SUBSTANCE | 联合UE4实现惊人渲染

103天前发布

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Substance官方对我之前保时捷系列项目的一个采访。原文是英文的,所以中文版可能有一点点翻译腔。总之,希望你们喜欢

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  


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