SUBSTANCE | 联合UE4实现惊人渲染

Porsche 911 Revolution

一切都开始于一个微小的想法。2018年初，我希望探索Unreal Engine在不受商业项目限制的情况下所能达到的极限画质，于是用了半年的业余时间做了下面这个作品：Porsche 911 Revolution。

（原帖在：https://www.zcool.com.cn/work/ZMjc3ODU4NjA=.html  ）

原本这个项目是没有副标题的，之所以最后叫Revolution，是因为我在完成这个项目后被UNREAL ENGINE的实力震撼到了。对我而言，它几乎颠覆了整个我所熟悉的CGI创作流程，它第一次让我可以抛开各种繁杂的技术细节，比如GI噪波，抗锯齿参数，多通道合成等等。

这对于创作心情而言是一个极大的改善；在这个项目中，我甚至连后期处理都没有做！这种直观性，以及创作的自由度于我而言更是革命性的，因而我给它取了这个名字 - Revolution。

这个项目取得了很大的成功，Epic Games邀请我在China Joy上专门做了展示；而且在Unreal Open Day开幕式上，Tim Sweeney甚至亲自介绍了这个项目。

下面是项目实时运行时的录屏(使用了一张GTX1080显卡)：

这也是我第一次使用Substance工具。起初是我的一位很棒的摄影师朋友Hartmut Noerenberg，他正在用业余时间学习 Substance Painter，我看了他的操作以后觉得很有趣，于是也想上手试试。

当时车辆材质已经几乎全部完成了，于是我就使用 Substance Source + Designer做了地面。虽然只使用了入门级的技术，但是我对最终结果非常满意。下面是几张地面特写：

下面是 Substance Source 的基础材质，以及使用 Substance Designer 做的修改。我把重要的节点都进行了标注。

关键节点如下：

Dirt，BnW spots：我非常喜欢Designer的噪点生成工具，相对实拍的噪点纹理来说，它更加自由，并且四方连续会更好。

Normal Combine：虽然是个很简单的节点，但是我真的非常喜欢这个功能。因为在之前，我都是使用Photoshop来做法线混合的。相比于Photoshop的手动操作，这个节点简直太简单，太高效了！

Histogram Range，Levels：这主要是为了后期发布.sbsar以后，方便在引擎中调整蒙版混合量所使用的节点，等同于在Photoshop中对Alpha通道使用曲线图层。

Porsche 911 Rev2

时间到了2018年末，实时光线追踪技术（DXR/RTX）开始普及，Epic Games和Porsche一起做了一个使用实时光线追踪技术的911 DEMO，我对此非常感兴趣，于是也就摩拳擦掌，等着正式版发布以后练练手。之后就有了Porsche 911 Rev2，即Revolution第二版。

由于上版本只做了外观，所以这一次的目标，自然是做内饰了。

考虑到这一次的目标是探索实时光线追踪（DXR）和传统光线追踪有何异同，以及新技术所能达到的写实程度，因此我把制作目标设定为：创建一套标准的产品摄影棚效果图，在不使用任何花活儿（Eye Candy）的条件下尽可能追求中性和真实，即越像普通照片越好。

下面是Rev2的图片渲染结果（使用了一张RTX TITAN）：

（原帖在：https://www.zcool.com.cn/work/ZMzU2MzY2NDQ=.html  ）

这也是我第一次大规模使用Substance 工具，由于在之前的项目中，我已经对它们比较熟悉了，所以这一次几乎所有的材质都是使用Substance生成的。

它们有的是直接使用了 Substance Source（https://source.substance3d.com/  ）库里面的资源，有的是基于Source资源做的调整。我必须说，对于产品表现来说，Source实在是太棒了，以至于这个项目结束后，我已经离不开它了。

下面我会做一个演示，这是一个小技巧，通过混合两个 Substance Source 模板以及一张现有的贴图，来为内饰的皮质增加额外的细节。

首先，我下载了两个材质预设，分别是Bull Leather（公牛皮）和Oled Dashboard Screen（OLED 中控屏）。

Bull Leather是我一直都很喜欢用的一个标准模板，它很适合用来模拟崭新的座椅，直接在场景中使用的结果就像下图：

这种效果对于汽车表现是足够的，毕竟崭新的汽车最好看。

但是在这个项目里，我想额外做一点有意思的细节，让座椅变得更像我们在日常生活中见到的那样，有一点点褶皱，以及一点点油污，变得更耐看，就像下图这样：

另外，Substance对于制作这些小细节真的很方便。以前使用Photoshop耗费一天完成的工作量，现在在Substance中只需一个小时！

为了达到这个效果，首先我把Bull Leather的.sbsar包导入Unreal Engine，然后基于Substance生成的材质，做了下面这样的调整。

其中重要区块Leather_roughness和Leather_Normal的截图如下，我也标注了重要节点：

leather_roughness_additional_MASK_Texture：这是一个额外的纹理节点，用来对皮质的粗糙度产生干扰，以模拟日常生活中出现的油渍，来避免一种完美统一的平滑度表现（这是CG图像的常见问题）。

