【CG微資訊】克里斯·霍奇森:使用Substance Designer制作材質

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作者:克里斯·霍奇森

翻譯:ABOUTCG翻譯小組

 

小平有福了!三維材質藝術家克里斯·霍奇森發布了一篇很棒的,細致分解的,在Substance Designer里制作材質的流程的文章。

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目標

 

我剛開始制作這個項目時的目標,是完全使用substancedesigner來制作一個有樹枝和藤蔓覆蓋的substance材質。我花了一些時間思考怎么達到這種細節,然后為了達到效果我需要真正付出實踐的地方。最終我決定制作一個叢林主題的石頭,因為覺得會很有趣,雖然藤蔓的效果不能直接在designer里實現。

 

收集參考

 

在開始一個Substance貼圖項目之前,我一直是以收集參考開始的。我相信大家都聽過這種說法無數次了,但這一步驟確實非常重要,毫不夸張。

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我認為收集參考的步驟是鼓勵和讓我對將要制作的貼圖保持興奮的一個方法。當我觀察高質量,高分辨率的照片參考圖的時候,我欣賞它們的形態,顏色,復雜的組合方式,就像大部分藝術家欣賞同樣高質量的繪畫作品一樣。一旦你理解了這些參考圖中的元素,將它們轉移到你的substance里會變的更輕松。你當然沒法把參考中的所有細節都轉移,那會花費太久的時間,而且你的圖像會變的臃腫和難以管理,并且最終貼圖會變的過于復雜。好的參考會讓你挑選好的留下并且舍棄不好的細節。

 

對于雨林石頭的表面,我專注于收集有以下細節的好參考:

 

n??石頭的形態

 

n??藤蔓

 

n??大的叢林的葉子和植物

 

n??苔蘚和小花

 

一旦我收集好了參考,我會把它們做成一個情緒板,或者有時候在項目期間把圖片設置成我的桌面。這樣每次啟動電腦的時候都會被它鼓舞和提醒。

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谷歌圖片搜索,Textures.com和Shutterstock是我最喜歡的找高分辨率參考圖的地方

 

設置SubstanceDesigner

 

我用?Substance Designer?做貼圖的時候,喜歡用Metallic/Roughness模板,加上一個height的輸出節點。我發現用Specular/Glossiness會更輕松,但是這取決于你的Substances要放在那個引擎里用。像我只用Marmoset Toolbag和虛幻引擎來展示我的Substances。

 

對于雨叢林的巖石表面的Substance,我從一個輸出尺寸為2048像素x2048像素的尺寸開始。我幾乎所有的Substances都是從這個尺寸開始制作,因為這個尺寸既能看到大,中,小的細節,又不是很占資源。我發現我的電腦如果在4096像素x 4096像素下工作會有點卡,所以我只是在項目最后輸出的時候才會使用更高的分辨率。

 

Substance的格式(位深度)也是一個性能上需要考慮的事情。當然,全部節點都用16bit來追求最高的質量當然可以,但是我覺得最好是現在8bit下工作,直到法線和漸變貼圖出現明顯的分層。這個時候我才會切換輸出節點到16bit。

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Substance?Designer是一個會消耗很多屏幕空間的軟件,所以我推薦至少使用兩個顯示器才能有效率的工作。我有一個顯示器顯示Designer的主界面,另一個顯示器的一半顯示3D預覽器。第二個顯示器的另一半我通常是開著參考圖,這樣我就可以一次性顯示所有重要的信息,而不用不停的在不同的軟件之前來回切換或者挪動窗口。

 

我的流程

 

我制作substance的流程從來都很模式化。我有一套操作的順序,可以讓我在有可預見性和可管理性的情況下制作出任何substance。這涉及到使用一個特定的順序解決各種類型的貼圖。

 

(1)首先,我根據每個視覺組件(石頭,藤蔓,樹葉),按順序分別創建substance的height信息,之后使用blend節點一個一個合并。為確保表面材質也能顯示,我把height在最后轉成法線貼圖。在這個階段我僅使用一個中灰值作為基礎顏色和光澤度,不要讓事情過分復雜化。

 

(2)在我的?height和法線信息在大概80%完成度的時候,我會進入制作基礎顏色階段。在之前完成大部分hieght信息會很有幫助。現在,使用之前制作的height貼圖,我就有很多方法可以制作顏色細節和混合需要使用的遮罩了。

