摘 要：本文主要以常州清代篦箕巷三維虛擬制作為例，從建模、UV展開、光滑組設(shè)置、Normal-Map獲得等幾個方面，詳細闡述了次世代場景制作中，有關(guān)法線貼圖合理使用中的相關(guān)經(jīng)驗，希望對同行有所啟示。

關(guān)鍵詞：建模；UV展開；光滑組；法線貼圖

篦箕巷又稱“花市街”，位于常州城西古運河北岸，緊臨運河。由于常州自古以來就一直以制作篦箕和木梳而聞名，素有“宮梳名篦”和“常州梳篦甲天下”的盛譽。而這里整條街的人家都以制作梳篦為生，故乾隆南巡在此附近的毗陵驛登岸進城時，見沿街盡是生產(chǎn)和銷售梳篦的作坊和店鋪，便將此地賜為“篦箕巷”。篦箕巷3D模擬主要是借助次世代游戲場景制作技術(shù)完成，而次世代游戲場景制作技術(shù)又以法線貼圖使用為核心，故本文以篦箕巷制作中的相關(guān)經(jīng)驗為主，分析了法線貼圖在使用過程中的一些關(guān)鍵影響因素。

1 建模

次世代場景制作。首先，要求模型布線應(yīng)該合理，這不但方便后面的UV展開，而且還方便后面的模型優(yōu)化。次世代風格的場景建議從中間模型或者高模做起，并且要盡量節(jié)省，每個點、每條邊都要有存在的意義，不需要所有的部件都在一個模型上建立出來，可以考慮用組合方式來制作，對于需要Normal Map來制作的要根據(jù)模型結(jié)構(gòu)來決定，結(jié)構(gòu)比較明顯的最好用模型來制作。那么什么樣才是結(jié)構(gòu)明顯呢？這可以在制作場景或物件的時候，設(shè)定一個尺寸，比如說10cm，那么超過10cm的需要模型來制作，低于10cm的用normal map來制作，這樣會比較好控制模型的制作，也能準確地判斷今后的貼圖制作。

其次，在UV展開之前，必須確定多邊形物體是干凈的，整個場景是組織有序的，可以通過物體命名和分層來管理它們，而且注意使用outliner、delete History等工具和命令來刪除場景中不需要的節(jié)點。

再次，是要確保多邊形物體在結(jié)構(gòu)上沒有錯誤，如可以通過執(zhí)行cleanup命令進行檢測后進一步優(yōu)化場景。為了確保所有的多邊形有正確的設(shè)置，可以使用backface Culling再看一下定位是否正確。下圖展現(xiàn)的是一些最為常見的多邊形模型出現(xiàn)錯誤的表征：

2 UV展開

UV是為貼圖所存在的，貼圖精度要符合項目要求所需要達到的分辨率，可以使用Checker（棋盤格）圖來進行檢查，而要避免物件之間分辨率有過大的差異。同時，UV的分法有很多，但目的是要UV在不拉伸的情況下，以最大的像素來顯示貼圖，如果不用數(shù)字型checker，那么用帶有顏色偏向的checker也可以達到目的。接下來則是將展好的UV進行重新布局，英文稱為Layout，其真實含義就是指各需要繪畫的部份在PS軟件的畫布上是如何被安排的。

為場景貼圖的繪制進行區(qū)域規(guī)劃，可以在PS中完成，也可以在手稿完成，但整個模型的UV部局應(yīng)盡可能緊湊，并且大面積的模型表面要比小面積的模型表面在UV上將占用更多的空間。同時，將貼圖像素與模型場景大小之間維持一個統(tǒng)一的比率，如二者之比為128像素/米。

3 光滑組

光滑組定義了是否以邊緣清晰或邊緣光滑的方式來渲染曲面。如圖6示意：

沒有添加光滑組的模型即使使用了normal map，看起來也會讓人覺察到是低模，特別是在面與面的轉(zhuǎn)角處非常銳利。而模型一旦使用了光滑組，再通過normal map來擾亂法線，則會使模型看起來更像是高模。

