第1篇 基础篇

第1章 3ds Max贴图渲染领域

在学习之前，我们要先了解一下3ds Max软件涉及的行业领域。认知它的相关知识有助于我们更好地学习后面的内容。本章内容有3ds Max软件概述，在相关行业领域中的应用，还有在工作环节中所应用的相关软件介绍。学完本章内容，读者会对3ds Max贴图渲染方面有一个宏观认识，最起码能知道贴图渲染是什么，3ds Max可以做些什么。

1.1 3ds Max概述

3ds Max是3D Studio Max的简称，是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。其前身是基于DOS操作系统的3D Studio系列软件，目前是基于PC平台最为流行的一款三维软件之一，它为用户提供了一个以3D建模，动画与渲染合成于一体的综合解决方案。虽然3ds Max的功能很强大，但是凭借其简单快捷的操作方式，深受广大用户的喜爱，以至于在很多新兴行业都可以看到该软件的应用，如图1-1所示。

3ds Max的应用范围很广泛，应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。拥有强大功能的3ds Max被广泛地应用于电视及娱乐业中，比如片头动画和视频游戏的制作。在影视特效方面也有一定的应用。而在国内发展的相对比较成熟的建筑效果图和建筑动画制作中，3ds Max的使用率更是占据了绝对的优势。根据不同行业的应用特点对3ds Max的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的应用相对来说要局限性大一些，它只要求单帧的渲染效果和环境效果，只涉及比较简单的动画；片头动画和视频游戏应用中动画占的比例很大，特别是视频游戏对角色动画的要求要高一些；影视特效方面的应用则把3ds Max的功能发挥到了极至，如图1-2所示。

1.2 3ds Max行业领域贴图分类

在工作项目制作流程中，一个物体模型除了制作造型之外，还要将其表面特性表现出来，这样才能在三维虚拟世界中真实地再现物体本身的面貌。既要做到物体的形似，可以通过3ds Max的建模功能来表现；又要做到物体的神似，需要通过材质和贴图来表现，这样才能在三维虚拟世界中让物体表现的更加生动逼真。

在3ds Max行业领域贴图中一般划分为三大类：一是游戏贴图；二是三维影视贴图；三是建筑贴图（程序贴图）。由于建筑贴图是3ds Max软件自带的材质贴图，不属于本书讲解的绘制贴图内容，因此本节主要以前面两大类贴图进行讲述。

1.2.1 游戏贴图

游戏贴图，主要是看游戏公司的要求，一般都是固有色贴图、高光贴图、法线贴图和不透明度贴图，还有的是AO（高光环境）贴图。各种不同的贴图分别导入模型的材质通道中，最终效果看起来更加真实，从而吸引更多的游戏玩家喜爱。

固有色贴图，主要指的是物体表层的颜色贴图；法线贴图，主要是表现模型的细节凹凸；高光贴图，主要是体现模型表面中的质感、高光的强度及区域大小，可以用来区分物体的材质，让物体更加真实；不透明贴图，一般都是制作角色模型的头发或者破损的衣服布料等方面所用到的；AO贴图，可以让材质制作更加逼真，更加方便，叠加在固有色贴图图层里面，事半功倍。

一般来说，固有色贴图都不要带有光影的变化。因为次世代游戏里面都有动态光，光影可以实时生成，如果贴图自身就带上了光影，效果就会大打折扣。模型最终效果一般都是在游戏引擎里实时渲染表现。图1-3所示是《虚幻3》游戏场景在游戏引擎中所渲染的效果图，在游戏场景的画面中，可以观察到游戏引擎中的画面非常独特好看。

1.2.2 三维影视贴图

三维影视贴图，在数字三维创作中，高质量的画面效果与创作效率有时存在两者不可兼得的矛盾。制作人员逐渐运用各种手段减少场景的网格面数来提高创作效率，通过由高模产生的置换贴图信息作用在与其对应的低模上，以保留高精度模型的细节，大大提高了创作的流畅性。法线贴图技术就是可以不流失画面质量并大大提高创作效率的技术。在大型三维影视制作中，电影制作工作人员为了制作逼真的电影效果，在制作每一帧电影画面的过程中，都使用了很多个电影通道，比如在《加勒比海盗》中的影视制作场景效果，如图1-4所示。

1.2.3 游戏贴图与三维影视贴图的区别

或许有些用户会提出一个问题：游戏贴图与三维影视贴图到底有什么样的区别呢？本节内容将会为大家讲述一下这两种贴图的区别。虽然游戏贴图和三维影视贴图在项目制作上会有一些区别，但是绘制渲染制作的过程差不多，希望通过图1-5，能够让用户对这一方面的相关知识有所了解。