 

(3)第三圖是進入制作roughness的階段,這個階段通常使用之前制作的元素快速整合制作出來。

 

(4)叢林巖石表面并沒有任何金屬部件,但是因為實在太簡單了,所以不管是不是需要我就也一起做出來了,通常是在顏色階段。

 

(5)到這里Substance應該會開始看起來和預計的一樣了,但是現在會花費很多時間來回調整推敲材質。我可以加入更多的元素或者移除一些,但是現在我嘗試確保每個貼圖在導出前的最高質量。

 

初學者建議

 

別急著做顏色貼圖,先用灰色的顏色,然后集中精神制作法線和height貼圖。當所有不同的元素呈現出來之后在切換到顏色貼圖,過早的開始顏色貼圖是個錯誤,很多人會在真的需要之前就把節點圖搞的很混亂。

 

先做大型,再做小細節。太早加入噪點會很快毀掉法線貼圖的沖擊力和可讀性。

 

不要覺得你得在Substance?Designer把什么都做出來。導入其他軟件制作的貼圖進來也很好,我經常在Maya和Zbrush里建模和雕刻,烘培height然后導入Substance?Designer。

 

保持Substance節點圖的條理清晰

 

對于有人和你一起合作的情況,這一點通常是最重要的,比如在一個項目的場景制作中。不管怎樣,我確實認為形成好好組織節點的習慣非常重要。在你想添加或者移除某些元素的時候,一個條理清晰的節點圖真的會非常有幫助,并且還可以幫助你以后導出到其他軟件。也會讓它更便于使用和理解。

 

創建Height?—?巖石表面

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最初的石頭的height是使用了一個我用來制作石頭一直在用的技術。它包含了將漸變色相乘得到一個像碎片一樣的形狀,然后使用tile?sampler分散它。這個substance不同的是,我在乘出這個碎片形狀的同時加入了裂紋細節。這給了我更多的變化并且允許裂紋和石頭的大型一致,而不用使用很多warp節點。

 

分散碎片形狀之后,我使用相同的height貼圖減去height貼圖的細節。一個histogram?range節點用來調節巖石表面剪掉的形狀的深度。

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我想達到的巖石表面是那種在叢林深處的,因為氣候原因被大量的水侵蝕的那種。我使用一個anisotropy和asymmetry開到最高的方向朝下的Non?Uniform?Blur使巖石的方向朝下。添加細節就是扭曲和傾斜模糊侵蝕的height貼圖,直到3D預覽里的形狀看上去自然。

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雖然一開始我就添加了裂紋,但我還想添加更多復雜的裂紋增加細節。這里是我精心制作了一個單獨的裂紋height貼圖,使用一個設置為Ridged?Bell的transformed?Shape節點。我使用Transformation?2D節點使獨立的裂紋變細并且擺放成一個分枝的布局。有時候像這樣在Substance?Designer里手動擺放裂紋的細節或者將他們放入另一個軟件是會比較有效。如果你一直依賴噪點之類的嘗試創建一個特定的形狀,會讓你很沮喪。

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前面步驟制作出來的裂紋使用Tile?Generator分散,然后用一系列的扭曲和Non?uniform?blurs給它們的height信息添加方向。在這些裂紋的最后僅添加一個非常微量的細節給石頭,它也許可以使用很少的節點就可以實現。

 

這一階段是一個很好的例子,展示了早先在節點圖中所做的決定是怎樣在后面被覆蓋的,還有在每個階段如何審查對你的節點存在可能的優化。

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這兒我給石頭表面添加了一些更小的細節。BnW?Spots?2是一個非常有用的節點,用來制作小細節,在和Directional?Warp或者我自己的Custom?Multi?Directional?Warp節點結合時可以在你的height貼圖里制作非常棒的細節。同樣的Slope?Blur也可以做出類似的效果,只需要注意把節點的Samples開高,?Intensity調低。

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我使用Slope?Blur結合一個vertical?gradient來使貼圖中的所有細節向下。我也添加了一些分層的沉淀細節在石頭表面上,使用一個強烈的warped?Clouds?2節點來創建一個條帶狀的效果,看起來就像分層的石頭。