光滑組的使用還涉及到模型點數(shù)的問題，有些項目會要求模型以點數(shù)來計算，而光滑組的使用會影響到模型點數(shù)的增加，這應(yīng)根據(jù)項目不同要求有所不同。如果同時有3個或4個垂直90°的面連在一起，會顯示有黑的三角，要根據(jù)具體情況把UV給斷開，同時UV要拉開一些距離。Maya中的光滑組就是分軟硬邊，UV斷開的線為硬邊，其它為軟邊就OK。圖7展示的是在Maya中模型在Harden Edge與Sofen Edge模式下渲染的不同：

4 法線貼圖的獲得

法線貼圖（Normal Map）制作的順序不太一樣，對于一般物件來說直接使用高模烘焙最常見。如圖8所示：

Normal Map烘培有很多種方法，如直接在Maya或Max中進行，可以從Zbrush或MudBox中進行，也可以借助第三方軟件xNormal來進行。烘培后如果測試法線貼圖出現(xiàn)問題，則應(yīng)重點檢查以下幾項：首先，低模法線是否正確；其次，低模光滑組（軟硬邊）設(shè)置是否正確；另外，在烘培中要注意高低模型的匹配，低模的Envelop要包裹高模；再次，共用的Normal的UV不可鏡像，烘培時需要把重疊的UV移開，同時垂直90°的三個面或更多UV相連，在烘培Normal Map時會有黑邊，故應(yīng)該先把UV斷開，并把斷開的邊設(shè)置為硬邊，同時UV要移開一段距離；最后，如果高低模型面數(shù)差太多，包裹時會很不匹配，此時可以先給低模加些面，烘培之后再把多余的線刪掉。

Normal Map有時會從顏色貼圖（Diffuse Map）通過第三方軟件如CrazyBump等獲得，此時需通過分析顏色貼圖并制作Height Map（高度圖），HeightMap務(wù)必以層的方式開始制作，并使用灰度顏色來定義細節(jié)，并逐漸把小細節(jié)融入HeightMap當中，這樣一步一步做下去，就能夠保證最終貼圖有最好的質(zhì)量。

每一個HeightMap層都可以單獨轉(zhuǎn)換成Normal Map層，然后在疊加中將融合模式調(diào)成overlay。同時，那些需要加重效果的層可以單獨復制該層，并使用overlay方式使疊加效果發(fā)揮得更好。當然，每一層的強度可以通過降低層的透明度來降低，使用最大灰度范圍要確保細節(jié)清晰，這樣也能提升最終貼圖的質(zhì)量。

就如在上面所提到的那樣，由于Normal Map 和Height Map都可以從Diffuse Map 中獲得。因此，Diffuse Map制作也是有要求的，其中最關(guān)鍵的是將投影（紋理貼圖中的陰影部分）修掉，并將固有色的明度差別減弱。如圖9所示：

之所以這樣做，是由于陰影的詮釋應(yīng)該在三維場景渲染中或通過烘培燈光貼圖來實現(xiàn)，Diffuse Map只需解決模型表面的紋理即可。而比較大塊面的細節(jié)有時通過三維建模并渲染Z-通道來實現(xiàn)，然后配合原來Diffuse Map的去色相的圖進行拼合而成，在Height Map制作滿足細節(jié)要求后，就可以使用height map來制作Normal Map了。具體制作過程如圖12所示：

5 結(jié)語

法線貼圖目前在游戲、動畫、交互等領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，但是其使用效果卻受到很多因素的制約。正如在本文中所闡述的那樣，模型是否規(guī)范、UV規(guī)劃是否合理、法線柔化是否正確、Normal Map自身的獲得又是否合乎規(guī)則等都是不可忽略。因此，希望通過本文的分析，能幫助更多的CG從業(yè)人員減少其應(yīng)用上的失誤，以便獲得更好的視覺效果。

參考文獻：

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