1.3 3ds Max贴图项目制作流程

在制作贴图项目的工作时，基本上有一套固定的操作流程，虽然在细节上可以灵活运用，但是整体的操作流程是固定不变的，因为这是由软件功能决定的，而且绝大部分三维软件也都遵循这一个工作流程。

1.3.1 UV拆分——3ds Max、UVLayout

UV拆分是绘制模型贴图的第一步，也是绘制贴图工作环节的起点。在绘制模型贴图之前，必须把模型的UV模块拆分好，然后再进行排版，渲染输出。然而，拆分模型的UV，一般都有很多种方法进行此项工作。在这一工作流程中，一般使用的是两款软件，一是3ds Max本身自带的UV拆分插件；二是Headus UVLayout软件，如图1-6所示。

①在3ds Max软件里可以使用UVW编辑修改器给需要绘制贴图的模型进行UV拆分。然而模型往往是很复杂的（比如生物模型），基本几何体不能满足我们的需求，就得手动设置UV接缝，然后用编辑命令按照手动设置的UV接缝拉伸，并且用松弛命令将UV放松，舒展，并进一步手动细调。这款软件不太适合拆分复杂的模型。

②Headus UVLayout专门用来拆UV专用的软体，基于物理算法，手感相当好。与3ds Max比起来最大的手感差别在于这款是按住快捷建配合直接移动滑鼠来动作的，所以你的手在编辑的时候是滑过去的而不再是点点拉拉，所以用起来相当奇妙！而且本软件的自动摊UV效果相当好，虽然和3ds Max的Relax类似，但是这款摊得又平均又美，相当好用。

在通常情况下，在拆分一些比较复杂的模型UV时，3ds Max软件自带的拆分UV的功能还不够完善。比如分别使用这两款软件在拆分同一个复杂的模型时，UVLayout软件所制作的工作效率相对来讲比较快一点。然而在项目制作的环节中，一般建模师为了提高工作效率，在通常的情况下都是使用一些操作简单且比较快捷的专业的UV拆分软件，进行拆分模型的UV模块。在游戏项目制作中，通常会遇到一些比较复杂的游戏角色模型，在3ds Max软件中拆分比较不方便，使用专业拆分UV的UVLayout软件进行操作则非常方便，例如游戏《暗黑血统》中的角色，如图1-7所示。

1.3.2 贴图烘焙——xNormal

xNormal是一个很不错的游戏贴图制作软件，最主要的是渲染速度竟是3ds Max软件的好几倍，目前已成为各大游戏公司必备工具。软件界面简洁，操作比较容易上手。本软件可以烘焙高模的法线、置换、环境光、bent法线等纹理信息，以用于低模中。xNormal包含完整的C++SDK，并附带有一个OpenGL/Direct3D交互3D浏览器。xNormal支持众多的模型以及图片格式，此外还支持许多高级的参数，如Object/Tangent space、Multipart loading、Swapping coords等，如图1-8所示。

在制作一些大型的客户端游戏或是影视动画的制作项目中，为了能在模型的贴图上方便地制作出更加逼真精致的细节，AO贴图将是不可以缺少的一部分。例如在一些次世代游戏的制作环节当中，通常使用高级别模型的细节纹理烘焙到低级别模型的游戏贴图环节中，还做有一些比较繁琐的操作过程（具体的操作过程将会在下一章节的制作案例中详细说明）。总而言之，AO贴图是制作游戏固有色贴图的一种辅助性贴图，如图1-9所示。

1.3.3 贴图绘制——Photoshop、ZBrush

Photoshop是一款十分强大的平面绘图软件。在绘制贴图的过程中，首先要把拆分好UV的模型在3ds Max软件中渲染输出UV模块另存为TGA格式文件，接着在导入Photoshop软件中进行绘制，在绘制的过程中必须考虑贴图的色彩和阴影关系。ZBrush是一款强大的三维绘图软件，除了可以雕刻模型的细节之外，还支持三维绘图功能。Photoshop和ZBrush软件标识如图1-10所示。

在目前的游戏行业中，一般有很多模型师都是使用Photoshop软件来进行游戏贴图制作的。Photoshop软件的平面绘制贴图功能很强大，特别是分图层功能的应用。在绘制游戏贴图的环节中，建模师可以在制作贴图的环节中灵活地在不同的图层上制作出不同的贴图效果，然后再进行合并输出等。