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為了完成石頭,我添加了一些垂直的條紋細節,在已經做好的大形上。大部分是使用Non?Uniform?Blurs將Anisotropy和Asymmetry打開,將形狀向下實現的。我還使用Moisture?Noise添加了一些很棒的細節在懸掛處,給了石頭表面一個坑洼的細節。在添加這些細節時,我大多只看3D預覽視圖的更新,那些微妙的細節真的很難在2D預覽窗口里看出任何變化。

 

創建Height?—?苔蘚

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Dust節點被用來作為石頭頂部遮罩,然后創建苔蘚的基礎形狀。基礎形狀在之后使用noises和slope?blurs添加細節。最后我使用苔蘚的基礎形狀作為Tile?Sampler的遮罩,然后分散一些簡單的苔蘚葉子,隨機的覆蓋表面。

 

創建Height?—?花

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花的height創建為一個分開單獨的節點,為了方便區分和管理。為了創建小花,我首先開始制作了一個單獨的葉片,使用一個半鈴的形狀,然后位移成4個葉片再組合起來。我使用扭曲和旋轉不同元素的方向制作了花的4個變種。最后我將四種花合成進一個sprite?sheet,準備導入主要的叢林石頭表面的節點中。

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一旦進入主要節點,我執行了一個histogram?range確保小花在height里強度不會太高。然后通過一個tile?sampler提取和運行每個花。tile?sampler使用之前苔蘚的遮罩使花在苔蘚上面。tile?sampler也使用了一個scale?input?texture來讓花在靠近苔蘚塊中間的時候稍微大一些。

 

創建Height?—?藤蔓

 

藤蔓是節點中最棘手的部分,需要花費最長的時間確保效果正確。我花費了很多時間推敲這個步驟,為了找到最好的方法實現分枝的結構。

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為了達到好的變化,我決定制作4段藤蔓,使用一個gradient?map,手動選擇黑和白的值。為了讓方向變化,我使用了不同scales的warps。問題是現在我的藤蔓彎曲有不一致的寬度,為了去掉這個,我在X方向位移了藤蔓一點點,然后在原來的圖像里減去結果。這可以讓我得到一個1像素細的藤蔓,現在可以導角出一致的寬度。

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為了創建分枝的結構,我決定使用一系列有層次結構的tile?sampler節點。前面的tile?sampler是作為后面的遮罩,限制在前面大的藤蔓上面的小藤蔓渲染出來的。這是我找到的一個計算量很大的流程,但是可以很好的調整出讓人接受的結果。

 

在4個藤蔓被這樣使用之前,它們需要將起始位置放在圖像中心。我將它們位移到正確的位置,這意味著它們會像雨后春筍般的長出藤蔓。

 

為了添加一些最終細節,我使用一些BnW?Spots?1和2?多重方向扭曲藤蔓,然后和原來的藤蔓height融合。

 

創建Height?—??藤蔓和植物葉子

 

像之前一樣,創建藤蔓和植物葉子使用分開獨立的節點,為了更好的組織它們。

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對于藤蔓的葉子,我開始使用一個ridged?bell?shape減去兩個gradient得到葉子的一些深度和形狀。然后使用paraboloid扭曲葉子為了一些透視和對稱,然后再合成起來得到三個獨立的葉子。最后我扭曲三個葉子得到一些表面起伏,然后再使用paraboloid扭曲,得到一些透視。

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對于植物的葉子,我創建了一個螺旋模式,可以和一個手畫的葉子形狀相減,得到葉子表面的凹槽。我還使用了一個warped?shape添加了一個很小的花莖,然后使用gradient添加葉子的深度。為了變化,我將葉子向四個不同方向變形,然后將它們編進了一個sprite?sheet,方便主節點使用。

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我將外部制作藤蔓和植物葉子的節點作為主要substance,然后使用藤蔓作為遮罩將它們分散開,防止它們出現在藤蔓上面之外的地方。

 

創建基礎顏色?—?巖石

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Height貼圖完成之后我就進入基礎顏色制作。有天然材質,如石頭,的幫助,你可以很快得到真實效果,將noise扭曲然后將結果傳遞到一個gradient?map。我使用height作為強度來扭曲一些noise然后將結果傳遞到一個包含簡單石頭顏色的gradient?map上。這給了我一個很好的基礎,但是我還想要一層層的沉積物來確定石頭形狀。這是用扭曲一個vertical?gradient,使用height和一些noise作為強度和角度。我還使用dust節點在頂部添加了一些臟污和底部添加了一些苔蘚。

