizmo表示位图准确的投影范围，当改变Gizmo的大小或位置时，图片也将随之发生变化。图8-32 平面贴图坐标 在实际贴图过程中，位图的大小与贴图的对象不一定成比例，这时就需要在贴图的过程中通过位图的伸缩来适应贴图坐标。要使贴图不发生扭曲，Gizmo就必须与位图具有相同的比例。一般情况下，平面贴图是垂直或者法向地作用在对象的表面，但当对一些需要以一定角度进行贴图的对象，我们往往让接受贴图的第一个面的投影是平整的。若要其他表面也平整，就需要调整Gizmo的角度。8.3.2 柱形贴图坐标 柱形贴图坐标，贴图是投射在一个柱面上，环绕在圆柱的侧面。这种坐标在物体造型近似柱体时非常有用。在缺省状态下柱面坐标系会处理顶面与底面的贴图如图8-33所示。只有在选择了封口选项后会在顶面与底面分别以平面式进行投景，如图8-34所示。 进入UVW Map修改器进入次对象Gizmo，Gizmo的高度表示位图的高度。我们可以对Gizmo进行不均匀缩放，可以发现对于Gizmo的X、Y轴，不均匀缩放对贴图没有影响。图8-33圆柱贴图 图8-34选择封口选项后贴图8.3.3球形贴图坐标 球形贴图坐标以球面方式环绕在物体表面，这种方式用于造型类似球体的物体。球形贴图的次对象Gizmo的方向对球面投影有很大影响，图标的极点就是位图的收缩点，它可以使位图产生压缩变形和漩涡。Gizmo的绿色圆弧表明了接缝的位置，若位图不能沿着整个平面平铺，这个接缝就会很明显。由于球形贴图坐标是从其中心向外投影，所以对Gizmo的缩放不会产生任何效果，如图8-35所示。但当移动它时则会产生如图8-36所示的效果。图8-35 球形贴图 图8