我想许多读者对一些比较出名的大型游戏都会有所了解，例如在《鬼泣》、《战争与机器》等一系列的大型游戏场景中，我们可以观察到那些模型均表现有很多贴图细节纹理。这种表现效果不仅能让整个游戏场景更加生动逼真，还可以吸引广大玩家们的喜爱。能够制作出这种生动的游戏画面效果，ZBrush软件起到了很大的作用。ZBrush软件不仅是一个三维雕刻制作软件，而且贴图映射功能十分强大，操作也非常便捷。

同样，在影视动画行业中，在制作模型贴图的通常情况下，为了能让模型表现出更佳的渲染效果图，动画模型师一般都会选取相关的模型贴图素材导入ZBrush软件中，给模型进行贴图映射。这样不仅可以把一些完整的贴图信息赋予模型，还可以让模型的贴图纹理细节更加逼真丰富。

1.3.4 接缝处理——BodyPaint 3D、Deep Paint 3D

BodyPaint 3D和Deep Paint 3D都是可以创作出逼真三维效果、功能强大的图形软件。这两款软件的标识如图1-11所示。用过Photoshop的人再尝试用一下这些软件会感到很亲切，因为操作与PhotoShop很类似。在使用Deep Paint 3D软件进行绘制修复模型贴图接缝的时候，有一个投影功能是专门为用户设置的，有利于提高工作效率。而在安装的时候它会自动检测系统中已有的图形工具，并且可以和它们兼容，方便自由切换。从创作出的实物来看，不亚于任何一个三维设计软件。其实，在绘制贴图的制作过程中，并没有什么固定的制作方法和思路，主要是能在最短的时间内做出最好的效果，无论使用什么软件制作都可以。

BodyPaint 3D是现在最为高效、易用的实时三维纹理绘制以及UV编辑解决方案的一款软件。这一款软件在其他的三维软件中都具有开放式接口，还有其独创的RayBrush / Multibrush等技术，完全更改了历史的、陈旧的工作流。艺术家只要进行简单的设置，就能够通过200多种工具在3D物体表面实时进行绘画——无论这个表面多么复杂奇特。使用单个笔触就能把纹理绘制在10个材质通道上，并且每个通道都允许建立带有许多混合模式和蒙板的多个图层。使用革命性的RayBrush技术，操作者可以直接在渲染完成的图象上绘制纹理，还可以在绘制过程中实时观察凹凸贴图、透明贴图和法线贴图等纹理效果，甚至能够即时观察到场景的阴影和物体的透明性质，在前期的工作流程中就能反馈直观的效果，从而极大地提高工作效率。

BodyPaint 3D软件具有开放式接口，能与其他软件开发商的软件相互合作使用，包括AutoDesk公司的Maya和3ds Max等软件也争相连接引用。这一款软件的Maxon工具还为这些软件免费提供了稳定而又完整的数据接口。

在当今的游戏或影视动画行业市场中，使用BodyPaint 3D和Deep Paint 3D这两款软件进行绘制模型贴图的人已很普遍。在网游市场中，大多数模型贴图的制作也都是出自这两款软件。这两款软件不但可以在3D模型的表面上绘制一些很精细的纹理，而且它们本身自带的及时渲染功能也比较强大。

1.3.5 材质应用——3ds Max

渲染是动画制作中关键的一个环节，但不一定是在最后完成时才需要。渲染就是依据所指定的材质、所使用的灯光，以及诸如背景与大气等环境的设置，将在场景中创建的几何体实体化后显示出来，也就是将三维的场景转为二维的图像，更形象地说，就是为创建的三维场景拍摄照片或者录制动画，如图1-12所示。

3ds Max软件功能很强大，而且在软件操作方面也较为简单。在目前各方面的CG行业中，使用3ds Max软件的公司也很普遍。还有一些CG软件的制作平台也纷纷由UNIX（系统操作）工作站向基于网络的PC平台转移。

对于制作广告宣传短片、游戏预告或者建筑动画等方面的行业，使用3ds Max软件可以减少整个工作流程中的一些环节，从而大大地降低CG制作成本。在当今的计算机行业市场中，CG方面的制作由电影的高端应用进入电视、游戏等方面的低端应用，而且这个使用范围会越来越广泛。图1-13所示就是一张来自3ds Max官网中的图片。

1.4 本章小结

本章详细讲解了游戏贴图与三维影视贴图的基础知识，包括在行业领域上的应用（其中模型的固有色贴图非常重要，一般的模型都离不开固有色贴图），以及3ds Max贴图项目在制作流程中应用到的软件，最后还对常用软件进行了简单的介绍。