 

創建基礎顏色?—?苔蘚

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苔蘚的基礎顏色真的很簡單,我僅僅只是使用了curvature和noisy?patterns合成了一個很好的有不同值的灰度貼圖。然后作為一個multiple?gradient?maps的輸入,然后使用一個遮罩把它們結合在一起。

 

創建基礎顏色?—?花

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花也是只是使用curvature和gradient制作的。這些細節真的很小,你真的不需要花費太多時間在它們上面。

 

Creating?The?Base?Colour?–?The?Vines

創建基礎顏色?—?藤蔓

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我想要不同階段的藤蔓有不同的色相。這讓小一些的藤蔓有一點點變化,得以顯眼。添加細節我使用一些簡單的gradient?map和dust節點混合。

 

創建基礎顏色?—?藤蔓和植物的葉子

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我使用slop?blur將cells?節點通過height貼圖降低。這樣的結果是每個葉子和整體顏色相比都有不同的色調,可以讓每個葉子在它周圍的葉子中更加顯眼。

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植物葉子實現的方法類似,但是也加入了一些橘黃色和紅色的點,給葉子更明顯的外觀,從其他植物中脫穎而出。

 

創建Roughness

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創建roughness真的很簡單。使用每個貼圖部分的遮罩,我按順序混合統一的顏色。石頭的roughness是唯一稍有不同的,因為我想要石頭表面有一些水漬。水漬是根據石頭形態使用grunge?map?6扭曲出的,然后和一個基本的石頭roughness值融合。

 

完成和最后收尾

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最終完成材質的時候,我通常做一些最終調試,包括將curvature?和AO以很小的強度融合進roughness和基礎顏色。有時候我會將模糊的height和未模糊的height混合使height的裂紋柔和一些。當你在marmoset和虛幻引擎里使用height置換模型的時候,這一步可以幫助你減少顯示問題。

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優化

 

我最近開始在最后完成substance材質的時候做一步優化。我參考Allegorithmic支持文檔中的建議,將節點的尺寸減小到可接受的最小尺寸,然后讓你不使用的時候關閉blending節點的alpha混合。我還會利用這個時間確認節點圖的組織性和良好框架結構。

 

最終渲染和展示

 

我使用Marmoset?Toolbag展示我的substance,因為我真的很喜歡它的渲染質量,你可以得到真的很高質量的反射和粗糙度細節。這個軟件作為一個展示貼圖的軟件,使用起來也非常方便,它是不二之選。

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這個場景的設置非常簡單,我導入了一個雙面的平面,然后附上substance材質,我一直打開tessellation,因為這是現在引擎的一個常用功能,而且它真的讓材質很出效果,尤其當接收到tessellation的模型的影子的時候。使用一個封閉的物體很重要,可以防止光線從背面漏過來。

 

開始打光的時候,我就是看一遍所有的天光預設,找到最適合這個substance的那個。在有一些很好的環境光打亮材質的時候,我開始添加和擺放一些燈光來凸顯表現細節和粗糙度的變化。

 

最終渲染的時候,我嘗試找到一個平坦的角度可以完美展現貼圖,通常我會尋找一個有很好高光可以表現法線和粗糙信息的角度。

 

在最終渲染出圖之前,最好設置下鏡頭焦距和調整后期效果設置來調整最終的效果,我主要專注于調整色調映射,為最終圖片找到一個好的曝光度。最終圖片通常是兩倍大小,這樣最終圖片會給我一個額外的抗鋸齒,會將任何粗糙的邊緣變光滑。

 

Conclusion

結論

 

制作這個substance真的很有趣,可以在全程學到很多。希望你喜歡這個流程分解,如果你喜歡這個substance材質和更多我的作品,你可以在我的Artstation上查看,還可以在Gumroad上購買我的Substance材質庫。

 

https://www.artstation.com/artist/christopherhodgson

 

https://gumroad.com/l/yKuIQ

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克里斯·霍奇森,Starbreeze工作室的高級環境藝術家

 

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