这个节点的纹理来自于我刚才提到的Oled Dashboard Screen（OLED 中控屏），这个材质模板的Roughness贴图可以完美地模拟指纹效果。所以我既将它用在了中控屏幕上，也用在了座椅皮质上，如下图所示。

这张Roughness贴图如下：

leather_additional_Normal：这是一个更加有趣的节点，它的功能是为Bull Leather增加额外的褶皱。我从Unreal Engine发布的车辆材质模板（AutomotiveMaterials）中找到了一张非常棒的纹理T_Alcantara_Cloth_N，它是示例Alcantara材质的法线贴图。

我用BlendAngleCorrectedNormals节点将它作为额外法线通道，同Bull Leather的原始法线通道进行混合，来模拟座椅的褶皱，之后就得到了你们在上文中看到的那两张新/默认皮质的对比图。

这种褶皱的效果并不强烈，但它能在细微之处增加很多耐看的细节，并且操作非常简单。下面是这张贴图：

同样的操作也能通过 Substance Designer 实现，具体用哪种方法更多的取决于你的使用习惯。但是需要提醒的是，如果考虑Runtime的最终运行帧率，使用 Substance Designer 将整个材质转换为普通纹理贴图是最好的方法，因为这样可以节省一些资源，特别是对于复杂的材质来说。但是这样做也有显而易见的坏处，即你会丧失二次调整的灵活性。

Substance Source 于我而言，最大的好处是提供了一个完整的，工业级的材质库。在使用Source之前，当我想要做某个材质时，我一般有两种方法：

• 上网下载贴图，然后自己制作3D材质：我需要上网下载我所需要的贴图，然后在三维软件中把它们混合成我需要的材质效果。在这个过程中，我通常需要在Photoshop中对贴图的各个通道进行反复微调，并且反复切换不同的灯光环境和摄影机角度，来确认这个材质在各种光照和视角下都有统一的表现效果。通常，创建一个这样的材质需要耗费几个小时的时间。

• 手动拍摄照片，自己制作贴图，然后再制作3D材质：这比上一种方法更加困难，因为我需要自己对贴图处理四方连续，并且修饰掉拍摄时的额外信息和瑕疵，比如拍摄现场的光照，环境色温，以及重复性的细节等等。通常，光是处理这些照片就需要花费我几个小时的时间，然后我再手动重新做一遍上面的工作。这项工作最早让我觉得乐趣十足，然而，久而久之我对它简直厌恶透顶。

Source简直解放了我大把的时间和精力，它让我手边就有一套规模庞大的工业级材质库，能直接在UNREAL里查看材质效果，并且通过.sbsar文件自带的参数切换预设。

下面的是一些我常用的 Substance Source 材质,推荐给你们：

Substance Source 于我而言也代表着一种测试基准，即我假定source材质的效果是正确的。如果我导入Unreal Engine之后有什么不对，我会调整环境光照和后处理设置（Post Process），使之看起来正确。这种方法虽然不一定物理准确，但是它帮我节省了很多脑力，使我不必去纠结到底是材质错了还是灯光错了？

总之，在过去的多年中，我都在使用传统的CGI创作技术，这两个业余时间的项目将我直接拽入了游戏技术的汪洋大海之中，向我展现了另一个广阔的世界。我相信这类技术将会飞快地普及开来，并且深入及革命性地改变整个CGI行业，你我共勉。

关于汽车模型：这俩精致的保时捷汽车模型，是我的朋友方向在他的业余时间使用Polygon一点一点做出来的，包括完整的内外饰组件；此外，内饰中几乎所有的仪表和按钮贴图也都是他用手一点一点画出来的，他真是一个非常厉害的CG艺术家。

他的作品链接：

https://www.zcool.com.cn/u/15835252 (不要被他的标签骗了，他不是学生) 

内饰贴图（使用 Illustrator完成）：

一些模型截图：

原文在：https://www.zcool.com.cn/work/ZMjQyMjQ1NzI=.html  

最后，附上成就感满满的Substance启动页面截图，注意左下角：

以及原始的英文链接：

https://www.substance3d.com/blog/breathtaking-realtime-renders-substance-source-and-ue4